孔祥冰, 張松顯, 任海鷗, 李長明, 李秋穎

（中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院，北京 100195）

蘭州石化 50 萬 t/a 催化輕汽油醚化裝置運行與優(yōu)化

孔祥冰, 張松顯, 任海鷗, 李長明, 李秋穎

（中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院，北京 100195）

采用中國石油自主研發(fā)開發(fā)的催化輕汽油醚化工藝（LNE）技術，蘭州石化建成 50 萬 t/a 輕汽油醚化裝置并投產(chǎn)成功。裝置數(shù)據(jù)表明，C5、C6 叔碳烯烴轉(zhuǎn)化率分別為 72%～77%、50%～60%，催化輕汽油烯烴減少量為 18.0 個百分點以上，醚化產(chǎn)品油中總醚化物含量為 46%～60%，醚化產(chǎn)品油辛烷值（RON）為 98～100,目前該裝置已不間斷平穩(wěn)運行 1 年以上。醚化裝置運行效果良好，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

醚化；轉(zhuǎn)化率；RON

隨著環(huán)境保護的日益嚴格，我國加快了國Ⅳ、國Ⅴ車用汽油標準的實施，主要是降低汽油硫含量和烯烴含量，而脫硫會造成辛烷值的損失[1]。催化輕汽油醚化作為一種催化汽油改質(zhì)新技術，是將催化輕汽油中的叔碳烯烴與甲醇進行醚化反應生成醚類化合物，達到降低汽油烯烴含量，提高汽油辛烷值和降低蒸汽壓的目的，催化輕汽油醚化技術能有效解決催化汽油降烯烴并兼顧辛烷值的一項技術[2]。由于輕汽油醚化技術其反應條件緩和，過程環(huán)保，工藝簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化應用，在經(jīng)濟技術上具有競爭力，已在世界范圍的煉化公司普遍工業(yè)應用[3]。

國外開發(fā)的催化輕汽油醚化工藝技術不盡相同，特別在催化輕汽油餾分選擇上不同。國外CDTECH、AXENS 和 UOP 等均建有催化輕汽油醚化工業(yè)裝置。CDTECH 公司已向國內(nèi)南充煉化、格爾木煉廠等公司提供了催化輕汽油醚化成套工藝技術[4]。在國內(nèi)，撫順石化、齊魯石化等多家公司相繼開展了輕汽油醚化技術研究工作，但均未形成工業(yè)化應用技術。

為生產(chǎn)低烯烴、高辛烷值汽油調(diào)和組分，蘭州石化公司煉油廠采用中國石油石油化工研究院自主開發(fā)的催化輕汽油醚化生產(chǎn)工藝建設并投產(chǎn) 50 萬t/a 輕汽油醚化裝置，裝置于 2012 年 3 月開始建設，2012 年 11 月初中交，2012 年 11 月 19 日投料生產(chǎn)，并于當日生產(chǎn)出了合格產(chǎn)品，實現(xiàn)一次開車成功。裝置設計加工能力為 50.4 萬 t/a（輕汽油），消耗甲醇 4.6 萬 t/a，裝置操作彈性為 60%～110%，年開工時數(shù)為 8 400 h[5]。

該裝置由輕汽油/甲醇混合、醚化反應、醚化產(chǎn)品的分離、甲醇萃取及甲醇回收等單元組成，裝置投料開車以來，運行穩(wěn)定。產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 工藝過程及特點

1.1 反應原理

蘭州石化 50 萬 t/a 年輕汽油醚化裝置采用中國石油石油化工研究院自主開發(fā)的催化輕汽油醚化生產(chǎn)工藝，由中國石油工程建設公司華東設計分公司設計，是目前國內(nèi)規(guī)模最大的一套裝置，該裝置于2012 年 11 月成功投產(chǎn)。

該裝置是以催化裂化裝置穩(wěn)定汽油為原料，經(jīng)預分餾塔分離，將汽油終餾點不大于 70 ℃餾分切割出來作為醚化原料，以酸性陽離子交換樹脂為催化劑，在一定溫度、壓力、空速、醇烯比等條件下，輕汽油中的C4～C6活性烯烴與甲醇發(fā)生醚化反應，生成甲基烷基醚，從而得到較高辛烷值的汽油組分。

催化輕汽油醚化反應受動力學與熱力學因素雙重控制的結果造成反應溫度對叔碳烯烴轉(zhuǎn)化率的影響有一個最佳值。在合適的醚化反應溫度下，醚化反應可以達到要求的目標，并且能耗最低[6]。

1.2 裝置技術特點

（1）醚化反應器通過采用催化劑分段裝填的膨脹床和液相反應體系；反應原料從反應器底部進入，經(jīng)流體分配器分布均勻后自下而上通過催化劑床層，使催化劑床層處于膨脹狀態(tài)，使催化劑顆粒在床層內(nèi)有不規(guī)則的的輕微擾動，從而有利于床層內(nèi)的傳熱和傳質(zhì)過程；不會產(chǎn)生局部過熱；并且有操作彈性大、壓力降小，催化劑床層徑向溫度分布均勻等優(yōu)點。

（2）醚化反應器采用兩臺膨脹床反應器串聯(lián)和中間取熱方式操作，通過降低進料溫度，打破熱力學平衡，從而有利于深度醚化反應和提高醚化轉(zhuǎn)化率，同時兩個反應器順序可切換使用，延長催化劑使用壽命。

（3）采用精確控制反應器入口溫度的方法來防止反應器超溫。第一反應器入口溫度由醚化分餾塔底產(chǎn)物的換熱旁路調(diào)節(jié)，第二醚化反應器入口溫度由冷卻水量調(diào)節(jié)，確保反應器入口溫度在裝置運行初期及反應器溫度較高的情況下能夠迅速降低，有效防止反應器超溫。

1.3 工藝流程簡介

裝置主要包括醚化反應單元、醚化產(chǎn)物分離單元和甲醇回收單元。如圖1所示。

圖 1 催化輕汽油醚化工藝流程簡圖Fig.1 Flow chart of etherification process of FCC light naphtha

1.3.1 醚化反應部分

輕汽油與甲醇經(jīng)靜態(tài)混合器混合后，進入第一反應器底部，自下而上流經(jīng)三段催化劑床層，在催化劑作用下輕汽油中的活性烯烴與甲醇發(fā)生醚化反應。反應生成的醚化汽油自反應器頂部出來，進入醚化汽油冷卻器冷卻后進入第二醚化反應器進一步進行醚化反應。

1.3.2 醚化產(chǎn)物分離部分

由第二醚化反應器出口流出的醚化反應產(chǎn)物經(jīng)換熱后進入醚化分餾塔進行分離。剩余碳五及與之共沸的甲醇由塔頂分離出來，經(jīng)塔頂空冷器、水冷器冷卻后進入塔頂回流罐。剩余碳五、甲醇混合液由回流罐經(jīng)泵抽出分兩部分，一部分至分餾塔頂，作為塔頂回流，一部分進入甲醇回收系統(tǒng)。分餾塔底分餾得到醚類和部分碳六組分，經(jīng)與原料油換熱，冷卻后去儲運廠現(xiàn)有 MTBE 系統(tǒng)。

1.3.3 甲醇回收部分

由醚化分餾塔頂抽出的碳五、甲醇混合物從底部進入甲醇萃取塔，與從甲醇回收塔底來的萃取水逆流接觸，將甲醇從抽余油中萃取至水相，其頂部流出的剩余碳五經(jīng)過濾、脫水后出裝置與重汽油、烴重組汽油混合進罐區(qū)。

甲醇萃取塔底部流出的水／甲醇混合物，經(jīng)換熱后進入甲醇回收塔，將水和甲醇分離。自回收塔底流出的萃取水在萃取塔和回收塔之間的密閉循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)利用?；厥账斄鞒龅募状冀?jīng)泵抽出，一部分作為回收塔塔頂回流，另一部分循環(huán)至甲醇進料罐。

2 裝置長周期優(yōu)化運行

2.1 醚化裝置長周期優(yōu)化運行工藝參數(shù)

裝置運行過程根據(jù)原料及餾出口質(zhì)量分析進行實時監(jiān)控，及時調(diào)整工藝參數(shù)；嚴格控制反應器進料溫度、穩(wěn)定塔釜溫度和塔底壓力，醇烯比等操作參數(shù)；強化平穩(wěn)率操作；以確保產(chǎn)品質(zhì)量。

由圖2可以看出，1年內(nèi)裝置連續(xù)不間斷穩(wěn)定運行，初期將第 1 反應器進料溫度穩(wěn)定在(42±1)℃，將第 2 反應器進料溫度穩(wěn)定在(52±1)℃，醚化分餾塔底溫度控制在 122～124 ℃ ， 隨著催化劑活性下降，適當提高反應器入口溫度，保證醚化效果。

2.2 醚化裝置長周期優(yōu)化運行結果

統(tǒng)計開車至 2013 年 4 月， 整體運行情況如圖3所示。由圖3可以看出，裝置穩(wěn)定運行以來，運行情況良好。C5 叔碳烯烴轉(zhuǎn)化率基本維持在 72%以上，C6 叔碳烯烴轉(zhuǎn)化率維持 46%以上，烯烴減少量維持 18.0 個百分點以上，醚化產(chǎn)品油收率保持在35%左右，醚化產(chǎn)品油中醚化物含量 45%以上，醚化產(chǎn)品油辛烷值（RON）達到 98～100。裝置運行情況良好，醚化效果明顯。

圖 2 蘭州石化 50 t/a 催化輕汽油醚化裝置長周期運行主要工藝參數(shù)Fig.2 The main process parameter of 500 kt/a light naphtha etherification industrial equipment

2012 年 11 月開車至 2013 年 11 月 1 年內(nèi)，裝置加工輕汽油 50.62 萬 t，消耗甲醇 3.88 萬 t，裝置綜合能耗逐月下降，全年累計綜合能耗為 28.17 kgEO/t。經(jīng)初步核算，該裝置投產(chǎn)可為企業(yè)年增效2億元以上。

圖 3 蘭州石化 50 t/a 催化輕汽油醚化裝置運行結果Fig.3 The operation results of 500 kt/a light naphtha etherification industrial equipment

3 結 論

（1）2012 年 11 月 19 日，蘭州石化建成的國內(nèi)最大規(guī)模的 50 萬 t/a 催化輕汽油醚化裝置，實現(xiàn)了一次投料開車成功。2012 年 11 月 23 日，生產(chǎn)裝置運行平穩(wěn)，并生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。

（2）蘭州石化 50 萬 t/a 催化輕汽油醚化裝置自投料開車以來運行平穩(wěn)，C5和 C6叔碳烯烴轉(zhuǎn)化率分別為 72%～77%和 50%～60%，催化輕汽油中烯烴減少量為 18.0 個百分點以上，醚化產(chǎn)品油中總醚化物含量為 46%～60%，醚化產(chǎn)品辛烷值（RON）為 98～100，醚化效果良好。

（3）目前該裝置已不間斷平穩(wěn)運行 1 a 以上。醚化裝置運行效果良好，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

［1］李鵬，張英.中國石化清潔汽油生產(chǎn)技術的開發(fā)和應用[J].煉油技術與工程，2010，40（12）:11-15.

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Operation and Optimization of 500 kt/a Light Naphtha Etherification Unit in Lanzhou Petrochemical Company

KONG Xiang-bing，ZHANG Song-xian，REN Hai-ou，LI Chang-ming，LI Qiu-ying
（PetroChina Petrochemical Research Institute , Beijing 100195, China）

Using the light naphtha etherification technique developed by petrolChina, 500 kt/a light naphtha etherification unit in Lanzhou petrochemical company was built and put into production. The industrial experiments showed that C5,C6 tertiary olefin conversion were respectively 72%~77% and 50%~60%，olefin content of light naphtha could be decreased by more than 18%, total etherate content of etherification product was 46%~60%,the octane number of etherification product was 98~100.Currently the unit has been steadily and well running for more than one year. Obvious economic and social benefits have been obtained.

Etherification; Conversion; RON

TE 624

： A文獻標識碼： 1671-0460（2014）07-1373-03

2014-06-01

孔祥冰（1978-），男，山東人，工程師，碩士，2006 畢業(yè)于青島科技大學化學工程，研究方向：煉油化工。E-mail：kongxiangbing@petrochina.com.cn。