CN115505419B - 一种轻石脑油正构化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于炼油、化工领域，公开了一种轻石脑油正构化方法。本发明将轻石脑油原料与氢气混合并经升温后从反应器底部进入，进行以液、固为主的临氢正构催化反应。本发明提出的轻石脑油正构化方法，采用上流式、反应‑分离复合式反应器，反应器兼具反应和分离双重功能，烃类正构化反应效率高，极大地降低了正构化装置能耗、操作费用及建设成本。
Description
技术领域
本发明属于炼油、化工领域，具体地，涉及一种轻石脑油正构化方法。
背景技术
石脑油是炼油、化工领域中生产芳烃和烯烃产品的重要原料，也是成品汽油的调和组分之一。一般来讲，从初馏点到80℃的石脑油馏分称为轻石脑油。轻石脑油主要用于汽油调和以及烯烃产品的生产。
炼油厂中的轻石脑油主要来自直馏轻石脑油、加氢裂化轻石脑油、重整戊烷油、重整抽余油等。这些轻石脑油由于辛烷值RON不高，在作为成品汽油调和组分时，通常拉低了汽油池中的平均辛烷值。在原油加工产能过剩、压减成品汽油的大环境下，轻石脑油用于汽油调和的方案越来越不受欢迎。
已有研究表明：在相同的反应条件下，石脑油中，特别是轻石脑油中，正构烷烃含量越高，裂解产物中乙烯、丙烯的收率越高。
直馏轻石脑油中含有40％以上的异构烷烃；重整戊烷油中含有70％以上的异构烷烃；加氢裂化轻石脑油及重整抽余油中含有80％以上的异构烷烃；将这些异构烷烃通过正构化技术变为正构烷烃送至烯烃装置作原料，将大大提高乙烯和三烯的收率及裂解反应的转化率。
因此，目前，亟待提出一种新的轻石脑油的正构化方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种轻石脑油正构化方法。本发明提出的轻石脑油正构化方法是在正构化反应器中进行以液-固为主的临氢正构催化反应；所述反应器采用上流、分离复合式反应器，反应器兼具反应和分离双重功能，烃类正构化反应效率高，极大地降低了正构化装置能耗、操作费用及建设成本。
为了实现上述目的，本发明提供了一种轻石脑油正构化方法，该方法包括以下步骤：
S1：轻石脑油原料和氢气混合得到混合物；
S2：所述混合物升温处理后从反应器的下部进入所述反应器，进行正构化反应和一次气液分离，得到一次液相产物和一次气相产物，并分别从所述反应器的上部和顶部排出；在所述升温处理之前，任选地将所述混合物与所述一次液相产物进行换热处理；
S3：所述一次气相产物送至下游处理；所述一次液相产物分别与所述轻石脑油原料和氢气的混合物、稳定塔塔底正构化产物换热后送至稳定塔，得到稳定塔塔顶气相产物、稳定塔塔顶液相产物和所述稳定塔塔底正构化产物；或者，将所述一次液相产物依次进行冷却处理和二次气液分离，得到二次气相产物和二次液相产物，所述二次液相产物与所述稳定塔塔底正构化产物换热后送至稳定塔，得到稳定塔塔顶气相产物、稳定塔塔顶液相产物和所述稳定塔塔底正构化产物；所述二次气相产物送至下游处理。
本发明的技术方案具有如下有益效果：
1.本发明提出的轻石脑油正构化方法采用以液-固为主的临氢正构催化方法，极大地提高了正构化轻石脑油产物中正构烷烃的比例，送至乙烯装置作原料可以大大提高乙烯、丙烯的收率。
2.本发明提出的轻石脑油正构化方法采用以液-固为主的临氢正构催化+一次通过的方法，氢油摩尔比低，流程短，装置占地小，操作成本低，装置能耗低，氢气消耗量小，进一步节省操作费用。
3.本发明提出的轻石脑油正构化方法采用上流、分离复合式反应器，反应器兼具反应和分离双重功能，反应器入口设置进料分布器，顶部设置出口收集器，可以有效提高氢气在轻石脑油原料中的分散度，提高了异构烃正构化反应效率。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明实施例1提供的一种轻石脑油正构化方法所利用的装置的示意图。
图2示出了本发明实施例2提供的一种轻石脑油正构化方法所利用的装置的示意图。
图3示出了本发明实施例3提供的一种轻石脑油正构化方法所利用的装置的示意图。
附图标记说明如下：
1—轻石脑油原料，2—氢气，3—混合物，4—经过第一换热器换热的混合物，5—经过第一加热器加热的混合物，6—一次液相产物，7—经过第一换热器换热的一次液相产物，9—经过第二冷却器的正构化反应产物，11—经过第二换热器换热的二次液相产物，12—稳定塔塔底正构化产物，13—经过第二换热器换热的稳定塔塔底正构化产物，14—稳定塔塔顶液相产物，15—稳定塔塔顶气相产物，16—一次气相产物，17—二次液相产物，18—二次气相产物，101—反应器，102—第一换热器，103—第一加热器，104—第二气液分离罐，105—第二冷却器，107—稳定塔，108—第二换热器，109—第一冷却器，110—第二加热器，111—第一气液分离罐，201—进料分布器，202—催化剂床层，203—出口收集器，204—催化剂盖板，205—气液相分离机构。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明提供了一种轻石脑油正构化方法，该方法包括以下步骤：
S1：轻石脑油原料和氢气混合得到混合物；
S2：所述混合物升温处理后从反应器的下部进入所述反应器，进行正构化反应和一次气液分离，得到一次液相产物和一次气相产物，并分别从所述反应器的上部和顶部排出；在所述升温处理之前，任选地将所述混合物与所述一次液相产物进行换热处理；
S3：所述一次气相产物送至下游处理；所述一次液相产物分别与所述轻石脑油原料和氢气的混合物、稳定塔塔底正构化产物换热后送至稳定塔，得到稳定塔塔顶气相产物、稳定塔塔顶液相产物和所述稳定塔塔底正构化产物；或者，将所述一次液相产物依次进行冷却处理和二次气液分离，得到二次气相产物和二次液相产物，所述二次液相产物与所述稳定塔塔底正构化产物换热后送至稳定塔，得到稳定塔塔顶气相产物、稳定塔塔顶液相产物和所述稳定塔塔底正构化产物；所述二次气相产物送至下游处理。
在本发明中，本发明在所述反应器内的正构化反应为以液-固为主的临氢正构催化反应，所述混合物(混合氢气的轻石脑油原料)从反应器底部进入反应器，所述混合物(混合氢气的轻石脑油原料)从下向上流动，氢气由于密度低，利用氢气的浮力自动向上流动。另外在正构化反应中还生成少量的C2H6，生成的一次气相产物由于浮力作用向上流动，有利于其及时排出催化剂床层。
在本发明中，所述轻石脑油原料主要指从初馏点到80℃的石脑油馏分，包括直馏轻石脑油、加氢裂化轻石脑油、重整戊烷油、重整抽余油等。
根据本发明，优选地，所述氢气与所述轻石脑油原料的摩尔比为0.01:99.99～30:70，优选为0.1:99.9～20:80，进一步优选为0.1:99.9～10:90。
根据本发明，优选地，在步骤S2中，
所述正构化反应为以液、固为主的临氢正构催化反应；
所述反应器采用上流、分离复合式反应器，从下到上依次设置有进料口、进料分布器、催化剂床层、催化剂盖板、气液相分离机构和出口收集器；所述气液相分离机构与所述反应器同轴设置。
在本发明中，所述进料分布器是本领域技术人员所熟知的进料分布器，其结构和形式满足气液分布均匀效果即可，不做限定。
根据本发明，优选地，所述混合物升温处理后从所述进料口进入所述反应器，经过所述进料分布器后，送入所述催化剂床层进行正构化反应，得到反应产物并向上通过所述气液相分离机构得到一次液相产物和一次气相产物，所述一次液相产物和一次气相产物通过所述出口收集器分别从所述反应器的上部和顶部排出。
本发明所述的正构化反应为以液-固为主的临氢正构催化反应。正构化反应阻力来自三方面：轻石脑油进入所述催化剂床层催化剂活性中心位的传质扩散过程、氢气从催化剂表面扩散进入催化剂活性中心的扩散过程及正构化反应过程。正构化反应过程的本质活性由催化剂自身决定，而要提高催化反应速率，需要提高速率控制步骤的速率。一方面可以采用高活性、多活性中心、高比表面积、高稳定性的正构化催化剂；另一方面，可以采用专用内件，提高气液相混合均与程度。例如：经过进料分布器作用后，氢气均匀分布在轻石脑油主体物流中，可以有效提高传质系数，进而加速反应速率。
在本发明中，所述催化剂床层内的催化剂为本领域技术人员熟知的适用于正构化反应的催化剂，所述催化剂的组成、颗粒形状、尺寸满足本发明提出的正构化反应条件即可。
在本发明中，为了防止在所述上流分离复合式反应器中向上流动的物流携带催化剂向上流动，在催化剂床层上方设置有催化剂盖板，催化剂盖板的结构形式不做限定，只要满足催化剂不向上移动，同时还要满足气液相物流的顺畅流动即可，作为优选方案，可以采用格栅板。
在本发明中，作为优选方案，所述气液相分离机构可以是气液产物分离器，也可以是由所述催化剂盖板与所述反应器内壁形成的气液分离空间。
根据本发明，优选地，所述正构化反应的条件包括：反应温度为40～250℃，压力为0.5～4.0MPaG，重量空速为0.3～65h-1。优选地，所述正构化反应的条件包括：反应温度为100～150℃，压力为2.0～4.0MPaG，重量空速为1～15h-1。
根据本发明，优选地，所述冷却处理的方法包括将所述正构化反应器产物送入空冷器和/或冷却器进行冷却；
根据本发明，优选地，将稳定塔塔顶物料依次进行冷却和气液分离，获得所述稳定塔塔顶气相产物和稳定塔塔顶液相物料；所述稳定塔塔顶气相产物送出所述稳定塔至下游处理，稳定塔塔顶液相物料中的一部分回流至所述稳定塔，用于精馏循环，另一部分作为所述稳定塔塔顶液相产物，送出所述稳定塔至下游处理；将稳定塔塔底物料一部分经加热后回流至所述稳定塔，用于精馏循环；另一部分作为所述稳定塔塔底正构化产物与所述一次液相产物或所述二次液相产物换热后，送出所述稳定塔至下游处理。
根据本发明，优选地，所述稳定塔塔顶液相产物为C2～C4组分。
根据本发明，优选地，所述稳定塔塔底正构化产物为富含C5～C6正构烷烃的轻石脑油。
根据本发明，优选地，为了用于不同处理规模，结合当下设备加工水平和工程建设项目的实际情况，所述反应器的数量为1～8台，优选为1～4台，进一步优选为1～2台；当所述正构化反应器数量大于等于2台时，所述正构化反应器采取串联和/或并联方式设置，优选为对称并联方式设置。
以下通过实施例进一步说明本发明。
实施例1
本实施例提供一种轻石脑油正构化方法，所利用装置如图1所示，该方法包括以下步骤：
S1：轻石脑油原料1和氢气2混合得到混合物3；所述氢气2与所述轻石脑油原料1的摩尔比(氢油比)为0.01。
S2：所述混合物3经过第一加热器103升温处理后从所述进料口进入所述反应器101，经过所述进料分布器201后，送入所述催化剂床层202进行正构化反应，得到反应产物通过催化剂盖板204并向上通过所述气液相分离机构205得到一次液相产物6和一次气相产物16，所述一次液相产物6和一次气相产物16通过所述出口收集器203分别从所述反应器101的上部和顶部排出。在所述升温处理之前，将所述混合物3与所述一次液相产物6经过第一换热器102进行换热处理；
所述正构化反应的条件包括：反应温度为100～150℃，压力为3.2～3.6MPaG，重量空速为1.5h-1。所述气液相分离机构205为气液分离空间。
S3：所述一次气相产物16送至下游处理；将所述一次液相产物6与所述稳定塔塔底正构化产物12经过第二换热器108换热后送至稳定塔107，得到稳定塔塔顶物料和稳定塔塔底物料；
将稳定塔塔顶物料依次经过第一冷却器109和第一气液分离罐111进行冷却和气液分离，获得所述稳定塔塔顶气相产物15和稳定塔塔顶液相物料，所述稳定塔塔顶气相产物15送出所述稳定塔107至下游处理，所述稳定塔塔顶液相物料中的一部分回流至所述稳定塔107，用于精馏循环，另一部分作为所述稳定塔塔顶液相产物14，送出所述稳定塔107至下游处理；
将稳定塔塔底物料一部分经第二加热器110加热后回流至所述稳定塔107，用于精馏循环；另一部分作为所述稳定塔塔底正构化产物12与换热后的一次液相产物7换热后，送出所述稳定塔107至下游处理。
所述稳定塔塔顶液相产物14为C2～C4组分；
所述稳定塔塔底正构化产物12为富含C5～C6正构烷烃的轻石脑油。
将通过本实施例方法得到的富含C5～C6正构烷烃的轻石脑油(正构化轻石脑油)与步骤S1中的轻石脑油原料的组成成分进行对比，结果见表1所示。从表1中可以看出，通过本实施例方法得到的富含C5～C6正构烷烃的轻石脑油(正构化轻石脑油)中的正构烷烃的含量比步骤S1中的轻石脑油原料的正构烷烃含量有较大幅度的提高。
表1
| 事项 | 原料 | 实施例1 |
| 操作条件 | ||
| 反应压力，MPa(g) | 3.2～3.6 | |
| 反应温度，℃ | 100～150 | |
| 氢油比，mol | 0.01 | |
| 重量空速，h-1 | 1.5 | |
| 正构化率 | 65％ | |
| 组成比较 | 轻石脑油原料w％ | 正构化轻石脑油w％ |
| 正构烷烃 | 10～45 | 65～70 |
| 异构烷烃 | 50～85 | 25～30 |
| 其他 | 5 | 5 |
实施例2
本实施例提供一种轻石脑油正构化方法，本实施例与实施例1的不同之处仅在于：所述反应器101的数量为2台，且两台的尺寸相同，并采取对称并联方式设置。所述混合物3经过第一加热器103升温后，分两股进入所述反应器101，如图2所示。
本实施例主要应用于特定规模下，当采用正构化反应器时其内径过大，超出了当下设备加工水平或受运输限制，需要将一台正构化反应器拆分成两台正构化反应器的情形。
实施例3
本实施例提供一种轻石脑油正构化方法，如图3所示，本实施例与实施例1的不同之处仅在于：所述一次液相产物6在第一换热器102与所述混合物3换热后，通过第二冷却器105和第二气液分离罐104，分离出二次液相产物17和少量二次气相产物18。
将所述二次液相产物17与所述稳定塔塔底正构化产物12经过第二换热器108换热后送至稳定塔107，得到得到稳定塔塔顶物料和稳定塔塔底物料；
将稳定塔塔顶物料依次经过第一冷却器109和第一气液分离罐111进行冷却和气液分离，获得所述稳定塔塔顶气相产物15和稳定塔塔顶液相物料，所述稳定塔塔顶气相产物15送出所述稳定塔107至下游处理，所述稳定塔塔顶液相物料中的一部分回流至所述稳定塔107，用于精馏循环，另一部分作为所述稳定塔塔顶液相产物14，送出所述稳定塔107至下游处理；
将稳定塔塔底物料一部分经第二加热器110加热后回流至所述稳定塔107，用于精馏循环；另一部分作为所述稳定塔塔底正构化产物12与换热后的一次液相产物7换热后，送出所述稳定塔107至下游处理。
所述稳定塔塔顶液相产物14为C2～C4组分，所述稳定塔塔底正构化产物12为富含C5～C6正构烷烃的轻石脑油。
本实施例适用于一次液相产物6中轻烃(CH4、C2H6、C3H8)含量较多工况，经过反应器101上部的气液相分离机构205初次分离，再在第二气液分离罐104进行再次分离，两处分离出的一次气相产物16和二次气相产物18可以合并后再送下游处理。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (5)
1.一种轻石脑油正构化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1：轻石脑油原料和氢气混合得到混合物；所述氢气与所述轻石脑油原料的摩尔比为0.01:99.99～30:70；
S2：所述混合物升温处理后从反应器的下部进入所述反应器，进行正构化反应和一次气液分离，得到一次液相产物和一次气相产物，并分别从所述反应器的上部和顶部排出；在所述升温处理之前，任选地将所述混合物与所述一次液相产物进行换热处理；
在步骤S2中，
所述正构化反应为以液-固为主的临氢正构催化反应；
所述反应器采用上流、分离复合式反应器，从下到上依次设置有进料口、进料分布器、催化剂床层、催化剂盖板、气液相分离机构和出口收集器；所述气液相分离机构与所述反应器同轴设置；
所述混合物升温处理后从所述进料口进入所述反应器，经过所述进料分布器后，送入所述催化剂床层进行正构化反应，得到反应产物向上通过所述气液相分离机构得到一次液相产物和一次气相产物，所述一次液相产物和一次气相产物通过所述出口收集器分别从所述反应器的上部和顶部排出；
所述正构化反应的条件包括：反应温度为40～250℃，压力为0.5～4.0MPaG，重量空速为0.3～65h-1；
S3：所述一次气相产物送至下游处理；所述一次液相产物分别与所述混合物、稳定塔塔底正构化产物换热后送至稳定塔，得到稳定塔塔顶气相产物、稳定塔塔顶液相产物和所述稳定塔塔底正构化产物；或者，将所述一次液相产物依次进行冷却处理和二次气液分离，得到二次气相产物和二次液相产物，所述二次液相产物与所述稳定塔塔底正构化产物换热后送至稳定塔，得到稳定塔塔顶气相产物、稳定塔塔顶液相产物和所述稳定塔塔底正构化产物；所述二次气相产物送至下游处理；
所述稳定塔塔顶液相产物为C2～C4组分；
所述稳定塔塔底正构化产物为富含C5～C6正构烷烃的轻石脑油。
2.根据权利要求1所述的轻石脑油正构化方法，其中，所述正构化反应的条件包括：反应温度为100～150℃，压力为2.0～4.0MPaG，重量空速为1～15h-1。
3.根据权利要求1所述的轻石脑油正构化方法，其中，所述冷却处理的方法包括将所述正构化反应器产物送入空冷器和/或冷却器进行冷却。
4.根据权利要求1所述的轻石脑油正构化方法，其中，
将稳定塔塔顶物料依次进行冷却和气液分离，获得所述稳定塔塔顶气相产物和稳定塔塔顶液相物料；所述稳定塔塔顶气相产物送出所述稳定塔至下游处理，稳定塔塔顶液相物料中的一部分回流至所述稳定塔，用于精馏循环，另一部分作为所述稳定塔塔顶液相产物，送出所述稳定塔至下游处理；
将稳定塔塔底物料一部分经加热后回流至所述稳定塔，用于精馏循环；另一部分作为所述稳定塔塔底正构化产物与所述一次液相产物或所述二次液相产物换热后，送出所述稳定塔至下游处理。
5.根据权利要求1所述的轻石脑油正构化方法，其中，所述反应器的数量为1～8台；当所述正构化反应器数量大于等于2台时，所述正构化反应器采取串联和/或并联方式设置。
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