MTBE裝置改為碳四烯烴疊合裝置方案的對(duì)比

王歡(大慶煉化公司煉油生產(chǎn)二部，黑龍江 大慶 163000)

1 裝置概況

本裝置異丁烯來(lái)源于上游氣體分餾裝置所產(chǎn)的混合碳四組分及由甲醇廠所提供的甲醇以摩爾比1.0～1.15的比例進(jìn)入反應(yīng)器(R-12001)，反應(yīng)器(R-12001)內(nèi)裝填有大孔強(qiáng)酸性陽(yáng)離子催化樹(shù)脂，在催化劑的作用下異丁烯和甲醇發(fā)生醚化反應(yīng)，生成MTBE的選擇性大于99%。反應(yīng)后的碳四及甲醇進(jìn)入催化蒸餾塔，以催化蒸餾的方式繼續(xù)深度轉(zhuǎn)化。醚后碳四中剩余甲醇采用萃取的方式進(jìn)行回收。回收甲醇后的剩余碳四外送至罐區(qū)及慶化MTBE裝置作為回?zé)捠褂?/p>

2 MTBE的發(fā)展前景

2017年9月13日，國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部等15部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于擴(kuò)大生物燃料乙醇生產(chǎn)和推廣使用車用乙醇汽油的實(shí)施方案》，在國(guó)家全面推廣乙醇汽油方案發(fā)布后，車用乙醇汽油要求不得人為加入含氧有機(jī)化合物，MTBE將不得作為汽油調(diào)和組分，我國(guó)將在2020年全國(guó)范圍內(nèi)推廣使用車用乙醇汽油。MTBE裝置將限期停產(chǎn)，將無(wú)法滿足烷基化裝置對(duì)原料中異丁烯含量的要求。因此MTBE裝置如何改造，改造后如何對(duì)異丁烯加以利用，是我公司需要面臨及解決的重要問(wèn)題。

3 碳四烯烴疊合技術(shù)簡(jiǎn)介

3.1 碳四烯烴選擇性疊合技術(shù)

為應(yīng)對(duì)乙醇汽油推廣，解決MTBE裝置出路問(wèn)題，某研究院開(kāi)發(fā)了碳四烯烴疊合技術(shù)，碳四烯烴疊合技術(shù)包含選擇性疊合和非選擇性疊合兩種技術(shù)方案，其中的選擇性疊合技術(shù)的主要特點(diǎn)是在疊合催化劑的作用下碳四原料中的異丁烯選擇性地疊合為以碳八烯烴為主要組成的疊合汽油。

3.2 碳四烯烴非選擇性疊合技術(shù)

非選擇性疊合技術(shù)的主要特點(diǎn)是在疊合催化劑的作用下碳四原料中的所有丁烯參與疊合反應(yīng)生成以碳八烯烴為主要組成的疊合汽油，丁烯的轉(zhuǎn)化率可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.3 碳四烯烴改造技術(shù)投產(chǎn)裝置

選擇性疊合技術(shù)的疊合汽油的辛烷值高于非選擇性疊合技術(shù)，選擇性疊合技術(shù)適合于設(shè)有烷基化裝置的煉油企業(yè)選用，而非選擇性疊合技術(shù)適合于沒(méi)有烷基化裝置的煉油企業(yè)選用。

目前國(guó)內(nèi)成功投產(chǎn)的選擇性疊合技術(shù)有兩種：一是由某研究院開(kāi)發(fā)的選擇性疊合技術(shù)應(yīng)用于某公司MTBE裝置成功投產(chǎn)；二是由某設(shè)計(jì)院開(kāi)發(fā)的選擇性疊合技術(shù)應(yīng)用于某股份有限公司MTBE裝置成功投產(chǎn)。

3.3.1 某公司MTBE改疊合裝置流程簡(jiǎn)介

主要流程為混合碳四與調(diào)節(jié)劑混合后經(jīng)原料凈化器脫除堿性氮化物和金屬離子，經(jīng)疊合反應(yīng)器反應(yīng)后，進(jìn)入碳四分離塔進(jìn)行分離，塔頂剩余碳四經(jīng)水洗塔水洗脫酸后送至烷基化裝置作為原料，塔底物料進(jìn)入調(diào)節(jié)劑脫除塔脫除調(diào)節(jié)劑后產(chǎn)出疊合油(未加氫)，調(diào)節(jié)劑回收后可循環(huán)利用。

3.3.2 某股份有限公司MTBE改疊合裝置流程簡(jiǎn)介

主要流程為碳四原料與抑制劑混合后進(jìn)入反應(yīng)器反應(yīng)，催化蒸餾塔改為中壓蒸汽加熱，塔頂采出為剩余碳四；塔釜疊合油及叔丁醇采出至水洗塔，疊合油在水洗塔中經(jīng)過(guò)萃取后合格外采，萃取下來(lái)的抑制劑(叔丁醇)進(jìn)入回收塔進(jìn)行回收，繼續(xù)向反應(yīng)器進(jìn)料。

3.3.3 兩套疊合裝置流程對(duì)比

某公司疊合裝置設(shè)有原料凈化器，脫除堿性氮化物和金屬離子，某股份有限公司疊合裝置無(wú)原料凈化設(shè)備。

抑制劑回收方式不同，某公司疊合裝置采取直接將疊合油與抑制劑精餾回收的方式，某股份有限公司疊合裝置采取萃取回收的方式。

疊合油采出方式不同，某公司疊合裝置采取將疊合油自抑制劑回收塔底采出，某股份有限公司疊合裝置是由抑制劑萃取塔頂采出疊合油。

4 我公司MTBE裝置改造技術(shù)與方案

因我公司設(shè)有烷基化裝置，因此適合采用碳四烯烴選擇性疊合技術(shù)來(lái)對(duì)MTBE裝置進(jìn)行改造。

可研改造方案有兩套：一是某研究院為我公司設(shè)計(jì)的MTBE裝置改造為選擇性疊合裝置的可研方案；二是某設(shè)計(jì)院為我公司設(shè)計(jì)的MTBE裝置改造為異丁烯疊合裝置的可研方案，現(xiàn)將兩套方案簡(jiǎn)要對(duì)比如下。

4.1 流程方面對(duì)比

4.1.1 某設(shè)計(jì)院流程

本裝置原公稱設(shè)計(jì)為14萬(wàn)t/a MTBE裝置。年加工時(shí)間8 000 h考慮，可處理碳四36.4萬(wàn)t/a。

原料凈化單元，原料凈化單元利用原裝置的設(shè)備。

疊合單元，疊合反應(yīng)器是利舊原有MTBE裝置反應(yīng)器。為了控制疊合油產(chǎn)品質(zhì)量滿足汽油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)終鎦點(diǎn)重要指標(biāo)的要求，需要在反應(yīng)過(guò)程中加入抑制劑和反應(yīng)器部分增加外循環(huán)取熱的措施來(lái)控制反應(yīng)溫度，防止異丁烯急聚影響疊合油產(chǎn)品質(zhì)量。

產(chǎn)品分離單元，產(chǎn)品分離利舊原有催化蒸餾塔，將C8和C12與碳四分離。塔頂剩余碳四作為產(chǎn)品直接送至下游烷基化裝置。塔底富含抑制劑的疊合油產(chǎn)品，送至水洗塔回收抑制劑，疊合油產(chǎn)品脫出抑制劑后，送出裝置。

抑制劑回收單元，抑制劑回收單元利舊原有甲醇萃取塔和甲醇回收塔，回收的抑制劑返回到疊合反應(yīng)單元。

疊合油加氫，疊合油產(chǎn)品主要組成為異辛烯，烯烴總量為100%，疊合油產(chǎn)品中的硫含量為原料碳四中的硫富集量。根據(jù)需要是否加氫[1]。

4.1.2 某研究院流程

MTBE設(shè)計(jì)產(chǎn)能為14萬(wàn)t/a，裝置進(jìn)料量約為42萬(wàn)t/a，年操作時(shí)數(shù)為8 400 h。

原料凈化單元，原料水洗塔保留利舊，增加原料凈化器，采用兩臺(tái)固定床反應(yīng)器并聯(lián)的操作方式，可以根據(jù)需要更換其中某一臺(tái)凈化器內(nèi)的凈化劑。

疊合單元，疊合反應(yīng)系統(tǒng)除利舊原醚化反應(yīng)器(R-12001)外，還需新增三臺(tái)固定床疊合反應(yīng)器，為了保證裝置的長(zhǎng)周期操作，疊合反應(yīng)器采用三開(kāi)一備的操作方式。為了控制選擇性疊合過(guò)程中異丁烯的多聚反應(yīng)，防止疊合汽油的干點(diǎn)超標(biāo)，在反應(yīng)系統(tǒng)中引入反應(yīng)調(diào)節(jié)劑，反應(yīng)調(diào)節(jié)劑在反應(yīng)過(guò)程中不消耗。

產(chǎn)品分離單元，通過(guò)分離手段實(shí)現(xiàn)反應(yīng)調(diào)節(jié)劑在疊合反應(yīng)單元和產(chǎn)物分離單元的循環(huán)，產(chǎn)物分離單元設(shè)有脫碳四塔和調(diào)節(jié)劑回收塔。脫碳四塔利舊催化蒸餾塔，塔頂剩余碳四外送，塔底為疊合油與調(diào)節(jié)劑。

調(diào)節(jié)劑回收單元，疊合油與調(diào)節(jié)劑進(jìn)入調(diào)節(jié)劑回收塔，調(diào)節(jié)劑回收塔利舊甲醇回收塔，回收塔底疊合油利用泵外送出裝置，塔頂回收調(diào)節(jié)劑。

疊合油加氫，選擇性疊合裝置內(nèi)的疊合反應(yīng)單元所產(chǎn)的疊合汽油以碳八烯烴為主要組成，烯烴含量為100%，疊合汽油的硫含量也會(huì)比混合碳四原料的硫含量有所增加。

4.1.3兩套方案流程不同之處

某研究院設(shè)計(jì)增加原料凈化器兩臺(tái)，脫除堿性氮化物和金屬離子，某設(shè)計(jì)院未設(shè)計(jì)原料凈化設(shè)備，利舊MTBE裝置原料碳四水洗塔。

某研究院設(shè)計(jì)疊合單元除利舊原醚化反應(yīng)器(R-12001)外，還需新增三臺(tái)固定床疊合反應(yīng)器，為了保證裝置的長(zhǎng)周期操作，疊合反應(yīng)器串聯(lián)，采用三開(kāi)一備；某設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)利舊原反應(yīng)器，改造外循環(huán)取熱系統(tǒng)。

抑制劑回收方式不同，某研究院設(shè)計(jì)直接將疊合油與抑制劑精餾回收的方式，某設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)萃取回收的方式[2]。

疊合油采出方式不同，某研究院設(shè)計(jì)疊合油自抑制劑回收塔底采出，某設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)疊合油自抑制劑萃取塔頂采出疊合油。

4.2.設(shè)計(jì)方案

根據(jù)可研方案中所提供數(shù)據(jù)，某研究院改造方案需新增設(shè)備20臺(tái)，某設(shè)計(jì)院改造方案需新增設(shè)備11臺(tái)。

某研究院改造投資含催化劑費(fèi)用預(yù)計(jì)約3 226.18萬(wàn)元；某設(shè)計(jì)院改造投資960萬(wàn)元。

4.3 改造方案中物料平衡

跟據(jù)可研方案中物料平衡表中所提供數(shù)據(jù)，某設(shè)計(jì)院方案中疊合產(chǎn)品產(chǎn)量高于某研究院方案中的產(chǎn)量。

4.4 改造方案中能源消耗量

按兩套裝置設(shè)計(jì)方案裝置能耗對(duì)比如下：兩套裝置設(shè)計(jì)改造方案單耗方面，某設(shè)計(jì)院?jiǎn)魏臑?0.25 t/t，低于某研究院的97.25 t/t；因兩套方案設(shè)計(jì)重沸器蒸汽種類使用不同，因此折能系數(shù)不同，折算成能耗后，某設(shè)計(jì)院為128.31 kgEO/t，高于某研究院的101.67 kgEO/t。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，某設(shè)計(jì)院提供的MTBE裝置改為疊合裝置方案改動(dòng)少、流程簡(jiǎn)單、新增設(shè)備及投資費(fèi)用低于某研究院方案。