CN105859530B - 一种稳定塔与mtbe装置催化精馏塔联合循环设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备，涉及石油化工技术领域。其包括稳定塔系统和MTBE装置，原料经加热后进入稳定塔系统的稳定塔，稳定塔塔顶物料经加热后进入MTBE装置的催化精馏塔的塔底，甲醇物料进入催化精馏塔与塔底来的气相物料进行醚化反应；催化精馏塔塔底物料经催化精馏塔塔底泵加压后作为稳定塔的塔顶进料，经稳定塔进一步分离出汽油组分作为产品出装置，催化精馏塔塔顶未反应液化气的路径与现有MTBE装置的基本相同。本发明稳定塔塔顶气不经冷却直接到催化精馏塔作原料，不但塔顶热量得到充分利用，减少了大量冷公用工程的投入，降低了热源能耗，减少了设备投资，而且稳定塔压力和塔底负荷得到降低，节省了热源消耗。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，尤其涉及一种稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备。
背景技术
目前，随着经济的发展，人们生活水平显著提高，汽车工业高速发展，车用高辛烷值汽油需求量不断增加。
吸收稳定系统中稳定塔在炼厂中存在于很多地方，此塔目的是为了将汽油组分与液化气组分进行分离，方便液化气与汽油组分的进一步加工。
原稳定塔系统工艺流程如下：
如图1所示，由其他装置或单元来的稳定塔进料先经过稳定塔进料换热器1＇与稳定塔塔底物料换热后进入稳定塔2＇，经过传质传热后稳定塔塔顶物料经稳定塔塔顶冷却器4＇冷却后进入稳定塔塔顶回流罐5＇，罐底物料经过稳定塔塔顶产品及回流泵6＇加压后一部分作为稳定塔回流，剩余部分作为液化气产品出装置；塔底物料与稳定塔进料换热后送至本工艺外，稳定塔塔底设置稳定塔塔底再沸器3＇，热源一般用蒸汽。
MTBE装置也是现有炼油化工企业中比较常见的一套装置，其特点是对液化气中异丁烯组分与甲醇进一步醚化反应生成高辛烷值产品MTBE，设置有反应器、催化精馏塔、甲醇萃取塔、甲醇回收塔以及其它附属设备，工艺比较成熟，催化剂选择性高，生产出MTBE产品纯度高，但是其原料、催化精馏塔及甲醇回收塔均需要高品质热源进行加热，能耗也很高。
原MTBE装置工艺流程如下：
如图2所示，原MTBE装置原料为含有异丁烯的液化气C4馏分与甲醇，原料C4进入装置后先与甲醇混合，然后经过MTBE装置进料加热器28＇加热至40-75℃进入反应器7＇，反应器7＇出来反应产物抽出后，先经过催化精馏塔进料换热器8＇与催化精馏塔塔底物料换热，然后进入催化精馏塔10＇反应段继续反应，催化精馏塔10＇塔底物料经催化精馏塔塔底泵9＇抽出后先与催化精馏塔进料换热，然后经过MTBE产品冷却器29＇冷却后出装置，催化精馏塔10＇塔顶油气抽出后先经过催化精馏塔塔顶冷却系统12＇冷却后进入催化精馏塔塔顶回流罐13＇，罐底物流经过催化精馏塔塔顶产品及回流泵14＇加压后，一部分作为催化精馏塔回流，剩余部分送至甲醇萃取塔15＇，催化精馏塔塔顶回流罐13＇罐顶的不凝气正常排出。催化精馏塔10＇塔底设置有催化精馏塔塔底再沸器11＇，其热源一般为蒸汽。
甲醇萃取塔15＇内设有填料或筛板，萃取剂为水，催化精馏塔10＇塔顶未反应液化气组分与萃取剂在甲醇萃取塔15＇内逆向传质，将未反应甲醇溶解于水中，塔顶不含甲醇的未反应液化气组分，作为产品出装置，塔底含甲醇的萃取水经萃取水-甲醇回收塔进料换热器17＇与甲醇回收塔18＇塔底物料换热，然后进入甲醇回收塔18＇。
甲醇回收塔18＇内设有分离塔板，塔底设有甲醇回收塔塔底再沸器20＇提供热源，塔顶设有甲醇回收塔塔顶冷却器21＇及甲醇回收塔塔顶回流罐22＇提供回流，含甲醇的萃取水在甲醇回收塔18＇内传质传热，将萃取剂水和甲醇分离，塔顶气相物料经甲醇回收塔塔顶冷却器21＇冷却后进入甲醇回收塔塔顶回流罐22＇，甲醇回收塔塔顶回流罐22＇罐底物料经甲醇回收塔塔顶产品及回流泵23＇加压后一部分返回甲醇回收塔18＇塔顶作为回流，一部分作为产品返回甲醇原料罐，甲醇回收塔塔顶回流罐22＇罐顶的不凝气正常排出，塔底水经甲醇回收塔塔底泵19＇加压后，经萃取水-甲醇回收塔进料换热器17＇与甲醇换热，再经过萃取水冷却器16＇冷却至40℃以下进入甲醇萃取塔15＇顶部作为萃取剂循环使用。
随着现代工业快速发展，石油资源日益短缺，含有一定量丁烯的液化气精细加工还未能覆盖所有炼厂，即使已经设置液化气精细加工的炼厂，其流程也较为复杂，能耗较高，并不一定适合所有炼厂。因此，立足于现有一次能源紧张的情况下，亟需提供一种新的稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备，以解决现有装置存在的流程复杂，能耗高，生产成本高等问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种流程简单，能耗低，生产成本低的稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备，包括稳定塔系统和MTBE装置，原料经稳定塔进料加热器加热后进入所述稳定塔系统的稳定塔，所述稳定塔的塔顶物料经催化精馏塔进料加热器加热后进入所述MTBE装置的催化精馏塔的塔底，甲醇物料进入所述催化精馏塔的反应段与塔底来的气相物料在反应段进行醚化反应；
所述催化精馏塔的塔底物料经催化精馏塔塔底泵加压后作为所述稳定塔的塔顶进料，经所述稳定塔进一步分离出汽油组分作为产品出装置；
所述催化精馏塔的塔顶未反应液化气经冷却加压处理后一部分返回所述催化精馏塔塔顶作为回流，剩余部分作为中间产品进入甲醇萃取塔底部与萃取剂逆向传质，所述甲醇萃取塔塔顶不含甲醇的未反应液化气作为产品出装置，塔底含甲醇的萃取剂与甲醇回收塔的塔底萃取剂换热后进入所述甲醇回收塔将萃取剂与甲醇分离，所述甲醇回收塔塔顶气相物料经冷却加压处理后一部分返回所述甲醇回收塔塔顶作为回流，剩余部分作为产品返回甲醇原料罐；
所述甲醇回收塔塔底萃取剂依次经加压、换热和冷却处理后返回至所述甲醇萃取塔进行循环使用。
作为一种优选方案，所述催化精馏塔进料加热器的热源为温度在60℃以上的物料或压力在0.2MPag以上的蒸汽的一种或结合。
作为一种优选方案，所述催化精馏塔包括位于上部的精馏塔段、位于中间的反应段和位于下部的提馏段，所述精馏塔段和所述提馏段均设置有塔板，所述反应段设置有催化剂床层。
作为一种优选方案，所述反应段设置有至少两层催化剂床层，相邻两层催化剂床层之间设置两层塔板。
作为一种优选方案，所述反应段的每两层催化剂床层设置一甲醇进料口。
作为一种优选方案，所述催化精馏塔的塔顶温度为40-60℃，塔底温度为50-75℃，塔顶压力为0.4-0.6MPag。
作为一种优选方案，所述甲醇萃取塔内设置有填料或筛板，萃取剂为水。
作为一种优选方案，所述稳定塔的塔底温度为120-160℃，塔顶压力比所述催化精馏塔的压力高0.05-0.15MPag。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备，包括稳定塔系统和MTBE装置，原料经稳定塔进料加热器加热后进入所述稳定塔系统的稳定塔，所述稳定塔的塔顶物料经催化精馏塔进料加热器加热后进入所述MTBE装置的催化精馏塔的塔底，甲醇物料进入所述催化精馏塔的反应段与塔底来的气相物料在反应段进行醚化反应；所述催化精馏塔的塔底物料经催化精馏塔塔底泵加压后作为所述稳定塔的塔顶进料，经所述稳定塔进一步分离出汽油组分作为产品出装置；所述催化精馏塔的塔顶未反应液化气经冷却加压处理后一部分返回所述催化精馏塔塔顶作为回流，剩余部分作为中间产品进入甲醇萃取塔底部与萃取剂逆向传质，所述甲醇萃取塔塔顶不含甲醇的未反应液化气作为产品出装置，塔底含甲醇的萃取剂与甲醇回收塔的塔底萃取剂换热后进入所述甲醇回收塔将萃取剂与甲醇分离，所述甲醇回收塔塔顶气相物料经冷却加压处理后一部分返回所述甲醇回收塔塔顶作为回流，剩余部分作为产品返回甲醇原料罐；所述甲醇回收塔塔底萃取剂依次经加压、换热和冷却处理后返回至所述甲醇萃取塔进行循环使用。
本发明的稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备的特点如下：
与现有稳定塔系统和MTBE装置的结构相对比，本发明的稳定塔塔顶气不经过冷却直接到催化精馏塔作原料，省去了稳定塔塔顶冷却器、稳定塔塔顶回流罐、稳定塔塔顶产品及回流泵和反应器等装置，不但塔顶热量得到了充分利用，减少了大量的冷公用工程的投入，降低了能耗，减少了大量设备的投资，而且稳定塔压力得到大幅降低，降低了稳定塔塔底负荷，节省了热源消耗。
本发明催化精馏塔的塔底不再设置催化精馏塔塔底再沸器，稳定塔及催化精馏塔的热源来自稳定塔塔底再沸器，催化精馏塔处于低温操作，其塔顶温度在40-60℃之间，塔底温度在50-75℃之间，减少了热量的投入，降低了热源能耗。
本发明取消了MTBE装置的反应器，催化精馏塔内反应段具有催化剂床层，其高度较现有装置的反应段要高，如此加强了催化精馏塔内的反应，简化了工艺流程。
附图说明
图1是现有的稳定塔的结构示意图；
图2是现有的MTBE装置的结构示意图；
图3是本发明优选实施例提供的稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备的结构示意图；
图4是本发明优选实施例提供的催化精馏塔的结构示意图。
图中，1＇、稳定塔进料换热器；2＇、稳定塔；3＇、稳定塔塔底再沸器；4＇、稳定塔塔顶冷却器；5＇、稳定塔塔顶回流罐；6＇、稳定塔塔顶产品及回流泵；7＇、反应器；8＇、催化精馏塔进料换热器；9＇、催化精馏塔塔底泵；10＇、催化精馏塔；11＇、催化精馏塔塔底再沸器；12＇、催化精馏塔塔顶冷却系统；13＇、催化精馏塔塔顶回流罐；14＇、催化精馏塔塔顶产品及回流泵；15＇、甲醇萃取塔；16＇、萃取水冷却器；17＇、萃取水-甲醇回收塔进料换热器；18＇、甲醇回收塔；19＇、甲醇回收塔塔底泵；20＇、甲醇回收塔塔底再沸器；21＇、甲醇回收塔塔顶冷却器；22＇、甲醇回收塔塔顶回流罐；23＇、甲醇回收塔塔顶产品及回流泵；28＇、MTBE装置进料加热器；29＇、MTBE产品冷却器；
1、稳定塔进料加热器；2、稳定塔；3、稳定塔塔底再沸器；9、催化精馏塔塔底泵；10、催化精馏塔；12、催化精馏塔塔顶冷却系统；13、催化精馏塔塔顶回流罐；14、催化精馏塔塔顶产品及回流泵；15、甲醇萃取塔；16、萃取水冷却器；17、萃取水-甲醇回收塔进料换热器；18、甲醇回收塔；19、甲醇回收塔塔底泵；20、甲醇回收塔塔底再沸器；21、甲醇回收塔塔顶冷却器；22、甲醇回收塔塔顶回流罐；23、甲醇回收塔塔顶产品及回流泵；24、催化精馏塔进料加热器；25、精馏塔段；26、反应段；27、提馏段。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在现有稳定塔和MTBE装置催化精馏塔的结构基础上，将两者相结合进行了系统改进，本发明提供的一种稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备的结构如图3所示，在本实施例中，该稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备包括稳定塔系统和MTBE装置，压力为0.6MPag的原料先经稳定塔进料加热器1加热至泡点或微过热状态后进入稳定塔系统的稳定塔2，稳定塔2的塔底物料经冷却至40℃以下作为产品出装置，稳定塔2的塔顶压力为0.55MPag，并于局限于此，还可以为0.55-0.8MPag中的任一数值，其压力比催化精馏塔的压力高0.05-0.15Mpag，塔顶气相物料直接自压至MTBE装置，经催化精馏塔进料加热器24加热至65℃后进入MTBE装置的催化精馏塔10的塔底作为MTBE装置的进料，稳定塔2的塔底温度为136℃，并于局限于此，还可以为120-160℃中的任一数值，稳定塔2的塔底设置有稳定塔塔底再沸器3，热源为0.2MPag压力的蒸汽，还可以为反应温度为60℃以上的高温物料或高温物料与蒸汽的两者结合。催化精馏塔10的塔顶温度优选为40-60℃，塔底温度还可以为50-75℃中任一数值。
甲醇作为MTBE装置的进料，经过提压净化后的甲醇由催化精馏塔10的反应段进入催化精馏塔10内，优选的，在反应段26的每两层催化剂床层设置一甲醇进料口。如图4所示，催化精馏塔10由上到下分为三段，上部为精馏段25，中间为反应段26，下部为提馏段27，精馏塔段25和提馏段27均设置有塔板，反应段26内部装设有多层催化剂床层，在本实施例中，催化剂床层优选且不局限为10层，相邻两层催化剂床层之间设置两层分离塔板，为甲醇与塔底来的气相物料提供反应环境，使甲醇与塔底来的气相物料充分混合在反应段进行醚化反应，反应产生的重组分经过提馏段27与塔底来的气相进行传质传热，塔底物料以18.2t/h的速度由塔底抽出经催化精馏塔塔底泵9提压至0.8MPag作为稳定塔2的塔顶进料，经稳定塔2进一步分离出汽油组分作为产品出装置；反应段26的未反应液化气组分与塔顶回流进行传质传热，最终由塔顶抽出，催化精馏塔10的塔顶压力为0.5MPag，还可以为0.4-0.6MPag中任意值，经过催化精馏塔塔顶冷却系统12冷却至40℃后进入催化精馏塔塔顶回流罐13，催化精馏塔塔顶回流罐13罐底经催化精馏塔塔顶产品及回流泵14以18.7t/h的速度抽出，一部分物料作为催化精馏塔10的回流，剩余部分作为中间产品以24.4t/h的速度进入甲醇萃取塔15的底部，催化精馏塔塔顶回流罐13的罐顶不凝气正常排出。
于本实施例中，甲醇萃取塔15内设有60层筛板，还可以填充填料，采用水作为甲醇萃取塔15的萃取剂，催化精馏塔10的塔顶未反应液化气组分与萃取剂在甲醇萃取塔15内逆向传质，将未反应的甲醇溶解于水中，塔顶不含甲醇的未反应液化气组分作为产品出装置，塔底含甲醇的萃取水经萃取水-甲醇回收塔进料换热器17与甲醇回收塔18的塔底物料换热，换热后温度达到80℃进入甲醇回收塔18。
甲醇回收塔18内设有40层分离塔板，塔底设有甲醇回收塔塔底再沸器20，为甲醇回收塔18提供热源，热源采用1.0MPag的蒸汽，塔顶设有甲醇回收塔塔顶冷却器21及甲醇回收塔塔顶回流罐22提供回流，含甲醇的萃取水在甲醇回收塔18内传质传热，将萃取剂水和甲醇分离，塔顶气相物料经甲醇回收塔塔顶冷却器21冷却后进入甲醇回收塔塔顶回流罐22，甲醇回收塔塔顶回流罐22的罐顶不凝气正常排出，罐底物料经甲醇回收塔塔顶产品及回流泵23加压后一部分返回甲醇回收塔18塔顶作为回流，剩余部分作为产品返回甲醇原料罐，塔底萃取剂水经甲醇回收塔塔底泵19加压后，经萃取水-甲醇回收塔进料换热器17换热，再经萃取水冷却器16冷却至40℃以下进入甲醇萃取塔15顶部作为萃取剂循环使用。
与现有稳定塔系统和MTBE装置的结构相对比，本发明的稳定塔塔顶气不经过冷却直接到催化精馏塔作原料，省去了稳定塔塔顶冷却器、稳定塔塔顶回流罐、稳定塔塔顶产品及回流泵和反应器等装置，不但塔顶热量得到了充分利用，减少了大量的冷公用工程的投入，降低了能耗，减少了大量设备的投资，而且稳定塔压力得到大幅降低，降低了稳定塔塔底负荷，节省了热源消耗。
本发明催化精馏塔的塔底不再设置催化精馏塔塔底再沸器，稳定塔及催化精馏塔的热源来自稳定塔塔底再沸器，催化精馏塔处于低温操作，其塔顶温度在40-60℃之间，塔底温度在50-75℃之间，减少了热量的投入，降低了热源能耗。
本发明取消了MTBE装置的反应器，催化精馏塔内反应段具有至少一层催化剂床层，其高度较现有装置的反应段要高，如此加强了催化精馏塔内的反应，简化了工艺流程。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备，包括稳定塔系统和MTBE装置，其特征在于：原料经稳定塔进料加热器(1)加热后进入所述稳定塔系统的稳定塔(2)，所述稳定塔(2)的塔顶物料经催化精馏塔进料加热器(24)加热后进入所述MTBE装置的催化精馏塔(10)的塔底，甲醇物料进入所述催化精馏塔(10)的反应段与塔底来的气相物料在反应段进行醚化反应；
所述催化精馏塔(10)的塔底物料经催化精馏塔塔底泵(9)加压后作为所述稳定塔(2)的塔顶进料，经所述稳定塔(2)进一步分离出汽油组分作为产品出装置；
所述催化精馏塔(10)的塔顶未反应液化气经冷却加压处理后一部分返回所述催化精馏塔(10)塔顶作为回流，剩余部分作为中间产品进入甲醇萃取塔(15)底部与萃取剂逆向传质，所述甲醇萃取塔(15)塔顶不含甲醇的未反应液化气作为产品出装置，塔底含甲醇的萃取剂与甲醇回收塔(18)的塔底萃取剂换热后进入所述甲醇回收塔(18)将萃取剂与甲醇分离，所述甲醇回收塔(18)塔顶气相物料经冷却加压处理后一部分返回所述甲醇回收塔(18)塔顶作为回流，剩余部分作为产品返回甲醇原料罐；
所述甲醇回收塔(18)塔底萃取剂依次经加压、换热和冷却处理后返回至所述甲醇萃取塔(15)进行循环使用。
2.根据权利要求1所述的稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备，其特征在于：所述催化精馏塔进料加热器(24)的热源为温度在60℃以上的物料或压力在0.2MPag以上的蒸汽的一种或结合。
3.根据权利要求1所述的稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备，其特征在于：所述催化精馏塔(10)包括位于上部的精馏塔段(25)、位于中间的反应段(26)和位于下部的提馏段(27)，所述精馏塔段(25)和所述提馏段(27)均设置有塔板，所述反应段(26)设置有催化剂床层。
4.根据权利要求3所述的稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备，其特征在于：所述反应段(26)设置有至少两层催化剂床层，相邻两层催化剂床层之间设置两层塔板。
5.根据权利要求4所述的稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备，其特征在于：所述反应段(26)的每两层催化剂床层设置一甲醇进料口。
6.根据权利要求1所述的稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备，其特征在于：所述催化精馏塔(10)的塔顶温度为40-60℃，塔底温度为50-75℃，塔顶压力为0.4-0.6MPag。
7.根据权利要求1所述的稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备，其特征在于：所述甲醇萃取塔(15)内设置有填料或筛板，萃取剂为水。
8.根据权利要求1所述的稳定塔与MTBE装置催化精馏塔联合循环设备，其特征在于：所述稳定塔(2)的塔底温度为120-160℃，塔顶压力比所述催化精馏塔(10)的压力高0.05-0.15MPag。
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