武漢化工新區(qū)20萬(wàn)噸年碳四烴芳構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)可行性報(bào)告

第一篇關(guān)于成立武漢化工新區(qū)20萬(wàn)噸/年碳四烴芳構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)的可行性分析報(bào)告目錄TOC\o"1-4"\h\u19345目錄 212067第一章總述 6137021.1項(xiàng)目性質(zhì) 6152741.2項(xiàng)目簡(jiǎn)介 6121621.3項(xiàng)目背景 82721Nano2forming工藝采用常壓固定床反應(yīng)器,反應(yīng)溫度為500～600℃。原料可采用混合碳四液化氣、普通民用液化氣,油田凝析油、重整拔頭油、芳烴抽余油、裂解碳五和輕石腦油(終餾點(diǎn)在110℃以內(nèi))等,原料不用預(yù)精制直接進(jìn)料反應(yīng),主產(chǎn)品為苯、甲苯和二甲苯,同時(shí)副產(chǎn)氫氣和C+9重芳烴。同國(guó)內(nèi)外已有芳構(gòu)化工藝相比,Nano2forming工藝的主要特點(diǎn)是采用了DLP型納米ZSM25沸石分子篩催化劑,顯著增強(qiáng)了催化劑的單程運(yùn)轉(zhuǎn)周期,因此減少了反應(yīng)器的切換再生次數(shù),延長(zhǎng)了催化劑使用壽命,降低了操作成本(表1)。首套Nano2forming工業(yè)化裝置建于山東淄博,裝置規(guī)模80kt/a,處理催化裂化(FCC)液化氣和裂解碳五原料。 11145951.5項(xiàng)目意義 13908第二章市場(chǎng)分析 1492362．1產(chǎn)品的性質(zhì) 14323842.1.1甲苯 14178902.1.2混合二甲苯 1430002.1.3高辛烷值汽油 1418038高辛烷值汽油又稱高辛烷燃料。指含有高辛烷值的烴類（如多支鏈烷烴和芳香烴）或加有抗震劑的汽油。具有高的抗震性。在汽油機(jī)中燃燒時(shí)能經(jīng)受較高的壓縮比而不致發(fā)生爆震，可以提高汽油機(jī)的熱效率。用作航空汽油和車用汽油。 144330汽車用油主要成分是C5H12~C12H26之烴類混合物，當(dāng)汽油蒸氣在汽缸內(nèi)燃燒時(shí)(活塞將汽油與空氣混合壓縮后，火星塞再點(diǎn)火燃燒)，常因燃燒急速而發(fā)生引擎不正常燃爆現(xiàn)象，稱為爆震(震爆)。烴類的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，抗震爆能力也有很大的不同。燃燒的抗震程度以辛烷值表示，辛烷值越高表示抗震能力愈高。其中燃燒正庚烷CH3(CH2)5CH3的震爆情形最嚴(yán)重，定義其辛烷值為0。異辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)的辛烷值定義為100。辛烷值可為負(fù)，也可以超過(guò)100。當(dāng)某種汽油之震爆性與90%異辛烷和10%正庚烷之混合物之震爆性相當(dāng)時(shí)，其辛烷值定為90。如環(huán)戊烷的辛烷值為85，表示燃燒環(huán)戊烷時(shí)與燃燒85%異辛烷和15%正庚烷之混合物之震爆性相當(dāng)。 1490162.2.5結(jié)論 2212864原料供應(yīng) 228833本項(xiàng)目原料供應(yīng)是落實(shí)的。每年需20萬(wàn)噸碳四原料，可完全由當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)供給并且周邊煉廠的碳四資源豐富，主要作為燃料外售，經(jīng)常出現(xiàn)季節(jié)性銷售困難，本項(xiàng)目實(shí)施有利于裂解副產(chǎn)碳四和煉廠碳四原料的合理利用。 2227682產(chǎn)品供需 22104402.3國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家介紹 2211308第三章設(shè)計(jì)方案 2292623.1項(xiàng)目構(gòu)成范圍 22274033.2方案的選擇 23106143.2.5方案的選定 2856593.4芳構(gòu)項(xiàng)目簡(jiǎn)介 28301233.5原料、產(chǎn)品、輔助材料及公用設(shè)施 35202063.5.1原料碳四供需及價(jià)格的分析與預(yù)測(cè) 35250873.5.2催化劑相關(guān)信息 36307663.6生產(chǎn)規(guī)模 39942第四章建設(shè)規(guī)模 406324.1設(shè)計(jì)依據(jù) 40163604.1.1本廠生產(chǎn)規(guī)模的確定所考慮的主要因素 40166734.2規(guī)模的確定 4171784.2.1產(chǎn)品應(yīng)用前景廣闊 4135864.2.2產(chǎn)品存在缺口 4253004.2.3行業(yè)發(fā)展迅速 4231931第五章廠址選擇 43231685.1廠址選擇應(yīng)該符合以下要求： 4384705.1.4水力資源 4823945.2信息化建設(shè) 49187935.3環(huán)保 49224875.4.1MTP對(duì)環(huán)境可能造成影響的概述 49218065.4.2對(duì)策和措施 49261025.5節(jié)能降耗 50207745.6水、電、土地價(jià)格 50202705.7政府政策 503518第六章SWOT分析 51447第七章經(jīng)濟(jì)分析 58188457.1總資產(chǎn)估算 58116667.1.1固定資產(chǎn)建設(shè)投資估算 586517估算依據(jù) 5828473估算方法 5816274設(shè)備基本建設(shè)投資 5816332無(wú)形資產(chǎn) 6130912延遞資產(chǎn) 6114508預(yù)備費(fèi) 6212670固定資產(chǎn)投資總匯 62293087.1.2建設(shè)期利息 63280497.1.3流動(dòng)資金 64165967.1.4建設(shè)項(xiàng)目總投資 64157377.2資金籌措 65226367.2.1資金來(lái)源 65144307.2.2銀行貸款還款方式 6571307.2.3資金籌措計(jì)劃 65262057.2.4投資規(guī)模 65274227.3財(cái)務(wù)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 6698367.3.1產(chǎn)品成本估算 6629827產(chǎn)品成本估算內(nèi)容 6613353成本的估算 6614759人力資源附表： 68218377.3.2財(cái)務(wù)評(píng)價(jià) 6920904主要銷售收入 6913219主要財(cái)務(wù)報(bào)表分析 7231168盈利能力分析 7720392不確定性分析 7920454方案比較指標(biāo) 826466改建、擴(kuò)建和技術(shù)改造項(xiàng)目評(píng)價(jià) 82120597.3.3國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 82264247.4社會(huì)效益評(píng)價(jià) 829110對(duì)節(jié)能的影響 822890對(duì)環(huán)境保護(hù)的影響 8223795對(duì)提高國(guó)家、地區(qū)和部門科技進(jìn)步的影響 8228695對(duì)發(fā)展地區(qū)經(jīng)濟(jì)的影響 8330463對(duì)提供就業(yè)機(jī)會(huì)的影響 8322329對(duì)節(jié)約及合理利用國(guó)家資源的影響 8330183對(duì)遠(yuǎn)景發(fā)展的影響 83第一章總述1.1項(xiàng)目性質(zhì)本項(xiàng)目為每年消耗20萬(wàn)噸碳四資源的輕烴芳構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)1.2項(xiàng)目簡(jiǎn)介1.2.1武漢化工新區(qū)20萬(wàn)噸/年碳四烴芳構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)該項(xiàng)目以中石化武漢分公司催化裂化裝置副產(chǎn)液態(tài)烴分離出丙烯后的碳四組分和武漢80萬(wàn)噸乙烯工程裂解碳四料脫丁二烯后的碳四組分為原料（共20萬(wàn)噸/年），ZSM-5納米分子篩為催化劑，大連理工大學(xué)開發(fā)的輕烴芳構(gòu)化中試技術(shù)為工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，在項(xiàng)目可行性研究和項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)及初步工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，完成武漢20萬(wàn)噸/年碳四烴芳構(gòu)化主體裝置工藝技術(shù)設(shè)計(jì)。其中,主體裝置工藝設(shè)計(jì)涵蓋芳構(gòu)化反應(yīng)與催化劑再生系統(tǒng)、芳烴抽提系統(tǒng)、深度精餾分離系統(tǒng)四大單元，從工業(yè)設(shè)計(jì)上滿足生產(chǎn)建設(shè)方(甲方)實(shí)現(xiàn)最大化聯(lián)產(chǎn)芳烴/高辛烷值汽油的工藝要求，向武漢化工新城工業(yè)園區(qū)內(nèi)外提供高標(biāo)準(zhǔn)三苯(BTX,即苯，甲苯，二甲苯)和高辛烷值組分汽油，以緩解高辛烷值汽油和三苯（苯，甲苯，二甲苯）等化工產(chǎn)品短缺，不能滿足市場(chǎng)自給的壓力，同時(shí)，還能有效解決中南地區(qū)當(dāng)前碳四資源過(guò)剩的問(wèn)題。碳四烴芳構(gòu)化作業(yè)區(qū)布局緊湊集中，采用聯(lián)合布置，只設(shè)一個(gè)中心控制室，生產(chǎn)裝置、公用工程及儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、全部火災(zāi)、可燃?xì)怏w、有毒氣體的監(jiān)控和報(bào)警控制系統(tǒng)等均采用DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行集中操作、控制和管理，各裝置及關(guān)鍵設(shè)備均設(shè)置安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)（緊急停車系統(tǒng)）。全部主體工藝設(shè)計(jì)融入“集約、節(jié)能、環(huán)保、安全、穩(wěn)定”的綠色化工設(shè)計(jì)理念，而公用工程及配套系統(tǒng)設(shè)計(jì)則更將比鄰的武漢石化80乙烯裂解工程一起考慮，引入全化工園集群一體化綠色制造、清潔生產(chǎn)的理念，以實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)資源的高效循環(huán)利用且達(dá)到化工新區(qū)聯(lián)合節(jié)能與減排的宏偉目標(biāo)。工廠建設(shè)高起點(diǎn)、嚴(yán)要求——工藝設(shè)計(jì)上就是全方位的創(chuàng)新和領(lǐng)先，成為引導(dǎo)新區(qū)清潔生產(chǎn)的價(jià)值典范，以達(dá)到總體經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益俱佳的預(yù)期的目標(biāo)。1.2.2芳構(gòu)化—資源利用升級(jí)，液化氣產(chǎn)業(yè)自我調(diào)整自2006年開始，隨著國(guó)內(nèi)液化氣等碳四資源產(chǎn)能的加大，碳四資源市場(chǎng)份額的提高，二甲醚摻混占據(jù)了部份比例，經(jīng)濟(jì)的萎縮導(dǎo)致了工業(yè)氣需求量的減少，幾方面的因素致使液化氣市場(chǎng)供應(yīng)量出現(xiàn)相對(duì)增加，加速了碳四資源向深加工方向發(fā)展的趨勢(shì)，芳構(gòu)化項(xiàng)目不約而同成為各個(gè)精細(xì)化工企業(yè)的著眼點(diǎn)。原料來(lái)源廣泛、價(jià)格相對(duì)低廉、產(chǎn)出利潤(rùn)較高、準(zhǔn)入門檻較低等原料氣的這幾個(gè)特點(diǎn)，符合芳構(gòu)化項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)。于是，芳構(gòu)化項(xiàng)目經(jīng)過(guò)了2006-2009的醞釀后，幾乎在2010年一年之內(nèi)就做到了遍地開花的程度。成為繼氣分，MTBE后又一種門檻低，效益高的項(xiàng)目選擇，堪稱液化氣市場(chǎng)的“第三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)”。在全國(guó)各地芳構(gòu)化技術(shù)百花齊放的過(guò)程中，山東省在該領(lǐng)域起著領(lǐng)頭羊的作用。隨著我國(guó)淘汰70＃汽油、2000年全面實(shí)現(xiàn)汽油無(wú)鉛化進(jìn)程的加快，對(duì)于加工流程簡(jiǎn)單的煉油廠，如何解決低辛烷值汽油組份的深加工問(wèn)題必將成為技術(shù)改造的重點(diǎn)。輕烴芳構(gòu)化技術(shù)是近十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新的石油化工工藝技術(shù)，其特點(diǎn)是利用非貴金屬改性的沸石催化劑將低分子烴類直接轉(zhuǎn)化為苯、甲苯、二甲苯等輕質(zhì)芳烴。與目前煉油廠采用的催化重整工藝相比，該技術(shù)具有以下幾種特征：（1）使用的沸石催化劑具有一定的抗硫、抗氮能力，原料不需要深度精制。（2）其芳烴準(zhǔn)備產(chǎn)率不受到原料芳烴潛含量限制。（3）低壓、非臨氫操作，其操作費(fèi)用低，基本建設(shè)投資少，因而，芳構(gòu)化技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用即將成為繼催化重整技術(shù)以后的又一項(xiàng)生產(chǎn)石油芳烴或高辛烷值汽油組份的新工藝。多年來(lái)，中國(guó)石化集團(tuán)公司洛陽(yáng)石化工程公司煉制研究所在輕烴芳構(gòu)化生產(chǎn)芳烴或高辛烷值汽油等方面作了大量的研究開發(fā)工作，形成了自己的專有技術(shù)，并擁有兩項(xiàng)發(fā)明專利（ZL93102129.4）。由洛陽(yáng)石化工程公司煉制研究所等單位共同研究開發(fā)的劣質(zhì)汽油芳構(gòu)化改質(zhì)技術(shù)已于1998年1月通過(guò)了中國(guó)石化集團(tuán)公司（原中國(guó)石化總公司）組織的技術(shù)鑒定。該技術(shù)利用專有催化劑，將諸如焦化汽油、直餾汽油、油田凝析油、重整拔頭油、重整抽余油、裂解汽油等輕烴轉(zhuǎn)化為芳烴，用于生產(chǎn)芳烴或高辛烷值汽油。(1998年8月，以直餾汽油為原料的1.0×104t/a芳構(gòu)化改質(zhì)工業(yè)示范裝置在沈陽(yáng)新民蠟化學(xué)品實(shí)驗(yàn)廠投入運(yùn)行。該裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果達(dá)到了預(yù)期的目的（即液化石油氣+汽油≥90%(wt);汽油ROM≥90），證實(shí)芳構(gòu)化改質(zhì)技術(shù)的可靠和可行性，具備了工業(yè)應(yīng)用的條件。目前，廣西田東石油化工總廠是一個(gè)加工原油18萬(wàn)噸的小型煉廠。在國(guó)家強(qiáng)制取消70＃汽油的生產(chǎn)和銷售后，該廠將有2萬(wàn)噸的直餾汽油無(wú)法作為汽油調(diào)和組分出廠，因此，采用洛陽(yáng)石化工程公司開發(fā)的劣質(zhì)汽油調(diào)和組分出的劣質(zhì)汽油芳構(gòu)化改質(zhì)技術(shù)就能很好地解決這一問(wèn)題。1.3項(xiàng)目背景三苯（苯、甲苯、二甲苯）及其衍生物的用途日益擴(kuò)大,對(duì)它們尤其對(duì)苯的需求量迅速增長(zhǎng)。在1983一1989年間全世界苯生產(chǎn)能力的年增長(zhǎng)速度為2.1%,由2421.1萬(wàn)噸/年增加到2750.1/萬(wàn)噸年,苯產(chǎn)量的年增長(zhǎng)速度為4.3%,由1631萬(wàn)噸年增加到2104萬(wàn)噸年。同期內(nèi)苯的年消費(fèi)增長(zhǎng)速度亦為4.3%,由1629萬(wàn)噸/年增加到2098萬(wàn)噸/年。1983一1988年間全世界苯需求的年增長(zhǎng)速度為7.0%,1988年的需求量為2170萬(wàn)噸。1989一1993年間苯的需求量年增長(zhǎng)速度為4.5%,到1993年苯的需求量為了2700萬(wàn)噸。面對(duì)純苯短缺的局面,世界各國(guó)先后采取了四項(xiàng)措施①提高開工率。②增加新裝置。③增加甲苯脫烷基制苯的生產(chǎn)能力。④開發(fā)三苯的新來(lái)源。為了滿足我國(guó)對(duì)苯等芳烴的需求,僅僅依靠石油煉制裝置和乙烯裝置來(lái)增加苯的產(chǎn)量,很難達(dá)到腸或腸的年增長(zhǎng)速度。因此開發(fā)新的苯資源是當(dāng)務(wù)之急。早在四十年代國(guó)外就注意到輕質(zhì)烴類芳構(gòu)化制三苯的問(wèn)題。由于石油化工的發(fā)展為三苯提供了大量的資源,直到七十年代,此項(xiàng)目還處于緩慢發(fā)展階段。第一次能源危機(jī)之后,世界各國(guó)都開始注意自然資源尤其是石油的保護(hù)和綜合利用。在七十年代和八十年代對(duì)輕質(zhì)烴類的芳構(gòu)化進(jìn)行了廣泛的研究,并取得了長(zhǎng)足進(jìn)展,1989年9月Cyclar工藝開始工業(yè)試生產(chǎn),日處理量為158.987dm3*1000,這將為綜合利用石油液化氣開辟一條有效途徑。1.4輕烴芳構(gòu)化工藝發(fā)展歷程1.4.1芳烴和汽油的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝及其局限性

BTX主要來(lái)源于蒸汽裂解制乙烯工藝和貴金屬鉑重整工藝，所用原料都是石油的輕餾分（石腦油）；中國(guó)汽油產(chǎn)品主要靠催化裂化(FCC)裝置提供，所用原料是石油的重餾分。按現(xiàn)有生產(chǎn)模式增產(chǎn)芳烴和汽油，中國(guó)只有靠不斷增加原油處理量，才能解決今后化工原料和燃料短缺問(wèn)題。這對(duì)于依靠大量進(jìn)口原油的發(fā)展中大國(guó)來(lái)說(shuō)是一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。40年代以前，異構(gòu)化過(guò)程主要用于生產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)合組分。40年代以后，由于對(duì)航空汽油的大量需求，由異丁烷烷基化生產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)合組分的過(guò)程迅速發(fā)展，同時(shí)廣泛開展了用三氯化鋁作催化劑（見固體酸催化劑）的正丁烷異構(gòu)化研究，并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，擴(kuò)大了烷基化的原料來(lái)源。1960年，美國(guó)大西洋煉油公司將異構(gòu)化過(guò)程應(yīng)用于芳烴的轉(zhuǎn)換，開發(fā)了以氧化鋁或氧化鋁－氧化硅為載體的鉑催化劑的二甲苯異構(gòu)化工藝過(guò)程，隨后日本三菱瓦斯化學(xué)公司又開發(fā)了用氟化氫－氟化硼作催化劑的液相二甲苯異構(gòu)化過(guò)程。1976年和1978年美國(guó)莫比爾化學(xué)公司先后開發(fā)了使用新型ZSM－5分子篩催化劑的二甲苯氣相和液相異構(gòu)化過(guò)程。1.4.2清潔汽油的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展生產(chǎn)清潔燃料是當(dāng)今世界煉油廠發(fā)展的主旋律和主課題。我國(guó)成品油總體質(zhì)量水平較低,面臨“綠色壁壘”的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。我國(guó)汽柴油目前還難以沖破“綠色壁壘”進(jìn)入歐美市場(chǎng)。歐洲國(guó)家首先意識(shí)到汽車對(duì)環(huán)境的影響,并最早著手制定汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn),強(qiáng)制性要求汽車生產(chǎn)商、油品供應(yīng)商改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)性能、尾氣處理能力和油品質(zhì)量。1992年,當(dāng)時(shí)的歐盟實(shí)施了歐I的汽車尾氣排放法規(guī)。首次明確了汽車尾氣排放限值和檢測(cè)方法等規(guī)范性內(nèi)容。4年后,歐盟又推出了歐Ⅱ體系,即歐洲國(guó)家汽車尾氣第Ⅱ階段排放標(biāo)準(zhǔn),提高了對(duì)汽車尾氣排放的要求。2000年,歐洲共同體推出并實(shí)施了標(biāo)準(zhǔn)更高的歐Ⅲ體系。在這個(gè)體系中,規(guī)定的汽油和柴油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)較歐Ⅱ有了較大提高。以硫含量為例,在歐Ⅲ中,規(guī)定汽油的硫含量是01015%,歐Ⅱ是015%。從歐Ⅱ到歐Ⅲ跨了一個(gè)比較大的臺(tái)階,在油品質(zhì)量的提高過(guò)程中,越往后技術(shù)難度越大,因技術(shù)改造而投入的資本也相應(yīng)地越多。2005年,歐盟國(guó)家開始執(zhí)行歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn),到2008年,歐Ⅴ在歐洲被強(qiáng)制執(zhí)行。歐盟汽油含硫由2003年150μg/g減小到2005年50μg/g,德國(guó)2003年己達(dá)10μg/g。美國(guó)由150μg/g減小到2006年30μg/g,加拿大2004年達(dá)30μg/g。表1列出世界主要國(guó)家和地區(qū)達(dá)到相應(yīng)汽油標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間。隨著環(huán)保要求的進(jìn)一步提高和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的提高,必將對(duì)汽油的質(zhì)量提出更高的要求。由于我國(guó)的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)歐洲的排放標(biāo)準(zhǔn)制定的,因此,歐盟汽油標(biāo)準(zhǔn)的變化對(duì)我國(guó)的汽油標(biāo)準(zhǔn)的變化有很大的影響。歐洲從2000年開始實(shí)施滿足歐Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)的汽油標(biāo)準(zhǔn),2005年實(shí)施歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)。從歐I標(biāo)準(zhǔn)到歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn),主要的變化是硫含量、烯烴、芳烴、苯含量的降低。我國(guó)將發(fā)布修訂的車用無(wú)鉛汽油標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定自2009年12月31日起,全國(guó)范圍內(nèi)的無(wú)鉛汽油含硫量降為150μg/g。標(biāo)準(zhǔn)開始實(shí)施后,我國(guó)將淘汰硫含量為500μg/g的汽油。這個(gè)數(shù)值的車用無(wú)鉛汽油能滿足機(jī)動(dòng)車實(shí)現(xiàn)歐Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽油硫含量的苛刻要求。歐Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)要求汽油的硫含量不能高于150μg/g。中國(guó)石化和中國(guó)石油正聯(lián)合開展Ⅳ汽油柴油的研究,為制訂我國(guó)下一階段的汽油柴油標(biāo)準(zhǔn)做好準(zhǔn)備?；谖覈?guó)煉油裝置的特點(diǎn),催化裂化汽油在汽油總組成中比例偏高的局面在短期內(nèi)不可能根本改變,因此改善催化裂化汽油的質(zhì)量是國(guó)內(nèi)汽油質(zhì)量升級(jí)的關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)近幾年的努力,我國(guó)的科研機(jī)構(gòu)和煉油企業(yè)在催化裂化的工藝改進(jìn)和發(fā)展清潔燃料生產(chǎn)技術(shù)上做了大量的工作,取得了很好的效果。1.4.3國(guó)內(nèi)關(guān)于輕烴芳構(gòu)化的研究國(guó)內(nèi)對(duì)于低碳烴芳構(gòu)化工藝的研究開發(fā)始于20世紀(jì)80年代初,華東化工學(xué)院的吳指南等人在1983年連續(xù)報(bào)道了金屬改性的ZSM25沸石用于輕烴芳構(gòu)化的研究;山西煤化研究所篩選出具有良好芳構(gòu)化性能的Ga/ZSM25催化劑;撫順石油學(xué)院分別以富含丁烯的C4餾分等為原料,在改性的HZSM25沸石催化劑上進(jìn)行了一系列芳構(gòu)化反應(yīng)。大連化物所也開展輕烴芳構(gòu)化的研究工作。大連理工大學(xué)利用自主開發(fā)的工業(yè)化納米ZSM25沸石分子篩催化新材料研制出具有超強(qiáng)抗積炭失活能力的低碳烴芳構(gòu)化制BTX芳烴的催化劑DLP21及相配套的Nano2forming工藝。Nano2forming工藝采用常壓固定床反應(yīng)器,反應(yīng)溫度為500～600℃。原料可采用混合碳四液化氣、普通民用液化氣,油田凝析油、重整拔頭油、芳烴抽余油、裂解碳五和輕石腦油(終餾點(diǎn)在110℃以內(nèi))等,原料不用預(yù)精制直接進(jìn)料反應(yīng),主產(chǎn)品為苯、甲苯和二甲苯,同時(shí)副產(chǎn)氫氣和C+9重芳烴。同國(guó)內(nèi)外已有芳構(gòu)化工藝相比,Nano2forming工藝的主要特點(diǎn)是采用了DLP型納米ZSM25沸石分子篩催化劑,顯著增強(qiáng)了催化劑的單程運(yùn)轉(zhuǎn)周期,因此減少了反應(yīng)器的切換再生次數(shù),延長(zhǎng)了催化劑使用壽命,降低了操作成本(表1)。首套Nano2forming工業(yè)化裝置建于山東淄博,裝置規(guī)模80kt/a,處理催化裂化(FCC)液化氣和裂解碳五原料。1.4.4國(guó)外關(guān)于輕烴芳構(gòu)化的研究1983年,英國(guó)石油公司(BP)及UOP共同開發(fā)成功了Cyclar芳構(gòu)化工藝,之后建立示范裝置實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用,標(biāo)志著輕烴芳構(gòu)化技術(shù)進(jìn)入實(shí)用階段。目前輕烴芳構(gòu)化的主要成熟工藝技術(shù)如下:Cyclar工藝1970年Csicsery首先提出了烷烴經(jīng)脫氫環(huán)化聚合生成芳烴反應(yīng)過(guò)程,其中采用Al2O3的負(fù)載型的Pt、Pd催化劑,在高于550℃ZSM25分子篩的成功合成后,由于其具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和合適的酸性,在眾多的催化反應(yīng)中被應(yīng)用,具有代表性的是ZSM25上的輕烴芳構(gòu)化反應(yīng)。其中最具有代表性的輕烴芳構(gòu)化工藝是由BP公司(提供催化劑)與UOP公司(提供CCR催化劑的再生技術(shù))聯(lián)合開發(fā)的Cyclar工藝。Cyclar工藝以液化石油氣LPG(主要為輕質(zhì)烷烴)為原料,催化劑為Ga改性的ZSM25分子篩,其運(yùn)轉(zhuǎn)壽命為2年,采用連續(xù)再生的移動(dòng)床工藝技術(shù),反應(yīng)器由四個(gè)豎直的徑向絕熱反應(yīng)器組成,部分失活的催化劑從最下邊的反應(yīng)器進(jìn)入再生器,再生后的催化劑再進(jìn)入第一個(gè)反應(yīng)器,反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)入分離系統(tǒng)。以混合的C3,C4為原料(各占50%),根據(jù)不同的目的可以采用高壓和低壓兩種操作模式,高壓模式可以增加反應(yīng)速率降低催化劑和投資費(fèi)用,但高壓下裂化嚴(yán)重,降低了芳烴收率;而低壓操作可以獲得較高的芳烴收率,而文獻(xiàn)中并沒有報(bào)道壓力范圍的具體值。以丙烷為原料時(shí),芳烴收率為61%,芳烴中的苯含量較高;而以丁烷為原料時(shí),芳烴收率增加到66%,芳烴中的二甲苯較高。1989年在蘇格蘭建立了第一套輕烴芳構(gòu)化工業(yè)示范裝置,并于1990年1月投產(chǎn)。無(wú)論是高壓反應(yīng)還是低壓反應(yīng),也無(wú)論是丙烷還是丁烷為原料,生成的燃料氣幾乎占產(chǎn)物的30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右,同時(shí)燃料氣的主要成分為甲烷,降低了該工藝的經(jīng)濟(jì)性。此外,采用移動(dòng)床工藝技術(shù),使得投資費(fèi)用和操作的復(fù)雜性增加。Alpha工藝由日本Sanyo石油公司開發(fā)的Alpha工藝[6]以富含烯烴的輕烴為原料,輕烴中的烯烴含量為30%～80%,催化劑為Zn改性的ZSM25分子篩,操作溫度在480℃1.4.4該工藝由Mobil公司開發(fā),原料范圍較寬,可以是裂解汽油、催化裂化的不飽和氣體、催化裂化汽油或及焦化汽油等,以HZSM25為催化劑,反應(yīng)溫度為425～575℃Aroforming工藝Aroforming工藝由IFP和Salutec共同開發(fā),反應(yīng)原料不限于液化石油氣,也可以是輕石腦油,催化劑采用金屬氧化物改性的擇形分子篩,該工藝采用多個(gè)等溫固定床管式反應(yīng)器,催化劑再生通過(guò)切換反應(yīng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。該工藝以石腦油為原料時(shí),芳烴收率為54.9%(其中苯12.2%,甲苯21.9%,C8芳烴12.5%,其他8.3%),C1～C2收率為27.4%,氫氣2.9%,C3為14.8%。對(duì)于LPG的芳構(gòu)化,產(chǎn)物與Cyclar工藝相近。1.5項(xiàng)目意義全球市場(chǎng)一方面是三苯及高辛烷值汽油的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碳四液化氣等碳四資源，而現(xiàn)有輕芳烴的生產(chǎn)方法以及生產(chǎn)設(shè)備不能滿足產(chǎn)品的數(shù)量要求，需要尋求輕芳烴的新來(lái)源；另一方面是大規(guī)模的石油化工生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的碳四資源過(guò)剩，需要尋求產(chǎn)品的出路。近年來(lái)世界碳四的供應(yīng)正在發(fā)生巨大的變化。由于技術(shù)的進(jìn)步，以天然氣為原料的碳四生產(chǎn)裝置規(guī)模趨于大型化。石化裝置的大型化推動(dòng)碳四資源向下游較大消費(fèi)市場(chǎng)的發(fā)展，輕烴芳構(gòu)化生產(chǎn)工藝必將成為解決碳四出路和輕烴來(lái)源的極其耀眼的工藝，其發(fā)展前景看好。1、從資源可靠性、技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性和有利環(huán)保等各方面綜合考慮，我國(guó)發(fā)展輕烴芳構(gòu)化產(chǎn)業(yè)不僅必要．而且可行；是符合我國(guó)國(guó)情的重要技術(shù)措施；是一條保持國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展的重要途徑。2、大力發(fā)展輕烴芳構(gòu)化產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)我國(guó)以碳四為原料的新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，作為傳統(tǒng)石化工藝路線的有益補(bǔ)充，以緩解我國(guó)原油緊缺的壓力，支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康發(fā)展，具有廣闊的市場(chǎng)前景和重要的現(xiàn)實(shí)意義。第二章市場(chǎng)分析2．1產(chǎn)品的性質(zhì)2.1.1甲苯2.1.2混合二甲苯2.1.3高辛烷值汽油高辛烷值汽油又稱高辛烷燃料。指含有高辛烷值的烴類（如多支鏈烷烴和芳香烴）或加有抗震劑的汽油。具有高的抗震性。在汽油機(jī)中燃燒時(shí)能經(jīng)受較高的壓縮比而不致發(fā)生爆震，可以提高汽油機(jī)的熱效率。用作航空汽油和車用汽油。汽車用油主要成分是C5H12~C12H26之烴類混合物，當(dāng)汽油蒸氣在汽缸內(nèi)燃燒時(shí)(活塞將汽油與空氣混合壓縮后，火星塞再點(diǎn)火燃燒)，常因燃燒急速而發(fā)生引擎不正常燃爆現(xiàn)象，稱為爆震(震爆)。烴類的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，抗震爆能力也有很大的不同。燃燒的抗震程度以辛烷值表示，辛烷值越高表示抗震能力愈高。其中燃燒正庚烷CH3(CH2)5CH3的震爆情形最嚴(yán)重，定義其辛烷值為0。異辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)的辛烷值定義為100。辛烷值可為負(fù)，也可以超過(guò)100。當(dāng)某種汽油之震爆性與90%異辛烷和10%正庚烷之混合物之震爆性相當(dāng)時(shí)，其辛烷值定為90。如環(huán)戊烷的辛烷值為85，表示燃燒環(huán)戊烷時(shí)與燃燒85%異辛烷和15%正庚烷之混合物之震爆性相當(dāng)。汽油發(fā)生震爆時(shí)，由于燃燒室內(nèi)之壓力突然增高此壓力碰擊四周機(jī)件而產(chǎn)生類如金屬的敲擊聲，如果汽油一旦辛烷值過(guò)低，將使引擎內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)震爆現(xiàn)象，造成機(jī)件傷害，連續(xù)的震爆容易燒壞氣門，活塞等機(jī)件。因此使用高辛烷值汽油就成為保護(hù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、提高汽車駕駛性能的重要手段。目前常用的高辛烷值汽油有92、93、95、97、98號(hào)無(wú)鉛汽油，此類汽油含有高支鏈成分及更多芳香族成分之烴類，如苯、芳香烴、硫合物等。若車輛“壓縮比”在9.1以下者應(yīng)以92無(wú)鉛汽油為燃料；壓縮比9.2至9.8使用95無(wú)鉛汽油；壓縮比9.8以上或者渦輪增壓引擎車種才需要使用98無(wú)鉛汽油。下表列出了一些物質(zhì)的辛烷值。品名辛烷值品名辛烷值正壬烷-45異辛烷100正辛烷-17甲苯103.5正庚烷0甲醇107正戊烷62.5乙醇1082-戊烯80苯1151-丁烯97甲基第三丁基醚116乙基苯98.9高辛烷值汽油-中國(guó)高辛烷值汽油的發(fā)展歷史1956年一汽投產(chǎn)的“老解放”汽車用汽油機(jī)、1965年北京內(nèi)燃機(jī)總廠開始生產(chǎn)的492汽油機(jī)和70年代投產(chǎn)的東風(fēng)6100汽油機(jī)，是長(zhǎng)期占據(jù)我國(guó)車用汽油機(jī)市場(chǎng)的“老三樣”。由于60年代我國(guó)供應(yīng)的汽油是主要是66號(hào)汽油，70年代開始供應(yīng)70號(hào)汽油，所以三種汽油機(jī)的壓縮比很低，只有6.2～7.2。2.2產(chǎn)品市場(chǎng)分析及預(yù)測(cè)2.2.1國(guó)外市場(chǎng)分析（1）優(yōu)質(zhì)液化氣隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，液化石油氣作為一種化工基本原料和新型燃料，已愈來(lái)愈受到人們的重視。在化工生產(chǎn)方面，優(yōu)質(zhì)液化氣是非常好的裂解原料；另外，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前城市空氣污染源中約有70%來(lái)自汽車的廢氣排放。為解決這一問(wèn)題，自20世紀(jì)末，我國(guó)各大中城市相繼建起了汽車加氣站，用液化石油氣替代汽油作汽車燃料，這一燃料品種的改變，從源頭很大程度的減少了廢氣的排放，極大地凈化了城市空氣質(zhì)量。這是液化石油氣利用的又一大發(fā)展方向。優(yōu)質(zhì)液化氣在價(jià)格上也比高烯烴含量的碳四液化氣高幾百元。本項(xiàng)目主要經(jīng)濟(jì)組分為甲苯、鄰二甲苯，對(duì)二甲苯，間二甲苯等，該項(xiàng)目采用先進(jìn)的深度精餾技術(shù)，將三苯進(jìn)行分離，得到符合市場(chǎng)需求的高純度產(chǎn)品。副產(chǎn)品輕芳烴、重芳烴等也在深度精餾的過(guò)程中得到分離，從而提高產(chǎn)品的純度和利用率。本次就以甲苯、混合二甲苯作分析。（2）甲苯2006年全球甲苯生產(chǎn)能力達(dá)到1860萬(wàn)噸/年。其中美國(guó)?？松梨诨瘜W(xué)公司年產(chǎn)170.0萬(wàn)噸甲苯裝置是目前世界上最大的甲苯生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)能力約占世界總生產(chǎn)能力的9.1%；其次是美國(guó)BP公司，生產(chǎn)能力為125.0萬(wàn)噸/年，約占世界總生產(chǎn)能力的6.7%。全球甲苯最大的用途是通過(guò)脫烷基轉(zhuǎn)化成苯（消費(fèi)量占35%），其次是通過(guò)甲苯歧化轉(zhuǎn)化為苯和二甲苯（占30%）、用作溶劑（占10%）以及生產(chǎn)甲苯二異氰酸酯（占10%）等。近年來(lái)，世界范圍內(nèi)各地區(qū)甲苯生產(chǎn)商的開工率保持較高水平，供應(yīng)充足，市場(chǎng)需求較旺，市場(chǎng)供需基本平衡。在未來(lái)的五年內(nèi)，世界各主要地區(qū)對(duì)甲苯的需求增長(zhǎng)情況雖不盡相同，但總體都會(huì)保持一定的增長(zhǎng)。西歐對(duì)甲苯的需求量將以年均1%的速度增長(zhǎng)，北美在2002年需求跌如入較低水平后出現(xiàn)恢復(fù)性增長(zhǎng)，而亞洲將會(huì)繼續(xù)保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)勢(shì)頭，成為世界最大的甲苯生產(chǎn)需求地區(qū)。根據(jù)新建和擴(kuò)建計(jì)劃情況，在今后的幾年，由于世界對(duì)二甲苯的生產(chǎn)能力將不斷增長(zhǎng)，需要更多的甲苯作為生產(chǎn)二甲苯的原料，甲苯的需求也將不斷增長(zhǎng)。截止到2011年，世界甲苯的生產(chǎn)能力已經(jīng)基本達(dá)到達(dá)到2703萬(wàn)噸/年，其中亞洲的生產(chǎn)能力為1057萬(wàn)噸/年。（3）混合二甲苯2006年全球混合二甲苯產(chǎn)能為4283.5萬(wàn)噸，主要集中在亞洲/遠(yuǎn)東地區(qū)，其次是北美和西歐。其中亞洲地區(qū)以日本、韓國(guó)、中國(guó)、印度以及中國(guó)臺(tái)灣為主要的混合二甲苯生產(chǎn)大國(guó)和地區(qū)，占該區(qū)總產(chǎn)能的82%。美國(guó)是全球最大的二甲苯生產(chǎn)國(guó)，從全球貿(mào)易情況看，亞洲和北美地區(qū)為最活躍的混合二甲苯貿(mào)易區(qū)，而在亞洲地區(qū)聚酯裝置擴(kuò)能的帶動(dòng)下，近年混合二甲苯（異構(gòu)級(jí)）需求激增。世界混合二甲苯需求增長(zhǎng)率6.3%，2008年新增需求達(dá)1000萬(wàn)噸。除北美3.2%外，各地區(qū)都在6.0%以上，亞洲以6.4%增長(zhǎng)率高居榜首。世界產(chǎn)能以2.6%增長(zhǎng)，低于需求增長(zhǎng)，亞洲供應(yīng)缺口擴(kuò)大至220萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)中國(guó)、韓國(guó)、印度缺口增加。高辛烷值汽油上世紀(jì)80年代改革開放以后，中國(guó)的汽車工業(yè)得到迅速發(fā)展。1984年北京吉普汽車有限公司成立，開創(chuàng)我國(guó)汽車行業(yè)引進(jìn)外資的先例。此后，上海大眾、南京依維柯、東風(fēng)神龍富康、一汽轎車等合資企業(yè)相繼成立，在引進(jìn)世界和大公司汽車的同時(shí)，各類轎車和客車用汽油機(jī)也進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，打破了“老三樣”的一統(tǒng)天下。在車用汽油機(jī)僅有“老三樣”的年代，石油煉制行業(yè)和汽車行業(yè)一直爭(zhēng)論是先提高汽油辛烷值還是先提高汽油機(jī)壓縮比。石油行業(yè)的理由是，車用汽油機(jī)壓縮比低，沒有必要提高汽油標(biāo)號(hào)；汽車行業(yè)的理由是，如果石油行業(yè)不能普遍供應(yīng)高辛烷值汽油，高壓縮比汽油機(jī)燃用低辛烷值汽油，將損壞發(fā)動(dòng)機(jī)并失去用戶。大量引進(jìn)車型進(jìn)入市場(chǎng)，結(jié)束了石油行業(yè)和汽車行業(yè)的爭(zhēng)論。因?yàn)橐M(jìn)車用汽油機(jī)的壓縮比都比較高，促使我國(guó)車用汽油的品質(zhì)和種類都須要大幅度提高。按研究法辛烷值評(píng)定的90號(hào)汽油，替換了供應(yīng)多年的按馬達(dá)法辛烷值評(píng)定的70號(hào)汽油。1991年中國(guó)頒布了中國(guó)第一個(gè)車用無(wú)鉛汽油標(biāo)準(zhǔn)包括90號(hào)、93號(hào)、95號(hào)三個(gè)牌號(hào)。與普通汽油標(biāo)準(zhǔn)相比，除了不允許加鉛外，將高標(biāo)號(hào)汽油97號(hào)改為95號(hào)，即降了2個(gè)辛烷值單位，這是因?yàn)榭可a(chǎn)工藝，而不是靠加鉛提高汽油辛烷值要困難得多，成本也高，這在國(guó)外通常也是這樣辦的。因此，含鉛汽油與無(wú)鉛汽油在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)并存。2000年中國(guó)車用汽油實(shí)行全面無(wú)鉛化，在此期間淘汰沿用20多年的70號(hào)汽油老標(biāo)準(zhǔn)。高標(biāo)號(hào)無(wú)鉛汽油的出現(xiàn)可以說(shuō)是這一時(shí)期車用汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)明顯的提升。這時(shí)汽油機(jī)的壓縮比開始提高，達(dá)到8.5左右。在這一年國(guó)家頒布實(shí)施了新的車用無(wú)鉛汽油標(biāo)準(zhǔn)GB17930—1999，與舊的標(biāo)準(zhǔn)相比，不僅提高了一些項(xiàng)目指標(biāo)的限值，而且增加了新的項(xiàng)目?jī)?nèi)容。如硫含量指標(biāo)由原先的不大于0.15%降為0.1%，鉛、鐵、錳等金屬含量規(guī)定的更嚴(yán)了。增加了苯含量、芳烴含量、烯烴含量的限值指標(biāo)，此外對(duì)汽油中的含氧量也做出了規(guī)定。為保證電噴發(fā)動(dòng)機(jī)能長(zhǎng)期正常工作，新的汽油標(biāo)準(zhǔn)還要求加入有效的汽油清凈劑。這一時(shí)期汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為適應(yīng)日益提高的環(huán)保要求和節(jié)能要求，發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比提高，大部分達(dá)到9.0以上，少數(shù)達(dá)到10.0以上，發(fā)動(dòng)機(jī)噴射技術(shù)開始淘汰化油器技術(shù)，大多改用電腦噴射技術(shù)。目前市場(chǎng)上見到的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)都能體現(xiàn)這一特點(diǎn)，從最近中國(guó)汽油工程學(xué)會(huì)和中國(guó)環(huán)境保護(hù)協(xié)會(huì)推薦的車型就很明顯。2004年起中國(guó)將實(shí)施相當(dāng)于歐洲Ⅱ號(hào)法規(guī)的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，這僅靠汽車自身的技術(shù)水平是不夠的，嚴(yán)格的排放法規(guī)需要汽車技術(shù)和油品質(zhì)量?jī)烧吖餐ヅ洳拍軐?shí)現(xiàn)。我國(guó)現(xiàn)有的車用汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)還有待提高。盡管目前國(guó)際上還沒有真正統(tǒng)一的汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但是在我國(guó)加入WTO后，經(jīng)濟(jì)全球化的形勢(shì)將迫使我們向國(guó)際通用的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)靠攏。高辛烷值汽油-技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：目前提高汽油辛烷值的技術(shù)主要有催化重整技術(shù)、烷基化技術(shù)、異構(gòu)化技術(shù)、高辛烷值裂化催化劑及助辛劑和添加汽油辛烷值改進(jìn)劑等。2.2.2國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和供應(yīng)我國(guó)優(yōu)質(zhì)液化氣作為一種化工基本原料和新型燃料，已愈來(lái)愈受到人們的重視。在化工生產(chǎn)方面，優(yōu)質(zhì)液化氣是非常好的裂解原料；另外，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前城市空氣污染源中約有70%來(lái)自汽車的廢氣排放。為解決這一問(wèn)題，自20世紀(jì)末，我國(guó)各大中城市相繼建起了汽車加氣站，用液化石油氣替代汽油作汽車燃料，這一燃料品種的改變，極大地凈化了城市空氣質(zhì)量，也是液化石油氣利用的又一大發(fā)展方向。我國(guó)甲苯產(chǎn)量雖大，但一直無(wú)法滿足二甲苯和苯的生產(chǎn)需求，目前甲苯的自給率不足50%。近5年來(lái)聚酯工業(yè)發(fā)展迅速，雖然二甲苯產(chǎn)能和產(chǎn)量不斷增加，但每年仍需大量進(jìn)口。初步統(tǒng)計(jì)，2009年我國(guó)對(duì)二甲苯生產(chǎn)能力達(dá)到650萬(wàn)噸/年，但對(duì)二甲苯供應(yīng)缺口將達(dá)160萬(wàn)噸。從市場(chǎng)方面來(lái)看，2009年的平均每月進(jìn)口數(shù)量約是7至9萬(wàn)噸，比去年的90萬(wàn)噸/年減少了30%多。業(yè)內(nèi)分析，2008年甲苯進(jìn)口量減少是因?yàn)閲?guó)內(nèi)產(chǎn)品的供應(yīng)增加。其中，茂名石化在9月啟動(dòng)了其新的64萬(wàn)噸/年裂解裝置，將其苯、甲苯和混合二甲苯(BTX)的產(chǎn)能從15萬(wàn)噸/年提高到46萬(wàn)噸/年。2.2.3國(guó)內(nèi)需求分析（1）優(yōu)質(zhì)液化氣我國(guó)優(yōu)質(zhì)液化氣作為一種化工基本原料和新型燃料，已愈來(lái)愈受到人們的重視。在化工生產(chǎn)方面，優(yōu)質(zhì)液化氣是非常好的裂解原料；另外，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前城市空氣污染源中約有70%來(lái)自汽車的廢氣排放。為解決這一問(wèn)題，自20世紀(jì)末，我國(guó)各大中城市相繼建起了汽車加氣站，用液化石油氣替代汽油作汽車燃料。（2）甲苯近年來(lái)中國(guó)甲苯生產(chǎn)發(fā)展很快,生產(chǎn)廠家主要集中在中國(guó)石化、中國(guó)石油和冶金系統(tǒng),現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)40余家。甲苯主要被用于生產(chǎn)對(duì)二甲苯、苯和甲苯的二異氰酸酯。近年來(lái)，甲苯在生產(chǎn)己內(nèi)酰胺和TDI方面的用量突增。我國(guó)2005年的甲苯產(chǎn)能為271.9萬(wàn)噸/年，實(shí)際產(chǎn)量為171.1萬(wàn)噸/年，實(shí)際消費(fèi)量為262.8萬(wàn)噸/年，進(jìn)口達(dá)91.7萬(wàn)噸/年。據(jù)WorldPetrochemicals·SRIConsulting統(tǒng)計(jì)，在2005-2010年間，我國(guó)甲苯的需求增長(zhǎng)率將達(dá)到8.2%，除了用于生產(chǎn)傳統(tǒng)衍生物對(duì)二甲苯、苯和甲苯的二異氰酸酯之外，還將大量用于生產(chǎn)己內(nèi)酰胺和TDI。但我國(guó)在此期間的甲苯產(chǎn)能增長(zhǎng)率僅為3.9%。因此，今后我國(guó)甲苯每年缺口至少為100萬(wàn)噸。表2.1-2國(guó)內(nèi)甲苯供需狀況及預(yù)測(cè)項(xiàng)目單位2000~2007年供需狀況2012、2015年預(yù)測(cè)2000200120022003200420052006200720122015產(chǎn)量萬(wàn)噸606568798290.25136152460800進(jìn)口量萬(wàn)噸577386988280.656.744.5210220出口量萬(wàn)噸表觀消費(fèi)量萬(wàn)噸117138154177164170.68192.4196.36701020供需平衡萬(wàn)噸-50-40（2）混合二甲苯我國(guó)現(xiàn)有混合二甲苯生產(chǎn)廠近50個(gè)，2004年的生產(chǎn)能力達(dá)到427.6萬(wàn)噸/年,實(shí)際產(chǎn)量為277萬(wàn)噸/年，實(shí)際消費(fèi)310.4萬(wàn)噸/年。據(jù)WorldPetrochemicals·SRIConsulting預(yù)測(cè)，在2004-2009年間，我國(guó)混合二甲苯的平均需求增長(zhǎng)率為19.1%，平均產(chǎn)能增長(zhǎng)率為15%，今后我國(guó)每年混合二甲苯的缺口約為230-300萬(wàn)噸。表2.1-3國(guó)內(nèi)混合二甲苯供需狀況及預(yù)測(cè)項(xiàng)目單位2000~2007年供需狀況2012、2015年預(yù)測(cè)2000200120022003200420052006200720122015產(chǎn)量萬(wàn)噸7464675766110147.6162.2130150進(jìn)口量萬(wàn)噸558264238.1535424030出口量萬(wàn)噸21——15.066.14.8——表觀消費(fèi)量萬(wàn)噸77687583107143176.5199.4170180供需平衡萬(wàn)噸-40-302.2.4價(jià)格預(yù)測(cè)受國(guó)際石油價(jià)格及金融危機(jī)的影響，近兩年來(lái)石油類產(chǎn)品價(jià)格變化波動(dòng)較大。據(jù)分析，世界性的能源緊張狀況，在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變，隨之與石油相關(guān)的下游產(chǎn)品的價(jià)格也降不會(huì)太大的回落，而且會(huì)有逐漸攀升的趨勢(shì)。優(yōu)質(zhì)液化氣、甲苯、二甲苯的價(jià)格也將如此。本項(xiàng)目產(chǎn)品的定價(jià)以平均市場(chǎng)價(jià)格為依據(jù)較為合適。下圖給出了近兩年華中地區(qū)市場(chǎng)優(yōu)質(zhì)液化氣和甲苯、二甲苯的價(jià)格曲線圖，由此可以看出，受國(guó)際金融危機(jī)的影響，自去年11月份以來(lái)，優(yōu)質(zhì)液化氣的價(jià)格降至3500元左右，甲苯、二甲苯的價(jià)格降至4500元/噸左右，但隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇和國(guó)際原油及格的走高，優(yōu)質(zhì)液化氣、甲苯、二甲苯的價(jià)格也在迅速走高，可以預(yù)見，由于今后5-10年中全球特別是以中國(guó)為代表的亞洲國(guó)家對(duì)優(yōu)質(zhì)液化氣、TX需求旺盛，因此產(chǎn)品的價(jià)格將長(zhǎng)期在高位振蕩，以下幾個(gè)圖為近兩年華中市場(chǎng)液化氣和甲苯、二甲苯價(jià)格走勢(shì)曲線。圖2.1-1華中地區(qū)近兩年甲苯價(jià)格走勢(shì)圖圖2.1-2海仲石化近兩年二甲苯價(jià)格走勢(shì)圖根據(jù)近幾年的市場(chǎng)行情和發(fā)展預(yù)測(cè)：輕芳烴和重芳烴格相對(duì)較高，一直在7000元/噸左右波動(dòng)，只是由于去年金融危機(jī)造成半年時(shí)間價(jià)格較低，在4000元/噸左右。預(yù)計(jì)將來(lái)混合芳烴價(jià)格在6000元/噸以上。稍有波動(dòng)，并會(huì)有逐漸攀升的趨勢(shì)。2.2.5結(jié)論原料供應(yīng)本項(xiàng)目原料供應(yīng)是落實(shí)的。每年需20萬(wàn)噸碳四原料，可完全由當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)供給并且周邊煉廠的碳四資源豐富，主要作為燃料外售，經(jīng)常出現(xiàn)季節(jié)性銷售困難，本項(xiàng)目實(shí)施有利于裂解副產(chǎn)碳四和煉廠碳四原料的合理利用。產(chǎn)品供需以上分析可知，國(guó)內(nèi)需要大量的優(yōu)質(zhì)液化氣，并且需要進(jìn)口大量的輕芳烴、重芳烴，長(zhǎng)期供不足需、自給率低。本項(xiàng)目在生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)液化氣的同時(shí)，副產(chǎn)品輕芳烴和重芳烴，因此原料利用率高，項(xiàng)目符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，化工產(chǎn)品市場(chǎng)需求越來(lái)越大，目前的生產(chǎn)能力遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)需要，大量需要從外省或國(guó)外購(gòu)買。2.3國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家介紹2.3.1山東齊旺達(dá)公司2.3.2中石化武漢分公司2.3.3武漢化工新城80萬(wàn)噸乙烯工程第三章設(shè)計(jì)方案3.1項(xiàng)目構(gòu)成范圍本項(xiàng)目的研究范圍為20萬(wàn)噸/年碳四綜合利用裝置內(nèi)的全部工程,其中包括了芳構(gòu)化反應(yīng)與催化劑再生系統(tǒng)、芳烴抽提系統(tǒng)、深度精餾分離系統(tǒng)。除此之外，還需要實(shí)現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)換，循環(huán)水利用以及各種原料的運(yùn)輸供應(yīng)。3.2方案的選擇3.2.1用液化氣等低碳烴生產(chǎn)BTX的納米分子篩催化新技術(shù)最近，大連理工大學(xué)利用自主開發(fā)的工業(yè)化納米分子篩催化新材料研制出具有超強(qiáng)抗積炭失活能力的低碳烴芳構(gòu)化制苯、甲苯和二甲苯（BTX）催化劑DLP-1及相配套的Nano-forming工藝。Nano-forming工藝采用兩臺(tái)常壓固定床反應(yīng)器切換操作方式，反應(yīng)溫度為500℃-600℃。各種液化氣以及裂解碳五、重整拔頭油、芳烴抽余油等低碳烴資源均可作為原料，原料不需預(yù)精制處理，主產(chǎn)品為苯、甲苯和二甲苯，同時(shí)副產(chǎn)氫氣、C9+重芳烴。首套10萬(wàn)噸/年工業(yè)化裝置已經(jīng)在山東齊旺達(dá)集團(tuán)海仲石化有限公司投入使用。3.2.2現(xiàn)有先進(jìn)生產(chǎn)方案推薦目前國(guó)內(nèi)碳四改質(zhì)催化劑比較先進(jìn)的有DLP催化劑和改性ZSM-5催化劑。DLP催化劑已經(jīng)使用在山東齊旺達(dá)公司10萬(wàn)噸/年碳四、碳五芳構(gòu)化裝置中，以碳四、碳五或加入一定比例石腦油和凝析油為原料，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)液化氣，并副產(chǎn)輕芳烴、重芳烴等化工原料。該裝置于2006年10月一次投料試車成功，目前裝置已經(jīng)進(jìn)入生產(chǎn)穩(wěn)定期，經(jīng)濟(jì)效益良好，并在此基礎(chǔ)上又做了對(duì)工藝的改進(jìn)，已經(jīng)達(dá)到成熟階段。改性ZSM-5催化劑，以混合碳四為原料，利用三臺(tái)串聯(lián)固定床反應(yīng)器，催化劑單程周期半個(gè)月左右，催化劑可以反復(fù)再生，性能保持較好。新一代技術(shù)改進(jìn)了催化劑的抗積炭性能，積炭量較第一代催化劑降低一半，單程周期延長(zhǎng)一倍，產(chǎn)品中芳烴收率有所提高。本裝置液化氣改質(zhì)技術(shù)推薦采用DLP催化劑。該裝置可分四部分：碳四精制、反應(yīng)系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)和再生系統(tǒng)。該裝置主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1.1-1： 表1.1-1主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)序號(hào)名稱主要規(guī)格單位數(shù)量備注1生產(chǎn)規(guī)模混合碳四改質(zhì)104t/a202產(chǎn)品方案干氣104t/a0.2用作本裝置加熱爐燃料優(yōu)質(zhì)液化氣烯烴≤4(wt)%104t/a11.36輕芳烴104t/a7.0重芳烴104t/a1.0甲醇104t/a0.43年操作時(shí)間h80004主要原料、燃料用量碳四液化氣單烯烴含量40(wt)%104t/a20燃料－煤104t/a1.04燃料－干氣104t/a0.2來(lái)自本裝置副產(chǎn)干氣催化劑預(yù)期壽命＞兩年t/a15一次裝填30t惰性瓷球t/a55主要公用工程氮?dú)?.7MPaGNm3/h200間斷儀表空氣0.7MPaGNm3/h120循環(huán)冷卻水32℃～40t/h500Max660脫鹽水t/h0.3小時(shí)耗電量kW.h1050最大16006“三廢”排放量廢水t20每周排一次廢渣（催化劑）預(yù)期壽命＞兩年t/a15廢渣（煤渣）t/a0.16廢氣Nm3/h16200SO2≤26kg/hCO2≤5000kg/h7裝置定員人648總占地面積平方米255709單位綜合能耗噸標(biāo)煤每噸產(chǎn)品10項(xiàng)目總投資萬(wàn)元9670.8711建設(shè)投資萬(wàn)元849012流動(dòng)資金萬(wàn)元100013年銷售收入萬(wàn)元7928814年均總成本費(fèi)用萬(wàn)元71364.3215年均利潤(rùn)總額萬(wàn)元7786.8116年均凈利潤(rùn)萬(wàn)元5840.117工業(yè)萬(wàn)元增加值能耗噸煤/萬(wàn)元1.3648中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所：液化氣低溫芳構(gòu)化制高辛烷值汽油和車用燃料1u:e$X+]&B$r%t9X804組開發(fā)的“液化氣低溫芳構(gòu)化和烷基化制高辛烷值汽油催化劑”具有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，顯示出很強(qiáng)的創(chuàng)新性和實(shí)用性。該成果針對(duì)我國(guó)高品質(zhì)汽油調(diào)和組分短缺、而大量的煉廠液化氣沒有得到有效利用的情況，借助幾種新型分子篩材料的合成，特別是在成功合成MCM-22與ZSM-35比例可調(diào)的MCM-22/ZSM-35共結(jié)晶分子篩的基礎(chǔ)上，通過(guò)多種改性方法開發(fā)成功的具有適宜酸性和孔性的MCM-22/ZSM-35共結(jié)晶分子篩催化劑，用于煉廠液化氣低溫芳構(gòu)化過(guò)程，表現(xiàn)出低溫活性高、芳烴選擇性好、裂解氣少的優(yōu)越性。研制的共結(jié)晶分子篩催化劑達(dá)到C4烯烴轉(zhuǎn)化率>95％，液體收率>98％，其中汽油產(chǎn)物中芳烴含量>50％、苯含量<1%、烯烴含量<20%、辛烷值(RON)>98，可直接用作催化裂化汽油的調(diào)和劑。反應(yīng)后剩余的混合C4中烯烴含量小于4％，可作為車用液化氣。該成果具有創(chuàng)新性，引起了石化企業(yè)的重視，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。隨成果的推廣和應(yīng)用，可產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該成果2005年獲遼寧省技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。大連理工大學(xué)教授在汽油降烯烴技術(shù)（已在南京金陵石化上20萬(wàn)噸/年工業(yè)試驗(yàn)裝置并開車成功）、液化氣制芳烴技術(shù)（已在山東淄博上10萬(wàn)噸/年的液化氣制芳烴裝置，目前已穩(wěn)定運(yùn)行近二年）上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)系列化技術(shù)，其技術(shù)特點(diǎn)在于能夠在較低的溫度進(jìn)行液化氣的芳構(gòu)化和異構(gòu)化，所產(chǎn)生的液體產(chǎn)品可用于生產(chǎn)三苯或調(diào)和汽油，氣體產(chǎn)品可用于車用液化氣、乙烯裂解原料等，產(chǎn)生的干氣及焦炭量少。DLG型芳構(gòu)化催化劑可將煉化企業(yè)的富余重碳四石油液化氣中的烯烴經(jīng)過(guò)芳構(gòu)化、芳烴烷基化和烯烴疊合等反應(yīng)轉(zhuǎn)化為高辛烷值清潔汽油（研究法辛烷值（RON）達(dá)到95，硫、氮含量低于10μg/g，烯烴含量低于10%(v)，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到歐三標(biāo)準(zhǔn)，可以直接出廠），反應(yīng)后剩余碳四烷烴中的烯烴含量低于2%，可以直接用作蒸汽裂解原料，生產(chǎn)乙烯和丙烯，具有很好的綜合經(jīng)濟(jì)效益，是我國(guó)煉化企業(yè)在‘西氣東輸’形勢(shì)下平衡生產(chǎn)，提高效益的重要手段。DLG型芳構(gòu)化催化劑的單程運(yùn)轉(zhuǎn)周期在1個(gè)月以上，可以在固定床反應(yīng)器中使用，適合建設(shè)大型工業(yè)裝置。以C4液化氣為例（不同的液化氣對(duì)產(chǎn)物分布會(huì)有影響），丁烯含量40-45%，使用本公司催化劑反應(yīng)后產(chǎn)物收率及分布情況如下：C5以上生成油占總進(jìn)料量初期≥45%，后期≥50%，生成油中含少量重組分，分離后可做柴油使用。C1、C2及焦炭≤1%。C5生成油中芳烴含量≥26%，烯烴含量≤10%，異構(gòu)烷烴：正構(gòu)烷烴≥3：1。其余氣體組分為C3\C4液化氣，其中烯烴含量≤1%，丙烷含量12-15%，丁烷含量84-87%。主體反應(yīng)溫度350?C-550?C，溫度可調(diào)，溫度高則芳烴收率高，干氣量大，液化氣收率低；溫度低則反之。上述產(chǎn)品是在反應(yīng)溫度400?C得到的。催化劑壽命保證值一年，預(yù)計(jì)可使用二年。3.2.3用液化氣等低碳烴生產(chǎn)BTX的納米分子篩催化新技術(shù)最近，大連理工大學(xué)利用自主開發(fā)的工業(yè)化納米分子篩催化新材料研制出具有超強(qiáng)抗積炭失活能力的低碳烴芳構(gòu)化制苯、甲苯和二甲苯（BTX）催化劑DLP-1及相配套的Nano-forming工藝。Nano-forming工藝采用兩臺(tái)常壓固定床反應(yīng)器切換操作方式，反應(yīng)溫度為500℃-600℃。各種液化氣以及裂解碳五、重整拔頭油、芳烴抽余油等低碳烴資源均可作為原料，原料不需預(yù)精制處理，主產(chǎn)品為苯、甲苯和二甲苯，同時(shí)副產(chǎn)氫氣、C9+重芳烴。首套10萬(wàn)噸/年工業(yè)化裝置已經(jīng)在山東齊旺達(dá)集團(tuán)海仲石化有限公司投入使用。3.2.4方案對(duì)比同國(guó)內(nèi)外已有碳四改質(zhì)工藝相比，Nano-forming工藝的主要特點(diǎn)是采用了DLP型納米ZSM-5沸石分子篩催化劑，顯著增強(qiáng)了催化劑的單程運(yùn)轉(zhuǎn)周期，因此減少了反應(yīng)器的切換再生次數(shù)，延長(zhǎng)了催化劑使用壽命，降低了操作成本。比較結(jié)果如下表所示：表1.1-2國(guó)內(nèi)外碳四改質(zhì)技術(shù)工藝方法比較工藝方法技術(shù)來(lái)源反應(yīng)器類型絕熱固定床絕熱固定床等溫固定床絕熱固定床催化劑反應(yīng)溫度℃反應(yīng)壓力MPa空速WHSV,h-1原料產(chǎn)品芳烴收率%再生方式再生周期3.2.5方案的選定該方案構(gòu)成的生產(chǎn)裝置，可以實(shí)現(xiàn)兩種不同產(chǎn)品方案的生產(chǎn)，在生產(chǎn)原料和所需催化劑相同的情況下，我們只需要改變反應(yīng)條件，從而改變催化劑的活性，來(lái)輕松實(shí)現(xiàn)兩種方案的調(diào)節(jié)。高辛烷值汽油方案產(chǎn)品為RON值達(dá)98的汽油和車用丁烷氣，反應(yīng)溫度為350-450℃混合芳烴方案產(chǎn)品為芳烴油、車用液化氣、干氣，反應(yīng)溫度為500-600℃3.4芳構(gòu)項(xiàng)目簡(jiǎn)介3.4.1技術(shù)簡(jiǎn)介本項(xiàng)目以中石化武漢分公司催化裂化裝置副產(chǎn)液態(tài)烴分離出丙烯后的碳四組分和武漢80萬(wàn)噸乙烯工程裂解碳四料脫丁二烯后的碳四組分為原料（共20萬(wàn)噸/年），ZSM-5納米分子篩為催化劑，大連理工大學(xué)開發(fā)的輕烴芳構(gòu)化中試技術(shù)為工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，在項(xiàng)目可行性研究和項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)及初步工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，完成武漢20萬(wàn)噸/年碳四烴芳構(gòu)化主體裝置工藝技術(shù)設(shè)計(jì)。經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)、生產(chǎn)，采用新型高效催化劑的醚后民用液化氣高效芳構(gòu)化工藝技術(shù)，具有芳構(gòu)化程度高，反應(yīng)溫度低，投資少等特點(diǎn)。3.4.2項(xiàng)目生產(chǎn)方案該方案構(gòu)成的生產(chǎn)裝置，可以實(shí)現(xiàn)兩種不同產(chǎn)品方案的生產(chǎn)，在生產(chǎn)原料和所需催化劑相同的情況下，我們只需要改變反應(yīng)條件，從而改變催化劑的活性，來(lái)輕松實(shí)現(xiàn)兩種方案的調(diào)節(jié)。高辛烷值汽油方案產(chǎn)品為RON值達(dá)98的汽油和車用丁烷氣，反應(yīng)溫度為350-450℃混合芳烴方案產(chǎn)品為芳烴油、車用液化氣、干氣，反應(yīng)溫度為500-600℃3.4.3工藝的技術(shù)特點(diǎn)

1、本工藝分別經(jīng)過(guò)5萬(wàn)噸/年、10萬(wàn)噸/年裝置生產(chǎn)，均具有良好的經(jīng)濟(jì)效益；

2、可根據(jù)市場(chǎng)情況在同一裝置上選擇兩種生產(chǎn)模式，無(wú)需更換催化劑，單程運(yùn)轉(zhuǎn)周期不低于30天，催化劑壽命可達(dá)2年。

3、采用國(guó)內(nèi)輕烴芳構(gòu)化最高效的催化劑，催化劑處理原料的負(fù)荷高，原料來(lái)源廣泛（LPG/凝析油/拔頭油/抽余油/裂解碳五等輕烴）采用常壓固定床反應(yīng)器和非臨氫操作。3.4.4市場(chǎng)前景

產(chǎn)品市場(chǎng)需求

苯、甲苯和二甲苯（BTX）既是不可或缺的有機(jī)化工基礎(chǔ)原料。目前，中國(guó)年芳烴消費(fèi)總量已超過(guò)1500萬(wàn)噸,已經(jīng)是‘三苯’的凈進(jìn)口國(guó)。近年來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的拉動(dòng)，中國(guó)的芳烴需求量一直以10%以上的高增長(zhǎng)率。

目前中國(guó)汽油的消費(fèi)量也已超過(guò)6000萬(wàn)噸/年。隨著汽車保有量的迅猛增長(zhǎng)，今后我國(guó)對(duì)汽油的需求量也將不斷攀升。

芳烴和汽油的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝及其局限性

BTX主要來(lái)源于蒸汽裂解制乙烯工藝和貴金屬鉑重整工藝，所用原料都是石油的輕餾分（石腦油）；中國(guó)汽油產(chǎn)品主要靠催化裂化(FCC)裝置提供，所用原料是石油的重餾分。按現(xiàn)有生產(chǎn)模式增產(chǎn)芳烴和汽油，中國(guó)只有靠不斷增加原油處理量，才能解決今后化工原料和燃料短缺問(wèn)題。這對(duì)于依靠大量進(jìn)口原油的發(fā)展中大國(guó)來(lái)說(shuō)是一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

用碳四資源制芳烴和汽油工藝路線的經(jīng)濟(jì)可行性

中國(guó)是催化裂化大國(guó)。2010年全國(guó)煉廠的原油加工量為6.21億噸，碳四產(chǎn)量達(dá)到了1780萬(wàn)噸。目前大量剩余石油液化氣主要是被作為民用燃料使用，石油資源浪費(fèi)十分驚人。因碳四價(jià)格上漲過(guò)快，導(dǎo)致一些用戶轉(zhuǎn)而使用其他能源產(chǎn)品，碳四的需求持續(xù)受到?jīng)_擊。特別是隨著西氣東輸主要輸氣管線的建成投產(chǎn)，在城市燃?xì)庥脩糁械谋壤?007年的65％下降到58％。同時(shí)由于自2009年以來(lái)二甲醚裝置急劇無(wú)序的擴(kuò)大，導(dǎo)致二甲醚供需平衡嚴(yán)重失調(diào)，二甲醚作為作為液化氣的未來(lái)替代能源，制約了碳四今后只能中低價(jià)位徘徊，這為碳四的化工利用創(chuàng)造了條件。

工藝立足于高度市場(chǎng)化的液化氣資源生產(chǎn)三苯和汽油，具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。汽油與液化氣差價(jià)在700元/噸，就具有長(zhǎng)期投資價(jià)格，國(guó)內(nèi)目前差價(jià)在2000-2500元/噸，年平均差價(jià)在1800元/噸，投資效益明顯。3.4.5工藝流程輕烴芳構(gòu)化的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

輕烴分子在HZSM－5分子篩催化劑上的反應(yīng)較為復(fù)雜，一般認(rèn)為包括裂化、齊聚、環(huán)化和脫氫四個(gè)主要步驟。烴分子首先裂化成低分子“碎片”再經(jīng)過(guò)正碳離子機(jī)理“連接”成環(huán)，通過(guò)脫氫轉(zhuǎn)移生成芳烴。由于受到分子在HZSM－5沸石上的芳構(gòu)化產(chǎn)品分布相近.烴分子在HZSM－5沸石孔道內(nèi)的裂化反應(yīng)遵循正碳離子反應(yīng)，但由于HZSM－5沸石上的芳構(gòu)化反應(yīng)是一個(gè)擇形催化過(guò)程，烴分子在這種沸石上的裂化不同于一般的裂化規(guī)律。由于孔道開口及孔道內(nèi)擴(kuò)散空間的約束，直鏈更容易接近內(nèi)表面酸性中心而優(yōu)先裂化。如不同結(jié)構(gòu)烷烴的裂化速率的大小順序?yàn)椋?/p>

直鏈烷烴﹥單側(cè)鏈烷烴﹥雙側(cè)鏈烷烴

烴分子首先裂化成低分子烯烴，進(jìn)而生成BTX的反應(yīng)歷程，可以描述為圖1所示的過(guò)程

CH3－CH2－CH－CH3+CH3－CH2－CH＝CH2←CH3-CH2-CH-CH3

CH3-CH2-CH-CH2

CH3-CH2-CH-CH3→CH3-C6H4-CH3

CH3-CH-CH2-CH2

環(huán)化脫氫

圖1低分子烴類芳構(gòu)化反應(yīng)歷程

1）原料對(duì)芳構(gòu)化反應(yīng)性能的影響

ZSM－5納米分子篩催化劑對(duì)各種輕烴原料的芳構(gòu)化均有很好的適應(yīng)性，但是原料組成對(duì)芳構(gòu)化過(guò)程仍存在一定的影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

原料組成愈不飽和以及碳數(shù)愈多，則愈容易轉(zhuǎn)化為芳烴。碳數(shù)相同的烴類轉(zhuǎn)化為芳烴時(shí)，芳構(gòu)化反應(yīng)所需要的強(qiáng)度按下列順序增加：

雙烯<<烯烴<<環(huán)烷烴<<烷烴

原料的性能強(qiáng)烈地影響催化劑的失活速率。缺氫的原料更易結(jié)焦，而導(dǎo)致催化劑的失活速率更快，縮短了催化劑的壽命。

烷烴原料的芳構(gòu)化是高度吸熱的反應(yīng)，而烯烴原料的芳構(gòu)化過(guò)程，依據(jù)非芳構(gòu)化物的組成，可能是放熱反應(yīng)，反應(yīng)中產(chǎn)生的氫氣愈多則吸熱性愈強(qiáng)，將原料摻合到一定氫含量的水平，可使芳構(gòu)化在近于熱平衡(吸、放熱相等)的情況下進(jìn)行。

2）輕烴芳構(gòu)化催化劑的開發(fā)

輕烴芳構(gòu)化催化劑的發(fā)展主要經(jīng)歷兩個(gè)階段：HASM－5及其金屬改性的分子篩催化劑和雜沸石篩催化劑。

輕烴芳構(gòu)化過(guò)程的早期研究是采用HZSM－5型分子篩催化劑。而后，為了彌補(bǔ)芳構(gòu)化催化劑在芳構(gòu)化活性、產(chǎn)物液相收率和芳烴選擇性不高的缺點(diǎn)，研究者對(duì)HZSM－5分子篩進(jìn)行了改性。HZSM－5分子篩單金屬改性組分一般用Zn或者Ca。為了改善催化劑的穩(wěn)定性，國(guó)內(nèi)外開發(fā)了添加第二改性組分的催化劑，其中鉑鋅、鉑鋅鎵等催化劑的單程壽命達(dá)200小時(shí)，但是鉑的加入提高了催化劑的生產(chǎn)成本。目前將Ni或AI作為第二改性金屬，也取得了較好的效果：不但能增加催化劑的穩(wěn)定性，而且還能改善催化劑的活性和選擇性。

經(jīng)過(guò)多年努力，洛陽(yáng)石化工程公司煉制研究所開發(fā)出LAC系列芳構(gòu)化催化劑，適用于直鎦汽油芳構(gòu)化性質(zhì)裝置，取得滿意的工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果。工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果表明：對(duì)于直鎦汽油芳構(gòu)化性質(zhì)生產(chǎn)高辛烷值汽油和組分，LAC－3型芳構(gòu)化催化劑具有良好的活性、選擇性、穩(wěn)定性及抗結(jié)焦性能。

3）工藝條件對(duì)輕烴芳構(gòu)化過(guò)程的影響

影響輕烴芳構(gòu)化反應(yīng)需要足夠高的反應(yīng)溫度。不同的原料，所需的最低溫度相差很大，烯烴可低于370℃，而丙烷則需538℃。直鎦汽油芳構(gòu)化過(guò)程從宏觀上表現(xiàn)為強(qiáng)的吸熱反應(yīng)。從化學(xué)熱力學(xué)方面考慮，提高反應(yīng)溫度有利于芳烴產(chǎn)率的增加，使產(chǎn)品中芳烴含量一直保持較高的水平；從化學(xué)動(dòng)力學(xué)方面考慮，提高反應(yīng)溫度能增加化學(xué)反應(yīng)速度，更有利于直鎦汽油向芳烴化合物轉(zhuǎn)化。但是過(guò)高的反應(yīng)溫度促使熱裂化等副反應(yīng)加劇，導(dǎo)致干氣和焦炭產(chǎn)率增加。因此，芳構(gòu)化反應(yīng)溫度選擇400－芳構(gòu)化反應(yīng)系統(tǒng)

由于直鎦汽油芳構(gòu)化改質(zhì)反應(yīng)為強(qiáng)的吸熱反應(yīng)，需采用分段加熱的方式實(shí)現(xiàn)整個(gè)反應(yīng)過(guò)程。反應(yīng)部分采用了兩臺(tái)加熱爐，一臺(tái)為原料加熱爐，一臺(tái)為中間產(chǎn)物加熱爐。反應(yīng)器為三臺(tái)，加熱爐反應(yīng)器之間聯(lián)接相應(yīng)跨線，使三臺(tái)反應(yīng)器以一定形式串聯(lián)使用，從而達(dá)到分段反應(yīng)的目的，芳構(gòu)化裝置采用模擬移動(dòng)床循環(huán)反應(yīng)再生方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，反應(yīng)器中兩臺(tái)反應(yīng)，一臺(tái)再生。該裝置反應(yīng)系統(tǒng)流程的特點(diǎn)為：每個(gè)操作周期的前反應(yīng)器均是采用前一周期未經(jīng)再生的后反應(yīng)器。正常操作狀態(tài)為其中兩臺(tái)反應(yīng)器串聯(lián)反應(yīng)，另一臺(tái)反應(yīng)器則處于再生或等待狀態(tài)。

自裝置外來(lái)的經(jīng)原料泵（P101A,B）送至原料油－反應(yīng)產(chǎn)物換熱器（E101A，B），換熱至泡點(diǎn)（171℃），進(jìn)入芳構(gòu)化反應(yīng)器（R101A）頂部。芳構(gòu)化反應(yīng)器（R101A）出來(lái)的中間反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入中間反應(yīng)產(chǎn)物加熱爐（F102）再加熱，進(jìn)入芳構(gòu)化反應(yīng)器（R101B）頂部。自芳構(gòu)化反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)產(chǎn)物換熱后送入催化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)。

本工藝采用高效低溫芳構(gòu)化催化劑，工藝參數(shù)視生產(chǎn)方案具可調(diào)節(jié)性。輕烴分子在分子篩催化劑上的反應(yīng)較為復(fù)雜，一般認(rèn)為包括裂化、齊聚、環(huán)化和脫氫四個(gè)主要步驟，包含異構(gòu)化、烷基化、芳構(gòu)化反應(yīng)。烴分子首先裂化成低分子“碎片”再經(jīng)過(guò)正碳離子機(jī)理“連接”成環(huán)，通過(guò)脫氫轉(zhuǎn)移生成芳烴。催化劑對(duì)各種輕烴原料的芳構(gòu)化均有很好的適應(yīng)性，但是原料組成對(duì)芳構(gòu)化過(guò)程仍存在一定的影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。原料組成愈不飽和以及碳數(shù)愈多，則愈容易轉(zhuǎn)化為芳烴。碳數(shù)相同的烴類轉(zhuǎn)化為芳烴時(shí)，芳構(gòu)化反應(yīng)所需要的強(qiáng)度按下列順序增加：雙烯<<烯烴<<環(huán)烷烴<<烷烴。烷烴原料的芳構(gòu)化是吸熱的反應(yīng)，而烯烴原料的芳構(gòu)化過(guò)程，依據(jù)非芳構(gòu)化物的組成，大多數(shù)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)中產(chǎn)生的氫氣愈多則吸熱性愈強(qiáng)，將原料摻合到一定氫含量的水平，可使芳構(gòu)化在近于熱平衡(吸、放熱相等)的情況下進(jìn)行。1反應(yīng)部分反應(yīng)部分采用了一臺(tái)加熱爐，三臺(tái)反應(yīng)器，加熱爐反應(yīng)器之間聯(lián)接相應(yīng)跨線，芳構(gòu)化裝置采用固定床反應(yīng)再生方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，反應(yīng)器中兩臺(tái)反應(yīng)，一臺(tái)再生。正常操作狀態(tài)為其中兩臺(tái)反應(yīng)器串聯(lián)反應(yīng)，另一臺(tái)反應(yīng)器則處于再生或等待狀態(tài)。自裝置外來(lái)的經(jīng)原料泵或從預(yù)處理系統(tǒng)來(lái)原料氣送至原料－反應(yīng)產(chǎn)物換熱器、蒸汽發(fā)生器換熱，換熱至泡點(diǎn)（171℃2再生部分芳構(gòu)化催化劑的再生部分采用氮?dú)庵信淇諝獾姆绞綄?duì)失活催化劑進(jìn)行燒焦再生。本裝置的再生系統(tǒng)是一個(gè)閉路循環(huán)系統(tǒng)，再生氣循環(huán)使用。再生時(shí)再生系統(tǒng)中應(yīng)充滿氮?dú)?，并補(bǔ)進(jìn)一定量的空氣，以保證再生氣的氧含量。自系統(tǒng)來(lái)的氮?dú)夂蛢艋瘔嚎s空氣(補(bǔ)充用)按比例分別計(jì)量進(jìn)入再生氣分液罐分液后，經(jīng)再生氣壓縮機(jī)升壓到0.55Mpa進(jìn)入再生氣換熱器與循環(huán)氣體換熱后，進(jìn)入再生氣加熱爐加熱后去芳構(gòu)化反應(yīng)器，從床層頂部自上而下進(jìn)行燒焦，再生溫度分三段，分別為250℃10小時(shí)、400℃10小時(shí)550℃汽油方案和芳烴方案再生周期不同，反應(yīng)溫度越高，再生周期越短，再生時(shí)間越長(zhǎng)。芳烴抽提系統(tǒng)芳烴抽提是借助選擇性溶劑的作用從烴類混合物中分離高純芳烴的物理過(guò)程。抽提過(guò)程的技術(shù)指標(biāo)在很大程度上取決于溶劑的性能。一個(gè)好的工業(yè)抽提溶劑應(yīng)具備如下特性：1.對(duì)芳烴的選擇性要好，有利于提高芳烴的純度2.對(duì)芳烴溶解能力大，以利于降低溶劑比和操作費(fèi)用3.與抽提原料的比重差大、不易乳化，以保證在抽提塔內(nèi)輕重兩相的水力學(xué)流動(dòng)特性4.與芳烴的沸點(diǎn)差大，以便與溶劑分離5.熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性好，以確保芳烴不被降解物質(zhì)所污染6.兩相界面張力要大，以利液滴聚集和分層7.蒸汽壓低，減少操作中的溶劑消耗8.粘度小、凝點(diǎn)低，有利于抽提過(guò)程的傳熱與傳質(zhì)9.無(wú)毒、無(wú)腐蝕性，便于操作和設(shè)備材質(zhì)選取10.價(jià)廉易得液液抽提工藝主要是利用溶劑對(duì)烴類各組分的溶解度不同和對(duì)相對(duì)揮發(fā)度影響的不同從烴類混合物中分離出純芳烴。當(dāng)溶劑和原料油在抽提塔接觸時(shí)，溶劑對(duì)芳烴和非芳烴進(jìn)行選擇性溶解形成組分不同和密度不同的兩個(gè)相。由于密度不同，使兩相能在抽提塔內(nèi)進(jìn)行連續(xù)逆流接觸。兩相組分不同，一相是溶解芳烴的溶劑相（分散相），另一相是非芳烴為主的抽余油相（連續(xù)相）。所得溶劑相進(jìn)入抽提蒸餾塔（或汽提塔），在該塔中將芳烴與非芳烴徹底分離，抽提蒸餾塔頂?shù)追謩e得到回流芳烴和含高純度芳烴的第二富溶劑；回流芳烴返回抽提塔底，第二富溶劑則進(jìn)入回收塔內(nèi)（或汽提塔下段）進(jìn)行汽提蒸餾后得到高純度的混合芳烴和貧溶劑；抽余油相則進(jìn)入抽余油水洗塔內(nèi)進(jìn)行水洗后得到非芳烴產(chǎn)品。深度精餾分離系統(tǒng)3.5原料、產(chǎn)品、輔助材料及公用設(shè)施3.5.1原料碳四供需及價(jià)格的分析與預(yù)測(cè)世界碳四市場(chǎng)2008年全球LPG（石油液化氣）需求增速趨緩，消費(fèi)量達(dá)到5.9億噸，較上年僅增長(zhǎng)124萬(wàn)噸，增長(zhǎng)率為0.54％。由于近幾年原油價(jià)格長(zhǎng)期處于高位運(yùn)行，LPG價(jià)格也居高不下，對(duì)需求產(chǎn)生影響；LPG供應(yīng)量隨著全球煉油能力的增加而繼續(xù)保持增長(zhǎng)，并且部分LPG需求將會(huì)被天然氣替代，所以碳四液化氣已經(jīng)超過(guò)市場(chǎng)現(xiàn)有的飽和量，由于相同的原因，世界碳四資源的利用率也一直處于瓶頸階段，碳四市場(chǎng)在目前僅有的技術(shù)與市場(chǎng)狀況下已經(jīng)達(dá)到飽和，這位為本項(xiàng)目提供充足的碳四原料奠定了很好的基礎(chǔ)。中國(guó)碳四市場(chǎng)目前，我國(guó)液化氣資源主要來(lái)自煉油廠的催化裂化裝置和乙烯廠的裂解裝置。其中，煉油廠各種催化裂化裝置的石油液化氣副產(chǎn)量約為其進(jìn)料的10-13%左右。我國(guó)目前的催化裂化處理量已占到原油總加工量的38%左右。若按3.0億噸的原油加工量粗略估計(jì)，我國(guó)目前由催化裂化裝置副產(chǎn)的石油液化氣資源約為1300-1500萬(wàn)噸/年。乙烯廠的蒸汽裂解制乙烯裝置的液化石油氣和裂解碳五副產(chǎn)總量約為乙烯產(chǎn)量的30-40%。截至2005年，我國(guó)主要乙烯生產(chǎn)廠有17個(gè)，乙烯產(chǎn)能已達(dá)720.4萬(wàn)噸/年，實(shí)際乙烯產(chǎn)量達(dá)到755萬(wàn)噸/年。據(jù)WorldPetrochemicals·SRIConsulting預(yù)測(cè)，到2015年，我國(guó)主要乙烯生產(chǎn)廠將達(dá)到23個(gè)，產(chǎn)能將達(dá)到2000萬(wàn)噸/年，平均產(chǎn)能增長(zhǎng)率為20.9%。到2010年，我國(guó)的實(shí)際乙烯產(chǎn)量將達(dá)到1305萬(wàn)噸/年，到2015年我國(guó)的實(shí)際乙烯產(chǎn)量將達(dá)到1830萬(wàn)噸/年。因此，我國(guó)目前由乙烯裝置副產(chǎn)的液化氣和裂解碳五總量已達(dá)220-300萬(wàn)噸/年。2010年后這些副產(chǎn)總量將達(dá)到400-500萬(wàn)噸/年。