CN205687868U - 一种改进型催化汽油轻馏分醚化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改进型催化汽油轻馏分醚化装置，包括原料净化系统(分馏塔、水洗塔和加氢反应器)、醚化系统(预反应器和催化蒸馏塔)和甲醇回收系统(甲醇萃取塔、甲醇回收塔、萃取水净化器)。催化汽油进入本装置进行分离、水洗和加氢，得到脱除二烯烃的轻汽油；产物再进入预反应器，两台预反应器可串可并，且预反应器间设置冷却器，有利于催化剂利用最大化及装置的长周期运行；产物再进入催化蒸馏塔，催化蒸馏塔上塔内的催化剂为装填催化剂的新型模块填料结构形式，在取得更高转化率前提下，减少了蒸馏塔后第三醚化反应器的使用；甲醇回收系统中加入萃取水净化器，减少甲醇回收系统的腐蚀问题并大幅降低了污水的排放，满足环保要求。

Description

一种改进型催化汽油轻馏分醚化装置

技术领域

本实用新型涉及一种醚化装置，具体涉及一种改进型催化汽油轻馏分醚化装置，属于石油化工技术领域。

背景技术

随着日益严格的汽油标准对国内炼厂汽油产品提出了更高的要求。由于国内炼厂汽油中的烯烃绝大部分来自催化汽油。目前，一般认为采用轻汽油醚化的工艺路线是降低催化汽油烯烃的较好选择，轻汽油醚化使催化汽油中的C4～C7活性烯烃与醇类反应生成相应的醚，可降低催化汽油烯烃含量10～15个百分点。

国内外催化汽油装置都有催化汽油分馏、原料水洗、选择性加氢、醚化反应、产品分离、甲醇回收等部分。但由于预反应器设计问题、催化化蒸馏塔结构型式以及甲醇回收系统的设计，很难达到催化剂利用最大化、装置的长周期运行和较高的醚化转化率；工艺流程较复杂；甲醇回收系统中腐蚀和污水的长期排放，由此带来了一些环保问题等。针对这些问题，本实用新型提出了一种改进型催化汽油轻馏分醚化装置。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种改进型催化汽油轻馏分醚化装置，该装置有利于催化剂利用最大化及装置的长周期运行；在取得更高转化率的前提下，减少了精馏塔后第三醚化反应器的使用；有利于减少甲醇回收系统的腐蚀降低污水的排放，满足环保要求等优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种改进型催化汽油轻馏分醚化装置，包括依次连接的分馏塔、水洗塔、加氢反应器、预反应器、催化蒸馏塔下塔、催化蒸馏塔上塔、甲醇萃取塔和甲醇回收塔，其特征在于：

所述的预反应器为两台，串联或者并联设置，并且均为上进下出结构，将反应产物导入催化蒸馏塔下塔中；

所述的甲醇萃取塔和甲醇回收塔之间设有并联设置的两台萃取水净化器；

所述的催化蒸馏塔上塔的反应精馏段内填充的催化剂为装填催化剂的新型模块填料结构。

上述技术方案中，所述的分馏塔、水洗塔和加氢反应器构成原料净化系统，所述的预反应器、催化蒸馏塔下塔和催化蒸馏塔上塔构成醚化系统，所述的甲醇萃取塔、萃取水净化器和甲醇回收塔构成甲醇回收系统。

上述技术方案中，所述的两台预反应器串联时，加氢反应器内产生的产物依次通过两台预反应器经过预反应后导入催化蒸馏塔下塔内；两台预反应器并联时，加氢反应器内产生的产物分别通过两台预反应器经过预反应后均导入催化蒸馏下塔内。

上述技术方案中，所述的串联或者并联设置的两台预反应器之间设置有冷却器。

上述技术方案中，所述的甲醇回收塔底部开设有排液口，甲醇萃取塔上部开设有回收液进液口；所述的并联设置的两台萃取水净化器，顶部的进口均与甲醇回收塔底部的排液口相连接，底部的出口均与甲醇萃取塔的上部的回收进液口相连接。

上述技术方案中，所述的两台萃取水净化器内均填充有催化剂KIP207(凯瑞环保科技专有的催化剂，理化性质如表1所示)。

上述技术方案中，所述的装填催化剂的新型模块填料结构为现有技术CN204685110U所公开的结构，它包括催化剂单元和支撑固定装置；所述的催化剂单元是由外层金属板网内层金属丝网复合制成封闭筐体内装催化剂构成的长柱状结构；所述的支撑固定装置包括支撑架和固定带；所述的支撑架是均布有数个通孔的板状结构；所述的多个催化剂单元逐一穿过支撑架的通孔支撑，用固定带环绕所述的支撑架固定。使用时，将催化剂单元插入支撑架，用固定带固定好即构成一组模块填料，多组模块填料在塔内分层拼装后，外围安装防壁流圈，进一步保证催化蒸馏元件的稳固和催化蒸馏效果，同时在进塔安装时更为方便。

所述的催化剂单元横截面是圆形或多边形。

所述支撑架至少为两个。

所述的支撑架为圆形或多边形板状结构。

所述固定带、支撑架为金属板材。

所述的固定带是长条形，是沿横向和纵向打包固定所述的支撑架。

使用本使用新型装置包括以下步骤：

(1)催化汽油在分馏塔、水洗塔、加氢反应器中依次进行分馏、水洗和加氢处理后，脱除了二烯烃以及能够使装置内催化剂中毒的金属离子和碱性物质；

(2)步骤(1)中的轻汽油按照活性烯烃含量和甲醇按醇烯比为1.05-1.35:1进入预反应器，预反应器为上进下出结构且设置为两台(可串可并，预反应器间设置冷却器)，进口温度35～55℃、出口温度65～75℃，操作压力为1.1MPag；将所述的醚化反应产物再依次送至催化蒸馏塔中，催化蒸馏塔分为上下塔，上塔反应精馏段内的催化剂采用装填催化剂的新型模块填料结构，塔顶压力约为0.25MPag，塔底压力约为0.3MPag；塔顶温度约为67℃，塔底温度约为126℃。催化蒸馏上塔上部设甲醇进料口，在催化蒸馏上塔中活性烯烃进一步和甲醇反应，活性碳五烯烃转化率可以达到99.6％、活性碳六烯烃转化率可以达到55％；由催化蒸馏塔下塔的塔底分出醚化产物，从催化蒸馏塔上塔的塔顶馏出以碳五为主要成分的轻汽油馏分和甲醇的共沸物。

(3)将步骤(2)中分馏得到的含有碳五与甲醇的混合物送至甲醇萃取塔，碳五组分从甲醇萃取塔顶分出，与催化蒸馏下塔的塔底的醚化产物混合后出装置；甲醇回收塔的塔底为含有甲醇的水溶液，先进入萃取水净化器脱除循环水中携带的酸性物质，然后进入甲醇萃取塔中回收利用；萃取水净化器操作温度约为40℃。操作压力约为0.6MPag；

步骤(3)中萃取水净化器中装有凯瑞环保科技专有的催化剂KIP207，其物化性质如下：

表1：催化剂KIP207物化性质

项目	指标
		质量全交换容量，mmol/g	≥5.00
含水量％(湿基)	50.00～65.00
		湿视密度，g/ml	0.65～0.75
湿真密度，g/ml	1.15～1.25
		范围粒度，％(粒径0.315mm～1.250mm)	≥95.0
下限粒度，％(粒径＜0.315mm)	≤1.0
		耐磨率，(m/m)％≥	≥90.00

本实用新型优点在于：

(1)利用预反应器的可串可并操作，两台反应器均可互为前置操作，当一台反应器催化剂完全失活后才进行更换，有利于催化剂利用最大化及装置的长周期运行。醚化反应为可逆放热反应，在两台反应器间设置冷却器，有利于降低反应温度，打破反应平衡，提高醚化转化率。对于相同规模醚化装置，在每台反应器催化剂装量相同的情况下，该实用新型设计能够提高催化剂使用寿命30％-50％，醚化转化率能够提高5％-10％。

(2)催化蒸馏塔采用新型的结构形式：即装填催化剂的新型模块填料结构，有效的增加了液相物料在催化剂中的停留时间，提高活性烯烃的转化率；在取得更高活性烯烃转化率的前提下，避免了催化蒸馏塔后串联第三醚化反应器的工序，简化了催化汽油轻馏分醚化装置的工艺路线；经催化蒸馏塔醚化后，可醚化C5叔碳烯烃转化率可达到99.6％以上，可醚化C6叔碳烯烃转化率可达到55％以上，远高于常规醚化装置的C5叔碳烯烃转化率95％和C6叔碳烯烃转化率45％。

(3)在甲醇回收系统中增加萃取水净化器，目的是降低甲醇回收系统中的循环水的pH值，使pH值长期保持在6.5以上，有利于减少甲醇回收系统的腐蚀降低污水的排放，满足环保要求等优点。

附图说明

图1：本实用新型改进型催化汽油轻馏分醚化装置的整体结构示意图；

图2：本实用新型预反应器的示意图；

图3：本实用新型萃取水净化器的示意图；

图4：本实用新型装填催化剂的新型模块填料结构截面为圆形的实施例的主视剖视示意图。

图5：本实用新型装填催化剂的新型模块填料结构截面为圆形的实施例的俯视示意图。

图6：本实用新型装填催化剂的新型模块填料结构截面为多边形的实施例的主视剖视示意图。

图7：本实用新型装填催化剂的新型模块填料结构截面为多边形的实施例的俯视示意图。

图8：图4、6中的催化剂单元外层为金属板网内层为金属丝网的复合层的A局部放大图。

其中：1-催化剂单元1-4-外层金属板网1-5-内层金属丝网1-6焊点2-支撑架3-固定带4-分馏塔5-水洗塔6-加氢反应器7-预反应器8-催化蒸馏塔下塔9-催化蒸馏塔上塔10-甲醇萃取塔11-甲醇回收塔12-萃取水净化器13-排液口14-回收液进液口。

具体实施方式

以下对本实用新型技术方案的具体实施方式详细描述，但本实用新型并不限于以下描述内容：

本实施例中，所述的分馏塔、水洗塔、加氢反应器、预反应器、催化蒸馏塔下塔、催化蒸馏塔上塔、甲醇萃取塔、甲醇回收塔、萃取水净化器以及冷却器等设备，均为本领域常用的、市售的品牌或规格。

本实用新型提供一种改进型催化汽油轻馏分醚化装置，包括依次连接的分馏塔4、水洗塔5、加氢反应器6、预反应器7、催化蒸馏塔下塔8、催化蒸馏塔上塔9、甲醇萃取塔10和甲醇回收塔11，如图1所示：

上述的分馏塔、水洗塔和加氢反应器构成原料净化系统，预反应器、催化蒸馏塔下塔和催化蒸馏塔上塔构成醚化系统，甲醇萃取塔、萃取水净化器和甲醇回收塔构成甲醇回收系统。

所述的预反应器为两台，如图2所示：串联或者并联设置，并且均为上进下出结构，两台预反应器之间设置有冷却器。两台预反应器串联时，加氢反应器内产生的产物依次通过两台预反应器经过预反应后导入催化蒸馏塔下塔内；两台预反应器并联时，加氢反应器内产生的产物分别通过两台预反应器经过预反应后均导入催化蒸馏下塔内。

所述的甲醇萃取塔和甲醇回收塔之间设置有两台萃取水净化器12，且为并联设置，如图3所示，甲醇回收塔底部开设有排液口13，甲醇萃取塔上部开设有回收液进液口14；两台萃取水净化器，顶部的进口均与甲醇回收塔底部的排液口相连接，底部的出口均与甲醇萃取塔的上部的回收进液口相连接；两台萃取水净化器内均填充有催化剂KIP207(凯瑞环保科技专有的催化剂，理化性质如表1所示)；

所述的催化蒸馏塔上塔9的反应精馏段内填充的催化剂为装填催化剂的新型模块填料结构，如图4-8所示：包括催化剂单元1和支撑固定装置；所述的催化剂单元1是由外层为金属板网1-4内层为金属丝网1-5复合后制作成的封闭筐体内装填有催化剂后构成的长柱状结构；所述的支撑固定装置包括支撑架2和固定带3；所述的支撑架2是均布有数个通孔的板状结构；所述的多个催化剂单元1逐一穿过支撑架2的通孔支撑，用固定带3环绕所述的支撑架2固定；

所述的催化剂单元1横截面可以是圆形或多边形；所述支撑架2至少为两个；所述固定带3、支撑架2为金属板材；所述的支撑架2为圆形或多边形板状结构；所述的固定带是长条形，是沿横向和纵向环绕支撑架打包方式固定所述的支撑架；

图4、6的催化剂单元1截面为圆形和多边形，支撑架2为矩形；支撑架2可以是圆形、多边形或任意形状。支撑架2可以是两块见图2，也可以是多块视需要而定；固定带3是环绕支撑架2纵向打包固定见图5和横向打包固定见图4，固定带固定方式可以是焊接、螺接、扣接；图8中复合层可以点焊连接金属板网、金属丝网，焊点1-6，金属丝网用于拦阻催化剂颗粒不漏出网外，金属板网用于定型、塑型制成长柱状及各种截面形状的催化剂单元。

下面结合实施例对本实用新型的装置进行阐述：

实施例1：

(1)催化汽油在分馏塔4、水洗塔5、加氢反应器6中依次进行分馏、水洗和加氢处理后，得到脱除二烯烃以及能够使装置内催化剂中毒的毒物的轻汽油，其流量为34.72万吨/年，其中活性碳五烯烃含量为13.88wt％，活性碳六烯烃含量为1.9wt％。

(2)步骤(1)中的轻汽油按照活性烯烃含量和甲醇按醇烯比为1.2:1进入预反应器，预反应器为上进下出结构且设置为两台，进行串联操作，进口温度均为42℃、出口温度均为72℃，操作压力均为1.1MPag；醚化反应产物再送至催化蒸馏塔中，催化蒸馏塔分为上下塔，催化蒸馏上塔9反应精馏段内的催化剂为装填催化剂的新型模块填料结构，塔顶压力均为0.25MPag，塔底压力均为0.3MPag，塔顶温度均为67℃，塔底温度均为126℃。催化蒸馏下塔的塔底分出醚化产物，从催化蒸馏上塔的塔顶馏出以碳五为主要成分的轻汽油馏分和甲醇的共沸物；

(3)将步骤(2)分馏出的含有碳五与甲醇的混合物送至甲醇萃取塔13，碳五组分从甲醇萃取塔顶流出，与催化蒸馏塔下塔的塔底产出的醚化产物混合后导出整个装置；甲醇回收塔的塔底为含有甲醇的水溶液，先加入萃取水净化器15，萃取水净化器操作温度为40℃，操作压力为0.6MPag，脱除循环水中携带的酸性物质，后进入甲醇萃取塔中回收利用。

实施例1中，甲醇消耗量为2921.76kg/h；活性碳五烯烃转化率为99.7％、活性碳六烯烃转化率为56.1％；装置运行正常后，无直接废水排放，排放的废水主要是装置地面冲洗水。

实施例2：

(1)催化汽油在分馏塔4、水洗塔5、加氢反应器6中依次进行分馏、水洗和加氢处理后，得到脱除二烯烃以及能够使装置内催化剂中毒的毒物的轻汽油，其流量为10万吨/年，其中活性碳五烯烃含量为12.08wt％，活性碳六烯烃含量为6.82wt％。

(2)步骤(1)中的轻汽油按照活性烯烃含量和甲醇按醇烯比为1.1:1进入预反应器，预反应器为上进下出结构且设置为两台，进行并联操作，进口温度均为38℃、出口温度均为68℃，操作压力均为1.0MPag；醚化反应产物再送至催化蒸馏塔(下塔和上塔)中，催化蒸馏上塔反应精馏段的催化剂为装填催化剂的新型模块填料结构，塔顶压力均为0.26MPag，塔底压力均为0.31MPag，塔顶温度均为68℃，塔底温度均为128℃。催化蒸馏下塔的塔底分出醚化产物，并从催化蒸馏上塔的塔顶馏出以碳五为主要成分的轻汽油馏分和甲醇的共沸物。

(3)将步骤(2)分馏出的含有碳五与甲醇的混合物送至甲醇萃取塔13，碳五组分从甲醇萃取塔顶流出，与催化蒸馏塔下塔的塔底产出的醚化产物混合后导出整个装置；甲醇回收塔的塔底为含有甲醇的水溶液，先加入萃取水净化器15，萃取水净化器操作温度为40℃，操作压力为0.55MPag，脱除循环水中携带的酸性物质，后进入甲醇萃取塔中回收利用。

实施例2中，甲醇消耗量为868.76kg/h；活性碳五烯烃转化率为99.65％、活性碳六烯烃转化率为55.7％；装置运行正常后，无直接废水排放，排放的废水主要是装置地面冲洗水。

上述实例只是为说明本实用新型的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种改进型催化汽油轻馏分醚化装置，包括依次连接的分馏塔(4)、水洗塔(5)、加氢反应器(6)、预反应器(7)、催化蒸馏塔下塔(8)、催化蒸馏塔上塔(9)、甲醇萃取塔(10)和甲醇回收塔(11)，其特征在于：

所述的预反应器(7)为两台，串联或者并联设置，并且均为上进下出结构，将反应产物导入催化蒸馏塔下塔中；

所述的甲醇萃取塔(10)和甲醇回收塔(11)之间设有并联设置的两台萃取水净化器(12)；

所述的催化蒸馏塔上塔(9)的反应精馏段内填充的催化剂为装填催化剂的新型模块填料结构。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的分馏塔(4)、水洗塔(5)和加氢反应器(6)构成原料净化系统，所述的预反应器(7)、催化蒸馏塔下塔(8)和催化蒸馏塔上塔(9)构成醚化系统，所述的甲醇萃取塔(10)、萃取水净化器(12)和甲醇回收塔(11)构成甲醇回收系统。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的两台预反应器(7)串联时，加氢反应器(6)内产生的产物依次通过两台预反应器经过预反应后导入催化蒸馏塔下塔内；两台预反应器并联时，加氢反应器内产生的产物分别通过两台预反应器经过预反应后均导入催化蒸馏下塔内。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的串联或者并联设置的两台预反应器(7)之间设置有冷却器。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的甲醇回收塔(11)底部开设有排液口(13)，甲醇萃取塔(10)上部开设有回收液进液口(14)；所述的并联设置的两台萃取水净化器，顶部的进口均与甲醇回收塔底部的排液口(13)相连接，底部的出口均与甲醇萃取塔的上部的回收进液口(14)相连接。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装填催化剂的新型模块填料结构包括催化剂单元(1)和支撑固定装置；所述的催化剂单元是由外层金属板网(1-4)内层金属丝网(1-5)复合制成封闭筐体内装催化剂构成的长柱状结构；所述的支撑固定装置包括支撑架(2)和固定带(3)；所述的支撑架是均布有数个通孔的板状结构；多个所述的催化剂单元逐一穿过支撑架的通孔支撑，用固定带环绕所述的支撑架固定。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的催化剂单元(1)横截面是圆形或多边形；所述的固定带(3)是长条形，是沿横向和纵向打包固定所述的支撑架。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述支撑架(2)至少为两个；所述的支 撑架(2)为圆形或多边形板状结构。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述固定带(3)、支撑架(2)为金属板材。