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煤基富C12产品用途及工艺路线开发

发表时间：2020/1/8 来源：《科技新时代》2019年11期作者：张维，冯勇强

[导读] 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司400万吨/年煤制油项目原设计产品种类单一，产品附加值较低，为提升煤制油项目经济性，实现更可持续发展，立足现有装置，开展产品创新升级，通过对加氢精制单元常一线柴油性质分析，发现可以以加氢精制常一线柴油为原料提质生产C12正构烷烃，从而有效增加企业经济效益，提升市场竞争力。

张维，冯勇强
        （国能集团宁夏煤业煤制油分公司宁夏银川 750411 ）
        摘要:国家能源集团宁夏煤业有限责任公司400万吨/年煤制油项目原设计产品种类单一，产品附加值较低，为提升煤制油项目经济性，实现更可持续发展，立足现有装置，开展产品创新升级，通过对加氢精制单元常一线柴油性质分析，发现可以以加氢精制常一线柴油为原料提质生产C12正构烷烃，从而有效增加企业经济效益，提升市场竞争力。
        关键字:精制常一线柴油；产品提质；C12正构烷烃;十二碳二元酸
        1 前言
        当前，全球能源正在向高能量密度、绿色化、多元化方向发展。在经济全球化和应对全球气候变化的背景下，为解决气候变化、供应安全、能源稀缺等问题，全球能源生产和利用正在向更高效、更方便、更清洁、更安全、更可持续的方向发展。国家能源集团宁夏煤业有限责任公司400万吨/年煤制油项目是基于我国“富煤、缺油、少气”的石化能源赋存特点[1]，为满足我国石油消费快速增长的需求，为保障我国能源安全，推进国家中长期能源发展战略而设立的煤制油项目，也是迄今为止全球单体规模最大的煤制油项目。项目原设计产品方案为柴油组分油、石脑油和液化石油气，产品种类单一，主产品柴油组分油密度低，指标无法满足柴油国标要求，只能作为柴油调和组分外卖，经济效益较差。为加快产品结构调整与油品质量升级步伐，提升煤制油项目经济性，实现更可持续发展显得刻不容缓。针对现有产品特点，经充分的资料收集和市场调研，以及分析各操作参数变化对各侧线产品质量的影响，进行物料衡算，发现通过对产品结构进行调整，可以生产附加值更高的产品，有效增加企业的经济效益，提高市场竞争力。
        2 原料性质及开发产品要求
        煤制油加氢装置产品由于正构烷烃含量高（≥90%），适合生产轻液蜡、重液蜡、固体蜡等产品。通过对加氢精制分馏侧线产品取样分析，发现精制常一线中C12正构烷烃比例高达25%以上，可以通过分离提取C12正构烷烃组分。表2.1列出了加氢精制常一线柴油提质部分原料的主要性质，表2.2列出了C12正构烷烃产品的具体规格。

        表2.1 加氢精制常一线柴油的主要性质



        表2.2 富含C12正构烷烃产品规格表


        3 正构烷烃C12二元酸市场分析
        当前，国家能源集团宁夏煤业有限责任公司煤制油分公司已开发出费托粗液体蜡、费托重质液体蜡、费托重质蜡、费托精制蜡等产品。通过比对满负荷以来的数据，预计费托粗液体蜡产量可达80万吨/年。通过对液体蜡市场进行详细调研，重质液体蜡和粗液体蜡[2]主要进入氯化蜡行业，市场容量为60~80万吨/年。所以，我们的液体蜡产量已经基本使该行业需求饱和，为了进一步拓宽市场，就要进入市场容量更大的烷基苯市场，需要生产出轻质液体蜡产品或者轻质液体蜡原料产品，而精制常一线柴油是很好的轻质液体蜡原料，以精制常一线柴油为原料生产富含C12正构烷烃产品，有很高的生产价值。
        3.1 正构烷烃C12用途
        正构烷烃C12是生物发酵法生产二元酸的主要原料。长链二元酸是一类用途十分广泛的精细化工原料，作为化工中重要的中间原料，长链二元酸是合成麝香-T、共聚酰胺热熔胶、尼龙工程塑料等特殊用品的主要原料。以长链二元酸为基础原料生产合成高级香料麝香、高级尼龙橡胶、高温电介质、高档热熔胶、耐寒增塑剂、高级润滑油、高级油漆和涂料等精细化工产品，被广泛应用于化工、轻工、农药、医药、液晶材料等领域[3]。
        3.2 十二碳二元酸的应用
        （1）合成高级润滑油。制成的润滑油不仅能耐高温，还可以在-45℃以下有润滑作用，可用于高寒地区。例如，十二烷二酸与辛醇合成的二酯除可用作喷气式发动机和燃汽轮机用高级润滑油以外，还可用作低温润滑脂的基础油料。
        （2）合成高级尼龙工程塑料，又称PF尼龙。制成的工程塑料具有抗拉、耐磨等优良性能，利用这种特性可改善各种轮胎的性能，使目前轮胎的使用寿命提高5~10倍。良好的耐热性和成型加工性使PF尼龙工程塑料可替代有色金属，广泛应用于机械、汽车等行业的精密铸塑成型。利用其耐腐蚀、绝缘性、柔软性的特点，可将其制造成光导纤维护套、地对空导弹的绳索、降落伞的绳索、石油管道等。
        （3）合成高档尼龙热熔胶。利用长链二元酸制造的彩色显像管与偏转线圈黏合用胶在100℃高温下可长期使用。高档服装用热熔胶，耐水洗、耐干洗，即使穿旧了，仍然穿着挺括，尺寸稳定。
        （4）合成高级尼龙粉末涂料。合成的高级尼龙粉末涂料，具有吸水率低、耐磨性能好、节约能源、降低污染、使用安全和经济等优点，在水下建筑、水轮机、轮船等方面用量很大。
        （5）合成高级油漆。合成的高级油漆作为小汽车的表面漆，具有色泽光亮，耐磨性强、冲击强度高、附着力和柔韧性佳等特点。
        （6）合成耐寒性增塑剂。加入这种增塑剂的塑料薄膜耐寒冷、耐老化、柔软性好，适合北方地区蔬菜大棚使用。
        4 工艺技术路线选择
        费托合成油加氢精制常一线柴油C12正构烷烃含量超过25%，一般通过减压精馏的方式可得到96%以上纯度的C12正构烷烃。典型的工艺：加氢精制常一线柴油进入原料油缓冲罐，经原料油泵升压后与来自C12产品粗馏塔底的C12+馏分进行换热，换热后进入产品粗馏塔进行切割分离。粗馏塔顶气相经粗馏塔顶空冷器冷却，进入粗馏塔顶回流罐进行气液分离，气体放至低压火炬，粗镏塔低液相主要为C12-产品。产品粗馏塔底液相部分，经粗馏塔底泵升压后送至C12产品塔精馏。C12产品塔顶的气相组分经C12塔顶空冷器冷却，进入C12塔顶回流罐进行气液分离，分离出的气体放至低压火炬，分离出的液相为富含C12产品。C12产品塔底部液相，经原料油与C12+换热器进行换热后通过C12+水冷器冷却，可作为粗液体蜡产品外卖。图4.1为C精制常一线柴油生产C12正构烷烃产品流程图。



         图4-1 精制常一线柴油生产C12正构烷烃产品流程图

        5 展望
        当前，我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，因此我们必须坚持质量第一原则，推动供给侧结构性改革，比规模拼速度、盲目延伸产业链不可持续。我们应结合工艺、装置特点以及市场需求，发挥煤炭间接液化工艺在生产清洁油品方面具有的技术优势，对煤制油产品进行梳理，对产品方案进行规划，发挥现有装置优势，调整生产工艺，对各馏分进行切割，开发新产品，提高产品附加值。大力发展自主核心技术，加大新技术、新工艺、新装备的应用，增强创新活力，推进创新发展，增强市场竞争力。紧盯市场，着眼未来，以客户需求引导生产和技术研发，紧盯价值链中高端，瞄准世界化工技术和高端产品前沿，着眼替代进口、填补国内空白。

        参考文献
        [1]BP. Statistical review of world energy 2018.
        [2]王丽君,张忠清.我国石油蜡类产品标准现状分析及研究进展[J].当代石油石化,2008,16(12):26-31+50.
        [3]李占朝. 十二碳二元酸的精制工艺研究[D].北京化工大学,2009.