0.5Mt/a輕汽油醚化裝置轉化率的調整優(yōu)化

王 萌，李 明

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

南方某煉廠輕汽油醚化裝置，設計規(guī)模0.5Mt·a-1，年加工時間8400h，操作彈性60%～120%。采用凱瑞化工股份有限公司開發(fā)的“輕汽油催化蒸餾深度醚化技術”，加工原料為汽油精制反應分離后的輕汽油，先進行選擇性加氫以除去其中的二烯烴，然后與甲醇在固定床反應器內進行預醚化反應，再進入催化蒸餾塔實現(xiàn)深度醚化。

該工藝主要是將輕汽油中的異戊烯（2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯）和工業(yè)甲醇混合后，通過催化劑床層，反應合成TAME，以降低催化汽油中的烯烴含量，是目前降低輕汽油中烯烴最有效的工藝之一。該工藝可將催化汽油的辛烷值（RON）提高1～2個單位，蒸汽壓降低6kPa左右，還可將低價值的甲醇轉化為高價值的汽油，是裝置經(jīng)濟效益的核心，因此提高轉化率就能把更多的甲醇轉化為汽油。TAME反應的方程式如下：

醚化反應為可逆放熱反應，反應溫度30～80℃，反應壓力0.6～1.0MPa，催化劑為大孔強酸性陽離子交換樹脂。為了保證異丁烯轉化率，一般情況下醇烯比為1.3，進料中的甲醇摩爾數(shù)略高于進料中異丁烯的摩爾數(shù)。

1 醚化裝置簡介

裝置的醚化反應分為預醚化、深度醚化兩個階段。經(jīng)過選擇性加氫飽和二烯烴后的輕汽油與新鮮甲醇混合，進入醚化反應器R101，冷卻后進入R102，完成第一階段的預醚化反應。反應結束后，經(jīng)過過濾器SR102，與C101B底的產品換熱后進入C101B，經(jīng)塔底重沸器E104加熱后，送至醚化蒸餾塔上塔C101A。氣相中剩余的2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯在C101A催化劑床層上，完成第二階段的深度醚化反應。

圖1 醚化裝置原則流程

2 醚化轉化率偏低的原因與優(yōu)化措施

2020年3月的大檢修期間，對催化蒸餾塔和兩臺醚化反應器進行換劑處理，2020年5月初開工運行。投用后，碳五可醚化烯烴的轉化率相對偏低，醚化汽油產品中，碳五可醚化活性烯烴的含量最高達到7%(m/m)左右，總烯烴為40%(m/m)，對罐區(qū)的汽油調和造成了一定影響。

2.1 醚化轉化率偏低的原因

1）R101醚化反應器頂?shù)臍庀嚅y開度較大，部分碳五可醚化活性烯烴未經(jīng)過醚化反應器反應，直接進入醚化蒸餾塔，造成催化蒸餾塔進料中的可醚化烯烴含量增加，影響了上塔反應段可醚化烯烴的轉化效果。

2）催化蒸餾塔下塔提餾段的靈敏點溫度偏低，上塔頂壓的控制相對偏高，導致塔底醚化汽油中的碳五可醚化烯烴不能到達C101A催化劑床層而直接出裝置，造成混合后醚化汽油產品中的可醚化烯烴含量增加。

3）醚化反應器進料醇烯比的控制相對偏低，影響了醚化反應器的反應轉化率。

4）催化蒸餾塔上塔頂?shù)幕亓鞅仍?.1左右，偏低，導致剩余的碳五可醚化活性烯烴在C101A催化劑床層中的空速過大，影響了轉化率。

2.2 裝置的調整優(yōu)化措施

1）與國內相同工藝的醚化裝置相比，本裝置多了選擇性加氫降低二烯烴的系統(tǒng)，因此醚化反應器頂部設置了升氣線，可根據(jù)R101反應器的壓力情況，逐漸關小頂部氣相閥。壓力控制在0.55～0.65MPa，可增加活性烯烴在醚化反應器中的停留時間，降低催化蒸餾塔進料中可醚化烯烴的含量。

2）催化蒸餾塔上塔C101A的頂壓由0.29MPa調整為0.25MPa，下塔C101B靈敏板的溫度優(yōu)化控制區(qū)間維持在103～108℃，可降低塔底醚化汽油中碳五可醚化烯烴的含量。

3）逐漸提高反應器進料的醇烯比，由1.0提高至1.3。

4）催化蒸餾塔上塔C101A頂?shù)幕亓鞅?，?.1提高至1.2～1.3。

3 優(yōu)化后的效果

醚化反應的作用主要是使甲醇與異戊烯反應，降低輕汽油系統(tǒng)含量，同時將價格相對便宜的甲醇轉化為TAME，成為汽油調和組分。因此提高醚化轉化率，讓更多的甲醇轉化為汽油，是裝置經(jīng)濟效益的核心。經(jīng)過調整優(yōu)化，增加了C5叔碳異構烯烴與甲醇的反應時間，第一醚化反應器的轉化率和醚化蒸餾塔的總轉化率明顯提高，總烯烴含量降低了約 30%(v/v)（圖 2～4）。

圖2 C5第一醚化反應轉化率

圖3 C5醚化反應轉化率

圖4 醚化反應前后輕汽油烯烴

裝置處理量為55t·h-1，醇烯比1.3，輕汽油深度醚化反應后，總轉化率提高了15%～20%，甲醇轉化率增加了8kg·h-1，相當于有0.44t·h-1甲醇轉化為汽油。醚化汽油預估價格為人民幣4500元·t-1，甲醇預估價格人民幣3000元·h-1，則一年內可增加效益：0.44t·h-1×(4500-3000)t·h-1×365 d×24h=578 萬元。

4 結論

1）調整醚化反應器R101、R102升氣線，對轉化率的影響較大。調整開度后，反應器壓力在0.55～0.65MPa之間，進料醇烯比控制在1.3，第一醚化轉化率由70%提高至75%～80%。

2）醚化蒸餾塔的上塔壓力在0.25～0.27MPa，回流比增加到1.2以上，下塔C101B靈敏板的溫度控制在103～108℃，醚化反應的總轉化率由70%提高至86%～90%。

3）輕汽油醚化轉化率提高后，醚化后汽油的總烯烴降低約8個單位，維持在32%(v/v)左右，甲醇轉化率增加了8kg·(t原料)-1，每年能夠產生較大的經(jīng)濟效益。

4）輕汽油原料中的2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯含量在18%(m/m)～30%(m/m)之間，提高醇烯比和醚化蒸餾塔的回流比，醚化反應總轉化率能夠達到85%～95%。