乙烯装置副产裂解碳五综合利用的探讨

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裂解碳五是乙烯裂解装置重要的副产品，在以石脑油为原料的裂解装置中，一般裂解碳五碳馏分占乙烯产量11%～14%，根据乙烯行业协会数据，近年来全国裂解装置乙烯产量稳步增长，2017年乙烯产量1821.8万吨，原料结构虽然有轻质化倾向，但是受限于我国轻烃资源的匮乏，仍然以石脑油等液相原料为主，裂解碳五的实际产量基本保持稳定，预计近年来裂解碳五产量200万吨左右，如何做好该部分资源的综合利用，是提高石化企业经济效益，降低乙烯生产成本的重要途径。

1 裂解碳五的组成
裂解碳五的利用，应该从其组成出发，寻求最优的利用方案，典型裂解碳五组成见表1。

表1 裂解碳五典型组成
 组份组成，wt% C4 组份 1.8环戊烯 2.5环戊烷 2.21-戊烯 5.1戊二烯20.31、3-环戊二烯38.7异戊二烯25.8正戊烷 2.4异戊烷 1.1异戊烯
0.1
从表1可以看出，裂解碳五中主要是不饱和烃，并以二烯烃为主，占比84.8%。

2 碳五主要利用路线对比分析
目前国内对裂解碳五的利用，各石化企业根据自身的特点，大致分为三种：一种是用作燃料，一种是加氢后用于补充裂解原料，另外一种是用来生产碳五石油树脂。

2.1 用作燃料
从裂解碳五的组成来看，把其中最丰富的不饱和烃直接用作燃料，不仅不利充分燃烧，从经济角度也是一种浪费，除非在资源量很少等极端情况下才作为燃料，一般不采用。

2.2 补充裂解原料
裂解碳五的组成主要为碳五链烃类，在经过加氢后，烷烃的含量在60%左右，可以做裂解原料，但由于其中异构烷烃和环烷烃含量较高，其裂解性能大致与石脑油相当，然而由于裂解碳五的不饱和度很高，
每吨碳五加氢时需消耗氢气55kg左右，氢气按8000元/吨计算，需要440元，再加上装置投资及运行费用，每吨裂解碳五的处理成本预计在800~1000元，经济效益较低，仅适合裂解原料不足且外购困难的情况下。

2.3 生产石油树脂
裂解碳五因富含不饱和烃，特别是戊二烯（含间戊二烯、环戊二烯）含量很高，而戊二烯等二烯烃化学性质活泼，易发生聚合反应，非常适用于生产合成树脂、合成橡胶，是生产石油树脂的良好原料，因此国内外大多数裂解碳五资源也用来生产石油树脂，这是裂解碳五利用的主要路线。

3 碳五石油树脂加工路线分析
碳五树脂是以裂解五馏分为原料，经过前处理、聚合、闪蒸等生产工艺生产出的一种热塑性树脂，相对分子质量介于300~3000的低聚物，具有调节粘性和热稳定性好的特点，一般不单独使用，而是作为促进剂、调节剂、改性剂和其他树脂一起使用，主要功能为提供增粘及润滑效果。

碳五石油树脂的生产主要有三种路线：一种是利用混合碳五直接反应生成碳五树脂；一种是在混合碳五生产石油树脂过程中，进行加氢，调整树脂的不饱和度，生产碳五加氢石油树脂；还有一种是先进行碳五分离，将其中的异戊二烯、间戊二烯、环戊二烯分离抽来，然后再根据二烯烃的特点进行综合利用，生产树脂或者橡胶。

3.1 直接生产混合碳五树脂
碳五馏分进行简单的预处理，分离出其中的碳四及重组份后，直接进行聚合反应，生成一种热塑性树脂，平均分子量在1500～3000之间，成品呈现黄色至浅褐色，具有较好的降凝增粘性能，通常用于路标漆、油墨、橡胶增粘剂、纸张施胶剂、各种涂料的添加剂等，现在是国内常用的路标漆添加剂。

该技术路线技术难度低，产品属于通用品质，公用工程等消耗也比较少，与石化企业关联性不大，适用于裂解碳五产资源少、高端碳五树脂技术获取难度大的企业，国内零星分散的碳五树脂生产单位大多采用该路线。

3.2 生产加氢碳五石油树脂
碳五馏分进行简单的预处理，分离出其中的碳四及重组份后，进行预加氢，使其中单烯烃和双烯烃的比例（1.0-1.4）达到热聚工艺的要求，然后进入反应器，反应温度一般250℃左右，在Lewis 酸（无水氯化铝、氯化锌、三氯化铁、三氟化硼等）存在下发生Friedel－Crafts 反应，生产碳五树脂，控制聚合度在
乙烯装置副产裂解碳五综合利用的探讨
董少磊 郝庆君 程广伟
中化泉州石化有限公司 福建 泉州 362103 
摘要：介绍了乙烯装置裂解碳五的典型组份和当前的主要利用路线，分析了裂解碳五生产碳五石油树脂的合理性，对碳五石油树脂的三种生产路线进行了对比分析，延长利用产业链、丰富下游产品是裂解碳五最理想的综合利用路线，同时对碳五石油树脂的市场情况和未来碳五中和利用方向进行了分析。

关键词：裂解碳五 石油树脂 综合利用
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10%~20%之间，生成的碳五树脂经中和、水洗、加氢精制后即可得到所需碳五树脂。

该工艺生产的碳五树脂在色度、软化点等关键参数上较不加氢的混合碳五树脂均有较高改善，部分高品质产品均有不错盈利能力。

由于需要加氢，需要依托石化企业配套氢气，公用工程消耗也比较多，因而与传统石化企业的关联性较强，但是该技术难度较生产混合碳五树脂大，特别是高端牌号产品的生产技术基本都掌握在合资公司中，如扬子-伊士曼、上海金森等都属于合资工厂。

3.3 经过碳五分离后再生产碳五树脂、橡胶
裂解碳五经过分离后再生产树脂可以有丰富下游产品配置，最大限度利用碳五资源，简要路线如图1。

图1 裂解碳五综合利用路线简图
碳五馏分先经过萃取抽提，分离出异戊二烯、间戊二烯、环戊二烯，然后再根据二烯烃的特点进行综合利用，其中：异戊二烯可用于合成异戊橡胶、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）；间戊二烯可用于生产间戊二烯树脂、环氧树脂固化剂、压敏胶、涂料、改性橡胶树脂；双环戊二烯用于生产高端氢化树脂；碳五抽余油加氢后用作乙烯裂解原料。

4 碳五石油树脂市场情况分析
碳五石油树脂是用途广泛的功能性合成树脂，可用作黏合剂、油墨、橡胶增黏剂、纸张上浆剂及各种涂料的添加剂，2016年全球碳五树脂消耗量约70万吨，国内碳五树脂生产能力约30万吨，受原料不足影响，全年生产树脂约20万吨（含高端树脂2.3万吨），其中国内消耗13万吨，出口7万吨，同时进口5万吨高端树脂。

受天然橡胶价格影响，近几年，异戊橡胶价格较低，深加工制异戊橡胶效益差，国内异戊橡胶合成装置开工率不足50%。

随着国内经济发展，碳五石油树脂应用领域的不断扩展，市场需求稳定增长，碳五石油树脂已成为用途广泛的功能性合成树脂，在黏合剂、油墨、橡胶增黏剂、纸张上浆剂及各种涂料等精细化工产品中的应用越来越广泛，因而碳五石油树脂的发展仍有很大潜
力。

5 裂解碳五资源分布分析
随着我国七大国家级石化基地逐步成型，乙烯裂解装置分布更加集中，目前国内大型石化项目建设升温，如惠州120万吨/年乙烯、大连恒力150万吨/年乙烯、浙江石化280万吨/年乙烯、镇海炼化120万吨/年乙烯、湛江80万吨/年乙烯、泉州100万吨/年乙烯等项目将陆续投产，未来在大连、宁波、惠州、泉州、湛江（茂名）等地会逐渐形成200万吨/年乙烯规模以上的大型石化基地，这不仅可以有效丰富裂解碳五资源量，也将显著改善目前我国裂解碳五资源分布过于分散的局面，有利于提高行业集中度，形成规模效应。

6 结论和建议
根据对裂解碳五组份的分析，裂解碳五最适合生产石油树脂，并且随着我国乙烯产业的快速发展，裂解碳五资源将在未来几年内将迎来极大增长，集中度显著提高，明显具备规模效益，将会引起碳五树脂行业发生重大变化，为碳五石油树脂行业的发展创造重大机遇，也为提高石化企业的综合竞争力提供了新的发展空间，对如何提高碳五资源的综合利用，提出如下建议：
1）进一步提高碳五资源的集中度，着力发展碳五树脂产业，向精细化工产业延伸。

例如在广东、福建、浙江等地，可以把裂解碳五资源集中一起，建设50万吨级裂解碳五利用产业，形成规模集聚优势，占领市场主导权。

2）提高重视度，加强资源整合，提高新产品研发能力。

对于中石油、中石化来说，不仅拥有裂解碳五资源，同时也具备工程设计及产品研发能力，需要做好资源整合，充分发挥现有的资源、技术、研发等方面的优势，从而推动我国裂解碳五资源自主利用技术的发展。

3）合资合作，建设隔墙工厂。

以合资合作等方式与EXXON、伊士曼等高端碳五树脂生产公司合作，建设隔墙工厂，共享碳五树脂市场的发展机遇，同时与现有装置结合，在原料互供、公用工程配套等方面进行合作，既保证了该部分副产品的稳定销售，又提高企业盈利能力。

参考文献
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