美国约25年来无新炼油厂建设,现有炼厂数也在减少。据统计,美国炼厂数已从1980年的300座减少到2004年底约132座,到2010年将不超过115座。
美国汽油消费年增长率为2%,部分需求需靠进口,但美国汽油生产量已提高到2004年6月近900万bbl/d。原油加工能力已从2000年1650万bbl/d提高到约1690万bbl/d。
美国汽油加入MTBE不仅为了满足汽油含氧2%的要求,MTBE也具有道路辛烷值110和RVP(雷德蒸气压)仅为8(lb/in2)的优点。加入MTBE满足汽油含氧2%的要求,使汽油数量增加11%。美国禁用MTBE正在推进之中,加州、纽约州和康涅狄克州已禁用MTBE,其他州也计划要禁用。
乙醇是可行的含氧化合物替代品,其辛烷值约115,但在满足汽油含氧2%的要求时,RVP为18(lb/in2),加入量仅约6%。美国MTBE消费量已从30万bbl/d减少到约17.5万~20万bbl/d。
为满足炼厂汽油高辛烷值要求,烷基化技术和烯烃改质技术正在发展之中。
烷基化油替代技术
UOP烷基化工艺使用HF催化剂和硫酸催化剂,使异丁烷与C3~C6烯烃转化成石蜡基汽油调合料,其辛烷值为93~95、RVP仅约4(lb/in2)。
UOP和大陆菲利浦斯(COP)公司是HF烷基化技术领先的供应商。在现有装置改造技术中,COP公司推出分开的烯烃进料技术(SOFT),通过使异丁烷:烯烃比从12~13:1降低至7~9:1,可提高能力高达70%。SOFT技术通过在COP循环管式反应器提升管中多点注入异丁烷,而避免使用过量异丁烷。
Stratco公司硫酸法技术改进了取热量束,用于现有烷基化装置改造,使处理能力提高10%~15%。
埃克森美孚研究与工程公司(EMRE)和催化蒸馏技术(CDTech)公司硫酸法烷基化技术采用新的接触器,可使酸耗降低至少50%,也可提高辛烷值,降低投资费用。
烷基化采用固体酸催化剂可解决环境问题,已有几家公司开发这一技术。UOP公司已向外转让其固体酸烷基化工艺Alkylene;鲁姆斯、雅宝催化剂和芬兰Neste石油公司开发了AlkyClean工艺,已在Neste公司Porvoo炼油厂完成验证并推向工业化。
烯烃改质
C3~ C5烯烃反应工艺可生产汽油调合组分,典型的工艺可将异丁烯转化成异辛烯,将其调入汽油,或者使异辛烯加氢为异辛烷,其MON辛烷值为99、RVP仅为2.5(lb/in2)。这种异丁烯转化技术可用于改造MTBE装置。拥有该技术的公司有:Axens北美公司、CDTech公司、莱昂德尔公司、KBR公司和UOP公司。
莱昂德尔公司Alkylate100工艺是MTBE装置的替代方案,异丁烯二聚为二异丁烯(DIB,或异辛烯),使用离子交换树脂催化剂,通过加氢,99.5%以上转化为异辛烷。该工艺可处理来自蒸汽裂解和催化裂化的各种原料。莱昂德尔公司与Aker Kvaerner公司合作,进行技术转让。目前美国已有一套MTBE装置完成转换基础设计。异辛烯辛烷值(101)高于异辛烷(99),但RVP相同。
KBR和Neste Jacobs公司已将NexOctane异辛烯-异辛烷工艺推向市场,第一套装置已于2002年投运,加拿大阿尔伯达环境燃料公司使其MTBE装置转产异辛烷。第二套MTBE装置转换也在美国墨西哥湾开始。
UOP公司技术转让了六套间接烷基化(InAlk)异辛烯-异辛烷工艺,一半用于转换MTBE装置,一半为新建。截至2005年5月,5套已投运,一套在建设中。InAlk工艺采用两种树脂催化剂,一种与MTBE催化剂相似,一种为固体磷酸(SPA),可灵活地使用催化裂化和蒸汽裂解装置混合丁烯进料,正丁烯有高的转化率。
烯烃制汽油技术
埃克森美孚研究与工程公司(EMRE)推出Emogas烯烃制汽油工艺,可使轻质烯烃如丙烯和丁烯聚合为高辛烷值汽油组分。适用于有丙烯资源而无烷基化装置的炼油厂。Emogas工艺是70年代前已工业化的PolyGas工艺的改进,PolyGas工艺生产汽油燃料已用于多达100套装置。Emogas工艺使用专利的沸石催化剂,避免PolyGas工艺使用固体磷酸催化剂带来的有关问题。
采用PolyGas工艺大规模的验证装置于2004年底在美国大约克敦(Giant Yorktown)炼油厂投运。新建的第一套6万t/年装置将于2007年投产。
UOP公司推出丙烯生产二异丙基醚(DIPE)汽油调合组分工艺,第一套工业化装置已在南美投产。
另一种工艺,通过去除5%~8%(v%)汽油中低辛烷值组分可改进汽油辛烷值和RVP,由DavidNetzer开发,涉及从重整生成油轻馏分联产苯和烯烃。将重整生成油在简单的低压塔中分馏到干点93℃,分离出大部分低辛烷值C5~C7烷烃(含苯10%~20%,为重整生成油的20%~30%),联产品送至蒸汽裂解,使烷烃生产乙烯和丙烯,浓度为75%~80%的苯回收,分馏提纯至97%~98%纯度。
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