年產(chǎn)20萬(wàn)噸碳四烴芳構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)可行性報(bào)告第一篇年產(chǎn)20萬(wàn)噸碳四烴芳構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)可行性報(bào)告目錄目錄 2第一章總述 111.1項(xiàng)目性質(zhì) 111.2編制依據(jù) 111.3項(xiàng)目簡(jiǎn)介 111.3.1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) 111.3.2芳構(gòu)化?資源利用升級(jí)，液化氣產(chǎn)業(yè)自我調(diào)整 121.4項(xiàng)目背景 131.5輕烴芳構(gòu)化工藝發(fā)展歷程 141.5.1芳烴和汽油的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝及其局限性 141.5.2清潔汽油的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展 151.5.3國(guó)內(nèi)關(guān)于輕烴芳構(gòu)化的研究 161.4.4國(guó)外關(guān)于輕烴芳構(gòu)化的研究 171.4.4.1Cyclar工藝 171.4.4.2Alpha工藝 181.4.4.3M22forming工藝 181.4.4.4Aroforming工藝 181.6項(xiàng)目意義 19第二章市場(chǎng)分析 202．1產(chǎn)品的性質(zhì) 202.1.1甲苯 202.1.2混合二甲苯 242.1.3高辛烷值汽油 252.2產(chǎn)品市場(chǎng)分析及預(yù)測(cè) 272.2.1國(guó)外市場(chǎng)分析 272.2.2國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和供應(yīng) 302.2.3國(guó)內(nèi)需求分析 312.2.4價(jià)格預(yù)測(cè) 332.2.5結(jié)論 352.2.5.1原料供應(yīng) 352.2.5.2產(chǎn)品供需 352.3國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家介紹 362.3.1山東齊旺達(dá)公司 362.3.2中石化武漢分公司 382.3.3武漢化工新城80萬(wàn)噸乙烯工程 422.3.4菏澤市德潤(rùn)化工 43第三章設(shè)計(jì)方案 453.1項(xiàng)目構(gòu)成范圍 45方案的選擇 453.2.1用液化氣等低碳烴生產(chǎn)BTX的納米分子篩催化新技術(shù) 453.2.2現(xiàn)有先進(jìn)生產(chǎn)方案推薦 453.2.3用液化氣等低碳烴生產(chǎn)BTX的納米分子篩催化新技術(shù) 503.2.4方案對(duì)比 503.2.5方案的選定 513.2.5.1高辛烷值汽油方案 523.2.5.2混合芳烴方案 523.4芳構(gòu)項(xiàng)目簡(jiǎn)介 523.4.1技術(shù)簡(jiǎn)介 523.4.2項(xiàng)目生產(chǎn)方案 523.4.2.1高辛烷值汽油方案 523.4.2.2混合芳烴方案 533.4.3工藝的技術(shù)特點(diǎn) 533.4.4市場(chǎng)前景 533.4.4.1產(chǎn)品市場(chǎng)需求 533.4.4.2芳烴和汽油的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝及其局限性 533.4.4.3用碳四資源制芳烴和汽油工藝路線的經(jīng)濟(jì)可行性 543.4.5工藝流程3.4.5工藝流程 543.4.5.1輕烴芳構(gòu)化的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理 543.4.5.2芳構(gòu)化反應(yīng)系統(tǒng) 583.4.5.3反應(yīng)催化劑再生系統(tǒng) 583.4.5.4芳烴抽提系統(tǒng) 603.5原料、產(chǎn)品、輔助材料及公用設(shè)施 613.5.1原料路線的選擇原則 613.5.1.1原料來(lái)源的可靠性 613.5.1.2盡可能選擇當(dāng)?shù)鼗蚋郊脑?613.5.1.3經(jīng)濟(jì)性 623.5.1.4資源利用的合理性 623.5.2原料碳四供需及價(jià)格的分析與預(yù)測(cè) 623.5.2.1世界碳四市場(chǎng) 623.5.2.2中國(guó)碳四市場(chǎng) 623.5.2.3價(jià)格預(yù)測(cè) 633.5.3催化劑相關(guān)信息 643.6生產(chǎn)規(guī)模 67第四章建設(shè)規(guī)模 694.1設(shè)計(jì)依據(jù) 694.1.1本廠生產(chǎn)規(guī)模的確定所考慮的主要因素 694.1.2建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)水平的確定 714.2規(guī)模的確定 714.2.1產(chǎn)品應(yīng)用前景廣闊 714.2.2產(chǎn)品存在缺口 72第五章廠址選擇 735.1廠址選擇的原則 735.2廠址選擇應(yīng)符合要求 735.2.1武漢化工新城：打造現(xiàn)代制造業(yè)第四極 745.2.2原料及產(chǎn)品市場(chǎng)交通概況 795.2.3石油、液化氣資源 805.2.4水力資源 805.3信息化建設(shè) 805.4環(huán)保 805.4.1碳四芳構(gòu)化對(duì)環(huán)境可能造成影響的概述 805.4.2對(duì)策和措施 815.5節(jié)能降耗 825.6水、電、土地價(jià)格 825.7政府政策 82第六章SWOT分析 846.1Strength我們的優(yōu)勢(shì) 846.1.1項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn) 846.1.1.1設(shè)備實(shí)現(xiàn)兼容性，兩種生產(chǎn)工藝交替進(jìn)行 846.1.1.2對(duì)產(chǎn)品精加工，細(xì)化分離環(huán)節(jié)，提高產(chǎn)品利用率 846.1.1.3使用ZSM-5納米級(jí)分子篩催化劑，較傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)效率提高 856.1.1.4多效精餾，降低能耗 86.2項(xiàng)目科學(xué)性及先進(jìn)性 866.1.3項(xiàng)目的應(yīng)用價(jià)值 876.2Weakness我們的劣勢(shì) 886.3Opportunity我們的機(jī)會(huì) 886.3.1經(jīng)濟(jì)變動(dòng)影響化工領(lǐng)域新變革，國(guó)家政策支持 886.3.2依武漢化工新城而建，實(shí)現(xiàn)化工園集群一體化 886.4Threats我們的威脅 896.4.1同行業(yè)之間競(jìng)爭(zhēng) 896.4.2行業(yè)發(fā)展瓶頸 896.4.3類似行業(yè)分羹，競(jìng)爭(zhēng)激烈 906.4.3.1異構(gòu)化裝置 906.4.3.2烯烴易位制取丙烯技術(shù)（OCU） 906.4.3.3丁烯氧化脫氫制備丁二烯 906.4.3.4烷基化裝置 906.4.3.5丙烷脫氫制丙烯 916.4.3.6丁烷脫氫至異丁烯 916.4.3.7清潔氣二次利用 91第七章經(jīng)濟(jì)分析 927.1總資產(chǎn)估算 927.1.1固定資產(chǎn)建設(shè)投資估算 927.1.1.1估算依據(jù) 927.1.1.2估算方法 927.1.1.3設(shè)備基本建設(shè)投資 937.1.1.4無(wú)形資產(chǎn) 977.1.1.5延遞資產(chǎn) 977.1.1.6預(yù)備費(fèi) 977.1.1.7固定資產(chǎn)投資總匯 977.1.2建設(shè)期利息 997.1.3流動(dòng)資金 1007.1.4建設(shè)項(xiàng)目總投資 1007.2資金籌措 1017.2.1資金來(lái)源 1017.2.2銀行貸款還款方式 1017.2.3資金籌措計(jì)劃 1027.2.4投資規(guī)模 1027.3財(cái)務(wù)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 1027.3.1產(chǎn)品成本估算 1027.3.1.1產(chǎn)品成本估算 1027.3.1.2人力資源附表 105財(cái)務(wù)評(píng)價(jià) 1067.3.2.1主要銷售收入 1067.3.2.2主要財(cái)務(wù)報(bào)表分析 1067.3.2.3效益分析 1077.3.2.3盈利能力分析 1077.2.3.4盈虧平衡分析 1097.2.3.5敏感性分析 1137.3.2.6方案比較指標(biāo) 1157.3.2.7改建、擴(kuò)建和技術(shù)改造項(xiàng)目評(píng)價(jià) 1157.3.3國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 1157.4社會(huì)效益評(píng)價(jià) 1157.4.1社會(huì)效益分析 1157.4.1.1對(duì)節(jié)能的影響 1167.4.1.2對(duì)環(huán)境保護(hù)的影響 1167.4.1.3對(duì)提高國(guó)家、地區(qū)和部門科技進(jìn)步的影響 1167.4.1.4對(duì)發(fā)展地區(qū)經(jīng)濟(jì)的影響 1167.4.1.5對(duì)提供就業(yè)機(jī)會(huì)的影響 1167.4.1.6對(duì)節(jié)約及合理利用國(guó)家資源的影響 1167.4.1.7對(duì)遠(yuǎn)景發(fā)展的影響 117第八章總結(jié) 118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)噸輕烴芳可行性報(bào)告1.2編制依據(jù)《化工建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告內(nèi)容和深度的規(guī)定》??1994《石油化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《十二五石油產(chǎn)品深加工示范項(xiàng)目規(guī)劃》《十二五環(huán)保規(guī)劃》1.3項(xiàng)目簡(jiǎn)介1.3.1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(kāi)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)。1.3.2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(kāi)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(kāi)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。×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(kāi)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。1.4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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)辟一條有效途徑。1.5輕烴芳構(gòu)化工藝發(fā)展歷程1.5.1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(kāi)展了用三氯化鋁作催化劑（見(jiàn)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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。1.5.2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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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。基于我國(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。1.5.3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(kāi)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(kāi)展輕烴芳構(gòu)化的研究工作。大連理工大學(xué)利用自主開(kāi)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(kāi)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:.4.1Cyclar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℃反應(yīng)溫度下,烷烴可轉(zhuǎn)化為芳烴,由于反應(yīng)溫度高,反應(yīng)過(guò)程中裂解生成大量的甲烷和乙烷,因而芳烴的選擇性很低,同時(shí)Pd、Pt為貴金屬,造成該過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性較差。因此,對(duì)以上的烷烴通過(guò)脫氫環(huán)化聚合生成芳烴過(guò)程的研究日趨減少。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(kāi)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(méi)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。1.4.4.2Alpha工藝由日本Sanyo石油公司開(kāi)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℃以上,采用固定床反應(yīng)工藝。當(dāng)催化劑失活時(shí),兩個(gè)反應(yīng)器之間可以切換。第一套工業(yè)裝置建立于1993年,產(chǎn)物中的芳烴分布為:苯14%,甲苯44%,乙苯3%,二甲苯26%,C913%。1.4.4.3M22forming工藝該工藝由Mobil公司開(kāi)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℃,具體值視原料而定,工藝過(guò)程采用一種循環(huán)式操作,迄今未見(jiàn)關(guān)于工業(yè)裝置的報(bào)道。1.4.4.4Aroforming工藝Aroforming工藝由IFP和Salutec共同開(kāi)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。1.6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甲苯無(wú)色澄清液體，有和苯一樣的氣味。有強(qiáng)折光性，能與乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、二硫化碳和冰乙酸混溶，極微溶于水。相對(duì)密度0.866kg/m3,凝固點(diǎn)-95℃℃℃。易燃，甲苯蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限1.2%～7.0%（體積）。低毒，半數(shù)致死量（大鼠，經(jīng)口）5000mg/kg，高濃度氣體有麻醉性，有刺激性氣味。外觀與性狀：無(wú)色透明液體，有類似苯的芳香氣味。熔點(diǎn)℃沸點(diǎn)℃分子式：C7H8℃臨界溫度℃閃點(diǎn)℃：4引燃溫度℃：535溶解性：不溶于水，可混溶于苯、醇、醚等多數(shù)有機(jī)溶劑。化學(xué)性質(zhì)活潑，與苯相像。可進(jìn)行氧化、磺化、硝化和歧化反應(yīng)，以及側(cè)鏈氯化反應(yīng)。甲苯能被氧化成苯甲酸。甲苯大量用作溶劑和高辛烷值汽油添加劑，也是有機(jī)化工的重要原料，但與同時(shí)從煤和石油得到的苯和二甲苯相比，目前的產(chǎn)量相對(duì)過(guò)剩，因此相當(dāng)數(shù)量的甲苯用于脫烷基制苯或岐化制二甲苯。甲苯衍生的一系列中間體，廣泛用于染料；醫(yī)藥；農(nóng)藥；火炸藥；助劑；香料等精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)，也用于合成材料工業(yè)。甲苯進(jìn)行側(cè)鏈氯化得到的一氯芐；二氯芐和三氯芐，包括它們的衍生物苯甲醇；苯甲醛和苯甲酰氯（一般也從苯甲酸光氣化得到），在醫(yī)藥；農(nóng)藥；染料，特別是香料合成中應(yīng)用廣泛。甲苯的環(huán)氯化產(chǎn)物是農(nóng)藥；醫(yī)藥；染料的中間體。甲苯氧化得到苯甲酸，是重要的食品防腐劑（主要使用其鈉鹽），也用作有機(jī)合成的中間體。甲苯及苯衍生物經(jīng)磺化制得的中間體，包括對(duì)甲苯磺酸及其鈉鹽；CLT酸；甲苯-2,4-二磺酸；苯甲醛-2,4-二磺酸；甲苯磺酰氯等，用于洗滌劑添加劑，化肥防結(jié)塊添加劑；有機(jī)顏料；醫(yī)藥；染料的生產(chǎn)。甲苯硝化制得大量的中間體。可衍生得到很多最終產(chǎn)品，其中在聚氨酯制品；染料和有機(jī)顏料；橡膠助劑；醫(yī)藥；炸藥等方面最為重要。健康危害：對(duì)皮膚、粘膜有刺激性，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉作用。急性中毒：短時(shí)間內(nèi)吸入較高濃度該品可出現(xiàn)眼及上呼吸道明顯的刺激癥狀、眼結(jié)膜及咽部充血、頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、胸悶、四肢無(wú)力、步態(tài)蹣跚、意識(shí)模糊。重癥者可有躁動(dòng)、抽搐、昏迷。慢性中毒：長(zhǎng)期接觸可發(fā)生神經(jīng)衰弱綜合征，肝腫大，女工月經(jīng)異常等。皮膚干燥、皸裂、皮炎。環(huán)境危害：對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重危害，對(duì)空氣、水環(huán)境及水源可造成污染。燃爆危險(xiǎn)：該品易燃，具刺激性。[1]毒性：屬低毒類。急性毒性：LD505000mg/kg大鼠經(jīng)口；LC5012124mg/kg兔經(jīng)皮；人吸入71.4g/m3，短時(shí)致死；人吸入3g/m3××8小時(shí)，中毒癥狀出現(xiàn)。皮膚接觸：脫去污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。眼睛接觸：提起眼瞼，用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗。就醫(yī)。吸入：迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。食入：飲足量溫水，催吐。就醫(yī)。[1]危險(xiǎn)特性：易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)。流速過(guò)快，容易產(chǎn)生和積聚靜電。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會(huì)著火回燃。有害燃燒產(chǎn)物：一氧化碳、二氧化碳。滅火方法：噴水冷卻容器，可能的話將容器從火場(chǎng)移至空曠處。處在火場(chǎng)中的容器若已變色或從安全泄壓裝置中產(chǎn)生聲音，必須馬上撤離。滅火劑：泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。用水滅火無(wú)效。[1]應(yīng)急處理：迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，并進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防毒服。盡可能切斷泄漏源。防止流入下水道、排洪溝等限制性空間。小量泄漏：用活性炭或其它惰性材料吸收。也可以用不燃性分散劑制成的乳液刷洗，洗液稀釋后放入廢水系統(tǒng)。大量泄漏：構(gòu)筑圍堤或挖坑收容。用泡沫覆蓋，降低蒸氣災(zāi)害。用防爆泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)，回收或運(yùn)至廢物處理場(chǎng)所處置。[1]操作注意事項(xiàng)：密閉操作，加強(qiáng)通風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過(guò)濾式防毒面具（半面罩），戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡，穿防毒物滲透工作服，戴橡膠耐油手套。遠(yuǎn)離火種、熱源，工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。防止蒸氣泄漏到工作場(chǎng)所空氣中。避免與氧化劑接觸。灌裝時(shí)應(yīng)控制流速，且有接地裝置，防止靜電積聚。搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。儲(chǔ)存注意事項(xiàng)：儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫(kù)溫不宜超過(guò)30℃。保持容器密封。應(yīng)與氧化劑分開(kāi)存放，切忌混儲(chǔ)。采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。[1]2.1.2混合二甲苯英文名xylene；dimethylbenzene結(jié)構(gòu)式C6H4CH32分子式C8H10物化性質(zhì)為對(duì)二甲苯、鄰二甲苯，間二甲苯及乙苯的混合物。相對(duì)密度（d420）約為0.86。℃。顏色及性狀為無(wú)色透明液體。溶解度溶于乙醇和乙醚，不溶于水。沸程（101.3Pa）初餾點(diǎn)，℃≥136.5~135終餾點(diǎn)，℃≤141.5~145餾出95%（體積）的溫度范圍，℃≤4.5~9.5酸洗比色，號(hào)≤2.0~5.0水分室溫（18-25℃）下目測(cè)無(wú)可見(jiàn)不溶解水用途混合二甲苯是鄰、間、對(duì)二甲苯和乙基苯的混合物。作為化學(xué)原料使用時(shí)，可將各異構(gòu)體預(yù)先分離。混合物主要用作油漆涂料的溶劑和航空汽油添加劑。編輯本段毒性和保護(hù).混合二甲苯具有中等毒性。經(jīng)皮膚吸收后，對(duì)健康的影響遠(yuǎn)比苯小。空氣中二甲苯含量達(dá)到0.17ppm，就能感到臭味，甲苯為0.48ppm，苯為1.5ppm。在這樣濃度下，苯有引起慢性中毒的危險(xiǎn)，而對(duì)二甲苯幾乎不用擔(dān)心。高濃度二甲苯蒸氣，例如：1000ppm以上，除了傷害粘膜，刺激呼吸道外，還呈現(xiàn)興奮，麻醉作用，甚至造成出血性肺氣腫而致死。二甲苯經(jīng)口服引起中毒的情況極少。若不慎口服了二甲苯或含有二甲苯的溶劑時(shí)，即強(qiáng)烈刺激食道和胃，并引起嘔吐，還可能引起出血性肺炎，應(yīng)立即飲入液體石蠟，延醫(yī)診治。二甲苯蒸氣對(duì)小鼠的LC為6000ppm，對(duì)大鼠經(jīng)口最低致死量為4000mg/kg。儲(chǔ)存注意事項(xiàng)儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫(kù)溫不宜超過(guò)30℃。保持容器密封。應(yīng)與氧化劑分開(kāi)存放，切忌混儲(chǔ)。采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。混合二甲苯的分類根據(jù)產(chǎn)品中芳烴組分含量混合二甲苯??通過(guò)催化重整裝置生產(chǎn)含三個(gè)稅則號(hào)的不同分為溶劑級(jí)（混合）二甲苯、異構(gòu)級(jí)（混合）二甲苯及粗二甲苯。29024400－混合二甲苯異構(gòu)體（進(jìn)口關(guān)稅2%，ASTM-D-843）：產(chǎn)品含二甲苯的異構(gòu)體較多，用于生產(chǎn)PX、OX；27075000－其他芳烴混合物（進(jìn)口關(guān)稅7%，暫定3％，ASTM-D-846）：產(chǎn)品含乙苯較多，用于溶劑；27073000－粗二甲苯（進(jìn)口關(guān)稅6%，暫定3%）：產(chǎn)品的乙苯含量在上述兩者之間。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CH3CH25CH3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(kāi)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(kāi)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)