CN115261064B - 一种费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理系统及方法，属于煤化工技术领域。该系统包括：轻油脱水塔、芳烃脱水塔、静态混合器及烷基化反应器；轻油脱水塔的入口用于通入待脱水的轻油，芳烃脱水塔的入口用于通入待脱水的芳烃，轻油脱水塔的出口以及芳烃脱水塔的出口均与静态混合器的入口连接；静态混合器的出口与烷基化反应器的入口连接；轻油脱水塔以及芳烃脱水塔在使用时均装填有3A分子筛，烷基化反应器在使用时装填有固体酸催化剂。上述装置能够将轻油和芳烃的水含量降至20ppm以下(0.0020％)，无苯驰放，经济效益高，环境影响小；在脱水后不会影响到费托轻质馏分油本身的烯烷比，利于使固体酸催化剂寿命稳定。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工技术领域，具体而言，涉及一种费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理系统及方法。
背景技术
费托轻质馏分油品内的烯烃与苯或者萘等芳香烃可以在固体酸催化剂上发生烷基化反应，所得产物为烷基苯或者烷基萘，统称烷基芳烃。但如果反应过程中，原料含水量超过20ppm，固体酸催化剂的寿命会大幅下降；这就需要对原料进行脱水处理，但如果将费托轻质馏分油与芳烃预混再进行3A分子筛吸附脱水，由于烯烃分子存在极性，会与水分子形成竞争吸附关系，吸附脱水过程会对费托轻质馏分油内的烯烃与芳烃的混合比例造成影响，从而影响烷基化反应进程。
目前，通常采用以下方式对原料进行脱水处理：
方案一、在将含水的苯在脱水塔中加热，含水的苯从塔顶馏出，经过水包静置分层脱水，含饱和水的苯返回脱水塔；不含水的苯从塔釜馏出。
方案二、使用柔性加热装置包裹在绝缘油桶上，对桶内绝缘油进行加热，使水分汽化，再用去潮排气装置抽走水汽，并向绝缘油桶中补入干燥空气，以达到油品干燥效果。
方案三、使用加热棒在润滑油箱中加热，使水分蒸发，并通过设置设置蒸发箱、进料管、出料管、连接管、蓄液池、封板、排放管、连接套、限位块、转板、限位杆和拉簧等措施，实现了防止排放管内部凝结的水流回蒸发箱的功能，达到油品干燥效果。
方案四、脱水系统内有两台3A分子筛脱水器，一开一备，将丙酮打入装有3A分子筛的脱水器中，在3A分子筛吸附饱和后，使用蒸汽加热再生，与此同时将丙酮切入另一台备用脱水器。
方案五、在吸附塔内从下到上依次为磁球、脱水床层、脱酸床层、脱含氧化合物床层。其中脱水床层装填了3A分子筛。费托油品经过上述床层后达到干燥、净化的效果。
但上述方案均与固体酸催化工艺不适配。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种适用于以固体酸催化的费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理系统，以解决上述技术问题。
本发明的目的之二在于提供一种适用于以固体酸催化的费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理方法。
本申请可这样实现：
第一方面，本申请提供一种费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理系统，包括：轻油脱水塔、芳烃脱水塔、静态混合器以及烷基化反应器；
轻油脱水塔的入口用于通入待脱水的轻油，轻油脱水塔的出口与静态混合器的入口连接；
芳烃脱水塔的入口用于通入待脱水的芳烃，芳烃脱水塔的出口也与静态混合器的入口连接；
静态混合器的出口与烷基化反应器的入口连接；
轻油脱水塔以及芳烃脱水塔在使用时均装填有3A分子筛，烷基化反应器在使用时装填有固体酸催化剂。
在可选的实施方式中，原料预处理系统还包括轻油储罐、轻油循环泵、芳烃储罐和芳烃循环泵；
轻油储罐的出口与轻油循环泵的入口连接，轻油循环泵的出口与轻油脱水塔的入口连接；
芳烃储罐的出口与芳烃循环泵的入口连接，芳烃循环泵的出口与芳烃脱水塔的入口连接。
在可选的实施方式中，原料预处理系统还包括轻油缓冲罐、轻油进料泵、芳烃缓冲罐和芳烃进料泵；
轻油缓冲罐和轻油进料泵依次连接于轻油脱水塔和静态混合器之间；
芳烃缓冲罐和芳烃进料泵依次连接于芳烃脱水塔和静态混合器之间。
在可选的实施方式中，原料预处理系统还包括取样器组件；
取样器组件包括第一取样器、第二取样器、第三取样器和第四取样器，其中，第一取样器和第二取样器分别设置于轻油脱水塔的入口和出口的管线上，第三取样器和第四取样器分别设置于芳烃脱水塔的入口和出口的管线上。
在可选的实施方式中，原料预处理系统还包括流量计组件；
流量计组件包括轻油流量计和芳烃流量计；
轻油流量计设置于轻油进料泵与静态混合器之间的管线上，芳烃流量计设置于芳烃进料泵与静态混合器之间的管线上。
在可选的实施方式中，原料预处理系统还包括氮气储罐，氮气储罐的入口用于通入氮气，氮气储罐的出口分别与轻油脱水塔的出口处的管线以及芳烃脱水塔的出口处的管线连接，以对轻油脱水塔内的3A分子筛以及芳烃脱水塔内的3A分子筛进行再生。
在可选的实施方式中，原料预处理系统还包括氮气预热器，氮气预热器的入口与氮气储罐的出口连接，氮气预热器的出口分别与轻油脱水塔的出口处的管线以及芳烃脱水塔的出口处的管线连接。
第二方面，本申请提供一种费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理方法，包括以下步骤：
采用前述实施方式任一项的原料预处理系统，将经轻油脱水塔脱水后的轻油与经芳烃脱水塔脱水后芳烃在静态混合器中混合，随后再于烷基化反应器内发生烷基化反应。
在可选的实施方式中，轻油脱水塔内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过轻油脱水塔的床层的轻油质量比为3-10:1000；
和/或，芳烃脱水塔内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过芳烃脱水塔的床层的芳烃质量比为3-15:1000。
在可选的实施方式中，烷基化反应器内的装填的固体酸催化剂包括β沸石、固体磷酸催化剂、MCM系列分子筛催化剂、13X分子筛催化剂以及阳离子交换树脂中的至少一种；
在可选的实施方式中，MCM系列分子筛催化剂包括MCM-22、MCM-36、MCM-41以及MCM-49中的至少一种。
在可选的实施方式中，还包括：通过取样器组件对脱水后的轻油和芳烃中的水含量进行监测。
在可选的实施方式中，还包括：通过流量计组件对待通入静态混合器的芳烃和轻油的流量进行监测。
在可选的实施方式中，还包括：对轻油脱水塔以及芳烃脱水塔内通入氮气以对轻油脱水塔内的3A分子筛以及芳烃脱水塔内的3A分子筛进行再生。
本申请的有益效果包括：
本申请通过将轻油以及芳烃分别脱水，然后再混合进行烷基化反应，该方法处理后的原料水含量可控制在20ppm以下，处理后的原料中烯烃与芳烃的比例可控，可就不同固体酸催化剂的烯/芳烃比需求进行灵活调整，与以固体酸为催化剂、以费托轻质油为原料进行烷基芳烃制备的工艺非常契合，有利于提高固体酸催化剂寿命的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请提供的费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理系统的结构示意图。
图标：101-轻油储罐；102-轻油循环泵；103-轻油脱水塔；104-轻油缓冲罐；105-轻油进料泵；106-轻油流量计；201-芳烃储罐；202-芳烃循环泵；203-芳烃脱水塔；204-芳烃缓冲罐；205-芳烃进料泵；206-芳烃流量计；300-静态混合器；400-烷基化反应器；501-氮气储罐；502-氮气预热器；1-第一阀门；2-第二阀门；3-第三阀门；4-第四阀门；5-第五阀门；6-第六阀门；7-第七阀门；8-第八阀门；9-第九阀门；10-第十阀门；11-第十一阀门；12-第十二阀门；13-第十三阀门；21-第一取样器；22-第二取样器；23-第三取样器；24-第四取样器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请提供的费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理系统及方法进行具体说明。
发明人通过研究提出：
目前通常采用的方案一，其具体采用了精馏的方法对苯进行干燥脱水，其中苯的沸点80℃，水的沸点100℃，二者沸点相差虽然很大，但是苯与水形成二元共沸物，共沸物中组份比例为苯：水＝91：9，理论上无法将苯和水通过共沸的方法分的很彻底。并且因为共沸作用的存在，系统需要定期驰放苯水混合物，因此苯的收率受限，经济效益受到影响；同时产生含苯废水，对环境影响也较大。
方案二和方案三均采用了加热使水分汽化，再通过气液分离，达到绝缘油或润滑油脱水的目的，但绝缘油及润滑油一般沸点较高，超过200℃，其沸点高于水才可以使用此方法。但此方法对于费托轻质馏分油制备烷基苯的反应来说不适用，因为费托轻质馏分油(沸程69-343℃)和苯(沸点80℃)，在加热过程中，这两种物质的比水先蒸发，无法通过气液分离进行干燥脱水。
方案四原理上采用了3A分子筛吸附脱水的方法，但其工艺流程为丙酮连续化脱水的工艺流程，适用于丙酮脱水技术领域。而固体酸催化工艺要求将芳烃、费托油分别脱水，再按催化剂比例混合，因此方案四的总体工艺流程与固体酸催化工艺不适配。
方案五原理上也采用了吸附的方法脱水，通过在吸附塔的不同床层装入3A、5A、碱性白土、13X分子筛，油品通过后进行吸附，但其同样与固体酸催化工艺不适配。
其原因如下：费托轻质馏分油内的烯烃会与水在分子筛上形成竞争吸附，脱水后烯/烷比会变化，从而与苯混合后会影响苯烯比，而苯烯比直接影响固体酸催化剂的寿命。因此固体酸催化工艺需要将苯、费托油分别脱水，不能混合一起脱水，否则脱水后苯烯比会发生不可控变化。
需说明的是，按照方案五建造2座吸附塔同样不能达到工艺要求。其原因在于：3A分子筛因其孔道直径正好与水分子直径大小相仿，所以能够更好地选择性吸附水分子，而使水分子吸附竞争中更有利，从而使烯烷比变化的影响更小。5A、13X孔道较大，在吸水的同时会大量吸附苯分子、烯烃分子，造成原料浪费以及再生时不必要的能耗增加。碱性白土用于油品脱酸，对油品脱水效果一般。因此在吸附塔的不同床层装入3A、5A、碱性白土、13X分子筛不能很好的达到固体酸催化工艺的需求。
因此，发明人创造性地提出了一种费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理系统及方法。以下“轻油”具体指“费托轻质油”。
具体的，如图1所示，该原料预处理系统包括：轻油脱水塔103、芳烃脱水塔203、静态混合器300以及烷基化反应器400；
轻油脱水塔103的入口用于通入待脱水的轻油，轻油脱水塔103的出口与静态混合器300的入口连接；
芳烃脱水塔203的入口用于通入待脱水的芳烃，芳烃脱水塔203的出口也与静态混合器300的入口连接；
静态混合器300的出口与烷基化反应器400的入口连接；
也即，将轻油原料和芳烃原料分别进行脱水，随后再于静态混合器300中混合，进而再将混合物在烷基化反应器400内进行烷基化反应。
上述轻油脱水塔103以及芳烃脱水塔203在使用时均装填有3A分子筛，烷基化反应器400在使用时装填有固体酸催化剂。
作为参考地，轻油脱水塔103内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过轻油脱水塔103的床层的轻油质量比为3-10:1000，如3:1000、4:1000、5:1000、6:1000、7:1000、8:1000、9:1000或10:1000等，也可以为3-10:1000范围内的其它任意值。
需说明的是，若轻油脱水塔103内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过轻油脱水塔103的床层的轻油质量比低于3:1000，容易导致轻油脱水塔出口产品水含量超标，从而影响烷基化催化剂寿命；若高于10:1000，则3A分子筛未达到饱和吸附，未能充分发挥其脱水吸附效率。
芳烃脱水塔203内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过芳烃脱水塔203的床层的芳烃质量比可以为3-15:1000，如3:1000、4:1000、5:1000、6:1000、7:1000、8:1000、9:1000、10:1000、11:1000、12:1000、13:1000、14:1000或15:1000等，也可以为3-15:1000范围内的其它任意值。
需说明的是，若芳烃脱水塔203内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过芳烃脱水塔203的床层的轻油质量比低于3:1000，容易导致芳烃脱水塔出口产品水含量超标，从而影响烷基化催化剂寿命；若高于15:1000，容易导致则3A分子筛未达到饱和吸附，未能充分发挥其脱水吸附效率。
烷基化反应器400内的装填的固体酸催化剂示例性但非限定性地可包括β沸石、固体磷酸催化剂、MCM系列分子筛催化剂、13X分子筛催化剂以及阳离子交换树脂中的至少一种。
其中，MCM系列分子筛催化剂可包括MCM-22、MCM-36、MCM-41以及MCM-49中的至少一种。
上述原料预处理系统还包括轻油储罐101、轻油循环泵102、芳烃储罐201和芳烃循环泵202。
轻油储罐101的出口与轻油循环泵102的入口连接，轻油循环泵102的出口与轻油脱水塔103的入口连接；芳烃储罐201的出口与芳烃循环泵202的入口连接，芳烃循环泵202的出口与芳烃脱水塔203的入口连接。
轻油原料先通入轻油储罐101中储存备用，当需要使用时，通过轻油循环泵102将轻油储罐101中的轻油原料泵入至轻油脱水塔103内进行脱水处理。同理地，芳烃原料先通入芳烃储罐201中储存备用，当需要使用时，通过芳烃循环泵202将芳烃储罐201中的芳烃原料泵入至芳烃脱水塔203内进行脱水处理。
进一步地，上述原料预处理系统还包括轻油缓冲罐104、轻油进料泵105、芳烃缓冲罐204和芳烃进料泵205。
轻油缓冲罐104和轻油进料泵105依次连接于轻油脱水塔103和静态混合器300之间；芳烃缓冲罐204和芳烃进料泵205依次连接于芳烃脱水塔203和静态混合器300之间。
经轻油脱水塔103脱水后的轻油先通入至轻油缓冲罐104内备用，当需与芳烃混合时，通过轻油进料泵105将轻油缓冲罐104内的脱水轻油泵入至静态混合器300即可。同理地，经芳烃脱水塔203脱水后的芳烃先通入至芳烃缓冲罐204内备用，当需与轻油混合时，通过芳烃进料泵205将芳烃缓冲罐204内的脱水芳烃泵入至静态混合器300即可。
静态混合器300内的脱水芳烃与脱水轻油混合后，通过管线通入至烷基化反应器400反应后，即可得到烷基芳烃产品。
本申请中，原料预处理系统还包括取样器组件。
具体的，取样器组件包括第一取样器21、第二取样器22、第三取样器23和第四取样器24。其中，第一取样器21和第二取样器22分别设置于轻油脱水塔103的入口和出口的管线上，第三取样器23和第四取样器24分别设置于芳烃脱水塔203的入口和出口的管线上。
通过设置上述取样器组件，进料期间可在线监测脱水前和脱水后的轻油以及芳烃的水含量。
进一步地，本申请的原料预处理系统还包括流量计组件。
流量计组件包括轻油流量计106和芳烃流量计206；轻油流量计106设置于轻油进料泵105与静态混合器300之间的管线上，芳烃流量计206设置于芳烃进料泵205与静态混合器300之间的管线上。
上述轻油流量计106和芳烃流量计206优选采用串级控制，实现轻油和芳烃按需求比例进料。具体的，上述轻油流量计106与下述第十三阀门13串联，由第十三阀门13控制流量；芳烃流量计206与下述第九阀门9串联，由第九阀门9控制流量。
进一步地，上述原料预处理系统还包括氮气储罐501，氮气储罐501的入口用于通入氮气，氮气储罐501的出口分别与轻油脱水塔103的出口处的管线以及芳烃脱水塔203的出口处的管线连接，以对轻油脱水塔103内的3A分子筛以及芳烃脱水塔203内的3A分子筛进行再生。
较佳地，原料预处理系统还包括氮气预热器502，氮气预热器502的入口与氮气储罐501的出口连接，氮气预热器502的出口分别与轻油脱水塔103的出口处的管线以及芳烃脱水塔203的出口处的管线连接。
需说明的是，本申请提供的原料预处理系统的各设备之间均通过管线连接。
更为具体的，轻油循环泵102与轻油脱水塔103之间的管线上设有第一阀门1。第一阀门1和轻油脱水塔103之间的管线引出有与轻油储罐101连接的第一反吹管线，该第一反吹管线上设置有第二阀门2；第一阀门1和轻油脱水塔103之间的管线还引出有外接火炬的第一放空管线，该第一放空管线上设置有第三阀门3。
轻油脱水塔103与轻油缓冲罐104之间的管线上设有第四阀门4，第四阀门4与轻油脱水塔103之间的管线还与氮气预热器502的出口连接，氮气预热器502与第四阀门4之间依次设置有第五阀门5和第七阀门7，第五阀门5和第七阀门7之间的管线引出有与芳烃脱水塔203出口连接的第二反吹管线，该第二反吹管线上设置有第六阀门6。
芳烃脱水塔203与芳烃缓冲罐204之间的管线上设置有第八阀门8，第二反吹管线连接于第八阀门8与芳烃脱水塔203之间的管线。
芳烃进料泵205与静态混合器300之间的管线上设置有第九阀门9。轻油进料泵105与静态混合器300之间的管线上设置有第十三阀门13。
芳烃循环泵202与芳烃脱水塔203之间的管线上设置有第十阀门10，第十阀门10和芳烃脱水塔203之间的管线引出有与芳烃储罐201连接的第三反吹管线，该第三反吹管线上设置有第十一阀门11；第十一阀门11和芳烃脱水塔203之间的管线还引出有外接火炬的第二放空管线，该第二放空管线上设置有第十二阀门12。
相应地，本申请还提供了一种费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理方法，包括以下步骤：
采用上述原料预处理系统，将经轻油脱水塔103脱水后的轻油与经芳烃脱水塔203脱水后芳烃在静态混合器300中混合，随后再于烷基化反应器400内发生烷基化反应。
进一步地，通过取样器组件对脱水后的轻油和芳烃中的水含量进行监测。通过流量计组件对待通入静态混合器300的芳烃和轻油的流量进行监测。
进一步地，上述方法还可包括：对轻油脱水塔103以及芳烃脱水塔203内通入氮气以对轻油脱水塔103内的3A分子筛以及芳烃脱水塔203内的3A分子筛进行再生。
具体的，进料阶段工艺流程包括如下：
轻油进入轻油储罐101，经过轻油循环泵102输送进轻油脱水塔103，经过脱水干燥后进入轻油缓冲罐104；再经过轻油进料泵105，进入静态混合器300与其中的芳烃混合，然后进入烷基化反应器400。
芳烃进入芳烃储罐201，经过芳烃循环泵202输送进芳烃脱水塔203，经过脱水干燥后进入芳烃缓冲罐204；在经过芳烃进料泵205，进入静态混合器300与其中的轻油混合，然后进入烷基化反应器400。
可参考地，本申请中，静态混合器300中芳烃和轻油按质量比为1-7：1混合。
烷基化反应器400内的烷基化反应条件包括：反应温度90-150℃，压力0.2-5Mpa，质量空速1-15h-1。
3A分子筛再生阶段工艺包括：
a、轻油脱水塔103再生：
轻油脱水塔103内3A分子筛吸附饱和后，需要对其进行再生，判断其需要再生的标准是第二取样器22取出的样品水含量不合格。
先用常温氮气(温度0-30℃，压力0.5Mpa)将轻油脱水塔103内的游离轻油反吹至轻油储罐101，处于关闭状态的阀门有第一阀门1、第三阀门3、第四阀门4以及第六阀门6；处于打开状态的阀门有第二阀门2、第五阀门5以及第七阀门7。
待游离轻油吹干净后，启动氮气预热器502，将氮气加热至350℃(压力0.5Mpa)，用热氮气将3A分子筛上吸附的水分吹至火炬放空，实现3A分子筛再生。此时处于关闭状态的阀门有第一阀门1、第二阀门2、第四阀门4以及第六阀门6；处于打开状态的阀门有第三阀门3、第五阀门5以及第七阀门7。判断再生完成的标准是第一取样器21取出的样品水含量合格。
b、芳烃脱水塔203再生：
芳烃脱水塔203内3A分子筛吸附饱和后，需要对其进行再生，判断其需要再生的标准是第四取样器24取出的样品水含量不合格。
先用常温氮气(温度0-30℃，压力0.5Mpa)将芳烃脱水塔203内的游离轻油反吹至芳烃储罐201，处于关闭状态的阀门有第七阀门7、第八阀门8、第十阀门10以及第十二阀门12；处于打开状态的阀门有第五阀门5、第六阀门6以及第十一阀门11。
待游离芳烃吹干净后，启动氮气预热器502，将氮气加热至350℃(压力0.5Mpa)，用热氮气将3A分子筛上吸附的水分吹至火炬放空，实现3A分子筛再生。此时处于关闭状态的阀门有第七阀门7、第八阀门8、第十阀门10以及第十一阀门11；处于打开状态的阀门有第五阀门5、第六阀门6以及第十二阀门12。判断再生完成的标准是第三取样器23取出的样品水含量合格。
承上，本申请提供的费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理系统至少具有以下优势：
(1)与固体酸催化工艺高度契合，在保证原料脱水合格的前提下，苯烯比可控，更有利于固体酸催化剂的寿命的稳定。
(2)本申请方案可将原料中水含量降至20ppm以下(0.0020％)，且无苯驰放，经济效益高，环境影响小。
(3)本申请方案不受沸点限制，可以对沸点比苯低的油品进行脱水。
(4)本申请方案在脱水后不会影响到费托轻质馏分油本身的烯烷比，更有利于固体酸催化剂的寿命的稳定。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理方法，其具体采用本申请所提供费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理系统的，关于费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理系统所包含的设备以及连接关系参照上述内容，在此不做过多赘述。
预处理过程参照如下：
(1)进料阶段：
轻油(含水量为324ppm)进入轻油储罐101，经过轻油循环泵102输送进轻油脱水塔103，经过脱水干燥(脱水后轻油的含水量为14ppm)后进入轻油缓冲罐104；再经过轻油进料泵105，进入静态混合器300与其中的芳烃混合，然后进入烷基化反应器400。
芳烃(含水量为280ppm)进入芳烃储罐201，经过芳烃循环泵202输送进芳烃脱水塔203，经过脱水干燥(脱水后芳烃的含水量为11ppm)后进入芳烃缓冲罐204；在经过芳烃进料泵205，进入静态混合器300与其中的轻油混合，然后进入烷基化反应器400。
上述轻油脱水塔103以及芳烃脱水塔203在使用时均装填有3A分子筛，烷基化反应器400在使用时装填有固体酸催化剂。
轻油脱水塔103内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过轻油脱水塔103的床层的轻油质量比为5:1000，芳烃脱水塔203内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过芳烃脱水塔203的床层的芳烃质量比为10:1000。脱水后的轻油和芳烃按4：1的质量比于静态混合器300中混合。
烷基化反应条件为：反应温度120℃，压力4Mpa，质量空速5h-1。
反应后所得的烷基芳烃产品的具体指标如下：
烷基芳烃产品直链率98％，二位含量46％。
经上述方法对原料预处理后，固体酸催化剂的使用寿命为308h。
(2)3A分子筛再生阶段：
a、轻油脱水塔103再生：
轻油脱水塔103内3A分子筛吸附饱和后，对其进行再生，判断其需要再生的标准是第二取样器22取出的样品水含量不合格。
先用常温氮气(温度15℃，压力0.5Mpa)将轻油脱水塔103内的游离轻油反吹至轻油储罐101，处于关闭状态的阀门有第一阀门1、第三阀门3、第四阀门4以及第六阀门6；处于打开状态的阀门有第二阀门2、第五阀门5以及第七阀门7。
待游离轻油吹干净后，启动氮气预热器502，将氮气加热至350℃(压力0.5Mpa)，用热氮气将3A分子筛上吸附的水分吹至火炬放空，实现3A分子筛再生。此时处于关闭状态的阀门有第一阀门1、第二阀门2、第四阀门4以及第六阀门6；处于打开状态的阀门有第三阀门3、第五阀门5以及第七阀门7。判断再生完成的标准是第一取样器21取出的样品水含量合格。
b、芳烃脱水塔203再生：
芳烃脱水塔203内3A分子筛吸附饱和后，对其进行再生，判断其需要再生的标准是第四取样器24取出的样品水含量不合格。
先用常温氮气(温度15℃，压力0.5Mpa)将芳烃脱水塔203内的游离轻油反吹至芳烃储罐201，处于关闭状态的阀门有第七阀门7、第八阀门8、第十阀门10以及第十二阀门12；处于打开状态的阀门有第五阀门5、第六阀门6以及第十一阀门11。
待游离芳烃吹干净后，启动氮气预热器502，将氮气加热至350℃(压力0.5Mpa)，用热氮气将3A分子筛上吸附的水分吹至火炬放空，实现3A分子筛再生。此时处于关闭状态的阀门有第七阀门7、第八阀门8、第十阀门10以及第十一阀门11；处于打开状态的阀门有第五阀门5、第六阀门6以及第十二阀门12。判断再生完成的标准是第三取样器23取出的样品水含量合格。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：轻油脱水塔103内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过轻油脱水塔103的床层的轻油质量比为3:1000；芳烃脱水塔203内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过芳烃脱水塔203的床层的芳烃质量比为3:1000。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：轻油脱水塔103内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过轻油脱水塔103的床层的轻油质量比为10:1000；芳烃脱水塔203内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过芳烃脱水塔203的床层的芳烃质量比为15:1000。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：烷基化反应器400内装填的固体酸催化剂为β沸石。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于：烷基化反应器400内装填的固体酸催化剂为固体磷酸催化剂。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于：烷基化反应器400内装填的固体酸催化剂为13X分子筛催化剂。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于：烷基化反应器400内装填的固体酸催化剂为MCM-41以及MCM-49按质量比为1:1混合。
上述实施例1-7均可对原料轻油和芳烃实现有效脱水，脱水后不会影响到费托轻质馏分油本身的烯烷比，能够使固体酸催化剂的寿命保持稳定。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：轻油脱水塔103内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过轻油脱水塔103的床层的轻油质量比为1:1000。
轻油(含水量为324ppm)进入轻油储罐101，经过轻油循环泵102输送进轻油脱水塔103，经过脱水干燥(脱水后轻油的含水量为7ppm)后进入轻油缓冲罐104；再经过轻油进料泵105，进入静态混合器300与其中的芳烃混合，然后进入烷基化反应器400。
反应后所得的烷基芳烃产品的具体指标如下：
烷基芳烃产品直链率85％，二位含量41％。
经上述方法对原料预处理后，固体酸催化剂的使用寿命为299h。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于：轻油脱水塔103内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过轻油脱水塔103的床层的轻油质量比为15:1000。
轻油(含水量为324ppm)进入轻油储罐101，经过轻油循环泵102输送进轻油脱水塔103，经过脱水干燥(脱水后轻油的含水量为193ppm)后进入轻油缓冲罐104；再经过轻油进料泵105，进入静态混合器300与其中的芳烃混合，然后进入烷基化反应器400。
反应后所得的烷基芳烃产品的具体指标如下：
烷基芳烃产品直链率98％，二位含量45％。
经上述方法对原料预处理后，固体酸催化剂的使用寿命为81h。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于：芳烃脱水塔203内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过芳烃脱水塔203的床层的芳烃质量比为1:1000。
芳烃(含水量为280ppm)进入芳烃储罐201，经过芳烃循环泵202输送进芳烃脱水塔203，经过脱水干燥(脱水后芳烃的含水量为6ppm)后进入芳烃缓冲罐204；在经过芳烃进料泵205，进入静态混合器300与其中的轻油混合，然后进入烷基化反应器400。
反应后所得的烷基芳烃产品的具体指标如下：
烷基芳烃产品直链率94％，二位含量36％。
经上述方法对原料预处理后，固体酸催化剂的使用寿命为306h。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于：芳烃脱水塔203内装填的3A分子筛与3A分子筛失活时累积通过芳烃脱水塔203的床层的芳烃质量比为20:1000。
芳烃(含水量为280ppm)进入芳烃储罐201，经过芳烃循环泵202输送进芳烃脱水塔203，经过脱水干燥(脱水后芳烃的含水量为178ppm)后进入芳烃缓冲罐204；在经过芳烃进料泵205，进入静态混合器300与其中的轻油混合，然后进入烷基化反应器400。
反应后所得的烷基芳烃产品的具体指标如下：
烷基芳烃产品直链率97％，二位含量45％。
经上述方法对原料预处理后，固体酸催化剂的使用寿命为26h。
对比例5
本对比例与实施例1的区别在于：静态混合器300中芳烃和轻油按质量比为0.5：1混合。
反应后所得的烷基芳烃产品的具体指标如下：
烷基芳烃产品直链率98％，二位含量46％。固体酸催化剂的使用寿命为68h。
对比例6
本对比例与实施例1的区别在于：静态混合器300中芳烃和轻油按质量比为10：1混合。
反应后所得的烷基芳烃产品的具体指标如下：
烷基芳烃产品直链率88％，二位含量39％。固体酸催化剂的使用寿命为308h。
综上所述，本申请通过将轻油以及芳烃分别脱水，然后再混合进行烷基化反应，该方法处理后的原料水含量可控制在20ppm以下，3A分子筛可在线再生使用，同时处理后的原料中烯烃与芳烃的比例可控，可就不同固体酸催化剂的烯/芳烃比需求进行灵活调整，与以固体酸为催化剂、以费托轻质油为原料进行烷基芳烃制备的工艺非常契合，有利于提高固体酸催化剂寿命的稳定性以及产品质量。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种费托轻质油制烷基芳烃的原料预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用原料预处理系统，将经轻油脱水塔脱水后的轻油与经芳烃脱水塔脱水后芳烃在静态混合器中混合，随后再于烷基化反应器内发生烷基化反应；
所述轻油脱水塔内装填的3A分子筛与所述3A分子筛失活时累积通过所述轻油脱水塔的床层的轻油质量比为3-10:1000；
和/或，所述芳烃脱水塔内装填的3A分子筛与所述3A分子筛失活时累积通过所述芳烃脱水塔的床层的芳烃质量比为3-15:1000；
所述原料预处理系统，包括：轻油脱水塔、芳烃脱水塔、静态混合器以及烷基化反应器；
所述轻油脱水塔的入口用于通入待脱水的轻油，所述轻油脱水塔的出口与所述静态混合器的入口连接；
所述芳烃脱水塔的入口用于通入待脱水的芳烃，所述芳烃脱水塔的出口也与所述静态混合器的入口连接；
所述静态混合器的出口与所述烷基化反应器的入口连接；
所述轻油脱水塔以及所述芳烃脱水塔在使用时均装填有3A分子筛，所述烷基化反应器在使用时装填有固体酸催化剂。
2.根据权利要求1所述的原料预处理方法，其特征在于，所述原料预处理系统还包括轻油储罐、轻油循环泵、芳烃储罐和芳烃循环泵；
所述轻油储罐的出口与所述轻油循环泵的入口连接，所述轻油循环泵的出口与所述轻油脱水塔的入口连接；
所述芳烃储罐的出口与所述芳烃循环泵的入口连接，所述芳烃循环泵的出口与所述芳烃脱水塔的入口连接。
3.根据权利要求2所述的原料预处理方法，其特征在于，所述原料预处理系统还包括轻油缓冲罐、轻油进料泵、芳烃缓冲罐和芳烃进料泵；
所述轻油缓冲罐和所述轻油进料泵依次连接于所述轻油脱水塔和所述静态混合器之间；
所述芳烃缓冲罐和所述芳烃进料泵依次连接于所述芳烃脱水塔和所述静态混合器之间。
4.根据权利要求3所述的原料预处理方法，其特征在于，所述原料预处理系统还包括取样器组件；
所述取样器组件包括第一取样器、第二取样器、第三取样器和第四取样器，其中，所述第一取样器和所述第二取样器分别设置于所述轻油脱水塔的入口和出口的管线上，所述第三取样器和所述第四取样器分别设置于所述芳烃脱水塔的入口和出口的管线上。
5.根据权利要求3所述的原料预处理方法，其特征在于，所述原料预处理系统还包括流量计组件；
所述流量计组件包括轻油流量计和芳烃流量计；
所述轻油流量计设置于所述轻油进料泵与所述静态混合器之间的管线上，所述芳烃流量计设置于所述芳烃进料泵与所述静态混合器之间的管线上。
6.根据权利要求1所述的原料预处理方法，其特征在于，所述原料预处理系统还包括氮气储罐，所述氮气储罐的入口用于通入氮气，所述氮气储罐的出口分别与所述轻油脱水塔的出口处的管线以及所述芳烃脱水塔的出口处的管线连接，以对所述轻油脱水塔内的3A分子筛以及所述芳烃脱水塔内的3A分子筛进行再生。
7.根据权利要求6所述的原料预处理方法，其特征在于，所述原料预处理系统还包括氮气预热器，所述氮气预热器的入口与所述氮气储罐的出口连接，所述氮气预热器的出口分别与所述轻油脱水塔的出口处的管线以及所述芳烃脱水塔的出口处的管线连接。
8.根据权利要求1所述的原料预处理方法，其特征在于，所述烷基化反应器内的装填的固体酸催化剂包括β沸石、固体磷酸催化剂、MCM系列分子筛催化剂、13X分子筛催化剂以及阳离子交换树脂中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的原料预处理方法，其特征在于，所述MCM系列分子筛催化剂包括MCM-22、MCM-36、MCM-41以及MCM-49中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的原料预处理方法，其特征在于，还包括：通过取样器组件对脱水后的轻油和芳烃中的水含量进行监测；
通过流量计组件对待通入静态混合器的芳烃和轻油的流量进行监测；
对轻油脱水塔以及芳烃脱水塔内通入氮气以对轻油脱水塔内的3A分子筛以及芳烃脱水塔内的3A分子筛进行再生。
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