一种生产汽油调和组分的方法和装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种生产汽油调和组分的方法和装置，涉及汽油调和组分生产技术领域。包括将碳四组分进行异构化反应，碳四组分中1?丁烯、顺?2?丁烯和反?2?丁烯混合物占碳四组分总质量的60?80%，将所有反应产物与甲醇进行醚化反应，将未异构的1?丁烯、顺?2?丁烯和反?2?丁烯分离出来，继续循环参与异构化反应，其它组分经液化即为汽油调和组分。该方法简单合理，效率高，得到的汽油调和组分品质高；该装置工艺简单，能耗低，节约设备投资，能得到的汽油调和组分品质高，化学含氧量降低，其辛烷值及稳定性较高。该汽油调和组分用于汽油调和，有利于降低成本和提高汽油的辛烷值及稳定性。
【专利说明】
一种生产汽油调和组分的方法和装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及汽油调和组分生产技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着煤化工行业向清洁能源的不断发展，煤制气、煤制甲醇以及衍生出了如MTP (甲醇制丙烯）、MT0(甲醇制烯烃)等装置的不断上马开工，市场上产出大量碳三、碳四等清 洁原料。其中碳四烯烃原料主要用于直接或间接的生产汽油调和组份。其中最为火热的是 利用上述煤化工的碳四烯烃原料选用1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯骨架异构技术生产甲 基叔丁基醚(简称MTBE)。此方法间接生产汽油组份已经成为煤制油重要的组成部分。
[0003] 现有1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯骨架异构技术生产甲基叔丁基醚应用的工艺 流程如图2所示，异构原料碳四组分(碳四组分中1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯混合物占 碳四组分总质量的60-80%)，经过气化加热器用蒸汽将全组分气化，温度控制在50-60°C，进 入高效换热器与异构反应后的反应高温碳四组分进行换热，再经过加热炉调整进反应器的 温度(控制在300-420°C)后进入异构化反应器(反应压力0.15-1.0MPa)。反应高温碳四组分 与异构原料换热后进入压缩机入口冷却器。冷却后的物料会产生少量C5以上组份经气液分 离罐进行两相分离后，气相进入压缩机加压到0.6-0.65MPa进入脱重塔。脱重塔将组份中C5 以上组份与C4组份分离，C5以上组份（富含90%左右的烯烃）作为副产品销售；塔顶C4组份 (富含25-30%的异丁烯)进入MBTE装置与甲醇进行醚化。未反应的1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2_ 丁烯回到异构原料。现有工艺生产出纯度99%以上的MTBE和C5-C8组分，其中MTBE的化学 含氧量为18.18%，按照汽油调和含氧量不超过2.7%计算，最多能配比15%的含量。C5-C8组分 其中烯烃含量在90%左右，按照汽油调和中对烯烃浓度要求，同样不能大量配比。
[0004] 上述现有整个异构化工艺中的主要能耗如下： 1异构原料进料前需要用气化加热器全部气化，异构原料由液相到气相需要超过气化 潜热的热量。（每吨异构原料需0.16吨0.6MPa蒸汽）； 2异构化反应出口表压在0 . IMPa，需要经过压缩机压缩到0.6MPa以上才能进入脱重 塔。碳四组分不小于六倍体积的压缩比需要消耗大量电能。（每吨C4组份需要45KW电耗）； 3脱重塔分离C5以上组份和C4组份，虽然C4组份是气相进料但是操作中需要0.6-1.0 的回流比，需要蒸汽消耗。（每吨C4组份处理量需0.12吨0.6MPA以上的蒸汽）； 4脱重塔空冷器、循环水消耗，回流栗电耗。
[0005] 综合以上能耗，折算此工艺每处理一吨碳四组分原料需耗能：125KW。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种生产汽油调和组分的方法和装置，该方法简 单合理，效率高，得到的汽油调和组分品质高;该装置工艺简单，能耗低，节约设备投资，能 得到的汽油调和组分品质高，化学含氧量降低，其辛烷值及稳定性较高。该汽油调和组分用 于汽油调和，有利于降低成本和提高汽油的辛烷值及稳定性。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种生产汽油调和组分的方 法，包括将碳四组分进行异构化反应，碳四组分中1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯混合物占 碳四组分总质量的60-80%，将所有反应产物与甲醇进行醚化反应，将未异构的1-丁烯、顺_ 2_ 丁烯和反-2-丁烯分离，继续循环参与异构化反应，其它组分经液化即为汽油调和组分。
[0008] 一种生产汽油调和组分的装置，包括高效换热器、加热炉、异构反应器、压缩机和 MTBE装置，高效换热器上设有高效换热器底部原料进口、高效换热器顶部原料出口、高效换 热器上部高温产物进口和高效换热器下部高温产物出口；还包括气化换热器、第一气液分 液罐、第二气液分液罐和冷却器;气化换热器上设有气化换热器原料进口、气化换热器原料 出口、气化换热器产物进口和气化换热器产物出口；第一气液分液罐上设有第一气液分液 罐进料口、第一气液分液罐气相出口和第一气液分液罐液相出口；第二气液分液罐上设有 第二气液分液罐液相进口一、第二气液分液罐液相进口二和第二气液分液罐液相出口；气 化换热器原料出口与高效换热器底部原料进口连接，高效换热器顶部原料出口与加热炉进 料口连接，加热炉出料口与异构反应器进料口连接，异构反应器出料口与高效换热器上部 高温产物进口连接，高效换热器下部高温产物出口与第一气液分液罐进料口连接;第一气 液分液罐液相出口与第二气液分液罐液相进口一连接;第一气液分液罐气相出口与压缩机 进口连接，压缩机出口与气化换热器产物进口连接，气化换热器产物出口与冷却器进口连 接，冷却器出口与第二气液分液罐液相进口二连接;第二气液分液罐液相出口与MTBE装置 连接。
[0009] 优选的，第一气液分液罐液相出口通过栗与第二气液分液罐液相进口 一连接。
[0010] 优选的，第二气液分液罐液相出口通过外送栗与MTBE装置连接。
[0011] 本发明装置和方法是经过对MTBE市场用途进行详细调研，市场中MTBE 2015年年 产量已经超过1000万吨，其中80%用于汽油调和；以及对国五标准汽油指标的深入研究，国 五指标中对含硫控制指标下调到lOppm，对烯烃含量下调到24%。在以上实际条件下对已经 应用成熟的1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯骨架异构工艺技术进行优化，应用高新设备、优 化工艺流程、节约了设备投资和能源消耗。
[0012] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于： (1)本发明方法简单合理，效率高，得到的汽油调和组分品质高;该装置工艺简单，能耗 低，节约设备投资，能得到的汽油调和组分品质高，化学含氧量降低，其辛烷值及稳定性较 高。该汽油调和组分用于汽油调和，有利于降低成本和提高汽油的辛烷值及稳定性。
[0013] (2)本发明工艺与现有1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯骨架异构技术生产甲基叔 丁基醚应用的工艺对比：1能耗对比，每吨碳四组分处理减少了能耗80KW，节约了能源消耗； 2设备投资对比，本发明工艺中取消了脱重塔系统以及仪表控制、占地、土建等建设内容， 节约设备投资；3产品对比，现有工艺生产出纯度99%以上的MTBE和C5-C8组分，其中MTBE的 化学含氧量为18.18%，按照汽油调和含氧量不超过2.7%计算，最多能配比15%的含量。C5-C8 组分其中烯烃含量在90%左右，按照汽油调和中对烯烃浓度要求，同样不能大量配比。本发 明工艺产出的高品质调和组份化学含氧量降低，配比提高到17.5%。并且其辛烷值及稳定性 均优于现有工艺，更有利于油品调和。
[0014] (3)本发明工艺社会效益：2015年全国MTBE产量已经超过1000万吨，其中由1-丁 烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯异构装置产出的MTBE也有近200万吨。这些需要进400万吨的C4 异构原料。本发明工艺每吨异构C4原料加工可直接节约80KW能耗。按照标准煤最高0.8的热 值回收率，每年可节约标准煤2010万吨，减少二氧化碳排放量约5800万吨。
【附图说明】
[0015] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明； 图1是本发明的结构示意图； 图2是现有技术的结构不意图； 图中，1、气化换热器原料进口； 2、气化换热器产物进口； 3、气化换热器;4、气化换热器 原料出口； 5、气化换热器产物出口； 6、高效换热器下部高温产物出口； 7、高效换热器;8、高 效换热器顶部原料出口； 9、高效换热器上部高温产物进口； 10、高效换热器底部原料进口； 11、冷却器;12、加热炉；13、异构反应器;14、压缩机;15、第一气液分液罐进料口； 16、第一气 液分液罐；17、第一气液分液罐气相出口； 18、第一气液分液罐液相出口； 19、栗;20、第二气 液分液罐液相进口一; 21、第二气液分液罐液相进口二;22、第二气液分液罐;23、第二气液 分液罐液相出口； 24、外送栗;25、MTBE装置;26、气化加热器;27、压缩机入口冷却器;28、压 缩机入口气液分离罐;29、脱重塔;30、空冷器;31、冷却器一;32、回流罐;33、冷却器二;34、 回流栗;35、重组分罐区；36、再沸器;37、冷却器三。
【具体实施方式】
[0016] 实施例1 一种生产汽油调和组分的方法，包括将碳四组分进行异构化反应，碳四组分中1-丁烯、 顺-2-丁烯和反-2-丁烯混合物占碳四组分总质量的60-80%，将所有反应产物与甲醇进行醚 化反应，将未异构的1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯分离，继续循环参与异构化反应，其它 组分经液化即为汽油调和组分。
[0017] 其它具体工艺同已有技术。
[0018] -种生产汽油调和组分的装置，见图1所示，包括高效换热器7、加热炉12、异构反 应器13、压缩机14和MTBE装置25,高效换热器7上设有高效换热器底部原料进口 10、高效换 热器顶部原料出口 8、高效换热器上部高温产物进口 9和高效换热器下部高温产物出口 6;还 包括气化换热器3、第一气液分液罐16、第二气液分液罐22和冷却器11;气化换热器3上设有 气化换热器原料进口 1、气化换热器原料出口 4、气化换热器产物进口 2和气化换热器产物出 口 5;第一气液分液罐16上设有第一气液分液罐进料口 15、第一气液分液罐气相出口 17和第 一气液分液罐液相出口 18;第二气液分液罐22上设有第二气液分液罐液相进口一 20、第二 气液分液罐液相进口二21和第二气液分液罐液相出口 23。
[0019] 气化换热器原料出口 4与高效换热器底部原料进口 10连接，高效换热器顶部原料 出口 8与加热炉12进料口连接，加热炉12出料口与异构反应器13进料口连接，异构反应器13 出料口与高效换热器上部高温产物进口 9连接，高效换热器下部高温产物出口 6与第一气液 分液罐进料口 15连接;第一气液分液罐液相出口 18通过栗19与第二气液分液罐液相进口一 20连接;第一气液分液罐气相出口 17与压缩机14进口连接，压缩机14出口与气化换热器产 物进口 2连接，气化换热器产物出口 5与冷却器11进口连接，冷却器11出口与第二气液分液 罐液相进口二21连接;第二气液分液罐液相出口 23通过外送栗24与MTBE装置25连接。
[0020]使用该装置生产汽油调和组分的方法，包括以下步骤： 1) 原料30-40°C的碳四组分(碳四组分中1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯混合物占碳四 组分总质量的60-80%)，通过上述生产汽油调和组分的装置的气化换热器原料进口 1进入气 化换热器3中，换热后达到50-60°C的碳四组分(碳四组分中1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯 混合物占碳四组分总质量的60-80%)从气化换热器原料出口 4出来;再通过高效换热器底部 原料进口 10进入高效换热器7中，再次换热后的原料碳四组分(碳四组分中1-丁烯、顺-2-丁 烯和反-2-丁烯混合物占碳四组分总质量的60-80%)从高效换热器顶部原料出口 8出来，进 入加热炉12,用加热炉12调整进异构反应器13的温度为300-420°C(压力为0.15 MPa)，进入 异构反应器13,进行1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯异构化为异丁烯的反应； 2) 异构反应后的反应高温碳四组分(温度为320-430°(：，压力为0.11〇^，含有25-30被％ 异丁烯，8-10wt% C5-C8组分;且8-10wt% C5-C8组分中烯烃质量含量为88-92%)通过高效换 热器上部高温产物进口9进入高效换热器7中，与50-60°C的碳四组分(碳四组分中1-丁烯、 顺-2-丁烯和反-2-丁烯混合物占碳四组分总质量的60-80%)在高效换热器7换热后，通过第 一气液分液罐进料口 15进入第一气液分液罐16，分离出少量液相C7-C8组份，反应碳四气相 组分通过第一气液分液罐气相出口 17(第一气液分液罐气相出口 17的反应碳四气相组分的 温度为50°C，压力为O.IMPa)进入压缩机14加压，压缩机14出口压力为0.45-0.55MPa、气相 温度为120-130°C的反应碳四气相组分通过气化换热器产物进口2进入气化换热器3中，与 原料30-40°C的碳四组分(碳四组分中1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯混合物占碳四组分总 质量的60-80%)进行比热和潜热等热量交换，换热后为压力0.4-0.5 MPa、温度60-70°C的反 应气液两相碳四组分(其中液相所占质量百分比为90-98%)，再经过冷却器11冷却后(冷却 后压力为0.4MPa、温度40°C )通过第二气液分液罐液相进口二21进入第二气液分液罐22; 3) 少量液相C7-C8组份经第一气液分液罐液相出口 18和第二气液分液罐液相进口一20 进第二气液分液罐22; 4) 第二气液分液罐22中得到的液相组分通过第二气液分液罐液相出口 23进入MTBE装 置25，与甲醇进行醚化反应，未异构的1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯循环至气化换热器原 料进口 1进行换热和异构化反应，其它组分为汽油调和组分。
[0021]这样不仅含有25-30%异丁烯的碳四组分能在MTBE装置中与甲醇醚化，异构副产约 8-10%的C5以上组份也能和甲醇醚化。（这里说明下，异构反应会副产占进料碳四组分质量 比8-10% C5-C8组份，而且此组分烯烃含量约90% JTBE醚化催化剂反应机理为甲醇与带有 叔丁烯基(见下面结构式中虚线框所示）的官能团反应生成醚。经研究对C5-C8组分的详细 检测结果可加入C5-C8组分总质量的4-5%的甲醇。C5-C8组分中有叔丁烯基官能团的与甲醇 醚化产物比C4异丁烯与甲醇醚化生成的MTBE分子含氧量低，辛烷值更高，稳定性更好。
其中，R代表其它任意组分。
[0023]本发明方法最终生产出的高品质汽油调和组分为： 甲基叔丁基醚MTBE 88wt% 甲基叔戊基醚等更高阶醚4wt°/〇 C5-C8组分8wt%(其中烯烃6%，烷烃2%) 本组分含氧量为：15.8%。
[0024] 本发明工艺中主要能耗： 1异构化反应出口表压在〇. IMPa，需要经过压缩机压缩到0.45-0.5510^。04组份不小于 五倍体积的压缩比需要消耗大量电能。（每吨C4组分需要36KW电耗）； 2少量的循环水消耗及配用栗电耗； 综合能耗为45KW。
[0025]本发明工艺与现有1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯骨架异构技术生产甲基叔丁基 醚应用的工艺对比： 1能耗对比 (1) 本发明工艺中将反应后的气化潜热回收，不需要再另消耗能源； (2) 本发明工艺中将脱重塔系统取消，也就减少了这个塔系统的能耗； (3) 本发明工艺中将压缩机的压缩比减小了，减少了电力消耗； 综合以上说明，每吨碳四组分处理减少了能耗80KW。
[0026] 2设备投资对比 (1)本发明工艺中取消了脱重塔系统(脱重塔XI、空冷器XI、回流罐XI、回流栗X2、 外送栗X 2)以及仪表控制、占地、土建等建设内容，节约投资。
[0027] 3产品对比 现有工艺生产出纯度99%以上的MTBE和C5-C8组份； 其中MTBE的化学含氧量为18.18%，按照汽油调和含氧量不超过2.7%计算，最多能配比 15%的含量； C5-C8组分其中烯烃含量在90%左右，按照汽油调和中对烯烃浓度要求，同样不能大量 配比； 本发明工艺产出的高品质调和组份化学含氧量降低，配比提高到17.5%。并且其辛烷值 及稳定性均优于现有工艺，更有利于油品调和。
[0028] 本发明工艺社会效益： 2015年全国MTBE产量已经超过1000万吨，其中由1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯异构 装置产出的MTBE也有近200万吨。这些需要进400万吨的C4异构原料。本发明工艺每吨异构 C4原料加工可直接节约80KW能耗。按照标准煤最高0.8的热值回收率，每年可节约标准煤 2010万吨，减少二氧化碳排放量约5800万吨。
【主权项】
1. 一种生产汽油调和组分的方法，包括将碳四组分进行异构化反应，所述碳四组分中 1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯混合物占碳四组分总质量的60-80%，其特征在于:将所有反 应产物与甲醇进行醚化反应，将未异构的1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯分离出来，继续循 环参与异构化反应，其它组分经液化即为汽油调和组分。2. -种生产汽油调和组分的装置，包括高效换热器(7)、加热炉（12)、异构反应器（13)、 压缩机（14)和MTBE装置(25)，高效换热器(7)上设有高效换热器底部原料进口（ 10)、高效换 热器顶部原料出口（8)、高效换热器上部高温产物进口（9)和高效换热器下部高温产物出口 (6);其特征在于:还包括气化换热器(3)、第一气液分液罐（16)、第二气液分液罐(22)和冷 却器（11);气化换热器(3)上设有气化换热器原料进口（ 1 )、气化换热器原料出口（4)、气化 换热器产物进口（2)和气化换热器产物出口（5);第一气液分液罐(16)上设有第一气液分液 罐进料口（15)、第一气液分液罐气相出口（17)和第一气液分液罐液相出口（18);第二气液 分液罐(22 )上设有第二气液分液罐液相进口一 (20 )、第二气液分液罐液相进口二(21)和第 二气液分液罐液相出口（23); 气化换热器原料出口（4)与高效换热器底部原料进口（ 10)连接，高效换热器顶部原料 出口（8)与加热炉（12)进料口连接，加热炉（12)出料口与异构反应器（13)进料口连接，异构 反应器（13)出料口与高效换热器上部高温产物进口（9)连接，高效换热器下部高温产物出 口（6)与第一气液分液罐进料口（15)连接;第一气液分液罐液相出口（ 18)与第二气液分液 罐液相进口一（20)连接；第一气液分液罐气相出口（17)与压缩机（14)进口连接，压缩机 (14)出口与气化换热器产物进口（2)连接，气化换热器产物出口（5)与冷却器（11)进口连 接，冷却器（11)出口与第二气液分液罐液相进口二（21)连接；第二气液分液罐液相出口 (23)与MTBE装置(25)连接。3. 根据权利要求2所述的一种生产汽油调和组分的装置，其特征在于:第一气液分液罐 液相出口（ 18)通过栗(19)与第二气液分液罐液相进口一(20)连接。4. 根据权利要求2所述的一种生产汽油调和组分的装置，其特征在于:第二气液分液罐 液相出口（23)通过外送栗(24)与MTBE装置(25)连接。
【文档编号】C07C41/06GK105967982SQ201610325158
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】赵振林
【申请人】赵振林