一种航空燃料用高辛烷值的异辛烷及其制备方法与流程

本发明涉及异辛烷生产技术领域，尤其涉及一种航空燃料用高辛烷值的异辛烷及其制备方法。

背景技术：

航空燃料的发展经历了漫长的历史过程，每一次航空发动机的历史变革都会带来航空燃料的迅猛发展和革新，发动机的性能改进和变革会对燃料产生更高的性能要求，从而推动了航空燃料的发展。从无发动机的飞行系统中的人力动力源，到内燃机系统中的航空柴油动力源，到航空活塞式发动机燃料，到喷气式发动机系统中的喷气燃料动力源，到超音速发动机系统中的高密度碳氢燃料，再到新能源发动机系统中的生物燃料或太阳能动力源，也就是说航空燃料的发展史是由航空发动机的发展衍生而来的。目前，航空燃料主要包括供点燃式航空活塞式发动机燃料和供燃气涡轮发动机用的喷气燃料。

随着全球汽油标准的逐渐提高，对汽油中烯烃、芳烃含量要求越来越严格，异辛烷的重要性日显突出。而异辛烷作为烷基化油，不含芳烃、硫和烯烃，具有辛烷值高、敏感度好、蒸汽压低等特点，是清洁环保的汽油高辛烷值的调和组分。随着全球汽油标准的逐渐提高，对汽油中烯烃、芳烃含量要求越来越严格，异辛烷的重要性日显突出。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种航空燃料用高辛烷值的异辛烷及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种航空燃料用高辛烷值的异辛烷及其制备方法，包括以下步骤：

s1：罐区来的醚后碳四经控制阀组进入水洗塔底部，软水自水洗水缓冲罐经注水泵加压后从水洗塔上部注入，两者逆流接触，洗出液化气中的微量甲醇；

s2：塔顶洗后液化气进入水洗塔顶缓冲罐，然后经水洗塔顶泵、进料预热器预热后进入脱轻塔；

s3:脱轻塔顶部分离出c2、c3二甲醚等轻组分外送，底部产品经产品脱轻塔底冷凝器冷却后进入反应系统原料缓冲罐；

s4：塔底含水甲醇进入甲醇水相罐,然后经甲醇塔底进料泵抽出，加压后送入甲醇回收塔中部进行甲醇精馏；

s5:塔顶甲醇气相，经塔顶换热器冷凝器冷凝冷却后变为液相进入塔顶缓冲罐，内液相甲醇经塔顶回流泵抽出后分两路，一路返至塔上部，另一路外送至罐区；

s6:塔底水相经塔底泵抽出，先与甲醇进料加热器换热后，然后再经产品冷却器冷却后进入贫醇水缓冲罐重复使用；

s7:经预处理后合格的原料进入混合轻烃装置的原料缓冲罐；

s8:然后原料借助原料泵升压，与分馏系统来的循环异丁烷混合后，与反应器净流出物在换热器中换热被冷却至9℃，进入原料脱水聚结器，原料中的游离水在此被分离出去，使原料中游离水含量降至10ppm，然后流出物再与循环冷剂直接混合，进入反应器；

s9:在反应操作压力下，进料中的异丁烷和烯烃在硫酸催化剂存在下，生成混合轻烃产品；

s10:反应完全的酸烃乳化液经一上升管进入酸沉降器，在罐中进行酸和烃的分离，分出的酸液循环下降管返回反应器重新使用；

s11:从酸沉降器分出的烃相经压力控制阀减压后，流经反应器内的取热管束部分汽化，吸收热量取走反应热，汽液混合物进入闪蒸罐；

s12：净化反应流出物以流出物泵送出经与反应原料在换热器中换热，取流出物精制和产品分馏部分继续处理，冷剂则以循环冷剂泵送至反应器进料管线与原料直接混合进入反应器，从闪蒸罐气相空间出来的烃类气体至压缩机入口分液罐；

s13：闪蒸罐有一个分酸斗置于该容器下方，可借助分酸斗上的液面计观察酸烃界面，正常情况下，分酸斗的酸位很低，当反应器内的取热管束发生泄漏时，酸斗内将会发现大量硫酸，98％的新浓硫酸先连续进入流出物精制和产品分馏部分的流出物酸洗罐，洗涤反应流出物，浓硫酸吸收了反应产物中的硫酸酯，然后再补入反应器，随浓硫酸进入反应器，硫酸酯在反应器中参加反应，增加混合轻烃产品的产率；

s14：酸沉降器中设有一块废酸堰扳，借此保证废酸在酸沉降器中有足够的沉降分离时间，90％浓度的废酸自酸沉降器中排出，经加热器加热后排放至废酸脱气罐；

s15：反应流出物与反应原料在换热器中换热后，被加热至29℃，进入酸洗系统，它首先与循环酸和补充新酸在酸洗混合器内进行混合，然后进入反应产物酸洗罐；

s16:带有硫酸酯组份的浓硫酸从酸沉降器底部连续排出进入反应器，反应产物由罐顶排出进入碱洗系统；

s17:从反应产物酸洗罐排出的烃类流出物与在换热器中被脱异丁烷塔塔底产品加热后的热碱水在碱洗混合器混合，该混合物在49℃进入反应产物碱洗罐，含硫酸钠和亚硫酸钠的碱水，从反应产物碱洗罐底部以碱洗循环泵抽出，送回碱洗混合器入口进行循环；

s18：从反应产物碱洗罐出来的流出物进入反应产物水洗罐，水洗掉携带的微量碱液后进入分馏系统，反应流出物经酸洗和碱、水洗精制后，进入产品分馏系统；

s19:反应流出物经换热器与脱异丁烷塔塔底混合轻烃换热后，再经进料加热器被蒸汽冷凝水加热至约65.5℃，进入脱异丁烷塔，塔顶馏出物经空气冷却器冷凝后进入回流罐，然后经回流泵升压后，一部分返回塔顶作为回流，另一部分经循环异丁烷作为循环异丁烷返回反应器，以保证反应器总进料中适当的异丁烷和烯烃的比例；

s20：脱异丁烷塔塔底产品进入脱正丁烷塔，再次精馏，将正丁烷由塔顶脱出，塔底则产出异辛烷，由产品输送泵经碱加热器、进料换热器产品冷却器冷却后送往罐区。

优选地，所述步骤7中原料缓冲罐通常以脱异丁烷塔顶来的一股气体维持一定压力，也可以经压力分程控制系统来控制罐内压力。

优选地，所述步骤10中酸的循环是借助于在上升管下降管中物料的比重差自然循环。

优选地，所述步骤11中闪蒸罐是一台带有中间隔板并有共同分离空间的卧式容器，隔板一侧供反应流出物进行气液分离，另一侧供循环冷剂进行气液分离。

优选地，所述步骤8中反应器的水力头设有密封冲洗系统保持密封，正常操作时，以流出物泵出口分出的一股物流经减压后至水力头作为密封介质，装置开工而尚未有流出物时，从装置外供给混合轻烃作为密封介质或以异丁烷作为密封介质，另外还有一条紧急密封线，此线是从混合轻烃出装置线上引至作为紧急事故密封用。

优选地，所述步骤11中闪蒸罐的气相，由挡板两侧汇集至出口管，再进入本部分的压缩机入口分液罐，所述设置该分液罐是为分离从闪蒸罐至压缩机的管线中可能出现的烃类气体凝液，保护压缩机。

优选地，所述步骤15中循环酸量为烃类流出物的4—10％，补充新酸量要满足反应器的需要，所述循环酸由泵提供动力，同时部分去反应器，满足反应器新酸的需要，所述98％的浓硫酸以新酸泵连续送入酸洗系统。

优选地，所述步骤16中循环酸管线上设有流量计和手动阀门，所述酸循环量为送入酸洗系统流出物烃类流量的4％，热碱水洗是为了使残留酸酯进行水解及中和可能携带的微量酸。

优选地，所述步骤17中碱水循环量通常为流出物烃类流量的4％，蒸汽冷凝水的补充量为烃类流量的4％，根据碱洗系统的操作情况，以注碱泵间断擗系统中补充10％浓度的新碱，以维持循环碱水的ph值在8～10之间。流出物碱洗温度以控制在49～65℃为宜，温度太低，不利于酸酯水解，温度太高，会使较多的饱和水随流出物进入下游脱异丁烷塔，而对塔的操作和腐蚀带来不利影响。

优选地，所述步骤19中为了控制回流罐液面，搞好物料平衡，维持反应器中异丁烷与烯烃的比例在8～10，和对反应原料中的异丁烷不足进行临时调节，当回流装置中还设有异丁烷缓冲罐来储存异丁烷。

本发明的有益效果是：产品中的异辛烷不仅辛烷值高，还可用于生产航空汽油，本产品生产的航空汽油能够很好的满足航空活塞式发动机燃料对高辛烷值的需求，总而满足满足航空活塞式发动机所用的航空汽油的生产。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1水洗塔、2水洗塔顶缓冲罐、3进料预热器、4脱轻塔、5脱轻塔底冷凝器、6原料缓冲罐、7原料泵、8反应器、9原料脱水聚结器、10换热器、11酸沉降器、12闪蒸罐、13反应产物酸洗罐、14脱异丁烷塔、15碱洗混合器、16反应产物碱洗罐、17反应产物水洗罐、18进料加热器、19回流罐、20脱正丁烷塔、21酸洗混合器、22废酸脱气罐。

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。

参照图1，一种航空燃料用高辛烷值的异辛烷及其制备方法，包括以下步骤：

s1：罐区来的醚后碳四经控制阀组进入水洗塔1底部，软水自水洗水缓冲罐经注水泵加压后从水洗塔上部注入，两者逆流接触，洗出液化气中的微量甲醇；

s2：塔顶洗后液化气进入水洗塔顶缓冲罐2，然后经水洗塔顶泵、进料预热器3预热后进入脱轻塔4；

s3:脱轻塔4顶部分离出c2、c3二甲醚等轻组分外送，底部产品经产品脱轻塔底冷凝器5冷却后进入反应系统原料缓冲罐6；

s4：塔底含水甲醇进入甲醇水相罐,然后经甲醇塔底进料泵抽出，加压后送入甲醇回收塔中部进行甲醇精馏；

s5:塔顶甲醇气相，经塔顶换热器10冷凝器冷凝冷却后变为液相进入塔顶缓冲罐，内液相甲醇经塔顶回流泵抽出后分两路，一路返至塔上部，另一路外送至罐区；

s6:塔底水相经塔底泵抽出，先与甲醇进料加热器换热后，然后再经产品冷却器冷却后进入贫醇水缓冲罐重复使用；

s7:经预处理后合格的原料进入混合轻烃装置的原料缓冲罐6，原料缓冲罐6通常以脱异丁烷塔顶来的一股气体维持一定压力，也可以经压力分程控制系统来控制罐内压力；

s8:然后原料借助原料泵7升压，与分馏系统来的循环异丁烷混合后，与反应器8净流出物在换热器10中换热被冷却至9℃，进入原料脱水聚结器9，原料中的游离水在此被分离出去，使原料中游离水含量降至10ppm，然后流出物再与循环冷剂直接混合，进入反应器8，反应器8的水力头设有密封冲洗系统保持密封，正常操作时，以流出物泵出口分出的一股物流经减压后至水力头作为密封介质，装置开工而尚未有流出物时，从装置外供给混合轻烃作为密封介质或以异丁烷作为密封介质，另外还有一条紧急密封线，此线是从混合轻烃出装置线上引至作为紧急事故密封用；

s9:在反应操作压力下，进料中的异丁烷和烯烃在硫酸催化剂存在下，生成混合轻烃产品；

s10:反应完全的酸烃乳化液经一上升管进入酸沉降器11，在罐中进行酸和烃的分离，分出的酸液循环下降管返回反应器8重新使用，酸的循环是借助于在上升管下降管中物料的比重差自然循环；

s11:从酸沉降器11分出的烃相经压力控制阀减压后，流经反应器8内的取热管束部分汽化，吸收热量取走反应热，汽液混合物进入闪蒸罐12，闪蒸罐12是一台带有中间隔板并有共同分离空间的卧式容器，隔板一侧供反应流出物进行气液分离，另一侧供循环冷剂进行气液分离，闪蒸罐12的气相，由挡板两侧汇集至出口管，再进入本部分的压缩机入口分液罐，设置该分液罐是为分离从闪蒸罐至压缩机的管线中可能出现的烃类气体凝液，保护压缩机；

s12：净化反应流出物以流出物泵送出经与反应原料在换热器10中换热，取流出物精制和产品分馏部分继续处理，冷剂则以循环冷剂泵送至反应器8进料管线与原料直接混合进入反应器8，从闪蒸罐12气相空间出来的烃类气体至压缩机入口分液罐；

s13：闪蒸罐12有一个分酸斗置于该容器下方，可借助分酸斗上的液面计观察酸烃界面，正常情况下，分酸斗的酸位很低，当反应器8内的取热管束发生泄漏时，酸斗内将会发现大量硫酸，98％的新浓硫酸先连续进入流出物精制和产品分馏部分的流出物酸洗罐，洗涤反应流出物，浓硫酸吸收了反应产物中的硫酸酯，然后再补入反应器8，随浓硫酸进入反应器8，硫酸酯在反应器8中参加反应，增加混合轻烃产品的产率；

s14：酸沉降器11中设有一块废酸堰扳，借此保证废酸在酸沉降器11中有足够的沉降分离时间，90％浓度的废酸自酸沉降器11中排出，经加热器加热后排放至废酸脱气罐22；

s15：反应流出物与反应原料在换热器10中换热后，被加热至29℃，进入酸洗系统，它首先与循环酸和补充新酸在酸洗混合器21内进行混合，然后进入反应产物酸洗罐13，循环酸量为烃类流出物的4—10％，补充新酸量要满足反应器8的需要，循环酸由泵提供动力，同时部分去反应器8，满足反应器8新酸的需要，98％的浓硫酸以新酸泵连续送入酸洗系统；

s16:带有硫酸酯组份的浓硫酸从酸沉降器11底部连续排出进入反应器8，反应产物由罐顶排出进入碱洗系统，循环酸管线上设有流量计和手动阀门，酸循环量为送入酸洗系统流出物烃类流量的4％，热碱水洗是为了使残留酸酯进行水解及中和可能携带的微量酸；

s17:从反应产物酸洗罐13排出的烃类流出物与在换热器10中被脱异丁烷塔14塔底产品加热后的热碱水在碱洗混合器15混合，该混合物在49℃进入反应产物碱洗罐16，含硫酸钠和亚硫酸钠的碱水，中碱水循环量通常为流出物烃类流量的4％，蒸汽冷凝水的补充量为烃类流量的4％，根据碱洗系统的操作情况，以注碱泵间断擗系统中补充10％浓度的新碱，以维持循环碱水的ph值在8～10之间。流出物碱洗温度以控制在49～65℃为宜，温度太低，不利于酸酯水解，温度太高，会使较多的饱和水随流出物进入下游脱异丁烷塔14，而对塔的操作和腐蚀带来不利影响，从反应产物碱洗罐16底部以碱洗循环泵抽出，送回碱洗混合器15入口进行循环；

s18：从反应产物碱洗罐16出来的流出物进入反应产物水洗罐17，水洗掉携带的微量碱液后进入分馏系统，反应流出物经酸洗和碱、水洗精制后，进入产品分馏系统；

s19:反应流出物经换热器10与脱异丁烷塔14塔底混合轻烃换热后，再经进料加热器18被蒸汽冷凝水加热至约65.5℃，进入脱异丁烷塔14，塔顶馏出物经空气冷却器冷凝后进入回流罐19，然后经回流泵升压后，一部分返回塔顶作为回流，另一部分经循环异丁烷作为循环异丁烷返回反应器8，以保证反应器8总进料中适当的异丁烷和烯烃的比例，为了控制回流罐19液面，搞好物料平衡，维持反应器8中异丁烷与烯烃的比例在8～10，和对反应原料中的异丁烷不足进行临时调节，当回流装置中还设有异丁烷缓冲罐来储存异丁烷；

s20：脱异丁烷塔塔底产品进入脱正丁烷塔20，再次精馏，将正丁烷由塔顶脱出，塔底则产出异辛烷，异辛烷为烷基化油产品，由产品输送泵经碱加热器、进料换热器10产品冷却器冷却后送往罐区。

本发明中，将罐区来的醚后碳四经控制阀组进入水洗塔1底部，软水自水洗水缓冲罐经注水泵加压后从水洗塔上部注入，两者逆流接触，洗出液化气中的微量甲醇，塔顶洗后液化气进入水洗塔顶缓冲罐2，然后经水洗塔顶泵、进料预热器3预热后进入脱轻塔4，脱轻塔4顶部分离出c2、c3二甲醚等轻组分外送，底部产品经产品脱轻塔底冷凝器5冷却后进入反应系统原料缓冲罐6，塔底含水甲醇进入甲醇水相罐,然后经甲醇塔底进料泵抽出，加压后送入甲醇回收塔中部进行甲醇精馏，塔顶甲醇气相，经塔顶换热器10冷凝器冷凝冷却后变为液相进入塔顶缓冲罐，内液相甲醇经塔顶回流泵抽出后分两路，一路返至塔上部，另一路外送至罐区，塔底水相经塔底泵抽出，先与甲醇进料加热器换热后，然后再经产品冷却器冷却后进入贫醇水缓冲罐重复使用，经预处理后合格的原料进入混合轻烃装置的原料缓冲罐6，然后原料借助原料泵7升压，与分馏系统来的循环异丁烷混合后，与反应器8净流出物在换热器10中换热被冷却至9℃，进入原料脱水聚结器9，原料中的游离水在此被分离出去，使原料中游离水含量降至10ppm，然后流出物再与循环冷剂直接混合，进入反应器8，在反应操作压力下，进料中的异丁烷和烯烃在硫酸催化剂存在下，生成混合轻烃产品，反应完全的酸烃乳化液经一上升管进入酸沉降器11，在罐中进行酸和烃的分离，分出的酸液循环下降管返回反应器8重新使用，从酸沉降器11分出的烃相经压力控制阀减压后，流经反应器8内的取热管束部分汽化，吸收热量取走反应热，汽液混合物进入闪蒸罐12，净化反应流出物以流出物泵送出经与反应原料在换热器10中换热，取流出物精制和产品分馏部分继续处理，冷剂则以循环冷剂泵送至反应器8进料管线与原料直接混合进入反应器8，从闪蒸罐12气相空间出来的烃类气体至压缩机入口分液罐，：闪蒸罐12有一个分酸斗置于该容器下方，可借助分酸斗上的液面计观察酸烃界面，正常情况下，分酸斗的酸位很低，当反应器8内的取热管束发生泄漏时，酸斗内将会发现大量硫酸，98％的新浓硫酸先连续进入流出物精制和产品分馏部分的流出物酸洗罐，洗涤反应流出物，浓硫酸吸收了反应产物中的硫酸酯，然后再补入反应器8，随浓硫酸进入反应器8，硫酸酯在反应器8中参加反应，增加混合轻烃产品的产率，酸沉降器11中设有一块废酸堰扳，借此保证废酸在酸沉降器11中有足够的沉降分离时间，90％浓度的废酸自酸沉降器11中排出，经加热器加热后排放至废酸脱气罐22，反应流出物与反应原料在换热器10中换热后，被加热至29℃，进入酸洗系统，它首先与循环酸和补充新酸在酸洗混合器21内进行混合，然后进入反应产物酸洗罐13，带有硫酸酯组份的浓硫酸从酸沉降器11底部连续排出进入反应器8，反应产物由罐顶排出进入碱洗系统，从反应产物酸洗罐13排出的烃类流出物与在换热器10中被脱异丁烷塔14塔底产品加热后的热碱水在碱洗混合器15混合，该混合物在49℃进入反应产物碱洗罐16，含硫酸钠和亚硫酸钠的碱水，从反应产物碱洗罐16底部以碱洗循环泵抽出，送回碱洗混合器15入口进行循环，从反应产物碱洗罐16出来的流出物进入反应产物水洗罐17，水洗掉携带的微量碱液后进入分馏系统，反应流出物经酸洗和碱、水洗精制后，进入产品分馏系统，反应流出物经换热器10与脱异丁烷塔14塔底混合轻烃换热后，再经进料加热器18被蒸汽冷凝水加热至约65.5℃，进入脱异丁烷塔14，塔顶馏出物经空气冷却器冷凝后进入回流罐19，然后经回流泵升压后，一部分返回塔顶作为回流，另一部分经循环异丁烷作为循环异丁烷返回反应器8，以保证反应器8总进料中适当的异丁烷和烯烃的比例，脱异丁烷塔塔底产品进入脱正丁烷塔20，再次精馏，将正丁烷由塔顶脱出，塔底则产出异辛烷，异辛烷为烷基化油产品，由产品输送泵经碱加热器、进料换热器10产品冷却器冷却后送往罐区。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。