碳四深加工论述

碳四深加工综述

摘要欧美国家因为原油消费量增长缓慢，乙烯原料轻质化导致碳4 产出下降。国内因为原油消费量的增加导致碳4 供应增加，品质改善，供求关系趋缓。目前全球碳四深加工产业存在向中国转移的趋势，但是碳四深加工产业涉及到丁烯分离、重物质控制等，具有较强的技术门槛和原料门槛，垄断竞争的市场格局短期内难以改变。碳四深加工目前有很多，如果按产业链可以分为：从气分装置来的含异丁烯的碳四进入MTBE装置，从MTBE装置出来的碳四再进入液化气芳构化装置，从芳构化装置出来的碳四一般含有一部分碳三，经过脱丙烷塔粗分后再进入丁烷精制装置，分离出异丁烷，正丁烷等组分。

一、碳四的历史背景

重油裂解过程中产生的炼厂气，不可压缩干气炼厂作为制氢原料或作为燃气回用，可压缩气体作为下游化工装置原料，但目前主要是利用了其中的丙烯和异丁烯。其他碳四目前大部分是作为民用燃料使用，总体化工利用率很低。提取丙烯后的液化气作为民用液化气不仅质量较差，而且是很大的浪费。随着城市煤气和管输天然气工业的发展，城市民用液化气的市场也会逐渐缩小，价格逐渐走低。

由于地炼加工原料来源不定,原料品质复杂,导致产品性质千差万别。特别是主要产品车用汽油,很大部分地炼汽油产品达不到不断提高的国家标准，其中主要两项指标是辛烷值和硫含量。所以，利用多项现有成熟专利技术的组合，以现有地炼液化气为原料，通过多套化工工艺装置，生产高品质汽油调和成份和车用液化气前景十分广阔。

石油炼制和石油化工生产过程中副产大量碳四烃类，如何充分合理利用这些副产资源，进行深加工产品的开发，已经引起了人们的广泛关注。20世纪80年代以前石油炼制过程中催化裂化（FCC）副产的碳四主要用于生产烷基化汽油和叠合汽油，以及作为工业锅炉和民用的燃料；石油化工蒸汽热裂解碳四馏分除其中的丁二烯部分用作合成橡胶原料外，亦多作为工业和民用燃料用。自20世纪90年代后，由于分离技术的进步，碳四馏分分离后作为石油化工原料的应用不断得到发展。

二、国内外的现状

1、应用领域

全球大量碳四烃主要用作燃料，以丁烯为例，约90％用于燃料，仅10％用于化学品市场。相对碳四烃直接作燃料使用而言，将碳四烃加工成烷基化油、甲

基叔丁基醚及车用液化石油气等各种液体燃料或添加剂则具有较高的应用价值。碳四烃生产甲基叔丁基醚作为汽油调合组分和辛烷值改进剂，是全球少数几个发展极为迅速的石化产品。但由于甲基叔丁基醚对饮用水的污染，导致美国部分地区限制或禁用甲基叔丁基醚。全球甲基叔丁基醚产能和需求量已呈明显下降趋势。相比之下，发展烷基化油是碳四烃燃料利用的一条重要途径。固体酸烷基化工艺由于在环保和安全方面的明显优势而得到广泛关注，它代表了烷基化工艺技术的发展方向。目前，世界上有多家专利商正在开发固体烷基化工艺，部分已完成中试试验。而近年来开发的间接烷基化工艺由于适应原料范围更宽，生产成本更低而被石油石化界普遍看好。总之，生产具有较高附加值的碳四烃燃料产品，开发和应用环保型碳四烃利用新技术，是国外发展碳四烃燃料利用的总趋势，也是我国石油石化行业的必然选择。

随着国内外炼油工业发展，尤其是催化裂化技术的不断提高，炼厂气的深加工逐渐受到人们的重视。目前炼厂副产的碳四除少量通过醚化、烷基化生产高辛烷值汽油调和组分外，其余大部分作为石油液化气产品出售。由于原油价格的不断上涨碳四作为普通燃料销售的经济性值得考虑。此外，天然气在民用以及车用市场的广泛使用，炼厂液化气的销售将面临巨大的挑战。因此，如何利用炼厂副产碳四生产高附加值的下游产品，受到广大炼化企业的普遍关注。

近两年，我国碳四总量正随着炼油、乙烯产能和MTO工艺的发展而增长。2011年，我国原油一次加工能力为5.4亿吨/年，同比增加5.2%。其中，富含碳四的液化石油气产量达到2181.1万吨，比上年增长6.3%。裂解碳四的产量为乙烯产量的40%～50%。到2011年底，我国乙烯年产能已由2005年的785.9万吨猛增至1569.5万吨；乙烯产量为1554万吨，增长9.4%。预计到2015年，我国乙烯产能将达同时，据不完全统计，我国将在3年内开工建设（含已投产和正在试车）的煤制烯烃项目有20多个，各地规划的煤制烯烃总产能已超过2000万吨/年。为此，副产的碳四资源也将会有较大增量。到2700万吨。石油炼制和石油化工生产过程中副产大量碳四烃类，如何充分合理利用这些副产资源，进行深加工产品的开发，已经引起了人们的广泛关注。20世纪80年代以前石油炼制过程中催化裂化(FCC)副产的碳四主要用于生产烷基化汽油和叠合汽油，以及作为工业锅炉和民用的燃料；石油化工蒸汽热裂解碳四馏分除其中的丁二烯部分用作合成橡胶原料外，亦多作为工业和民用燃料用。自20世纪90年代后，由于分离技术的进步，碳四馏分分离后作为石油化工原料的应用不断得到发展。

2、利用方法

2.1碳四馏分的利用现状

我国碳四馏分的利用一般分两种，即工业利用和分离化工利用。工业

利用

2.1.1碳四包括不经加工直接作为燃料应用的液化石油气、掺入汽油调节蒸汽压、直接作燃料气使用和经化学加工生成液体燃料等多种形式。通常用来生产高辛烷值汽油组分，其中包括烃类和非烃类燃料。烃类如烷基化汽油、齐聚叠合汽油；非烃类如叔丁醇、甲基叔丁基醚等。分离化工利用是将碳四馏分中各主要组分进行分离、精制，然后用来做各种化工产品生产的原料。由于碳四馏分中各组分的沸点十分相近，有些组分的相对挥发度差别极小，采用简单蒸馏方法难以有效分离；还由于碳四馏分中各组分的凝点较接近，低温结晶分离能量消耗极为可观，而且这两种分离方法都难以保证分离组分的纯度，因此还要进行后续的精制处理，因而加工成本比较高。的工业利用途径

烷基化汽油

烷基化汽油是由异丁烷和低分子烯烃在催化下所生成的一种异构烷烃混合物，它与含有大量烯烃的催化汽油和大量芳烃的重整汽油相比，有辛烷值高、两种辛烷值的差值小、挥发性好，燃烧后清洁性好的特点，是各种汽油的高辛烷值的调和组分，常成为航空汽油、无铅优质汽油的必要组分。

叠合汽油

来自催化裂化、焦化及热裂化的副产气体中的丁烯和丙烯腈非选择性叠合或选择性叠合生产一种汽油的高辛烷值调和组分，或某种特定的产品如异丁烯选择叠合生产高辛烷值汽油、二异丁烯等，目前正在研究C4、C4烯烃叠合生产高质量的柴油及喷气燃料的可能性。

齐聚汽油

齐聚汽油是通过单体烯烃(包括丙烯、丁烯的二聚、三聚、四聚和丙烯、丁烯的共聚或共齐聚)2-4个少数分子所起的聚合反应而生成的高辛烷值汽油组分。法国石油研究院提供的Dimer sol技术在工业上得到广泛应用，它将自流化催化裂化或蒸汽裂解的丙烯和(或)丁烯进行选择性二聚或共二聚以制取高辛烷值汽油掺合组分或石油化工原料。

MTBE

MTBE是甲醇和含有异丁烯的混合碳四在大孔强酸阳离子树脂为催化剂的作用下制得，裂解碳四馏分经萃取蒸馏分离丁二烯后异丁烯含量高达35%-50%，以往这一馏分除掉丁二烯后大多作为气体燃料使用，现将其中近半数含量的异丁烯转化为高辛烷值汽油组分，提高了燃料的使用价值和汽油的辛烷值。MTBE生产工艺也可以作为分离碳四中异丁烯的一种新的有效方法，MTBE作为中间化工产品在一定条件和催化剂下将MTBE裂解即可得到高纯度的异丁烯。将碳四中的异丁烯进行一般转化和深度转化，可进一步分离提纯得到高纯度的1-丁烯和2-丁