一種生產汽油調和組分的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種生產汽油調和組分的方法和裝置，涉及汽油調和組分生產技術領域。包括將碳四組分進行異構化反應，碳四組分中1?丁烯、順?2?丁烯和反?2?丁烯混合物占碳四組分總質量的60?80%，將所有反應產物與甲醇進行醚化反應，將未異構的1?丁烯、順?2?丁烯和反?2?丁烯分離出來，繼續循環參與異構化反應，其它組分經液化即為汽油調和組分。該方法簡單合理，效率高，得到的汽油調和組分品質高；該裝置工藝簡單，能耗低，節約設備投資，能得到的汽油調和組分品質高，化學含氧量降低，其辛烷值及穩定性較高。該汽油調和組分用于汽油調和，有利于降低成本和提高汽油的辛烷值及穩定性。
【專利說明】
一種生產汽油調和組分的方法和裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及汽油調和組分生產技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著煤化工行業向清潔能源的不斷發展，煤制氣、煤制甲醇以及衍生出了如MTP (甲醇制丙烯）、MT0(甲醇制烯烴)等裝置的不斷上馬開工，市場上產出大量碳三、碳四等清 潔原料。其中碳四烯烴原料主要用于直接或間接的生產汽油調和組份。其中最為火熱的是 利用上述煤化工的碳四烯烴原料選用1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯骨架異構技術生產甲 基叔丁基醚(簡稱MTBE)。此方法間接生產汽油組份已經成為煤制油重要的組成部分。
[0003] 現有1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯骨架異構技術生產甲基叔丁基醚應用的工藝 流程如圖2所示，異構原料碳四組分(碳四組分中1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯混合物占 碳四組分總質量的60-80%)，經過氣化加熱器用蒸汽將全組分氣化，溫度控制在50-60°C，進 入高效換熱器與異構反應后的反應高溫碳四組分進行換熱，再經過加熱爐調整進反應器的 溫度(控制在300-420°C)后進入異構化反應器(反應壓力0.15-1.0MPa)。反應高溫碳四組分 與異構原料換熱后進入壓縮機入口冷卻器。冷卻后的物料會產生少量C5以上組份經氣液分 離罐進行兩相分離后，氣相進入壓縮機加壓到0.6-0.65MPa進入脫重塔。脫重塔將組份中C5 以上組份與C4組份分離，C5以上組份（富含90%左右的烯烴）作為副產品銷售；塔頂C4組份 (富含25-30%的異丁烯)進入MBTE裝置與甲醇進行醚化。未反應的1-丁烯、順-2-丁烯和反-2_ 丁烯回到異構原料。現有工藝生產出純度99%以上的MTBE和C5-C8組分，其中MTBE的化學 含氧量為18.18%，按照汽油調和含氧量不超過2.7%計算，最多能配比15%的含量。C5-C8組分 其中烯烴含量在90%左右，按照汽油調和中對烯烴濃度要求，同樣不能大量配比。
[0004] 上述現有整個異構化工藝中的主要能耗如下： 1異構原料進料前需要用氣化加熱器全部氣化，異構原料由液相到氣相需要超過氣化 潛熱的熱量。（每噸異構原料需0.16噸0.6MPa蒸汽）； 2異構化反應出口表壓在0 . IMPa，需要經過壓縮機壓縮到0.6MPa以上才能進入脫重 塔。碳四組分不小于六倍體積的壓縮比需要消耗大量電能。（每噸C4組份需要45KW電耗）； 3脫重塔分離C5以上組份和C4組份，雖然C4組份是氣相進料但是操作中需要0.6-1.0 的回流比，需要蒸汽消耗。（每噸C4組份處理量需0.12噸0.6MPA以上的蒸汽）； 4脫重塔空冷器、循環水消耗，回流栗電耗。
[0005] 綜合以上能耗，折算此工藝每處理一噸碳四組分原料需耗能：125KW。

【發明內容】

[0006] 本發明要解決的技術問題是提供一種生產汽油調和組分的方法和裝置，該方法簡 單合理，效率高，得到的汽油調和組分品質高;該裝置工藝簡單，能耗低，節約設備投資，能 得到的汽油調和組分品質高，化學含氧量降低，其辛烷值及穩定性較高。該汽油調和組分用 于汽油調和，有利于降低成本和提高汽油的辛烷值及穩定性。
[0007] 為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種生產汽油調和組分的方 法，包括將碳四組分進行異構化反應，碳四組分中1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯混合物占 碳四組分總質量的60-80%，將所有反應產物與甲醇進行醚化反應，將未異構的1-丁烯、順_ 2_ 丁烯和反-2-丁烯分離，繼續循環參與異構化反應，其它組分經液化即為汽油調和組分。
[0008] 一種生產汽油調和組分的裝置，包括高效換熱器、加熱爐、異構反應器、壓縮機和 MTBE裝置，高效換熱器上設有高效換熱器底部原料進口、高效換熱器頂部原料出口、高效換 熱器上部高溫產物進口和高效換熱器下部高溫產物出口；還包括氣化換熱器、第一氣液分 液罐、第二氣液分液罐和冷卻器;氣化換熱器上設有氣化換熱器原料進口、氣化換熱器原料 出口、氣化換熱器產物進口和氣化換熱器產物出口；第一氣液分液罐上設有第一氣液分液 罐進料口、第一氣液分液罐氣相出口和第一氣液分液罐液相出口；第二氣液分液罐上設有 第二氣液分液罐液相進口一、第二氣液分液罐液相進口二和第二氣液分液罐液相出口；氣 化換熱器原料出口與高效換熱器底部原料進口連接，高效換熱器頂部原料出口與加熱爐進 料口連接，加熱爐出料口與異構反應器進料口連接，異構反應器出料口與高效換熱器上部 高溫產物進口連接，高效換熱器下部高溫產物出口與第一氣液分液罐進料口連接;第一氣 液分液罐液相出口與第二氣液分液罐液相進口一連接;第一氣液分液罐氣相出口與壓縮機 進口連接，壓縮機出口與氣化換熱器產物進口連接，氣化換熱器產物出口與冷卻器進口連 接，冷卻器出口與第二氣液分液罐液相進口二連接;第二氣液分液罐液相出口與MTBE裝置 連接。
[0009] 優選的，第一氣液分液罐液相出口通過栗與第二氣液分液罐液相進口 一連接。
[0010] 優選的，第二氣液分液罐液相出口通過外送栗與MTBE裝置連接。
[0011] 本發明裝置和方法是經過對MTBE市場用途進行詳細調研，市場中MTBE 2015年年 產量已經超過1000萬噸，其中80%用于汽油調和；以及對國五標準汽油指標的深入研究，國 五指標中對含硫控制指標下調到lOppm，對烯烴含量下調到24%。在以上實際條件下對已經 應用成熟的1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯骨架異構工藝技術進行優化，應用高新設備、優 化工藝流程、節約了設備投資和能源消耗。
[0012] 采用上述技術方案所產生的有益效果在于： (1)本發明方法簡單合理，效率高，得到的汽油調和組分品質高;該裝置工藝簡單，能耗 低，節約設備投資，能得到的汽油調和組分品質高，化學含氧量降低，其辛烷值及穩定性較 高。該汽油調和組分用于汽油調和，有利于降低成本和提高汽油的辛烷值及穩定性。
[0013] (2)本發明工藝與現有1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯骨架異構技術生產甲基叔 丁基醚應用的工藝對比：1能耗對比，每噸碳四組分處理減少了能耗80KW，節約了能源消耗； 2設備投資對比，本發明工藝中取消了脫重塔系統以及儀表控制、占地、土建等建設內容， 節約設備投資；3產品對比，現有工藝生產出純度99%以上的MTBE和C5-C8組分，其中MTBE的 化學含氧量為18.18%，按照汽油調和含氧量不超過2.7%計算，最多能配比15%的含量。C5-C8 組分其中烯烴含量在90%左右，按照汽油調和中對烯烴濃度要求，同樣不能大量配比。本發 明工藝產出的高品質調和組份化學含氧量降低，配比提高到17.5%。并且其辛烷值及穩定性 均優于現有工藝，更有利于油品調和。
[0014] (3)本發明工藝社會效益：2015年全國MTBE產量已經超過1000萬噸，其中由1-丁 烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯異構裝置產出的MTBE也有近200萬噸。這些需要進400萬噸的C4 異構原料。本發明工藝每噸異構C4原料加工可直接節約80KW能耗。按照標準煤最高0.8的熱 值回收率，每年可節約標準煤2010萬噸，減少二氧化碳排放量約5800萬噸。
【附圖說明】
[0015] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明； 圖1是本發明的結構示意圖； 圖2是現有技術的結構不意圖； 圖中，1、氣化換熱器原料進口； 2、氣化換熱器產物進口； 3、氣化換熱器;4、氣化換熱器 原料出口； 5、氣化換熱器產物出口； 6、高效換熱器下部高溫產物出口； 7、高效換熱器;8、高 效換熱器頂部原料出口； 9、高效換熱器上部高溫產物進口； 10、高效換熱器底部原料進口； 11、冷卻器;12、加熱爐；13、異構反應器;14、壓縮機;15、第一氣液分液罐進料口； 16、第一氣 液分液罐；17、第一氣液分液罐氣相出口； 18、第一氣液分液罐液相出口； 19、栗;20、第二氣 液分液罐液相進口一; 21、第二氣液分液罐液相進口二;22、第二氣液分液罐;23、第二氣液 分液罐液相出口； 24、外送栗;25、MTBE裝置;26、氣化加熱器;27、壓縮機入口冷卻器;28、壓 縮機入口氣液分離罐;29、脫重塔;30、空冷器;31、冷卻器一;32、回流罐;33、冷卻器二;34、 回流栗;35、重組分罐區；36、再沸器;37、冷卻器三。
【具體實施方式】
[0016] 實施例1 一種生產汽油調和組分的方法，包括將碳四組分進行異構化反應，碳四組分中1-丁烯、 順-2-丁烯和反-2-丁烯混合物占碳四組分總質量的60-80%，將所有反應產物與甲醇進行醚 化反應，將未異構的1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯分離，繼續循環參與異構化反應，其它 組分經液化即為汽油調和組分。
[0017] 其它具體工藝同已有技術。
[0018] -種生產汽油調和組分的裝置，見圖1所示，包括高效換熱器7、加熱爐12、異構反 應器13、壓縮機14和MTBE裝置25,高效換熱器7上設有高效換熱器底部原料進口 10、高效換 熱器頂部原料出口 8、高效換熱器上部高溫產物進口 9和高效換熱器下部高溫產物出口 6;還 包括氣化換熱器3、第一氣液分液罐16、第二氣液分液罐22和冷卻器11;氣化換熱器3上設有 氣化換熱器原料進口 1、氣化換熱器原料出口 4、氣化換熱器產物進口 2和氣化換熱器產物出 口 5;第一氣液分液罐16上設有第一氣液分液罐進料口 15、第一氣液分液罐氣相出口 17和第 一氣液分液罐液相出口 18;第二氣液分液罐22上設有第二氣液分液罐液相進口一 20、第二 氣液分液罐液相進口二21和第二氣液分液罐液相出口 23。
[0019] 氣化換熱器原料出口 4與高效換熱器底部原料進口 10連接，高效換熱器頂部原料 出口 8與加熱爐12進料口連接，加熱爐12出料口與異構反應器13進料口連接，異構反應器13 出料口與高效換熱器上部高溫產物進口 9連接，高效換熱器下部高溫產物出口 6與第一氣液 分液罐進料口 15連接;第一氣液分液罐液相出口 18通過栗19與第二氣液分液罐液相進口一 20連接;第一氣液分液罐氣相出口 17與壓縮機14進口連接，壓縮機14出口與氣化換熱器產 物進口 2連接，氣化換熱器產物出口 5與冷卻器11進口連接，冷卻器11出口與第二氣液分液 罐液相進口二21連接;第二氣液分液罐液相出口 23通過外送栗24與MTBE裝置25連接。
[0020]使用該裝置生產汽油調和組分的方法，包括以下步驟： 1) 原料30-40°C的碳四組分(碳四組分中1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯混合物占碳四 組分總質量的60-80%)，通過上述生產汽油調和組分的裝置的氣化換熱器原料進口 1進入氣 化換熱器3中，換熱后達到50-60°C的碳四組分(碳四組分中1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯 混合物占碳四組分總質量的60-80%)從氣化換熱器原料出口 4出來;再通過高效換熱器底部 原料進口 10進入高效換熱器7中，再次換熱后的原料碳四組分(碳四組分中1-丁烯、順-2-丁 烯和反-2-丁烯混合物占碳四組分總質量的60-80%)從高效換熱器頂部原料出口 8出來，進 入加熱爐12,用加熱爐12調整進異構反應器13的溫度為300-420°C(壓力為0.15 MPa)，進入 異構反應器13,進行1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯異構化為異丁烯的反應； 2) 異構反應后的反應高溫碳四組分(溫度為320-430°(：，壓力為0.11〇^，含有25-30被％ 異丁烯，8-10wt% C5-C8組分;且8-10wt% C5-C8組分中烯烴質量含量為88-92%)通過高效換 熱器上部高溫產物進口9進入高效換熱器7中，與50-60°C的碳四組分(碳四組分中1-丁烯、 順-2-丁烯和反-2-丁烯混合物占碳四組分總質量的60-80%)在高效換熱器7換熱后，通過第 一氣液分液罐進料口 15進入第一氣液分液罐16，分離出少量液相C7-C8組份，反應碳四氣相 組分通過第一氣液分液罐氣相出口 17(第一氣液分液罐氣相出口 17的反應碳四氣相組分的 溫度為50°C，壓力為O.IMPa)進入壓縮機14加壓，壓縮機14出口壓力為0.45-0.55MPa、氣相 溫度為120-130°C的反應碳四氣相組分通過氣化換熱器產物進口2進入氣化換熱器3中，與 原料30-40°C的碳四組分(碳四組分中1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯混合物占碳四組分總 質量的60-80%)進行比熱和潛熱等熱量交換，換熱后為壓力0.4-0.5 MPa、溫度60-70°C的反 應氣液兩相碳四組分(其中液相所占質量百分比為90-98%)，再經過冷卻器11冷卻后(冷卻 后壓力為0.4MPa、溫度40°C )通過第二氣液分液罐液相進口二21進入第二氣液分液罐22; 3) 少量液相C7-C8組份經第一氣液分液罐液相出口 18和第二氣液分液罐液相進口一20 進第二氣液分液罐22; 4) 第二氣液分液罐22中得到的液相組分通過第二氣液分液罐液相出口 23進入MTBE裝 置25，與甲醇進行醚化反應，未異構的1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯循環至氣化換熱器原 料進口 1進行換熱和異構化反應，其它組分為汽油調和組分。
[0021]這樣不僅含有25-30%異丁烯的碳四組分能在MTBE裝置中與甲醇醚化，異構副產約 8-10%的C5以上組份也能和甲醇醚化。（這里說明下，異構反應會副產占進料碳四組分質量 比8-10% C5-C8組份，而且此組分烯烴含量約90% JTBE醚化催化劑反應機理為甲醇與帶有 叔丁烯基(見下面結構式中虛線框所示）的官能團反應生成醚。經研究對C5-C8組分的詳細 檢測結果可加入C5-C8組分總質量的4-5%的甲醇。C5-C8組分中有叔丁烯基官能團的與甲醇 醚化產物比C4異丁烯與甲醇醚化生成的MTBE分子含氧量低，辛烷值更高，穩定性更好。
其中，R代表其它任意組分。
[0023]本發明方法最終生產出的高品質汽油調和組分為： 甲基叔丁基醚MTBE 88wt% 甲基叔戊基醚等更高階醚4wt°/〇 C5-C8組分8wt%(其中烯烴6%，烷烴2%) 本組分含氧量為：15.8%。
[0024] 本發明工藝中主要能耗： 1異構化反應出口表壓在〇. IMPa，需要經過壓縮機壓縮到0.45-0.5510^。04組份不小于 五倍體積的壓縮比需要消耗大量電能。（每噸C4組分需要36KW電耗）； 2少量的循環水消耗及配用栗電耗； 綜合能耗為45KW。
[0025]本發明工藝與現有1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯骨架異構技術生產甲基叔丁基 醚應用的工藝對比： 1能耗對比 (1) 本發明工藝中將反應后的氣化潛熱回收，不需要再另消耗能源； (2) 本發明工藝中將脫重塔系統取消，也就減少了這個塔系統的能耗； (3) 本發明工藝中將壓縮機的壓縮比減小了，減少了電力消耗； 綜合以上說明，每噸碳四組分處理減少了能耗80KW。
[0026] 2設備投資對比 (1)本發明工藝中取消了脫重塔系統(脫重塔XI、空冷器XI、回流罐XI、回流栗X2、 外送栗X 2)以及儀表控制、占地、土建等建設內容，節約投資。
[0027] 3產品對比 現有工藝生產出純度99%以上的MTBE和C5-C8組份； 其中MTBE的化學含氧量為18.18%，按照汽油調和含氧量不超過2.7%計算，最多能配比 15%的含量； C5-C8組分其中烯烴含量在90%左右，按照汽油調和中對烯烴濃度要求，同樣不能大量 配比； 本發明工藝產出的高品質調和組份化學含氧量降低，配比提高到17.5%。并且其辛烷值 及穩定性均優于現有工藝，更有利于油品調和。
[0028] 本發明工藝社會效益： 2015年全國MTBE產量已經超過1000萬噸，其中由1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯異構 裝置產出的MTBE也有近200萬噸。這些需要進400萬噸的C4異構原料。本發明工藝每噸異構 C4原料加工可直接節約80KW能耗。按照標準煤最高0.8的熱值回收率，每年可節約標準煤 2010萬噸，減少二氧化碳排放量約5800萬噸。
【主權項】
1. 一種生產汽油調和組分的方法，包括將碳四組分進行異構化反應，所述碳四組分中 1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯混合物占碳四組分總質量的60-80%，其特征在于:將所有反 應產物與甲醇進行醚化反應，將未異構的1-丁烯、順-2-丁烯和反-2-丁烯分離出來，繼續循 環參與異構化反應，其它組分經液化即為汽油調和組分。2. -種生產汽油調和組分的裝置，包括高效換熱器(7)、加熱爐（12)、異構反應器（13)、 壓縮機（14)和MTBE裝置(25)，高效換熱器(7)上設有高效換熱器底部原料進口（ 10)、高效換 熱器頂部原料出口（8)、高效換熱器上部高溫產物進口（9)和高效換熱器下部高溫產物出口 (6);其特征在于:還包括氣化換熱器(3)、第一氣液分液罐（16)、第二氣液分液罐(22)和冷 卻器（11);氣化換熱器(3)上設有氣化換熱器原料進口（ 1 )、氣化換熱器原料出口（4)、氣化 換熱器產物進口（2)和氣化換熱器產物出口（5);第一氣液分液罐(16)上設有第一氣液分液 罐進料口（15)、第一氣液分液罐氣相出口（17)和第一氣液分液罐液相出口（18);第二氣液 分液罐(22 )上設有第二氣液分液罐液相進口一 (20 )、第二氣液分液罐液相進口二(21)和第 二氣液分液罐液相出口（23); 氣化換熱器原料出口（4)與高效換熱器底部原料進口（ 10)連接，高效換熱器頂部原料 出口（8)與加熱爐（12)進料口連接，加熱爐（12)出料口與異構反應器（13)進料口連接，異構 反應器（13)出料口與高效換熱器上部高溫產物進口（9)連接，高效換熱器下部高溫產物出 口（6)與第一氣液分液罐進料口（15)連接;第一氣液分液罐液相出口（ 18)與第二氣液分液 罐液相進口一（20)連接；第一氣液分液罐氣相出口（17)與壓縮機（14)進口連接，壓縮機 (14)出口與氣化換熱器產物進口（2)連接，氣化換熱器產物出口（5)與冷卻器（11)進口連 接，冷卻器（11)出口與第二氣液分液罐液相進口二（21)連接；第二氣液分液罐液相出口 (23)與MTBE裝置(25)連接。3. 根據權利要求2所述的一種生產汽油調和組分的裝置，其特征在于:第一氣液分液罐 液相出口（ 18)通過栗(19)與第二氣液分液罐液相進口一(20)連接。4. 根據權利要求2所述的一種生產汽油調和組分的裝置，其特征在于:第二氣液分液罐 液相出口（23)通過外送栗(24)與MTBE裝置(25)連接。
【文檔編號】C07C41/06GK105967982SQ201610325158
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月17日
【發明人】趙振林
【申請人】趙振林