C4制异辛烷

C4制异辛烷

一、异辛烷简介

2,2,4-三甲基戊烷俗称异辛烷(在主链得2位有一个甲基得称为“异”,在2位有两个甲基得称为“新”。但就是出于习惯,还就是把2,2,4-三甲基戊烷做“异辛烷”),就是辛烷得一种异构体。

异辛烷分子结构示意图

异辛烷

性状

无色透明液体。溶于苯、甲苯、二甲苯、氯仿、乙醚、二硫化碳、四氯化碳、二甲基甲酰胺与降蓖麻油以外得油类,微溶于无水乙醇,

几乎不溶于水。相对密度(水=1)0、69;相对密度(空气=1)3、9。熔点-107、4℃。沸点99、3℃。折光率(n20D)1、39157。闪点-12℃。易燃。有刺激性。易挥发。

用途

有机合成。溶剂。与正庚烷按比例混合测定燃料油得辛烷值。气相色谱分析标准。稀释剂。

二、C4简介

目前,世界上得C4烃资源主要来自于石油炼制催化裂化过程与石

油化工蒸汽裂解制备乙烯过程中副产得C4,其中约82％为炼油副产,主要含有烷烃(正丁烷与异丁烷)、丁烯(异丁烯、1—丁烯与2—丁烯)及丁二烯。炼油厂得催化裂化装置、减黏裂化装置、焦化装置与热裂化装置都能副产C4烃,但以催化裂化装置副产得C4烃最多,占60％以上。催化裂化装置副产C4烃得数量又因裂化深度与催化剂而异,通常为新鲜进料得10％～13％(质量分数)。催化裂化C4馏分组成得特点就是:丁烷(尤其就是异丁烷)含量高,不含丁二烯(或含量甚微),其中丁烯质量分数约占50％左右。裂解C4烃收率除与苛刻度有关外,还与裂解原料有密切关系,若以石脑油为裂解原料时,C4烃得产量约为乙烯产量得40％一50％(质量分数)。裂解C4馏分组成得特点就是:主要以烯烃(丁二烯、异丁烯、正丁烯)为主,尤其就是丁二烯含量高,烷烃含量很低。典型得催化裂化C4馏分与裂解C4馏分得组成见表l。从表l可瞧出,催化裂化C4馏分与裂解C4馏分得丁烯含量相近,但催化裂化C4馏分中丁烷含量较高,而丁二烯含量甚少,故可不经分离丁二烯而直接使用;裂解C4馏分则相反,因含有较多丁二烯,应先萃取精馏分离丁二烯。

三、C4利用现状

在20世纪80年代以前,除了丁二烯被用作合成橡胶外,大部分得C4馏分被当作工业或民用燃料使用。20世纪90年代以来,由于分离技术得进步,C4作为石油化工原料得应用获得了很大得发展,同时由于居民燃料结构得改变,C4综合利用技术得开发也更为紧迫。

近年来,随着我国原油加工深度得提升与乙烯生产能力得逐步提高,副产C4必将越来越丰富。预计到2010年,我国C4得总产量将达到

11、50Mt(蒸汽裂解C4总量约为4、00Mt,其中丁二烯1、80Mt;催化裂化C4约7、50Mt)。目前,我国C4在化工方面得利用率只有16%左右,主要就是将异丁烯转化为甲基叔丁基醚(MTBE),还有部分1—丁烯用于制备甲乙酮,大部分炼油过程得C4被当做燃料与液化气使用,而美国、日本与西欧等工业发达国家利用率已达到了60%—90%。此外,随着我国轮胎工业得快速发展,丁基橡胶得消费量快速上升,对高纯度丁烯单体得需求量逐年增加,但就是高纯度丁烯单体主要依靠进口。

C4馏分综合利用大型化生产技术开发过程中将会遇到很多技术难点,主要有:(1) C4馏分物理性质相近,尤其就是沸点,异丁烯与正丁烯得沸点只相差0、6℃,相对挥发度仅相差0、005,因此采用一般得物理方法很难将其分离,需要利用化学活性或先进得分离技术才能将其分离;(2)同分异构体组分得反应活性差异大,丁二烯活性最强,异丁烯次之,在混合烯烃利用时,要对催化剂得活性与装载量进行优化;(3) C4馏分同分异构体之间还会发生异构反应,如正丁烯异构得到异丁烯、2—丁烯与1—丁烯相互转化,异构混合物使得产品结构非常复杂,主产物得选择性降低;(4) C4混合组分成分复杂,副反应严重,既影响产物得选择性,又容易导致催化剂失活。

C4馏分综合利用大型化生产技术得关键就是采用反应精馏技术。反应精馏就是通过精馏得方法将反应物与产物分离开来,以破坏可逆反应得平衡关系,使反应继续向生成产物得方向进行。采用反应精馏技术可以将反应产物及时移出反应区,抑制副反应得发生,提高产物得选择性,有效避免催化剂失活,延长催化剂使用寿命。

除丁二烯萃取、MTBE生产技术外,我国尚缺乏大型化C4利用得成套装置与成熟技术,亟待开发C4下游精细化深加工技术。如何充分、

合理地利用C4资源,发掘C4产品得潜在价值,提高炼油企业经济效益,已成为我国石化企业关注得焦点与技术攻关方向之一。

四、C4制异辛烷技术

1、间接烷基化技术

间接烷基化技术就是指将异丁烯叠合(齐聚)成异辛烯、异辛烯然后加氢为异辛烷得过程。这样获得得异辛烷组成与性质均与异丁烷-丁烯烷基化产物相似,但具有更高得辛烷值与更低得雷得蒸气压,且叠合与加氢反应均可采用成熟得固体催化剂,生产过程环境友好,因此近年来间接烷基化技术获得了迅速发展。特别就是在美国,由于对MTBE得限制限用,一些MTBE 生产商已开始采用间接烷化技术将MTBE 生产装置改造为异辛烷生产装置。

(1) UOP 得InAlk 工艺

UOP公司得间接烷基化技术 (InAlk 工艺)就是对其原有得叠合工艺与加氢工艺经改进并组合而成。叠合催化剂可选择树脂催化剂与固体磷酸催化剂。选用树脂作催化剂时在较低反应温度与压力下操作(50～100 ℃,0、5～1 MPa),主要就是异丁烯得叠合,反应过程中需要加入低碳醇作为反应得调节剂,以改善二聚体选择性与延长催化剂寿命。选用固体磷酸催化剂时,需要在较高得反应温度与压力下操作(180～220 ℃,4～5 MPa),可同时使异丁烯与正丁烯转化,并可以在无调节剂得条件下操作。异辛烯加氢选择贵金属或非贵金属催化剂。InAlk 工艺异辛烷产品得研究法辛烷值97,马达法辛烷值101。

InAlk 工艺可由MTBE 装置经适当改造实现,因此投资低。目前UOP 已向北美、亚非、中东地区转让8 套InAlk 工艺,其中3 套采用固体磷酸催化剂,4 套采用树脂催化剂,1 套同时采用两种催化剂。