本发明属于化工领域，尤其涉及一种轻汽油醚化系统和轻汽油醚化工艺。
背景技术：
轻汽油醚化工艺是汽油轻馏分在大孔强酸性阳离子树脂催化剂的作用下，在一定的温度、压力、空速、醇油比等条件下，使轻汽油馏分中的叔烯烃(2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯及部分c6叔烯烃)与甲醇反应生成甲基叔戊基醚、甲基叔己基醚等醚类的过程。轻汽油通过醚化反应提高了辛烷值，并且降低了烯烃含量，整体提升了油品性质。
在传统轻汽油醚化工艺中，原料油经过水洗后混合甲醇直接进入反应器，进行一定程度的醚化反应后，进入到催化蒸馏塔，催化蒸馏塔精馏段装填为捆包催化剂，原料和反应器过量的甲醇在催化蒸馏塔内进行醚化催化蒸馏反应，塔底产品醚化汽油外送，塔顶轻汽油直接经过萃取塔洗掉甲醇后，同样作为醚化汽油产品外送。
现有轻汽油醚化工艺虽然能够在一定程度上进行醚化反应，但由于工艺优化不足，存在着轻汽油醚化反应转化率低的问题。由于轻汽油醚化工艺对于提升汽油品质有非常大的贡献，因此开发一种能够有效提高轻汽油醚化转换率的轻汽油醚化新工艺，是十分必要的。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种轻汽油醚化系统和轻汽油醚化工艺，采用本发明提供的系统进行轻汽油醚化具有较高的醚化转换率。
本发明提供了一种轻汽油醚化系统，包括：
轻汽油原料罐；
进料口与轻汽油原料罐出料口相连的第一醚化反应器；
进料口与第一醚化反应器的出料口相连的精馏塔，精馏塔塔底设置有重沸器；
进料口与精馏塔塔顶出料口相连的催化塔，催化塔塔底设置有重沸器，催化塔的塔底出料口与精馏塔的塔顶回流口相连；
进料口与催化塔的塔顶出料口相连的催化塔回流罐，催化塔回流罐的出料口与催化塔的塔顶回流口相连；
进料口与催化塔回流罐的出料口相连的萃取塔；
分别与精馏塔塔底出料口和萃取塔塔顶出料口相连的醚化汽油外送管道。
优选的，所述系统还包括第二醚化反应器，第二醚化反应器设置在催化塔回流罐与萃取塔之间，第二醚化反应器的进料口与催化塔回流罐的出料口相连，第二醚化反应器的出料口与萃取塔的进料口相连。
优选的，所述系统还包括预醚化反应器，预醚化反应器设置在轻汽油原料罐与第一醚化反应器之间，预醚化反应器的进料口与轻汽油原料罐的出料口相连，预醚化反应器的出料口与第一醚化反应器的进料口相连。
优选的，所述催化塔内腔设置有若干层催化层，顶层催化层上方设置有填料层。
优选的，所述填料层填装有规整填料。
优选的，所述系统还包括水洗塔，水洗塔设置在轻汽油原料罐与第一醚化反应器之间，水洗塔的轻汽油进口与轻汽油原料罐的出料口相连，水洗塔的塔顶出料口与第一醚化反应器的进料口相连。
优选的，所述系统还包括：
进料口与萃取塔塔底出料口相连的甲醇回收塔，甲醇回收塔塔底设置有重沸器，甲醇回收塔的塔底出料口与萃取塔相连；
进料口与甲醇回收塔的塔顶出料口相连的甲醇回收塔回流罐，甲醇回收塔回流罐的出料口分别与甲醇外送管道和甲醇回收塔的塔顶回流口相连。
本发明提供了一种轻汽油在上述技术方案所述的系统中进行醚化的工艺，包括以下步骤：
a)、轻汽油和甲醇在第一醚化反应器中进行醚化反应，得到醚化液；
b)、所述醚化液在精馏塔中进行精馏，得到轻组分和第一醚化汽油；
c)、所述轻组分在催化塔中继续进行醚化反应，得到的气态醚化产物经冷凝后进入催化塔回流罐；
d)、催化塔回流罐内的部分醚化产物返回催化塔；另一部分醚化产物进入萃取塔除甲醇，得到第二醚化汽油。
优选的，所述精馏塔的运行压力为0.3～0.85mpa；所述精馏塔的运行温度为120～160℃。
优选的，所述催化塔的运行压力为0.3～0.8mpa；所述催化塔的运行温度为80～140℃。
与现有技术相比，本发明提供了一种轻汽油醚化系统和醚化工艺。本发明提供的轻汽油醚化系统包括：轻汽油原料罐；进料口与轻汽油原料罐出料口相连的第一醚化反应器；进料口与第一醚化反应器的出料口相连的精馏塔，精馏塔塔底设置有重沸器；进料口与精馏塔塔顶出料口相连的催化塔，催化塔塔底设置有重沸器，催化塔的塔底出料口与精馏塔的塔顶回流口相连；进料口与催化塔的塔顶出料口相连的催化塔回流罐，催化塔回流罐的出料口与催化塔的塔顶回流口相连；进料口与催化塔回流罐的出料口相连的萃取塔；分别与精馏塔塔底出料口和萃取塔塔顶出料口相连的醚化汽油外送管道。该系统进行轻汽油醚化时的过程为：a)、轻汽油和甲醇在第一醚化反应器中进行醚化反应，得到醚化液；b)、所述醚化液在精馏塔中进行精馏，得到轻组分和第一醚化汽油；c)、所述轻组分在催化塔中继续进行醚化反应，得到的气态醚化产物经冷凝后进入催化塔回流罐；d)、催化塔回流罐内的部分醚化产物返回催化塔；另一部分醚化产物进入萃取塔除甲醇，得到第二醚化汽油。在本发明中，原料在第一醚化反应器进行醚化反应得到醚化液后，醚化液依次经过精馏塔和催化塔处理，精馏塔将醚化液中能够继续参与醚化催化反应的轻汽油组分和甲醇在塔顶拔出送入催化塔，塔底液作为醚化汽油产品外送，由于进入到催化塔的全部为轻汽油组分和甲醇，不存在醚化产物甲基叔戊基醚等重组分，因此在催化塔中，醚化产物甲基叔戊基醚对于醚化平衡转化的限制很小，醚化催化反应转化率更高、选择性更好。催化塔中的醚化反应产物由塔底抽出返回到精馏塔进行进一步精馏，返回物料中的轻组分(轻汽油和甲醇)经精馏后能够重新返回催化塔进行醚化反应，进一步提升轻汽油的醚化转化率。实验结果表明，采用本发明提供的醚化系统进行轻汽油醚化时，转化率稳定在93％以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的轻汽油醚化系统流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种轻汽油醚化系统，包括：
轻汽油原料罐；
进料口与轻汽油原料罐出料口相连的第一醚化反应器；
进料口与第一醚化反应器的出料口相连的精馏塔，精馏塔塔底设置有重沸器；
进料口与精馏塔塔顶出料口相连的催化塔，催化塔塔底设置有重沸器，催化塔的塔底出料口与精馏塔的塔顶回流口相连；
进料口与催化塔的塔顶出料口相连的催化塔回流罐，催化塔回流罐的出料口与催化塔的塔顶回流口相连；
进料口与催化塔回流罐的出料口相连的萃取塔；
分别与精馏塔塔底出料口和萃取塔塔顶出料口相连的醚化汽油外送管道。
参见图1，图1是本发明实施例提供的轻汽油醚化系统流程图。图1中，1为轻汽油原料罐，2为水洗塔，3为预醚化反应器，4为第一醚化反应器，5为精馏塔，5-1为精馏塔重沸器，6为催化塔，6-1为催化塔重沸器，6-2为催化塔冷凝器，6-3为催化塔回流罐，7为第二醚化反应器，8为萃取塔，9为甲醇回收塔，9-1为甲醇回收塔重沸器，9-2为甲醇回收塔冷凝器，9-3为甲醇回收塔回流罐。
本发明提供的轻汽油醚化系统包括：轻汽油原料罐1、第一醚化反应器4、精馏塔5、催化塔6、催化塔回流罐6-3和萃取塔8。
在本发明中，轻汽油原料罐1用于储存轻汽油，其上设置有进料口与出料口。
在本发明中，第一醚化反应器4上设置有进料口和出料口，内腔设置有催化层，第一醚化反应器4的进料口与轻汽油原料罐1的出料口相连。在本发明中，第一醚化反应器4用于轻汽油和甲醇进行醚化反应。在本发明提供的一个实施例中，第一醚化反应器4为膨胀床反应器。在本发明提供的一个实施例中，第一醚化反应器4内腔设置有两层催化层。在本发明提供的一个实施例中，第一醚化反应器4的内腔直径为1000～3000mm，具体可为2000mm；第一醚化反应器4的内腔高度为12000～14000mm，具体可为13000mm；第一醚化反应器4内腔的催化剂装填量为10～30m3，具体可为20m3。在本发明提供的一个实施例中，第一醚化反应器4的壳体材料为q345r钢。
在本发明提供的一个实施例中，所述系统还包括预醚化反应器3，预醚化反应器3上设置有进料口和出料口，内腔设置有催化层，预醚化反应器3设置在轻汽油原料罐1与第一醚化反应器4之间，预醚化反应器3的进料口与轻汽油原料罐1的出料口相连，预醚化反应器3的出料口与第一醚化反应器4的进料口相连。在本发明中，预醚化反应器3用于轻汽油和甲醇进行初步醚化反应。在本发明提供的一个实施例中，预醚化反应器3为膨胀床反应器。在本发明提供的一个实施例中，预醚化反应器3内腔的催化剂填装量为第一醚化反应器4内腔的催化剂填装量的40～60vol％，具体可为50vol％。在本发明提供的一个实施例中，预醚化反应器3内腔设置有一层催化层。在本发明提供的一个实施例中，预醚化反应器3的内腔直径为1000～3000mm，具体可为2000mm；预醚化反应器3的内腔高度为6000～8000mm，具体可为7000mm；预醚化反应器3内腔的催化剂装填量为5～15m3，具体可为5m3。在本发明提供的一个实施例中，预醚化反应器3的壳体材料为q345r钢。在本发明中，当轻汽油中的杂质含量高时，预醚化反应器的催化层首先受到杂质的污染，当预醚化反应器中的催化剂接近失活时，可以将预醚化反应器走旁路切出，装置临时降低加工负荷运行，预醚化反应器催化剂更换后重新投用，这种设计能够避免轻汽油醚化系统由于醚化反应器催化层污染失活造成的轻汽油醚化系统非计划停工。
在本发明提供的一个实施例中，所述系统还包括水洗塔2，水洗塔2上设置有轻汽油进口、除盐水进口、塔顶出料口和塔底出料口，水洗塔2设置在轻汽油原料罐1与第一醚化反应器4之间，水洗塔2的轻汽油进口与轻汽油原料罐1的出料口相连，水洗塔2的塔顶出料口与第一醚化反应器4的进料口相连。在本发明提供的一个系统包括预醚化反应器3的实施例中，水洗塔2设置在轻汽油原料罐1与预醚化反应器3之间，水洗塔2的轻汽油进口与轻汽油原料罐1的出料口相连，水洗塔2的塔顶出料口与预醚化反应器3的进料口相连。在本发明中，水洗塔2用于去除轻汽油中的水溶性杂质，轻汽油进入水洗塔后，与水洗塔中的除盐水混合，轻汽油中的水溶性杂质进入水相，水洗塔2中的轻液(除杂后的轻汽油)从塔顶出料口排出后进入后续工序，重液从塔底出料口排出后部分返回水洗塔2，另一部分作为污水外送。在本发明提供的一个实施例中，水洗塔2为筛板塔。在本发明提供的一个实施例中，水洗塔2的内腔直径为1500～3000mm，具体可为1800～2400mm；水洗塔2的内腔高度为30000～40000mm，具体可为33185mm。在本发明提供的一个实施例中，水洗塔2的壳体材料为q245r钢。
在本发明中，精馏塔5上设置有进料口、塔顶出料口、塔底出料口、塔顶回流口和重沸液回流口，精馏塔5的进料口与第一醚化反应器4的出料口相连，精馏塔5的塔底出料口与醚化汽油外送管道相连。在本发明中，精馏塔5塔底设置有精馏塔重沸器5-1，精馏塔重沸器5-1的进料口与精馏塔5的塔底出料口相连，精馏塔重沸器5-1的出料口与精馏塔5的重沸液回流口相连。在本发明中，精馏塔5用于对第一醚化反应器反应生成的醚化液进行精馏，将醚化液中的轻汽油组分和甲醇在塔顶拔出，塔底液作为醚化汽油产品外送。在本发明提供的一个实施例中，精馏塔5为板式塔。在本发明提供的一个实施例中，精馏塔5的内腔直径为1500～3000mm，具体可为2400mm；精馏塔5的内腔高度为20000～40000mm，具体可为29340mm；精馏塔5的塔板层数为20～40层，具体可为30层。在本发明提供的一个实施例中，精馏塔5的壳体材料为q245r钢。
在本发明中，催化塔6上设置有进料口、塔顶出料口、塔底出料口、塔顶回流口和重沸液回流口，催化塔6的进料口与精馏塔5的塔顶出料口相连，催化塔6的塔底出料口与精馏塔5的塔顶回流口相连。在本发明中，催化塔6设置有催化塔重沸器6-1，催化塔重沸器6-1的进料口与催化塔6的塔底出料口相连，催化塔重沸器6-1的出料口与催化塔6的重沸液回流口相连。在本发明中，催化塔6用于使精馏塔5拔出的轻汽油组分和甲醇继续进行醚化反应，催化塔6中的醚化反应产物由塔底抽出返回到精馏塔5进行进一步精馏，催化塔6中的轻组分从塔顶出料口排出，进入后续工序。在本发明提供的一个实施例中，催化塔6内腔设置有若干层催化层，顶层催化层上方设置有填料层。在本发明提供的一个实施例中，所述填料层填装有规整填料。在本发明提供的一个实施例中，催化层的层数为3～6层，具体可为4层。在本发明提供的一个实施例中，催化塔6的内腔直径为1500～3000mm，具体可为2400mm；催化塔6的内腔高度为20000～40000mm，具体可为31740mm；每层催化层的高度为2000～3000mm，具体可为2500mm；填料层的高度为2000～3000mm，具体可为2500mm。在本发明提供的一个实施例中，催化塔6的壳体材料为q245r钢。
在本发明中，催化塔回流罐6-3上设置有进料口和出料口，催化回流罐6-3的进料口与催化塔6的塔顶出料口相连，催化塔回流罐6-3的出料口与催化塔6的塔顶回流口相连。在本发明中，催化塔6排出的气态轻组分经冷凝后进入催化回流罐6-3，回流罐中的冷凝液一部分返回催化塔，另一部分进入后续工序。在本发明提供的一个实施例中，催化塔6的塔顶出料口与催化塔回流罐6-3进料口之间还设置有催化塔冷凝器6-2。
在本发明中，萃取塔8上设置有进料口、溶剂进口、塔顶出料口和塔底出料口，萃取塔8的进料口与催化塔回流罐6-3的出料口相连，萃取塔8的塔顶出料口与醚化汽油外送管道相连。在本发明中，萃取塔8用于将催化塔回流罐6-3外送的冷凝液中的甲醇和醚化汽油分离，冷凝液进入萃取塔8后，与水洗塔中的溶剂混合，冷凝液中的甲醇进入溶剂相，萃取塔8中的轻液(除甲醇后的醚化汽油)从塔顶出料口排出后进入醚化汽油外送管道，重液从塔底出料口排出。在本发明提供的一个实施例中，萃取塔8为筛板塔。在本发明提供的一个实施例中，萃取塔8的内腔直径为1000～3000mm，具体可为1600～2000mm；萃取塔8的内腔高度为30000～40000mm，具体可为31614mm。在本发明提供的一个实施例中，萃取塔8的壳体材料为q245r钢。
在本发明提供的一个实施例中，所述系统还包括第二醚化反应器7，第二醚化反应器7上设置有进料口和出料口，内腔设置有催化层，第二醚化反应器7设置在催化塔回流罐6-3与萃取塔8之间，第二醚化反应器7的进料口与催化塔回流罐6-3的出料口相连，第二醚化反应器7的出料口与萃取塔8的进料口相连。在本发明中，第二醚化反应器7用于对催化塔回流罐6-3中的冷凝液(含有部分可醚化的轻汽油组分和少量甲醇)进行再次醚化反应，以进一步提高轻汽油醚化转换率。在本发明提供的一个实施例中，第二醚化反应器7内腔的催化剂填装量为第一醚化反应器4内腔的催化剂填装量的40～60vol％，具体可为50vol％。在本发明提供的一个实施例中，第二醚化反应器7为膨胀床反应器。在本发明提供的一个实施例中，第二醚化反应器7内腔设置有两层催化层。在本发明提供的一个实施例中，第二醚化反应器7的内腔直径为1000～3000mm，具体可为2200mm；第二醚化反应器7的内腔高度为10000～14000mm，具体可为12000mm；第二醚化反应器7内腔的催化剂装填量为5～20m3，具体可为10m3。在本发明提供的一个实施例中，第二醚化反应器7的壳体材料为q345r钢。
在本发明提供的一个实施例中，所述系统还包括甲醇回收塔9和甲醇回收塔回流罐9-3。甲醇回收塔9上设置有进料口、塔顶出料口、塔底出料口、塔顶回流口和重沸液回流口，甲醇回收塔9的进料口与萃取塔8的塔底出料口相连，甲醇回收塔9的塔顶出料口与甲醇回收塔9-3的进料口相连，甲醇回收塔9的塔底出料口与萃取塔8的溶剂进口相连。在本发明中甲醇回收塔9塔底设置有甲醇回收塔重沸器9-1，甲醇回收塔重沸器9-1的进料口与甲醇回收塔9的塔底出料口相连，甲醇回收塔重沸器9-1的出料口与甲醇回收塔9的重沸液回流口相连。在本发明中，甲醇回收塔9用于对萃取塔8外排的重液进行精馏，在塔顶得到高纯甲醇。在本发明提供的一个实施例中，甲醇回收塔9为浮阀塔。在本发明提供的一个实施例中，甲醇回收塔9的内腔直径为1000～2000mm，具体可为1600mm；甲醇回收塔9的内腔高度为40000～50000mm，具体可为42541mm。在本发明提供的一个实施例中，精馏塔5的壳体材料为q245r钢。
在本发明中，甲醇回收塔回流罐9-3上设置有进料口和出料口，甲醇回收塔回流罐9-3的进料口与甲醇回收塔9的塔顶出料口相连，甲醇回收塔回流罐9-3的出料口分别与甲醇回收塔9的回流液进口和甲醇外送管道相连。在本发明中甲醇回收塔9排出的气态轻组分经冷凝后进入甲醇回收塔回流罐9-3，回流罐中的冷凝液一部分返回甲醇回收塔，另一部分外送。在本发明提供的一个实施例中，甲醇回收塔9的塔顶出料口与甲醇回收塔回流罐9-3进料口之间还设置有甲醇回收塔冷凝器9-3。
在本发明中，上述系统进行轻汽油醚化时的过程为：a)、轻汽油和甲醇在第一醚化反应器中进行醚化反应，得到醚化液；b)、所述醚化液在精馏塔中进行精馏，得到轻组分和第一醚化汽油；c)、所述轻组分在催化塔中继续进行醚化反应，得到的气态醚化产物经冷凝后进入催化塔回流罐；d)、催化塔回流罐内的部分醚化产物返回催化塔；另一部分醚化产物进入萃取塔除甲醇，得到第二醚化汽油。
本发明提供的轻汽油醚化系统采用串联设置的精馏塔和催化塔替代催化精馏塔。原料在第一醚化反应器进行醚化反应得到醚化液后，醚化液依次经过精馏塔和催化塔处理，精馏塔将醚化液中能够继续参与醚化催化反应的轻汽油组分和甲醇在塔顶拔出送入催化塔，塔底液作为醚化汽油产品外送，由于进入到催化塔的全部为轻汽油组分和甲醇，不存在醚化产物甲基叔戊基醚等重组分，因此在催化塔中，醚化产物甲基叔戊基醚对于醚化平衡转化的限制很小，醚化催化反应转化率更高、选择性更好。催化塔中的醚化反应产物由塔底抽出返回到精馏塔进行进一步精馏，返回物料中的轻组分(轻汽油和甲醇)经精馏后能够重新返回催化塔进行醚化反应，进一步提升轻汽油的醚化转化率。
在本发明提供的优选实现方式中，在第一醚化反应器之前设置了预醚化反应器。当轻汽油中的杂质含量高时，预醚化反应器的催化层首先受到杂质的污染，当预醚化反应器中的催化剂接近失活时，可以将预醚化反应器走副线切出，装置临时降低加工负荷运行，预醚化反应器催化剂更换后重新投用，这种设计能够避免轻汽油醚化系统由于醚化反应器催化层污染失活造成的轻汽油醚化系统非计划停工。
在本发明提供的优选实现方式中，在催化塔与萃取塔之间设置了第二醚化反应器。第二醚化反应器7可对催化塔馏出物(含有部分可醚化的轻汽油组分和少量甲醇)进行再次醚化反应，以进一步提高轻汽油醚化转换率。
实验结果表明，采用本发明提供的醚化系统进行轻汽油醚化时，转化率稳定在93％以上。
本发明提供了一种轻汽油在上述技术方案所述的系统中进行醚化的工艺，包括以下步骤：
a)、轻汽油和甲醇在第一醚化反应器中进行醚化反应，得到醚化液；
b)、所述醚化液在精馏塔中进行精馏，得到轻组分和第一醚化汽油；
c)、所述轻组分在催化塔中继续进行醚化反应，得到的气态醚化产物经冷凝后进入催化塔回流罐；
d)、催化塔回流罐内的部分醚化产物返回催化塔；另一部分醚化产物进入萃取塔除甲醇，得到第二醚化汽油。
在本发明提供的工艺中，轻汽油首先与甲醇在第一醚化反应器中进行醚化反应。其中，所述第一醚化反应器在上文中已经介绍，在此不再赘述。在本发明中，轻汽油中叔戊烯的含量优选10～30wt％，具体可为20wt％；所述轻汽油与甲醇的质量比优选为(5～10)：1，具体可为7:1；所述轻汽油的进料量优选为30～50t/h，具体可为40t/h；所述第一醚化反应器的运行压力优选为0.2～1.0mpa，具体可为0.8mpa；所述第一醚化反应器的运行温度优选为50～100℃，具体可为60℃；原料在第一醚化反应器中的停留时间优选为0.4～1h，具体可为0.6h。醚化反应后，得到醚化液。
在本发明中，所述轻汽油在与甲醇在第一醚化反应器中进行醚化反应之前，优选先在预醚化反应器中进行醚化反应。其中，所述预醚化反应器在上文中已经介绍，在此不再赘述。在本发明中，所述预醚化反应器的运行压力优选为0.4～1.0mpa，具体可为0.6mpa；所述预醚化反应器的运行温度优选为30～60℃，具体可为50℃；原料在预醚化反应器中的停留时间优选为0.3～0.7h，具体可为0.5h。
在本发明中，所述轻汽油在与甲醇进行醚化反应之前，优选现在水洗塔中进行除杂，其中所述水洗塔在上文中已经介绍，在此不再赘述。在本发明中，所述水洗塔的运行压力为0.6～1.2mpa，具体可为0.8mpa；所述水洗塔的运行温度优选为30～60℃，具体可为40℃。
得到醚化液后，所述醚化液在精馏塔中进行精馏。其中，所述精馏塔在上文中已经介绍，在此不再赘述。在本发明中，所述精馏塔的运行压力优选为0.3～0.85mpa，具体可为0.4mpa或0.45mpa；所述精馏塔的运行温度优选为120～160℃，具体可为125℃；物料在精馏塔中的停留时间优选为0.8～1.3h，具体可为1.1h。经精馏塔处理后，在塔顶得到轻组分，在塔底得到第一醚化汽油。其中，所述第一醚化汽油的外送量优选为轻汽油进料量的40～60wt％，具体可为50wt％。在本发明提供的一个实施例中，所述第一醚化汽油的外送量为20t/h。
得到轻组分后，所述轻组分在催化塔中继续进行醚化反应。其中，所述催化塔在上文中已经介绍，在此不再赘述。在本发明中，所述催化塔的运行压力优选为0.3～0.80mpa，具体可为0.4mpa或0.42mpa；所述催化塔的运行温度优选为80～140℃，具体可为90℃；物料在催化塔中的停留时间优选为0.6～1h，具体可为0.8h。经催化塔处理后，在塔顶得到气态醚化产物，在塔底得到塔底液。其中，所述塔底液返回精馏塔的回流量优选为30～40wt％，具体可为37.5wt％。在本发明提供的一个实施例中，所述塔底液的回流量为15t/h。
得到气态醚化产物后，催化塔塔顶的气态醚化产物经冷凝后进入催化塔回流罐，催化塔回流罐内的部分醚化产物返回催化塔；另一部分醚化产物进入萃取塔除甲醇。其中，所述萃取塔在上文中已经介绍，在此不再赘述。在本发明中，所述醚化产物返回催化塔的回流量优选为30～40wt％，具体可为37.5wt％。在本发明提供的一个实施例中，所述回流量为15t/h。在本发明中，萃取塔的运行压力优选为0.6～0.98mpa，具体可为0.7mpa；萃取塔的运行温度优选为30～60℃，具体可为40℃。经萃取塔处理后，在塔顶得到轻液(即第二醚化汽油)，在塔底得到重液。其中，萃取塔顶第二醚化汽油的外送量优选为轻汽油进料量的40～60wt％，具体可为50wt％。在本发明提供的一个实施例中，所述第二醚化汽油的外送量为20t/h。
在本发明中，冷凝后的所述醚化产物在进入萃取塔中处理之前，优选先在第二醚化反应器中进行醚化反应。其中，所述第二醚化反应器在上文中已经介绍，在此不再赘述。在本发明中，所述第二醚化反应器的运行压力优选为0.5～1.18mpa，具体可为0.6mpa；所述第二醚化反应器的运行温度优选为40～120℃，具体可为55℃；物料在第二醚化反应器中的停留时间优选为0.8～1.2h，具体可为1h。
在本发明中，优选在甲醇回收塔中对萃取塔塔底外排的重液进行精馏。其中，所述甲醇回收塔在上文中已经介绍，在此不再赘述。在本发明中，所述甲醇回收塔的运行压力优选为0.06～0.33mpa，具体可为0.08mpa；所述甲醇回收塔的运行温度优选为100～156℃，具体可为108℃。经甲醇回收塔处理后，得到纯度较高的甲醇馏出液，该馏出液可作为反应原料继续参与轻汽油的醚化反应。
本发明提供的轻汽油醚化工艺在自行设计的轻汽油醚化系统中进行，具有较高的醚化转换率。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
1)轻汽油醚化系统
本实施例提供了一种如图1所示的轻汽油醚化系统，包括轻汽油原料罐1、水洗塔2、预醚化反应器3、第一醚化反应器4、精馏塔5、精馏塔重沸器5-1、催化塔6、催化塔重沸器6-1、催化塔冷凝器6-2、催化塔回流罐6-3、第二醚化反应器7、萃取塔8、甲醇回收塔9、甲醇回收塔重沸器9-1、甲醇回收塔冷凝器9-2和甲醇回收塔回流罐9-3。
其中，轻汽油原料罐1用于储存轻汽油，其上设置有进料口与出料口。
本实施例中，水洗塔2上设置有轻汽油进口、除盐水进口、塔顶出料口和塔底出料口，水洗塔2的轻汽油进口与轻汽油原料罐1的出料口相连，水洗塔2的塔顶出料口与预醚化反应器3的进料口相连。水洗塔2为筛板塔，内腔直径为1800～2400mm，内腔高度为33185mm，壳体材料为q245r钢。
本实施例中，预醚化反应器3上设置有进料口和出料口，内腔设置有催化层，预醚化反应器3的进料口与水洗塔2的塔顶出料口相连，预醚化反应器3的出料口与第一醚化反应器4的进料口相连，预醚化反应器3的进料口与水洗塔2的塔顶出料口的连接管路上还连接有旁路，通过旁路可以使水洗塔2的塔顶出料口与第一醚化反应器4的进料口直接相连。预醚化反应器3为膨胀床反应器，内腔设置有一层催化层，内腔直径为2000mm，内腔高度为7000mm，壳体材料为q345r钢。
本实施例中，第一醚化反应器4上设置有进料口和出料口，内腔设置有催化层，第一醚化反应器4的进料口与预醚化反应器3的出料口相连。第一醚化反应器4为膨胀床反应器，内腔设置有两层催化层，第一醚化反应器4的内腔直径为2000mm，内腔高度为13000mm，壳体材料为q345r钢。
本实施例中，精馏塔5上设置有进料口、塔顶出料口、塔底出料口、塔顶回流口和重沸液回流口，精馏塔5的进料口与第一醚化反应器4的出料口相连，精馏塔5的塔底出料口与醚化汽油外送管道相连。精馏塔5塔底设置有精馏塔重沸器5-1，精馏塔重沸器5-1的进料口与精馏塔5的塔底出料口相连，精馏塔重沸器5-1的出料口与精馏塔5的重沸液回流口相连。精馏塔5为板式塔，内腔直径为2400mm，内腔高度为29340mm，塔板层数为30层，壳体材料为q245r钢。
本实施例中，催化塔6上设置有进料口、塔顶出料口、塔底出料口、塔顶回流口和重沸液回流口，催化塔6的进料口与精馏塔5的塔顶出料口相连，催化塔6的塔底出料口与精馏塔5的塔顶回流口相连。催化塔6设置有催化塔重沸器6-1，催化塔重沸器6-1的进料口与催化塔6的塔底出料口相连，催化塔重沸器6-1的出料口与催化塔6的重沸液回流口相连。催化塔6内腔设置有4层催化层，顶层催化层上方设置有填料层，填料层填装有规整填料250y，催化塔6内腔直径为2400mm，内腔高度为31740mm，每层催化层的高度为2500mm，填料层的高度为2500mm，壳体材料为q245r钢。
本实施例中，催化塔回流罐6-3上设置有进料口和出料口，催化回流罐6-3的进料口与催化塔6的塔顶出料口相连，催化塔回流罐6-3的出料口与催化塔6的塔顶回流口相连。催化塔6的塔顶出料口与催化塔回流罐6-3进料口之间还设置有催化塔冷凝器6-2。
本实施例中，第二醚化反应器7上设置有进料口和出料口，内腔设置有催化层，第二醚化反应器7的进料口与催化塔回流罐6-3的出料口相连，第二醚化反应器7的出料口与萃取塔8的进料口相连。第二醚化反应器7为膨胀床反应器，内腔设置有两层催化层，内腔直径为2200mm，内腔高度为12000mm，壳体材料为q345r钢。
本实施例中，萃取塔8上设置有进料口、溶剂进口、塔顶出料口和塔底出料口，萃取塔8的进料口与第二醚化反应器7的出料口相连，萃取塔8的塔顶出料口与醚化汽油外送管道相连。萃取塔8为筛板塔，内腔直径为1600～2000mm，内腔高度为31614mm，壳体材料为q245r钢。
本实施例中，甲醇回收塔9上设置有进料口、塔顶出料口、塔底出料口、塔顶回流口和重沸液回流口，甲醇回收塔9的进料口与萃取塔8的塔底出料口相连，甲醇回收塔9的塔顶出料口与甲醇回收塔9-3的进料口相连，甲醇回收塔9的塔底出料口与萃取塔8的溶剂进口相连。甲醇回收塔9塔底设置有甲醇回收塔重沸器9-1，甲醇回收塔重沸器9-1的进料口与甲醇回收塔9的塔底出料口相连，甲醇回收塔重沸器9-1的出料口与甲醇回收塔9的重沸液回流口相连。甲醇回收塔9为浮阀塔，内腔直径为1600mm，内腔高度为42541mm，壳体材料为q245r钢。
本实施例中，甲醇回收塔回流罐9-3上设置有进料口和出料口，甲醇回收塔回流罐9-3的进料口与甲醇回收塔9的塔顶出料口相连，甲醇回收塔回流罐9-3的出料口分别与甲醇回收塔9的回流液进口和甲醇外送管道相连，甲醇回收塔9的塔顶出料口与甲醇回收塔回流罐9-3进料口之间还设置有甲醇回收塔冷凝器9-3。
该轻汽油醚化系统中各装置的运行过程在上文中已经介绍，在此不再赘述。
2)轻汽油醚化工艺
采用上述系统进行轻汽油醚化，装置各操作条件为：
原料油量为40t/h，原料油叔戊烯含量20wt％，甲醇量为5.7t/h，第一反应器4催化剂(催化剂型号qse-02，厂家为丹东科力化工技术有限责任公司)装填量20m3，预反应器3催化剂装填量10m3，第二反应器7催化剂装填量10m3，催化塔6捆包催化剂装填量60m3；催化塔回流罐6-3回流量15t/h，精馏塔5塔塔底醚化汽油外送20t/h，萃取塔9顶醚化汽油外送20t/h，催化塔6塔底重沸器1.0mpa蒸汽用量2t/h，精馏塔5塔底重沸器1.0mpa蒸汽用量8t/h，甲醇回收塔9塔底重沸器1.0mpa蒸汽用量2.5t/h；水洗塔2运行温度40℃，压力0.8mpa；预反应器3运行温度50℃，压力0.6mpa；第一反应器4运行温度60℃，压力0.6mpa；精馏塔5运行温度125℃，压力0.4mpa；催化塔6运行温度90℃，压力0.4mpa；第二反应器7运行温度55℃，压力0.6mpa；萃取塔8运行温度40℃，压力0.7mpa；甲醇回收塔9运行温度108℃，压力0.08mpa。
在此条件下，催化剂使用效果良好，温升稳定，运行平稳，叔戊烯进行醚化反应的转化率稳定在93％以上，使用1年后催化剂未见明显效率下降。并且由于某段时间轻汽油中含有较多的硫醇，碱性氮，共轭二烯烃和金属离子等杂质，预醚化反应器催化剂接近失活时，将预醚化反应器切出走旁路，装置临时降低加工负荷运行7天时间，醚化保护反应器催化剂更换后重新投用，未造成轻汽油醚化装置非计划停工。
对比例1
1)轻汽油醚化系统
与实施例1提供的轻汽油醚化系统相似，其区别在于：1)不设置预醚化反应器3和第二醚化反应器7；2)将精馏塔5和催化塔6替换为传统催化蒸馏塔，催化蒸馏塔自下而上为提馏段和精馏塔，提馏段为精馏塔板，精馏段装填为捆包催化剂，内腔直径为2400mm，内腔高度为51504mm，提馏段塔板层数为25层，精馏段设置有4层催化层，顶层催化层上方设置有填料层，填料层填装有散堆填料，每层催化层的高度为2000mm，填料层的高度为2500mm，壳体材料为q245r钢。
2)轻汽油醚化工艺
采用上述系统进行轻汽油醚化，装置各操作条件为：
原料油量为40t/h，原料油叔戊烯含量20wt％，甲醇量为4.9t/h，第一反应器催化剂装填量40m3，催化蒸馏塔捆包催化剂装填量60m3，催化蒸馏塔回流量15t/h，催化蒸馏塔塔底醚化汽油外送20t/h，萃取塔顶醚化汽油外送20t/h，催化蒸馏塔塔底重沸器1.0mpa，蒸汽用量10t/h，甲醇回收塔塔底重沸器1.0mpa，蒸汽用量2.5t/h，醚化反应器运行温度60℃，压力0.6mpa，催化蒸馏塔压力运行温度135℃，压力0.4mpa，其他各装置的操作条件与实施例1基本一致。
在此条件下，催化剂使用效果一般，由于只有一个反应器，温升起伏较大，叔戊烯进行醚化反应的转化率仅能稳定在80％以上，使用1年后催化剂效率下降明显。并且由于某段时间轻汽油中含有较多的硫醇，碱性氮，共轭二烯烃和金属离子等杂质，反应器上层催化剂接近失活时，无法在线处理，造成轻汽油醚化装置非计划停工12天，严重影响了炼厂上下游装置运行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。