0.5Mt/a轻汽油醚化装置转化率的调整优化

2020-09-27王萌，李明

化工技术与开发 2020年9期

王萌，李明

（中国石油广西石化公司，广西钦州 535008）

南方某炼厂轻汽油醚化装置，设计规模0.5Mt·a-1，年加工时间8400h，操作弹性60%～120%。采用凯瑞化工股份有限公司开发的“轻汽油催化蒸馏深度醚化技术”，加工原料为汽油精制反应分离后的轻汽油，先进行选择性加氢以除去其中的二烯烃，然后与甲醇在固定床反应器内进行预醚化反应，再进入催化蒸馏塔实现深度醚化。

该工艺主要是将轻汽油中的异戊烯（2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯）和工业甲醇混合后，通过催化剂床层，反应合成TAME，以降低催化汽油中的烯烃含量，是目前降低轻汽油中烯烃最有效的工艺之一。该工艺可将催化汽油的辛烷值（RON）提高1～2个单位，蒸汽压降低6kPa左右，还可将低价值的甲醇转化为高价值的汽油，是装置经济效益的核心，因此提高转化率就能把更多的甲醇转化为汽油。TAME反应的方程式如下：

醚化反应为可逆放热反应，反应温度30～80℃，反应压力0.6～1.0MPa，催化剂为大孔强酸性阳离子交换树脂。为了保证异丁烯转化率，一般情况下醇烯比为1.3，进料中的甲醇摩尔数略高于进料中异丁烯的摩尔数。

1 醚化装置简介

装置的醚化反应分为预醚化、深度醚化两个阶段。经过选择性加氢饱和二烯烃后的轻汽油与新鲜甲醇混合，进入醚化反应器R101，冷却后进入R102，完成第一阶段的预醚化反应。反应结束后，经过过滤器SR102，与C101B底的产品换热后进入C101B，经塔底重沸器E104加热后，送至醚化蒸馏塔上塔C101A。气相中剩余的2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯在C101A催化剂床层上，完成第二阶段的深度醚化反应。

图1 醚化装置原则流程

2 醚化转化率偏低的原因与优化措施

2020年3月的大检修期间，对催化蒸馏塔和两台醚化反应器进行换剂处理，2020年5月初开工运行。投用后，碳五可醚化烯烃的转化率相对偏低，醚化汽油产品中，碳五可醚化活性烯烃的含量最高达到7%(m/m)左右，总烯烃为40%(m/m)，对罐区的汽油调和造成了一定影响。

2.1 醚化转化率偏低的原因

1）R101醚化反应器顶的气相阀开度较大，部分碳五可醚化活性烯烃未经过醚化反应器反应，直接进入醚化蒸馏塔，造成催化蒸馏塔进料中的可醚化烯烃含量增加，影响了上塔反应段可醚化烯烃的转化效果。

2）催化蒸馏塔下塔提馏段的灵敏点温度偏低，上塔顶压的控制相对偏高，导致塔底醚化汽油中的碳五可醚化烯烃不能到达C101A催化剂床层而直接出装置，造成混合后醚化汽油产品中的可醚化烯烃含量增加。

3）醚化反应器进料醇烯比的控制相对偏低，影响了醚化反应器的反应转化率。

4）催化蒸馏塔上塔顶的回流比在1.1左右，偏低，导致剩余的碳五可醚化活性烯烃在C101A催化剂床层中的空速过大，影响了转化率。

2.2 装置的调整优化措施

1）与国内相同工艺的醚化装置相比，本装置多了选择性加氢降低二烯烃的系统，因此醚化反应器顶部设置了升气线，可根据R101反应器的压力情况，逐渐关小顶部气相阀。压力控制在0.55～0.65MPa，可增加活性烯烃在醚化反应器中的停留时间，降低催化蒸馏塔进料中可醚化烯烃的含量。

2）催化蒸馏塔上塔C101A的顶压由0.29MPa调整为0.25MPa，下塔C101B灵敏板的温度优化控制区间维持在103～108℃，可降低塔底醚化汽油中碳五可醚化烯烃的含量。

3）逐渐提高反应器进料的醇烯比，由1.0提高至1.3。

4）催化蒸馏塔上塔C101A顶的回流比，由1.1提高至1.2～1.3。

3 优化后的效果

醚化反应的作用主要是使甲醇与异戊烯反应，降低轻汽油系统含量，同时将价格相对便宜的甲醇转化为TAME，成为汽油调和组分。因此提高醚化转化率，让更多的甲醇转化为汽油，是装置经济效益的核心。经过调整优化，增加了C5叔碳异构烯烃与甲醇的反应时间，第一醚化反应器的转化率和醚化蒸馏塔的总转化率明显提高，总烯烃含量降低了约 30%(v/v)（图 2～4）。

图2 C5第一醚化反应转化率

图3 C5醚化反应转化率

图4 醚化反应前后轻汽油烯烃

装置处理量为55t·h-1，醇烯比1.3，轻汽油深度醚化反应后，总转化率提高了15%～20%，甲醇转化率增加了8kg·h-1，相当于有0.44t·h-1甲醇转化为汽油。醚化汽油预估价格为人民币4500元·t-1，甲醇预估价格人民币3000元·h-1，则一年内可增加效益：0.44t·h-1×(4500-3000)t·h-1×365 d×24h=578 万元。