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石腦油中正異構(gòu)烴的適度分離及工藝方法對比
沈本賢 劉紀昌 2012/5/25
摘要：考察了裂解原料中不同正構(gòu)烷烴濃度對裂解乙烯、丙烯和丁二烯收率的影響。裂解產(chǎn)物中乙烯、丙烯和丁二烯收率均與裂解原料中正構(gòu)烷烴的濃度在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。裂解烯烴收率隨裂解原料中正構(gòu)烷烴濃度增加而提高，但當正構(gòu)烴濃度超過90%時，裂解烯烴收率隨正構(gòu)烴濃度增加的趨勢變緩。吸附分離適宜的分離精度為生產(chǎn)正構(gòu)烷烴含量為90%左右的脫附油作為乙烯裂解原料，吸余油作為催化重整原料或高辛烷值汽油調(diào)和組分。本文還對固定床和模擬移動床兩種石腦油吸附分離工藝進行了對比。
關(guān)鍵詞：石腦油 正構(gòu)烷烴 固定床 模擬移動床 適度分離
隨著全球資源的日益緊缺，石油作為關(guān)系到國家經(jīng)濟命脈和戰(zhàn)略安全的重要物資越來越引起人們的關(guān)注。以分子尺度下產(chǎn)品操縱和控制技術(shù)為基礎(chǔ)，緊密結(jié)合不同產(chǎn)品的質(zhì)量要求，提高產(chǎn)品附加值，增強石化企業(yè)競爭力的工作顯得十分迫切。
由于我國原油偏重，石腦油的收率較低，長期以來存在催化重整和乙烯裂解爭原料的問題，為了盡量滿足乙烯工業(yè)的原料供應(yīng)，許多煉廠重整裝置開工不足。為了提高石腦油的利用效率，緩解這一矛盾，分子管理模式越來越顯示出其優(yōu)越性。分子管理是根據(jù)不同用途對產(chǎn)品分子的具體要求，分離混合物組分以達到物盡其用。對于石腦油，按照分子管理的思路，分離出其中的正構(gòu)烷烴作為優(yōu)質(zhì)乙烯裂解原料，非正構(gòu)部分（主要是異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴和芳烴）作為優(yōu)質(zhì)催化重整原料或高辛烷值汽油調(diào)和組分。
從石腦油中分離正構(gòu)烷烴最經(jīng)濟且有效的方法是利用5A分子篩的擇形吸附原理進行吸附分離。5A分子篩微孔道的平均孔徑為5.1Å，正構(gòu)烷烴分子的直徑約為4.9Å，可以進入分子篩微孔道內(nèi)，而非正構(gòu)烴的分子直徑要大于此，則不能被吸附。由于分子篩孔道的孔徑均一，分離效率很高。
國外目前對石腦油資源的集成優(yōu)化主要集中于吸附分離工藝的研究。2001年美國UOP公司公開了Sorbex家族的MaxEne工藝。該工藝以全沸程石腦油為原料，采用液相模擬移動床技術(shù)，分離石腦油中的正構(gòu)、非正構(gòu)烷烴，并分別加以利用。[1]該法設(shè)備復(fù)雜，投資等費用高。
華東理工大學(xué)提出了通過分子管理技術(shù)集成優(yōu)化石腦油資源的理念，采用5A分子篩固定床四塔并聯(lián)吸附過程,分離石腦油中的正異構(gòu)組分，并耦合乙烯裂解和催化重整工藝，旨在達到乙烯和芳烴收率的雙目標優(yōu)化。
石腦油通過分子篩固定床吸附分離過程，分割成吸余油和脫附油。脫附油中，正構(gòu)烷烴C5~C10含量可以達到98.2%以上，是優(yōu)質(zhì)的乙烯裂解原料。吸余油的研究法辛烷值比石腦油提高超過20個單位，達到85以上，可以作為高辛烷值清潔汽油的調(diào)和組分。與石腦油相比，吸余產(chǎn)品的芳烴潛含量由30.6%提高到43.5%，是優(yōu)質(zhì)的催化重整原料。[2]
在蒸汽裂解制乙烯工藝中，原料費用約占乙烯生產(chǎn)總成本的60%~80%[3]。以正構(gòu)烷烴作為裂解原料，裂解工藝的乙烯收率是最高的。乙烯收率與裂解原料的芳烴關(guān)聯(lián)指數(shù)BMCI值之間有良好的關(guān)聯(lián)性。烴類的BMCI值越小，表示脂肪性越強，則乙烯的收率越高。正構(gòu)烷烴的BMCI值接近于零，正構(gòu)烷烴比例越大，BMCI值越低，氣體和乙烯收率越高，越適合作乙烯原料。本文探討了石腦油中的正構(gòu)烷烴含量對裂解烯烴收率的影響。
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