一种催化裂化轻汽油的醚化装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种催化裂化轻汽油的醚化装置，包括依次连接的水洗塔、加氢反应器、汽提器、第一醚化反应器、中间冷却器、第二醚化反应器、催化蒸馏塔、第三醚化反应器及甲醇回收系统；所述汽提器的出口与甲醇输入管连接，混合后进入第一醚化反应器；所述第二醚化反应器顶部出口与催化蒸馏塔中下段侧面的进口连接，所述催化蒸馏塔的顶端轻组分出口同时与甲醇回收系统及第三醚化反应器的底部入口连接，所述第三醚化反应器的顶部出口连接甲醇回收系统，所述甲醇回收系统的出口连接碳五输出管，同时连接醚化轻汽油输出管。
【专利说明】
一种催化裂化轻汽油的醚化装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于石油炼制技术领域，具体涉及一种催化裂化轻汽油的醚化装置。
【背景技术】
[0002] 近年来国民经济持续高速增长，带来了雾霾等大气污染问题，国家对环境保护和 节能减排工作的要求日益严格，对炼油企业油品的质量要求也越来越高。因此实现油品质 量与国际接轨、减少汽油尾气中有害物质排放是大势所趋。自2017年1月1日起，我国车用汽 油将统一执行国V标准，而国VI标准也在制定中。标准对车用汽油的硫含量、烯烃含量等都 作了严格要求，已经和发达国家的同类标准越来越接近甚至相当了。
[0003] 我国车用汽油调合组分仍然以催化裂化汽油为主，其调合比例高达75%以上，因 此催化汽油的质量好坏直接决定了车用汽油产品的质量能否达到国家标准。而催化汽油中 的硫含量和烯烃含量显著高于其他汽油组分，因此如何降低催化汽油中硫含量和烯烃含量 是实现汽油质量升级的关键。以中国石油股份公司为例，为了使催化汽油中的硫含量降低 至国V标准的lOppm，新建了大批催化汽油加氢脱硫装置，采用的加工路线基本是催化汽油 全馏分选择性加氢脱除二烯烃+轻/重汽油分离+重汽油加氢脱硫，该加工路线虽然可有效 降低催化汽油的硫含量，但是由于加氢的选择性问题，不可避免带来部分烯烃饱和，从而降 低了辛烷值，这导致出厂汽油的平均辛烷值较低，高标号汽油产量偏低，炼厂经济效益较 差。
[0004] 轻汽油醚化工艺可将轻汽油馏分中的可醚化的叔碳烯烃与甲醇反应生成高辛烷 值的醚类组分，将全馏分催化汽油辛烷值提高1~2个单位，蒸汽压降低6-8kPa，同时烯烃含 量降低约6-10个百分点，大幅改善汽油的质量，是非常有效且绿色环保的清洁汽油生产工 艺。同时还可将大量价格较低的甲醇通过醚化反应转化为高附加值的汽油产品，对于提高 企业经济效益、消化国内过剩的甲醇都具有重要意义。如果炼厂已经新建了催化汽油加氢 脱硫装置，则其抽出的轻汽油是已经脱除了二烯烃的优质醚化原料。因此汽油加氢、醚化联 合装置的流程设计不仅有效利用了轻汽油资源，而且可通过醚化工艺弥补汽油加氢造成的 辛烷值损失，对于提高全厂汽油的质量非常重要。
[0005] 轻汽油醚化的关键工艺包括：1)原料净化脱除二烯烃、金属离子和碱性氮化物等 催化剂中毒物，提高催化剂使用寿命并降低产品中副反应产物的含量;2)醚化反应和分离 部分，提高叔碳烯烃的总醚化转化率，最大程度改善产品质量;3)甲醇回收的设计，在保证 产品中甲醇含量合格的前提下提高醇烯比，保证醚化转化率。如何将上述三大部分有机结 合并降低装置总投资和能耗，是醚化工艺的难点。
【发明内容】
[0006] 本实用新型为了实现醚化转化率最大化，在最大程度降低汽油烯烃含量和饱和蒸 汽压的同时提高汽油辛烷值的质量升级，提供了一种催化裂化轻汽油的醚化装置。
[0007] -种催化裂化轻汽油的醚化装置，包括依次连接的水洗塔、加氢反应器、汽提器、 第一醚化反应器、中间冷却器、第二醚化反应器、催化蒸馏塔、第三醚化反应器及甲醇回收 系统;所述水洗塔顶端的轻汽油输出管与氢气输入管连接，混合后与加氢反应器的底端入 口连接;所述加氢反应器的顶端出口与汽提器的入口连接，所述汽提器的出口与甲醇输入 管连接，混合后进入第一醚化反应器;所述第二醚化反应器顶部出口与催化蒸馏塔中下段 侧面的进口连接，所述催化蒸馏塔顶端设有轻组分出口，底端设有含醚产品出口，所述含醚 产品出口连接醚化轻汽油输出管;所述催化蒸馏塔从上到下分为精馏段、反应段和提馏段； 所述催化蒸馏塔的顶端轻组分出口同时与甲醇回收系统及第三醚化反应器的底部入口连 接，所述催化蒸馏塔的顶端轻组分出口与甲醇回收系统之间设有阀门，形成旁路;所述第三 醚化反应器的顶部出口连接甲醇回收系统，所述甲醇回收系统的出口连接碳五输出管，同 时连接醚化轻汽油输出管。
[0008] 进一步的，所述水洗塔是填料塔或筛板塔，下端侧面连接轻汽油输入管，上端侧面 连接水洗水输入管，底端连接污水排出管，所述污水排出管同时与水洗水输入管连接作为 循环线。
[0009] 进一步的，所述加氢反应器为上流式，内部设置床层支撑结构和补充氢气分布管。
[0010] 进一步的，所述催化蒸馏塔中反应段采用散装式催化剂或用规整填料式催化剂， 设置3-15段催化剂床层，床层间设置液体再分布器;采用单塔形式或采用上塔+下塔的形 式。
[0011] 进一步的，所述醚化反应器采用下进上出的膨胀床形式，底部入口处设有进料分 布器，进料分布器上层设有催化剂床层，床层顶部具有膨胀空间，床层体积膨胀率为0-30% 〇
[0012] 进一步的，所述甲醇回收系统的甲醇出口与新鲜甲醇输入管连接。
[0013] 进一步的，所述汽提器为卧式汽提器，底部设置加热器，顶部设置冷却塔，冷却塔 内设置冷却器和丝网。
[0014] 与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是:本装置对原料的适应性强，当 轻汽油来自上游催化裂化装置的稳定塔时，可直接送至水洗塔1和加氢反应器2处理；当轻 汽油来自上游汽油加氢装置，且已经过全馏分加氢脱二烯烃时，本流程可经水洗塔1后不经 过加氢反应器，直接进入汽提器3;当轻汽油来自上游汽油加氢脱硫装置且未经选择性加氢 时，可经加氢反应器2处理后进入汽提器3。因此本装置对于原料轻汽油的适应性很强，对于 目前中石油、中石化等普遍采用的催化和汽油加氢流程均可适用。
[0015] 本装置的主流程是第一醚化反应器+冷却器+第二醚化反应器+催化蒸馏+后反应 器。根据具体情况也可调整为：串联膨胀床(或单台膨胀床)+催化蒸馏、串联膨胀床(或单台 膨胀床)+普通分馏塔+后反应器的流程，串联的两台膨胀床可自由调整为并联、开一备一的 形式，可实现在线换剂。
[0016] 本装置对产品的处理方案灵活。经醚化反应并分离后的产品主要是含醚产品和剩 余碳五组分。当项目所在地不是乙醇汽油封闭区时，二者可以在装置内合并作为醚化轻汽 油产品送去汽油调合，投入第三醚化反应器进一步完成深度醚化；当项目所在地是乙醇汽 油封闭区或需要调合生产乙醇汽油时，剩余碳五组分可以单独出装置调合乙醇汽油（因其 不含氧），而含醚产品可以去调合非乙醇汽油，此时第三醚化反应器通过旁路切出。
【附图说明】
[0017] 图1.本实用新型的催化裂化轻汽油的醚化装置示意图；
[0018] 图中标注:水洗塔1、加氢反应器2、加氢产物汽提器3、加热器31、冷却塔32、第一醚 化反应器4、中间冷却器5、第二醚化反应器6、催化蒸馏塔7、精馏段71、反应段72、提馏段73、 第三醚化反应器8、甲醇回收系统9、甲醇净化器10;轻汽油输入管101、水洗水输入管102、污 水排出管103、氢气输入管104、碳五输出管105、醚化轻汽油输出管106、新鲜甲醇输入管 107〇
【具体实施方式】
[0019] 下面结合【具体实施方式】对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明。
[0020] 本实用新型是在现有轻汽油醚化工艺技术水平基础上，提出一种技术先进、原料 适应性强、操作灵活的深度轻汽油醚化装置。
[0021] 轻汽油醚化工艺中原料之一是来自催化汽油加氢脱硫装置或催化裂化装置的轻 汽油，其D86数据终馏点< 100°C，最优为45-75°C左右。原料之二是氢气，用于轻汽油选择性 加氢。原料之三是甲醇，用于轻汽油醚化。
[0022] 本实用新型轻汽油的醚化装置，包括依次连接的水洗塔1、加氢反应器2、加氢产物 汽提器3、第一醚化反应器4、中间冷却器5、第二醚化反应器6、催化蒸馏塔7、第三醚化反应 器8及甲醇回收系统9。
[0023]所述水洗塔1下端侧面连接轻汽油输入管101，上端侧面连接水洗水输入管102,顶 端设有轻汽油输出管，底端连接污水排出管103，所述污水排出管103同时与水洗水输入管 102连接。原料轻汽油经过水洗塔1与水洗水逆流接触，通过多级萃取和溶解的原理，将轻汽 油中的乙腈、丙腈等碱性氮化物和金属离子等催化剂中毒物脱除至lppm以下，保护后续的 醚化催化剂。本装置中轻汽油水洗实现循环水洗操作，部分污水循环至水洗水入口。
[0024]所述轻汽油水洗塔1是填料塔或筛板塔，进塔水的质量流量是轻汽油的15-30%。 水洗后的含油污水经流量控制返回水洗水入口循环使用，循环量为总水量的20-80%，减少 补充水洗水的消耗量和含油污水的外排量，提高水洗效率。水洗水为除氧水或除盐水。
[0025]所述水洗塔顶端的轻汽油输出管与氢气输入管104连接，混合后与加氢反应器2的 底端入口连接。经水洗并聚结脱水后的轻汽油与氢气混合并加热后送至轻汽油加氢反应器 2,在贵金属或非贵金属催化剂作用下进行二烯烃的加氢饱和反应，同时该催化剂具有一定 的键位异构功能，可将不具备醚化反应活性的3-甲基-1-丁烯转化为具有醚化活性的2-甲 基-1-丁烯和2-甲基-2 丁烯，提高醚化产物的总收率。二烯烃极易在强酸性树脂催化剂作用 下发生聚合，进而掩盖酸性活性中心，导致催化剂失活，因此必须通过加氢方式将其脱除至 300ppm以下。
[0026]所述加氢反应器为上流式，内置床层支撑结构和补充氢气分布管，比较容易实现 气体的均匀分配，只需要一个部位注入氢气就可以达到良好运行，氢气分配系统比较简单， 聚合物生成量少，运行周期长。反应器入口压力1.5-2. OMPag，入口温度60-120°C，氢/二烯 摩尔比为4-12，液时空速为3-611-1。
[0027]所述加氢反应器2的顶端出口与汽提器3的入口连接，加氢后的反应产物进入汽提 器。所述汽提器3为卧式汽提器，底部设置加热器31，顶部设置内置式冷却塔32,冷却塔内设 置冷却器和丝网，用来回收汽提后气相中夹带的液滴。所述汽提器可以将轻汽油中溶解的 氢气通过加热汽提作用较彻底地脱除至气相，并排出体系，保证后续醚化反应分离系统的 稳定运行并减少活性烯烃的损失。
[0028] 所述汽提器3的出口与甲醇输入管连接，混合后进入醚化反应系统，经过净化并汽 提后的轻汽油与净化后的混合甲醇(新鲜甲醇和循环甲醇混合物）混合后进入醚化反应系 统，进料醇烯摩尔比为1.3~2.0左右。
[0029] 所述醚化反应系统由依次连接的第一醚化反应器4、中间冷却器5、第二醚化反应 器6、催化蒸馏塔7和第三醚化反应器8组成，碳五活性烯烃总转化率可达96 %，实现深度醚 化。所述第一醚化反应器4和第二醚化反应器5设计为膨胀床形式，同时可串可并，中间设置 冷却器，当串联操作时可取走反应热，打破醚化反应热力学平衡，提高主醚化部分的转化率 至75%左右。同时当前置反应器需要换剂时，可将其中一台在线切出，进入单反应器操作模 式，等换剂完成后将其作为后反应器接入流程，而原来的后反应器则作为切换后的前置反 应器，进而实现催化剂最大程度的有效利用，不浪费催化剂，这一设计也使该流程实现了在 线不停车换剂，同时换剂期间的醚化转化率也不会有大幅的下降，保证了装置的长周期稳 定操作。
[0030] 所述第二醚化反应器6顶部出口与催化蒸馏塔7中下段侧面的进口连接，所述催化 蒸馏塔7顶端设有轻组分出口，底端设有含醚产品出口，所述含醚产品出口连接醚化轻汽油 输出管106。所述催化蒸馏塔7集分离和反应两种功能为一体，从上到下分为精馏段71、反应 段72和提馏段73。反应段72可采用散装式催化剂，也可采用规整填料式催化剂。设置3-15段 的催化剂床层，床层间设置液体再分布器。根据反应段床层高度的不同，可采用单塔形式， 也可采用上塔+下塔的形式。上塔底部可带有中间重沸器，热源为催化蒸馏塔和甲醇回收系 统送来的凝结水，回收其低温热，降低装置能耗。
[0031] 醚化产物进入催化蒸馏塔7后，醚类组分和大部分更重的碳六组分经提馏段73进 入塔底，作为含醚产品送出装置。而未反应的碳五组分和甲醇形成共沸物进入反应段72进 一步发生醚化反应，生成的醚类产品立即分离进入塔底，推动反应平衡右移，可使碳五叔碳 烯烃的总醚化转化率达到93%左右，同时反应放出的热量被产品分离所吸收，可降低塔底 蒸汽消耗量，降低全装置的能耗。催化蒸馏塔内装填的催化剂形式可以是散装式，也可以是 捆扎包式或规整填料式。
[0032] 所述催化蒸馏塔7的顶端轻组分出口同时与甲醇回收系统9及第三醚化反应器8的 底部入口连接，催化蒸馏塔顶得到的剩余碳五和甲醇共沸物进入第三醚化反应器进一步完 成深度醚化，使碳五叔碳烯烃总转化率达到96%。所述催化蒸馏塔7的顶端轻组分出口与甲 醇回收系统9之间设有阀门，形成旁路，当换剂时或当剩余碳五需要单独出装置时可将第三 醚化反应器8切出，流程很灵活。
[0033]所述第三醚化反应器8的顶部出口连接甲醇回收系统，所述甲醇回收系统的出口 连接碳五输出管105,同时连接醚化轻汽油输出管106;所述甲醇回收系统的甲醇出口与新 鲜甲醇输入管107连接。第三醚化反应产物冷却后进入甲醇回收系统将溶解的甲醇通过萃 取+蒸馏的两塔流程脱除。脱除甲醇后的剩余碳五组分可以从碳五输出管105中单独输出， 也可以和催化蒸馏塔塔底含醚产品混合从醚化轻汽油输出管106输出。而过量的循环甲醇 返回进料部分与新鲜甲醇混合。
[0034] 所述醚化主反应器采用下进上出的膨胀床形式，底部入口处设有进料分布器，进 料分布器上层设有催化剂床层，床层顶部具有一定的膨胀空间，通过控制流体在反应器内 的流速来控制床层的膨胀量，床层体积膨胀率为0-30%。反应原料从反应器底部进入，经进 料分布器分布均匀后自下而上通过催化剂床层，使催化剂床层处于膨胀状态，催化剂颗粒 有不规则的自转和轻微扰动，整个床层的压降小且恒定，床层径向温度分布均匀，不存在局 部热点，有利于控制反应器超温及抑制副反应的发生。醚化反应器通过采用催化剂分段装 填的膨胀床和液相反应体系，床层温度分布均匀，流体与催化剂均匀接触，提高了叔碳烯烃 醚化转化率。
[0035] 利用本实用新型的装置，所实现的提高催化裂化轻汽油质量的醚化工艺方法，包 括以下步骤:1)轻汽油原料先经水洗处理脱除碱性氮化物和金属离子等醚化催化剂的中毒 物，然后聚结脱除游离水，保护加氢催化剂。
[0036] 2)水洗后的轻汽油与氢气混合，按照H2与二烯烃摩尔比为4-12:1的比例混合后进 入上流式加氢反应器，进行二烯烃加氢饱和及叔碳烯烃异构化反应。反应后的物料进入汽 提器，将过量的和溶解的氢气汽提出去。
[0037] 3)汽提后的轻汽油与甲醇按照活性叔碳烯烃和甲醇的摩尔比为1.3-2.0:1从底部 进入醚化第一醚化反应器，反应产物经冷却后从底部进入第二醚化反应器，其产物送至催 化蒸馏。
[0038] 4)步骤3)所述的催化蒸馏塔底分出含醚组分，其余组分在反应段进一步进行醚化 反应。塔顶剩余碳五和甲醇的共沸物进入第三醚化反应器进一步反应，其产物进入甲醇回 收系统回收甲醇，不含甲醇的剩余碳五组分与塔底含醚组分混合成为醚化轻汽油出装置， 也可不混合分别送出装置。
[0039] 实施例1
[0040] 40万吨/年催化轻汽油原料首先进入水洗塔1，与自塔上部进入的水洗水逆流接 触，除去轻汽油中携带的乙腈、丙腈等碱性氮化物和金属离子。水洗塔内装填有散堆填料。 水洗后的污水从水洗塔下部排出后自压出装置至污水处理。水洗塔顶部流出物为经过水洗 后的轻汽油，与氢气混合后进入上流式加氢反应器2。在加氢反应器2中二稀经和氢气反应 生成单烯烃，反应后轻汽油中二烯烃含量控制在300ppm以下。反应产物换热后进入加氢产 物汽提器3,通过蒸汽加热使轻汽油中的过量氢气和其他轻组分汽提出去送至燃料管网。汽 提后的轻汽油与净化后的混合甲醇混合后经换热至50°C进入第一醚化反应器4,反应产物 75°C经中间冷却器5冷却至50 °C后从底部进入第二醚化反应器6,进一步反应后的产物进入 催化蒸馏塔7。剩余碳五和过量甲醇以共沸物形式向上进入反应段进一步发生碳五叔碳烯 烃的醚化反应，而进料带入的醚类和反应生成的醚类以及C 6+组分进入提馏段从塔底抽出并 冷却后送出装置。催化蒸馏塔顶的抽出物送至第三醚化反应器8进行最后的深度醚化，产物 进入甲醇回收系统9去除过量甲醇后，剩余碳五组分与催化蒸馏塔7塔底含醚组分混合出装 置，或单独出装置。回收的循环甲醇返回反应部分。
[0041] 采用本实施例的工艺方法处理后的催化轻汽油，其产品性质如下表，可以看出本 实用新型的产品是醚化轻汽油，具有烯烃和蒸汽压低、辛烷值高的优点，是优质的汽油调合 组分。
[0042]
[0043] 以上实施例仅是本实用新型若干种优选实施方式中的几种，应当指出，本实用新 型不限于上述实施例;对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的 技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换，并不使相 应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。
【主权项】
1. 一种催化裂化轻汽油的醚化装置，其特征在于，包括依次连接的水洗塔、加氢反应 器、汽提器、第一醚化反应器、中间冷却器、第二醚化反应器、催化蒸馏塔、第三醚化反应器 及甲醇回收系统;所述水洗塔顶端的轻汽油输出管与氢气输入管连接，混合后与加氢反应 器的底端入口连接;所述加氢反应器的顶端出口与汽提器的入口连接，所述汽提器的出口 与甲醇输入管连接，混合后进入第一醚化反应器;所述第二醚化反应器顶部出口与催化蒸 馏塔中下段侧面的进口连接，所述催化蒸馏塔顶端设有轻组分出口，底端设有含醚产品出 口，所述含醚产品出口连接醚化轻汽油输出管;所述催化蒸馏塔从上到下分为精馏段、反应 段和提馏段;所述催化蒸馏塔的顶端轻组分出口同时与甲醇回收系统及第三醚化反应器的 底部入口连接，所述催化蒸馏塔的顶端轻组分出口与甲醇回收系统之间设有阀门，形成旁 路;所述第三醚化反应器的顶部出口连接甲醇回收系统，所述甲醇回收系统的出口连接碳 五输出管，同时连接醚化轻汽油输出管。2. 根据权利要求1所述的一种催化裂化轻汽油的醚化装置，其特征在于，所述水洗塔是 填料塔或筛板塔，下端侧面连接轻汽油输入管，上端侧面连接水洗水输入管，底端连接污水 排出管，所述污水排出管同时与水洗水输入管连接作为循环线。3. 根据权利要求1所述的一种催化裂化轻汽油的醚化装置，其特征在于，所述加氢反应 器为上流式，内部设置床层支撑结构和补充氢气分布管。4. 根据权利要求1所述的一种催化裂化轻汽油的醚化装置，其特征在于，所述催化蒸馏 塔中反应段采用散装式催化剂或用规整填料式催化剂，设置3-15段催化剂床层，床层间设 置液体再分布器;采用单塔形式或采用上塔+下塔的形式。5. 根据权利要求1所述的一种催化裂化轻汽油的醚化装置，其特征在于，所述醚化反应 器采用下进上出的膨胀床形式，底部入口处设有进料分布器，进料分布器上层设有催化剂 床层，床层顶部具有膨胀空间，床层体积膨胀率为0-30%。6. 根据权利要求1所述的一种催化裂化轻汽油的醚化装置，其特征在于，所述甲醇回收 系统的甲醇出口与新鲜甲醇输入管连接。7. 根据权利要求1所述的一种催化裂化轻汽油的醚化装置，其特征在于，所述汽提器为 卧式汽提器，底部设置加热器，顶部设置冷却塔，冷却塔内设置冷却器和丝网。
【文档编号】C10G69/06GK205501206SQ201620105166
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】温世昌, 刘成军, 刘登峰, 孙方宪, 赵霞, 周璇, 郭佳林
【申请人】中国石油工程建设公司华东设计分公司