CN108117482B - 一种炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置及方法。该炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置包括烷基化单元、异丁烷脱氢单元和MTBE单元；所述烷基化单元包括烷基化装置；所述异丁烷脱氢单元包括脱异丁烷塔和丙烷‑异丁烷混合脱氢装置；所述MTBE单元包括MTBE装置；所述烷基化装置、所述脱异丁烷塔、所述丙烷‑异丁烷混合脱氢装置和所述MTBE装置依次相连通。本发明实现了碳四烃及液化气各组分的加工利用，通过优化配置流程避开碳四烃的单组分分离，有效解决目前炼厂面临的国VI汽油升级的困境，并相应降低能耗，保证产品质量；能够最大量生产高辛烷值汽油组分，实现炼厂国VI汽油升级。

Description

一种炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置及方法
技术领域
本发明属于炼油技术领域，涉及一种炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置及炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用生产高辛烷值汽油组分MTBE的方法。
背景技术
炼油行业的碳四烃主要产自催化裂化装置，部分为催化重整、加氢裂化等装置产的饱和液化气。基于碳四烃/饱和液化气的组成特点，炼厂采用相应的加工模式。
催化裂化装置的典型碳四烃的组成如表1所示：
表1
Figure BDA0001504379980000011
其传统加工模式为：催化裂化碳四通过MTBE装置将其中的异丁烯转化为MTBE，MTBE作为高辛烷值组分进行汽油调和，剩余碳四(醚后碳四)通常就作为液化气出售。醚后碳四主要组成是异丁烷和碳四烯烃，还有对其中的碳四烯进一步加工，如通过烯烃异构化为异丁烯以多产MTBE，或碳四烯烃与醋酸生产醋酸仲丁酯等，将烯烃进一步转化后的剩余碳四再出售，以提高碳四烯烃的利用率。
催化裂化装置同时产出碳三，通常将丙烯聚合生产聚丙烯，剩余的丙烷作为液化气出售。
由于国内催化汽油占商品汽油的比重过大，且催化汽油中烯烃含量过高，造成汽油调和困难，已有降低催化汽油并多产液化气的催化裂化技术应用于炼厂，如MIP-CGP工艺，其典型的液化气产品组成如表2所示：
表2
Figure BDA0001504379980000012
该工艺后续加工同传统的催化裂化装置，即通过气分分离出丙烷、丙烯，丙烯为作为主要产品；再通过MTBE装置将其中的异丁烯与甲醇合成为MTBE，其醚后碳四仍主要是碳四烯烃、异丁烷，有进一步加工利用的空间。
催化重整、加氢裂化等装置产饱和液化气(以某炼厂为例)主要组成为：25％丙烷，45％正丁烷，27％异丁烷及少量其它烃类。由于不含烯烃，在炼厂的利用率低，一般也不分离，直接作为液化气出售。
然而，随着国VI汽油标准即将颁布(预计2019年实施)，该标准将要求汽油的烯烃、芳烃含量进一步降低。由于国内炼厂装置构成，汽油中催化汽油和重整汽油所占比例高，为保证辛烷值，汽油中的烯烃、芳烃含量较高，应对国VI汽油的压力很大。烷基化汽油作为优良的高辛烷值汽油调和组分，不含烯烃、芳烃，通过烷基化汽油与炼厂汽油的调配，较容易达到国VI标准。烷基化技术在国外应用广泛，国内烷基化油所占比重很低，针对国VI汽油升级，烷基化装置势在必行。由于国内对于高辛烷值的汽油添加剂MTBE仍未限制，国VI汽油的氧含量仍为＜2.7％，利用MTBE进行汽油调和仍是有效手段，在一段时间内对MTBE还将维持较高的需求。
炼厂碳四烃的各组分进行加工利用的通常做法是先将碳四进行分离，然后再针对各组分物料的特性分别加以利用。由于碳四各组分的沸点接近(见下表3)，进行单组分分离难度大。
表3
组分 异丁烷 异丁烯 丁烯-1 正丁烷 反丁烯 顺丁烯
沸点(℃) -11.73 -6.90 -6.26 -0.50 0.88 3.74
相对挥发度 1.130 1.005 1.000 0.863 0.830 0.800
为将碳四烃的各组分进行充分利用，通常先将各组分分离，然后再分别加以利用。由此带来的问题是：要进行碳四烃分离，必须采用普通精馏技术脱除碳三(丙烷)，然后再将异丁烷、正丁烷和丁烯进行分离和提纯。但由于异丁烷和丁烯-1沸点相差较小，采用普通精馏(或精密精馏)分离得到高纯异丁烷，其能耗较大。而正丁烷与反丁烯的沸点相差仅为1.38℃，且正丁烷的沸点处于丁烯-1和反丁烯之间，如果采用普通精馏工艺来分离丁烯与正丁烷比较困难，需借助萃取精馏等技术，使得碳四烃分离的能耗大。
因此，如何利用炼厂现有的碳四烃及饱和液化气资源进行深加工，以应对国VI汽油升级，实现炼厂内部汽油生产达标，是各炼厂实际面临的问题。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置及炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用生产高辛烷值汽油组分MTBE的方法。能够实现了碳四烃各组分的加工利用，通过优化配置流程避开碳四烃的单组分分离，有效解决目前炼厂面临的国VI汽油升级的困境，并相应降低能耗，保证产品质量。
本发明的目的通过以下技术方案得以实现：
一方面，本发明提供一种炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置，该炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置包括烷基化单元、异丁烷脱氢单元和MTBE单元；
所述烷基化单元包括烷基化装置；
所述异丁烷脱氢单元包括脱异丁烷塔和丙烷-异丁烷混合脱氢装置；
所述MTBE单元包括MTBE装置；
所述烷基化装置、所述脱异丁烷塔、所述丙烷-异丁烷混合脱氢装置和所述MTBE装置依次相连通。
上述的炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置中，优选地，所述MTBE装置与所述丙烷-异丁烷混合脱氢装置循环相连通。
上述的炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置中，优选地，所述异丁烷脱氢单元还包括异构化装置，所述脱异丁烷塔与所述异构化装置相连通；所述异构化装置与所述丙烷-异丁烷混合脱氢装置相连通；所述异构化装置用于将正丁烷异构化成异丁烷。
另一方面，本发明还提供一种炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用生产高辛烷值汽油组分MTBE(甲基叔丁基醚)的方法，其采用上述炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置进行操作，包括以下步骤：
步骤一，将炼厂副产碳四烃进入烷基化装置中，若进料碳四烃中的碳四烯烃含量高于异丁烷，则通过补充炼厂副产液化气，以提升异丁烷对于碳四烯烃的比例满足异丁烷与碳四烯烃的摩尔比为(1.05-1.10)：1，作为烷基化装置的适宜进料；反之，则无需补充炼厂副产液化气，经过烷基化反应后的轻烃产物主要为正丁烷和异丁烷，重烃产物为烷基化油；
步骤二，将烷基化反应后的轻烃产物连同其余副产液化气进入脱异丁烷塔，通过脱异丁烷塔精馏脱除正丁烷，经过脱异丁烷塔后的混合产物主要包括丙烷和异丁烷；
步骤三，经过脱异丁烷塔后的混合产物进入丙烷-异丁烷混合脱氢装置，反应并分离(通过精馏塔进行分离的，本发明此步骤属于常规操作，进行了省略)后获得脱氢碳四、丙烯、氢气和燃料气；
步骤四，将脱氢碳四连同外部甲醇进入MTBE装置合成MTBE。
上述方法中，步骤一中的烷基化油、步骤二中的正丁烷、步骤三中的丙烯可直接作为产品。
上述方法中，所述脱氢碳四主要为富异丁烯碳四。
上述方法中，优选地，在步骤二中，经过脱异丁烷塔脱除的正丁烷进一步通过异构化装置异构转化为异丁烷进入丙烷-异丁烷混合脱氢装置中。
上述方法中，优选地，在步骤四中，经过MTBE装置反应的副产循环碳四通过循环进入丙烷-异丁烷混合脱氢装置中。
上述方法中，所述循环碳四主要为异丁烷。
上述方法中，优选地，在步骤三中，还包括将炼厂碳三进入丙烷-异丁烷混合脱氢装置中。
上述方法中，优选地，所述碳四烃包括醚后碳四和炼厂剩余碳四。
上述方法中，醚后碳四主要指催化裂化装置产生的醚后碳四；炼厂剩余碳四指醚后碳四的烯烃进一步加工后的剩余碳四。
上述方法中，优选地，所述液化气包括重整液化气和饱和液化气。
上述方法中，饱和液化气是指加氢裂化液化气等的炼厂饱和液化气。
炼厂催化裂化的醚后碳四主要包括正丁烷、异丁烷、丁烯-1、顺丁烯和反丁烯等，烯烃经进一步加工后的剩余碳四仍是上述组分，但丁烯-1、顺丁烯和反丁烯的含量降低；重整液化气、加氢裂化液化气等的饱和液化气主要包括丙烷、正丁烷、异丁烷等。
上述方法中，通过优化流程配置，可避开繁琐的萃取精馏的碳四烃分离过程，关键在于结合碳四烃的组成状况合理分配各装置进料。
上述方法中，既可采用炼厂碳四烃为原料，又可同时加工炼厂的液化气(丙烷未从中分离)，且更适合全厂碳四烃及液化气集中加工，目的在于最大量生产高辛烷值汽油组分，实现炼厂国VI汽油升级。
本发明提供的炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置及方法具备以下优点：
(1)既实现了碳四烃各组分的加工利用，同时通过优化配置流程避开碳四烃的单组分分离，且有效解决目前炼厂面临的国VI汽油升级的困境，并相应降低能耗，保证产品质量；
(2)既可采用炼厂碳四烃为原料，又可同时加工炼厂的液化气(丙烷未从中分离)，且更适合全厂碳四烃及液化气集中加工，能够最大量生产高辛烷值汽油组分，实现炼厂国VI汽油升级；
(3)工艺流程设计合理顺畅，减少碳四分离的萃取精馏工序，简化了流程，有效节约能耗和投资，可保证产品烷基化油和MTBE质量，达到质量要求。
附图说明
图1为本发明实施例1中的炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置示意图；
图2为本发明实施例2中的改进前的炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置示意图；
图3为本发明实施例2中的改进后的炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置示意图；
附图符号说明：
1烷基化装置，2脱异丁烷塔，3丙烷-异丁烷混合脱氢装置，4MTBE装置，5异构化装置，201原料分离装置，202烷基化装置，203丙烷-异丁烷混合脱氢装置，204MTBE装置，301烷基化装置，302脱异丁烷塔，303丙烷-异丁烷混合脱氢装置，304MTBE装置。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供一种炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置，如图1所示，该炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置包括烷基化装置1，脱异丁烷塔2、丙烷-异丁烷混合脱氢装置3、MTBE装置4和异构化装置5。烷基化装置1、脱异丁烷塔2、丙烷-异丁烷混合脱氢装置3和MTBE装置4依次相连通；并且MTBE装置4与丙烷-异丁烷混合脱氢装置3循环相连通。脱异丁烷塔2与异构化装置5相连通；异构化装置5与丙烷-异丁烷混合脱氢装置3相连通。
本实施例还提供一种炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用生产高辛烷值汽油组分MTBE的方法，其采用上述炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置进行操作，包括以下步骤：
步骤一，将炼厂副产碳四烃(包括炼厂剩余碳四和醚后碳四)进入烷基化装置中，若进料碳四烃中的碳四烯烃含量高于异丁烷，则通过补充炼厂副产液化气(包括重整液化气或其它饱和液化气)，以提升异丁烷对于碳四烯烃的比例，反之，则无需补充炼厂副产液化气，经过烷基化反应后的轻烃产物主要为正丁烷和异丁烷，重烃产物为烷基化油；
步骤二，将烷基化反应后的轻烃产物连同副产液化气进入脱异丁烷塔，通过脱异丁烷塔精馏脱除正丁烷，正丁烷再通过异构化装置异构转化为异丁烷进入丙烷-异丁烷混合脱氢装置中，经过脱异丁烷塔后的混合产物主要包括丙烷和异丁烷；
步骤三，经过脱异丁烷塔后的混合产物进入丙烷-异丁烷混合脱氢装置，反应获得脱氢碳四(主要为富异丁烯碳四)、丙烯、氢气和燃料气；
步骤四，将脱氢碳四连同外部甲醇进入MTBE装置合成MTBE，经过MTBE装置反应的副产循环碳四(主要为异丁烷)通过循环进入丙烷-异丁烷混合脱氢装置中。
实施例2
本实施提供一目前正在实施的某炼厂的轻烃综合利用项目，设计了两种流程配置。该炼厂轻烃各原料组分占比如表4所示。
表4
Figure BDA0001504379980000061
Figure BDA0001504379980000071
原设计流程装置示意图如图2所示，包括原料分离装置201，烷基化装置202，丙烷-异丁烷混合脱氢装置203，MTBE装置204。原料分离装置201与烷基化装置202相连通，原料分离装置201与丙烷-异丁烷混合脱氢装置203相连通，丙烷-异丁烷混合脱氢装置203与MTBE装置204相循环连通。该装置的原料进入和产物出入图2已详细标出，在此不一一赘述。
优化后的流程图即为本发明的炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置，因该项目的正丁烷有其他用途，同时为了与原设计流程进行对比，故未配置正丁烷异构化装置，正丁烷经分离后直接出厂。该装置示意图如图3所示，包括烷基化装置301，脱异丁烷塔302、丙烷-异丁烷混合脱氢装置303和MTBE装置304。烷基化装置1、脱异丁烷塔2、丙烷-异丁烷混合脱氢装置3和MTBE装置4依次相连通；并且MTBE装置4与丙烷-异丁烷混合脱氢装置3循环相连通。
结合图3，本实施例还提供一种炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用生产高辛烷值汽油组分MTBE的方法，其采用上述炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置进行操作，包括以下步骤：
步骤一，将炼厂副产碳四烃(包括炼厂剩余碳四和醚后碳四)进入烷基化装置中，该进料无需补充炼厂副产液化气，经过烷基化反应后的轻烃产物主要为正丁烷和异丁烷，还有少量丙烷，重烃产物为烷基化油；
步骤二，将烷基化反应后的混合气态产物连同副产液化气(包括重整液化气和饱和液化气)进入脱异丁烷塔，通过脱异丁烷塔精馏脱除正丁烷，正丁烷作为产品回收，经过脱异丁烷塔后的混合产物主要包括丙烷和异丁烷；
步骤三，经过脱异丁烷塔后的混合产物进入丙烷-异丁烷混合脱氢装置，反应获得脱氢碳四、丙烯、氢气和燃料气；
步骤四，将脱氢碳四连同外部甲醇进入MTBE装置合成MTBE，经过MTBE装置反应的副产循环碳四通过循环进入丙烷-异丁烷混合脱氢装置中进一步参与反应。
通过上述两种对比实验方案，采用原设计流程装置图2和本发明优化装置图3后的综合能耗实验数据分别如表5和表6所示。
表5
Figure BDA0001504379980000081
表6
Figure BDA0001504379980000082
Figure BDA0001504379980000091
上述两种方案装置投资和综合能够比较如下表7所示。
表7
原流程 优化流程
装置投资(万元) 122500 119500
综合能耗(MJ/h) 1098658 800780
采用优化流程后的烷基化油和MTBE的产品质量较前一方案没有变化。
通过上述综合能耗比较可知，采用本发明提供的炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置能够使装置投资降低，综合能耗大幅度降低，综合能耗降低了27％。
综上所述，采用本发明的炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置既实现了碳四烃各组分的加工利用，同时通过优化配置流程避开碳四烃的单组分分离，且有效解决目前炼厂面临的国VI汽油升级的困境，并相应降低能耗，保证产品质量；既可采用炼厂碳四烃为原料，又可同时加工炼厂的液化气(丙烷未从中分离)，且更适合全厂碳四烃及液化气集中加工，能够最大量生产高辛烷值汽油组分，实现炼厂国VI汽油升级；工艺流程设计合理顺畅，减少碳四分离的萃取精馏工序，简化了流程，有效节约能耗和投资，可保证产品烷基化油和MTBE质量，达到质量要求。

Claims (6)

1.一种炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用生产高辛烷值汽油组分MTBE和烷基化油的方法，其采用炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置进行操作，包括以下步骤：
步骤一，将炼厂副产碳四烃进入烷基化装置中，若进料碳四烃中的碳四烯烃含量高于异丁烷，则通过补充炼厂副产液化气，以提升异丁烷对于碳四烯烃的比例，满足异丁烷与碳四烯烃的摩尔比为（1.05-1.10）：1，作为烷基化装置的适宜进料；反之，则无需补充炼厂副产液化气，经过烷基化反应后的轻烃产物主要为正丁烷和异丁烷，重烃产物为烷基化油；
步骤二，将烷基化反应后的轻烃产物连同其余副产液化气进入脱异丁烷塔，通过脱异丁烷塔精馏脱除正丁烷，经过脱异丁烷塔后的混合产物主要包括丙烷和异丁烷；
步骤三，经过脱异丁烷塔脱除的正丁烷进一步通过异构化装置异构转化为异丁烷进入丙烷-异丁烷混合脱氢装置中；经过脱异丁烷塔后的混合产物进入丙烷-异丁烷混合脱氢装置，反应并分离后获得脱氢碳四、丙烯、氢气和燃料气；
步骤四，将脱氢碳四连同外部甲醇进入MTBE装置合成MTBE；
所述炼厂副产碳四烃及液化气综合加工利用装置包括：
烷基化单元、异丁烷脱氢单元和MTBE单元；
所述烷基化单元包括烷基化装置；
所述异丁烷脱氢单元包括脱异丁烷塔、异构化装置和丙烷-异丁烷混合脱氢装置；
所述MTBE单元包括MTBE装置；
所述烷基化装置、所述脱异丁烷塔、所述丙烷-异丁烷混合脱氢装置和所述MTBE装置依次相连通；
所述脱异丁烷塔、所述异构化装置和所述丙烷-异丁烷混合脱氢装置依次相连通。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述MTBE装置与所述丙烷-异丁烷混合脱氢装置循环相连通。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤四中，经过MTBE装置反应的副产循环碳四通过循环进入丙烷-异丁烷混合脱氢装置中。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤三中，还包括将炼厂碳三进入丙烷-异丁烷混合脱氢装置中。
5.根据权利要求1~4任一项所述的方法，其特征在于：所述碳四烃包括醚后碳四和炼厂剩余碳四。
6.根据权利要求1~4任一项所述的方法，其特征在于：所述液化气包括重整液化气和饱和液化气。
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