★C_5_C_6烷烃异构化装置工艺流程方案选择与优化

Ｃ５／Ｃ６ 烷烃异构化装置工艺流程方案选择与优化

张 永 铭

（中国寰球工程公司 ， 北 京 １０００１２

） 摘 要 ：以 某 石 油 公 司 ５６７ｋｔ／ａ轻石脑油异构 化 装 置 为 例 ，对 装 填 Ｐｔ／Ｃｌ－Ａ

ｌＯ低温异构化催化剂的 Ｃ／ Ｃ

烷烃异构化装置流程进行模拟 、优 化 ，确 定 “脱 异 戊 烷 ＋ 一 次 通 过 ＋ 脱 异 己 烷 ＋ 脱 戊 烷 ”流程为该装置最佳工 艺 流 程 ，产品异构化油的设计 ＲＯＮ 初 期 为９１．２３，末 期 为９０．７７；蒸 气 压 初 期 为９６．５０ｋＰａ，末 期 为９５．１５ｋＰａ

；设 计产品液体收率初期为 ９７．２２％ ，末 期 为 ９７．５０％ 。 该 思 路 和 方 法 可 供 国 内 Ｃ／Ｃ

烷 烃 异 构 化装置工艺流程方 案的选择和优化设计借鉴 。

关 键 词 ：Ｃ／Ｃ异 构 化 轻 石 脑 油 工 艺 设 计 流 程 优 化

随 着 汽 油 标 准 越 来 越 严 格，低 辛烷值轻石脑油 异构化 技术作 为改善 汽 油馏分辛烷值分布 、提 高 汽 油辛烷值和生产清洁汽油燃料的有效手段正 日 益 受 到 各 炼 油 企 业 的 重 视，国内大部 分 新建炼油厂都考 虑或已经建设 Ｃ／Ｃ烷烃异 构 化 装 置。调 合 高 标 号 汽油时，在满足辛烷值要求的同时，对芳 烃 含 量 指 标 要求成为 汽 油 调 合 的 限 制 因 素，而 Ｃ／Ｃ烷 烃 异 构 化油低硫、无芳 烃、无 烯 烃，可 根 据 全厂调合要求生

产 ＲＯＮ７７～

９２的异构化油，且 调 合 性 能 好，同 时 可 以 调 节 汽 油 前 端 辛 烷 值，使汽 油 馏分辛烷值分布 合理，从而改善发动机启动性能，是清洁 汽 油 的 理 想 组分。在确定工 艺 技 术 及 工 艺 流 程 时，不 同 的 原 料 组 成、性质 及产品辛烷 值 要求对催化剂选择和工艺 流 程 设 计 影 响 很 大，同时投资和 生 产成本差别也较 大，所以在 项目设计前 期 阶段对异构化工艺流程进 行优

化设计尤为重要。本 文 以 某 石 油 公 司 ５６７ｋｔ／ａ Ｃ／Ｃ轻 石 脑 油 异 构 化 装 置 为 例，对 装 填 Ｐｔ／Ｃｌ－ Ａ

ｌＯ低温异构化催化剂的 Ｃ／Ｃ

烷 烃 异 构 化 装 置 流程进行模拟、优化，确定适合该项目的 最 佳 工 艺 流 程的基本思路和方法。

表 １ 原 料 组 成

摩 尔 分 数 ，％

表 ２ 重 整 氢 组 成

φ

，％

油 ＲＯＮ 至 少 应 达 到８８，蒸 气 压 不 大 于１００ｋＰａ，产 品 液 体 收 率 不 低 于 ９７％。

工 艺 技 术 的 选 择 ２ 工 艺 设 计 基 础 １ 催 化 剂 的 选 择

用 于 Ｃ／Ｃ

烷 烃 异 构 化 工 艺 的 催 化 剂 主 要 分 ２．１ 原 料 组 成

原料来自石 脑 油 加 氢 装 置 的 Ｃ／Ｃ

组 分，原 料 组成见表１

。来自重整装置的重整氢组成见表２。 １．１

产 品 规 格 要 求

根 据 初 步 拟 定 的 全 厂 汽 油 调 合 方 案 ，对 该 装 置 生 产 的 异 构 化 油 提 出 了 初 步 要 求 ，出 装置异构化

１．２

石油炼制与化工２０１３年第４４卷９４

为三类。第一类为Ｐｔ／Ｃｌ－ＡｌＯ低温型，第二类／烷烃异构化工艺基本流程是一次通过流程，

ＣＣ

为固体超强酸型，第三类为分子筛型。从热力学

角度分析，低温对异构化反应有利，低温型Ｐｔ／Ｃｌ－ＡｌＯ催化剂在三种催化剂中活性和选择性最高，在满足催化剂对原料和氢气中杂质含量要求的前提下，同样的原料组成完成同样的异构化产品要求，对

于采用同一类型流程，在辅助设施和公用工程配备及环保设施齐备的条件下，可优先考虑选用低温

型Ｐｔ／Ｃｌ－ＡｌＯ催化剂。三种类型催化剂对原料和氢气中杂质含量限制要求以低温型Ｐｔ／Ｃｌ－ＡｌＯ催化剂最严格，主要有害杂质为水、氧及氧化物、氮化物、硫、ＣＯ／ＣＯ，另外对苯、烯烃和在此基础上增加各种分离、循环手段，演变出各种

流程形式。Ｐｔ／Ｃｌ－ＡｌＯ低温异构化催化剂采用的

流程也是在一次通过流程基础上，增加或组合ＤＩＰ（脱异戊烷）、ＤＩＨ（脱异己烷）、ＤＰ（脱戊烷）或吸附单元形成，主要有：ＤＩＰ＋一次通过，一次通过

＋ＤＩＨ，ＤＩＰ＋一次通过＋ＤＩＨ，ＤＩＰ＋一次通过＋

ＤＩＨ＋ＤＰ，ＤＩＰ＋一次通过＋吸附单元，一次通过

＋吸附单元＋ＤＩＨ。带吸附单元流程的一次投

资高，需要维护、更换吸附剂，与不带吸附单元的

流程相比较，达到同样的产品要求，经济上并无明

显优势，一般只有当要求正戊烷、正己烷和甲基戊

烷的转化率接近１００％或需要对现有的异构化装

置进行升级改造提高辛烷值时才考虑选择带吸附

单元的流程，所述项目不考虑带吸附单元流程。因原料中异戊烷含量不高，经初步模拟计算，ＤＩＰ＋一次通过流程无法达到所要求的辛烷值，此流

程也不予考虑。以下重点对３种方案进行模拟优化、比较、分析。方案１：一次通过＋ＤＩＨ；方案２：ＤＩＰ＋一次通过＋ＤＩＨ；方案３：ＤＩＰ＋一次通过＋ＤＩＨ＋ＤＰ。

不同的原料组成和流程对异构化油的品质

规格影响很大，所以流程选择时有必要进行模拟计算。低辛烷值组分循环率的大小影响设备投资和运行费用，模拟计算时，在满足产品规格要求的前提下，以主要设备投资少和能耗低为优化目标，对低辛烷值组分循环率进行优化，优化模

拟顺序为ＤＩＨ，ＤＩＰ，ＤＩＨ＋ＤＩＰ，ＤＩＨ＋ＤＩＰ＋ＤＰ，模拟软件采用ＳｉｍｓｃｉＰＲＯ／ＩＩ８．０，模拟优化结果

见表３。

组分含量也有限制要求；与分子筛中温型催化

Ｃ

剂相比较，杂质含量的要求至少严格十倍以上，对

水含量的要求尤其严格。固体超强酸型催化剂的

反应温度比低温型Ｐｔ／Ｃｌ－ＡｌＯ催化剂略高，活性和

选择性也略低，对原料中的有害毒物限制也相对

宽松。分子筛型催化剂的反应温度最高，对原料

的要求最宽松。

该装置对异构化油ＲＯＮ要求较高，初步要求

不小于８８。不论采用哪种催化剂，一次通过流程

都无法满足要求，需要正构烷烃组分进一步循环

反应。因Ｐｔ／Ｃｌ－ＡｌＯ低温异构化催化剂活性和选

择性高，对产品ＲＯＮ要求越高，活性和选择性高

的催化剂优势就越明显，故确定选择Ｐｔ／Ｃｌ－Ａｌ

Ｏ低温异构化催化剂。典型代表有美国ＵＯＰ公司

的Ｉ－１２２，Ｉ－８２，Ｉ－８４以及法国ＡＸＥＮＳ公司与ＡＫＺ

ＯＮＯＢＥＬ公司联合开发的ＡＴＩＳ－２Ｌ。本项目可

选用ＡＴＩＳ－２Ｌ或Ｉ－８４催化剂。

工艺流程的确定

选定催化剂后，根据汽油调合方案及要求，结

２．２

合所采用催化剂工艺技术，进行流程优化选择。

表３模拟优化结果

根据全厂汽油调合方案，重整装置的不同苛刻度操作工况对全厂汽油调合影响较大，要求异构化装置能对应重整不同苛刻度工况弥补调合问题。将以上模拟优化结果与重整不同苛刻度生产工况组合分析，结果如下：①方案１流程生产的异构化油可以调合满足低标号汽油指标要求，如要生产高标号汽油，必须调入较多ＲＯＮ９８以上的重整汽油，这就造成芳烃含量超标，无法满足生产高标号汽油要求，且催化剂末期生产的异构化油辛烷值达不到调合要求，故不考虑此方案。一般情况下，此流程适用于异构化原料己烷组分较高的情形。②方案２流程生产的异构化油基本可以满