CN104140847A - 一种费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤化工领域，主要针对费托合成石脑油中烯烃含量高，辛烷值较低的情况，提供了一种费托合成石脑油再加工利用的方法。首先，对脱酸、脱水后的费托合成石脑油进行分馏；分馏出的重馏分进入低温反应器低温芳构化反应，反应产物可分离出富气和汽油调和组分。分馏出的轻馏分与气液分离器分出的部分富气混合进入高温反应器进行高温芳构化反应生产芳烃，高温芳构化反应采用的催化剂为低温芳构化反应后的待生剂。采用本发明可以有效利用低温芳构化反应后的待生剂和具有放热特征的高烯烃含量轻馏分再次进行高温芳构化反应生产混合芳烃。该方法在提高液体收率同时充分提高了催化剂的利用效率并大幅降低了装置能耗，具有显著的经济效益。
Description
技术领域
本发明是属于煤化工技术领域，具体涉及一种费托合成石脑油改质的方法。
背景技术
费托合成石脑油是一种烯烃含量高的汽油馏分。与催化裂化汽油相比，直链烯烃大于55％，辛烷值RON＜40，远低于催化裂化汽油的辛烷值，无法直接用作燃料油或调和组分。采用有效方法对费托合成石脑油改质使其生成高辛烷值汽油，具有重要意义。
传统的加氢精制工艺能有效的降低费托合成石脑油中烯烃的含量，但加氢后的石脑油辛烷值更低，同时消耗大量氢气。
费托合成石脑油还具有无硫、无氮和低芳烃的特点，经脱水、脱酸后，作为干净的原料低温异构化、芳构化反应，将费托合成石脑油中直链烯烃转化为异构烷烃、环烷烃、芳烃，提高汽油的辛烷值；高温芳构化反应生成高浓度芳烃，作为高辛烷值汽油的调和组分。
针对高烯烃含量原料进行芳构化的方法较多。中国专利CN200710176984.9公开了一种生产高辛烷值汽油的方法，催化裂化汽油和C4烯烃混合原料在固定床或模拟移动床芳构化反应器上与催化剂接触进行芳构化反应生成高辛烷值汽油。工艺的反应条件：反应温度250-440℃，压力0.5-3.0Mpa，重量空速0.5-10h-1，C4烯烃催化裂化汽油的质量比为90∶10-2∶98。中国专利CN200810157638.0公开了一种利用高烯烃含量轻烃生产芳烃的方法，其特征是，包括如下步骤：经杂质预处理高烯烃含量轻烃经高效防结焦进料蒸发器100-109℃下气化 后进入复合加热炉升温至450-570℃，然后在循环返回载气的带动下自上而下进入固床双反应器，在催化剂的作用下进行芳构化反应，反应温度500℃-600℃，压力0-0.4MPa，空速0.4-0.8h-1。但这两种方法都存在轻烯烃聚合是放热反应，产生的大量热量，需要对反应器进行取热。同时，催化剂容易积碳，失活快，不易连续生产。
目前对费托合成石脑油进行加工的好办法不多，CN102199446A涉及一种采用含有甲醇的原料制备芳烃的方法，提供了一种对费托合成石脑油组分进行加工利用的办法。甲醇与费托合成石脑油组分在质量比为1-5的条件下，在固定床反应器中进行热耦合芳构化反应，生成芳烃产品或提高费托合成费托合成油组分的辛烷值。但该方法不适合加工高烯烃含量费托合成石脑油，费托合成石脑油中烯烃含量较高时，芳构化反应总体表现为放热反应，需要对反应器取热，因此甲醇不能和高烯烃含量的的费托合成石脑油进行热耦合芳构化反应。
发明内容
本发明的目的是提供一种费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法，以解决现有技术中含高烯烃原料反应热不易被取出，同时催化剂容易积碳、失活快、不易连续生产的技术问题。
为解决上述问题，本发明的技术方案是：
一种费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)经脱水、脱酸后的费托合成石脑油进入分馏塔分馏，分成轻馏分和重馏分；
2)重馏分经加热炉加热至310-360℃进入移动床上部低温反应器与分子筛催化剂接触，进行低温芳构化反应。反应产物进入气 液分离器进行分离，分离出富气和汽油；
3)经气液分离器分离的富气部分回流与轻馏分混合，经加热炉加热至380-420℃进入移动床下部高温反应器，与来自低温反应器的待生分子筛催化剂进行高温芳构化反应；
4)高温芳构化反应产物与低温芳构化反应产物在气液分离器中混合，反应产物经气液分离得到高辛烷值汽油和富气。
本发明所述费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法，其进一步特征在于：所述轻馏分的终馏点为140℃，烯烃质量百分含量大于65％。所述重馏分的馏程为：140-200℃。
本发明所述费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法，其进一步特征在于：所述的催化剂为ZSM-5分子筛球型催化剂，高温反应器中的催化剂为来自低温反应器的待生ZSM-5分子筛催化剂。
本发明所述费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法，其进一步特征在于：所述高温反应器原料入口温度380-420℃，利用原料的反应热可使高温反应器床层温度升至440-480℃。
本发明所述费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法，其进一步特征在于：所述富气部分回流与轻馏分混合，部分引出装置再分成低烯烃含量的优质液化气和干气。从高温反应器下来的待生催化剂经汽提进入缓冲罐、闭锁料斗、待生催化剂提升器，然后提升至再生系统进行再生。再生后的催化剂返回反应器循环使用。
费托合成石脑油的轻馏分和重馏分中烯烃含量存在较大差异，重馏分烯烃含量低易于进行低温芳构化反应。轻馏分中烯烃的含量高， 在芳构化反应时，表现出放热反应特征，使从低温反应器中靠重力流入高温反应器的待生催化剂在不需要外供热量或很少外供热量条件下，使床层温度升高，保持芳构化催化剂的高温反应活性。
本发明所述的低温反应器反应条件：反应温度310-360℃、压力0.1-2.0Mpa、重时空速0.4-1.0h-1；高温反应器反应条件：催化剂床层温度440-480℃、反应器入口温度380-420℃、反应压力0.1-2.0Mpa、重时空速0.3-1.5h-1。
本发明所述的移动床内高温和低温反应器为垂直串联布局，采用垂直串联布局的反应器，可以节省装置的占地空间，减少催化剂的提升输送过程，降低系统能耗，降低催化剂磨损。
该方法通过采用低温芳构化待生剂剩余的较高活性和高烯烃含量原料的反应热进行高温芳构化反应，可以增加液体收率、生产低烯烃含量的优质液化气，同时提高了芳构化催化剂的利用率并降低了装置能耗。
本发明采用一种非临氢移动床芳构化工艺，特点在于，根据催化剂在高温和低温时的活性特征，在同一装置上根据原料性质的特点，同时进行低温芳构化反应和高温芳构化反应，生产高辛烷值汽油，并联产高质量的液化气。
采用本发明，具有如下的有益效果：本发明主要用于费托合成石脑油组分的再加工。能够满足低辛烷值、高烯烃含量费托合成石脑油组分的长周期连续改质反应。利用烯烃组分芳构化反应的放热使待生催化剂床层温度升高，满足费托合成石脑油轻馏分在高温下与待生催化剂接触生产高浓度芳烃的条件。本发明利用反应热来升高反应器2 中待生催化剂床层的温度，同时待生催化剂的升温再利用提高了催化剂在反应器中的循环时间，相应的反应时间内降低了再生次数，提高了催化剂的利用效率，降低了装置的能耗。本发明利用反应生成的富气部分进行回炼，可将富气中的烯烃大部分转化成芳烃，增加了液体产率，同时改善了液化气的质量。富气回炼还能起到高温反应器取热作用。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。
附图说明
图1是本发明的一种费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法的工艺流程图。
图中所示附图标记为：1-低温反应器，2-高温反应器，3-再生器，4-气液分离器，5-分馏塔，6-原料，7-重馏分，8-轻馏分，9-富气，10-高辛烷值汽油。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。
如图1，本发明提供一种费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法，主要将费托合成石脑油作为原料6分成两个馏分：重馏分7和轻馏分8，其中重馏分与轻馏分质量比为62/38重馏分与ZSM-5分子筛催化剂低温接触生产高辛烷值汽油，反应后的待生催化剂直接与轻馏分接触，在高温条件下生产高辛烷值汽油组分-高浓度芳烃。
本发明所述的反应在移动床上进行，与其他移动床不同点在于： 如图1所示，反应部分有两个垂直串联的反应器组成，低温反应器1为重馏分反应器，高温反应器2为轻馏分反应器，低温反应器1的待生催化剂直接作为高温反应器2的催化剂，于是利用相同的催化剂，同时生产高浓度芳烃和高辛烷值汽油组分。
本发明所述的重馏分7主要指馏程大于140℃费托合成石脑油，其在低温反应器1中的反应条件：反应温度310-360℃、压力0.1-2.0Mpa、重时空速0.4-1.0h-1。重时空速更优选0.5-0.7h-1。
本发明所述轻馏分8主要指馏程不大于140℃的费托合成石脑油，烯烃含量大于65％，其在高温反应器2中的反应条件：反应器入口温度380-420℃、不供热或少量供热使催化剂床层温度达到440-480℃、反应压力0.1-2.0Mpa、重时空速0.3-1.0h-1。重时空速更优选0.4-0.6h-1。
本发明所述工艺流程简述，如图1所示：首先对经脱水、脱酸后的费托合成石脑油进行分镏，分馏出的重馏分7经加热炉加热至310-360℃进入移动床上部低温反应器1进行低温芳构化反应。分馏塔分馏出的轻馏分经加热炉加热至380-420℃进入移动床下部高温反应器2，与低温反应器1流下来的待生催化剂接触进行高温芳构化反应。低温反应器1的反应产物与高温反应器2的反应产物都进入气液分离器4，经气液分离得到高辛烷值汽油10和富气9。部分回炼富气与轻馏分7混合进入高温反应器2，另一部分富气出装置分成干气和液化气。对费托合成石脑油进行总的物料衡算，改质汽油的质量收率为70～76％，液化气质量收率为17～20％。从高温反应器2下来的待生催化剂经汽提进入缓冲罐、闭锁料斗、待生催化剂提升器提升至再生系统进行烧焦再生。再生催化剂返回反应系统循环使用。
本发明所述催化剂为ZSM-5分子筛球型催化剂，在两个反应器 内经过24-32小时的使用，因表面及孔道生焦积碳造成活性下降，需要及时烧焦再生。催化剂再生温度为500-550℃，再生气体为配有空气的氮气。
下面的实施例是结合附图1工艺流程对发明提供的进一步说明，但并不因此使本发明受到任何限制。
实施例1
试验原料采用山西潞安费托合成石脑油，催化剂为ZSM-5分子筛球型催化剂。原料分馏成重馏分和轻馏分的性质见表1和表2。反应在非临氢条件下进行，低温反应器1的入口温度310℃，压力0.25Mpa，反应空速0.5h-1，；高温反应器2的入口温度380℃，压力0.25Mpa，反应空速0.4h-1，反应产物产品分布见表3。
表1轻馏分性质
| 馏程，℃ | ＜140℃ |
| 烷烃，质量％ | 25 |
| 环烷烃，质量％ | 0 |
| 烯烃，质量％ | 75 |
| 芳烃，质量％ | 0 |
表2重馏分性质
| 馏程，℃ | 140-200℃ |
| 烷烃，质量％ | 52 |
| 环烷烃，质量％ | O |
| 烯烃，质量％ | 48 |
| 芳烃，质量％ | 0 |
表3实施例1产品分布
实施例2
试验原料采用山西潞安费托合成石脑油，催化剂为ZSM-5分子筛球型催化剂。原料分馏成重馏分和轻馏分的性质见表1和表2。反应在非临氢条件下进行，低温反应器1的入口温度350℃，压力0.25Mpa，反应空速0.6h-1；高温反应器2的入口温度410℃，压力0.25Mpa，反应空速0.5h-1，反应产物产品分布见表4。
表4实施例2产品分布
实施例3
试验原料采用山西潞安费托合成石脑油，催化剂为ZSM-5分子筛球型催化剂。原料分馏成重馏分和轻馏分的性质见表1和表2。反应在非临氢条件下进行，低温反应器1的入口温度350℃，压力0.25Mpa，反应空速0.7h-1；高温反应器2的入口温度420℃，压力0.25Mpa，反应空速0.6h-1，反应产物产品分布见表5。
表5实施例3产品分布
Claims (7)
1.一种费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)经脱水、脱酸后的费托合成石脑油进入分馏塔分馏成轻馏分和重馏分；
2)重馏分经加热炉加热至310-360℃进入移动床上部低温反应器与分子筛催化剂接触，进行低温芳构化反应；反应产物进入气液分离器进行分离，分离出富气和汽油；
3)经气液分离器分离的富气部分回流与轻馏分混合，经加热炉加热至380-420℃进入移动床下部高温反应器，与来自低温反应器的待生分子筛催化剂进行高温芳构化反应；
4)高温芳构化反应产物与低温芳构化反应产物在气液分离器中混合，反应产物经气液分离得到高辛烷值汽油和富气，经气液分离器分离的富气部分回流与轻馏分混合，部分引出装置。
2.根据权利要求1所述的费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法，其特征在于：所述轻馏分的终馏点为140℃，烯烃质量百分含量大于65％；所述重馏分的馏程为140-200℃。
3.根据权利要求1所述的费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法，其特征在于：所述的催化剂为ZSM-5分子筛球型催化剂。
4.根据权利要求1所述的费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法，其特征在于：所述从高温反应器下来的待生催化剂经汽提再生后返回反应器循环使用。
5.根据权利要求1所述的费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法，其特征在于：所述低温反应器反应条件为反应温度310-360℃、压力0.1-2.0Mpa、重 时空速0.4-1.0h-1。
6.根据权利要求1所述的费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法，其特征在于：所述高温反应器反应条件为催化剂床层温度440-480℃、反应器入口温度380-420℃、反应压力0.1-2.0Mpa、重时空速0.3-1.5h-1。
7.根据权利要求1所述的费托合成石脑油改质生产高辛烷值汽油的方法，其特征在于：所述的低温反应器和高温反应器为垂直串联布局。
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