兰州石化 50 万 t/a 催化轻汽油醚化装置运行与优化

孔祥冰, 张松显, 任海鸥, 李长明, 李秋颖

（中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院，北京 100195）

兰州石化 50 万 t/a 催化轻汽油醚化装置运行与优化

孔祥冰, 张松显, 任海鸥, 李长明, 李秋颖

（中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院，北京 100195）

采用中国石油自主研发开发的催化轻汽油醚化工艺（LNE）技术，兰州石化建成 50 万 t/a 轻汽油醚化装置并投产成功。装置数据表明，C5、C6 叔碳烯烃转化率分别为 72%～77%、50%～60%，催化轻汽油烯烃减少量为 18.0 个百分点以上，醚化产品油中总醚化物含量为 46%～60%，醚化产品油辛烷值（RON）为 98～100,目前该装置已不间断平稳运行 1 年以上。醚化装置运行效果良好，产生了显著的经济效益和社会效益。

醚化；转化率；RON

随着环境保护的日益严格，我国加快了国Ⅳ、国Ⅴ车用汽油标准的实施，主要是降低汽油硫含量和烯烃含量，而脱硫会造成辛烷值的损失[1]。催化轻汽油醚化作为一种催化汽油改质新技术，是将催化轻汽油中的叔碳烯烃与甲醇进行醚化反应生成醚类化合物，达到降低汽油烯烃含量，提高汽油辛烷值和降低蒸汽压的目的，催化轻汽油醚化技术能有效解决催化汽油降烯烃并兼顾辛烷值的一项技术[2]。由于轻汽油醚化技术其反应条件缓和，过程环保，工艺简单，易于实现工业化应用，在经济技术上具有竞争力，已在世界范围的炼化公司普遍工业应用[3]。

国外开发的催化轻汽油醚化工艺技术不尽相同，特别在催化轻汽油馏分选择上不同。国外CDTECH、AXENS 和 UOP 等均建有催化轻汽油醚化工业装置。CDTECH 公司已向国内南充炼化、格尔木炼厂等公司提供了催化轻汽油醚化成套工艺技术[4]。在国内，抚顺石化、齐鲁石化等多家公司相继开展了轻汽油醚化技术研究工作，但均未形成工业化应用技术。

为生产低烯烃、高辛烷值汽油调和组分，兰州石化公司炼油厂采用中国石油石油化工研究院自主开发的催化轻汽油醚化生产工艺建设并投产 50 万t/a 轻汽油醚化装置，装置于 2012 年 3 月开始建设，2012 年 11 月初中交，2012 年 11 月 19 日投料生产，并于当日生产出了合格产品，实现一次开车成功。装置设计加工能力为 50.4 万 t/a（轻汽油），消耗甲醇 4.6 万 t/a，装置操作弹性为 60%～110%，年开工时数为 8 400 h[5]。

该装置由轻汽油/甲醇混合、醚化反应、醚化产品的分离、甲醇萃取及甲醇回收等单元组成，装置投料开车以来，运行稳定。产生了显著的经济效益和社会效益。

1 工艺过程及特点

1.1 反应原理

兰州石化 50 万 t/a 年轻汽油醚化装置采用中国石油石油化工研究院自主开发的催化轻汽油醚化生产工艺，由中国石油工程建设公司华东设计分公司设计，是目前国内规模最大的一套装置，该装置于2012 年 11 月成功投产。

该装置是以催化裂化装置稳定汽油为原料，经预分馏塔分离，将汽油终馏点不大于 70 ℃馏分切割出来作为醚化原料，以酸性阳离子交换树脂为催化剂，在一定温度、压力、空速、醇烯比等条件下，轻汽油中的C4～C6活性烯烃与甲醇发生醚化反应，生成甲基烷基醚，从而得到较高辛烷值的汽油组分。

催化轻汽油醚化反应受动力学与热力学因素双重控制的结果造成反应温度对叔碳烯烃转化率的影响有一个最佳值。在合适的醚化反应温度下，醚化反应可以达到要求的目标，并且能耗最低[6]。

1.2 装置技术特点

（1）醚化反应器通过采用催化剂分段装填的膨胀床和液相反应体系；反应原料从反应器底部进入，经流体分配器分布均匀后自下而上通过催化剂床层，使催化剂床层处于膨胀状态，使催化剂颗粒在床层内有不规则的的轻微扰动，从而有利于床层内的传热和传质过程；不会产生局部过热；并且有操作弹性大、压力降小，催化剂床层径向温度分布均匀等优点。

（2）醚化反应器采用两台膨胀床反应器串联和中间取热方式操作，通过降低进料温度，打破热力学平衡，从而有利于深度醚化反应和提高醚化转化率，同时两个反应器顺序可切换使用，延长催化剂使用寿命。

（3）采用精确控制反应器入口温度的方法来防止反应器超温。第一反应器入口温度由醚化分馏塔底产物的换热旁路调节，第二醚化反应器入口温度由冷却水量调节，确保反应器入口温度在装置运行初期及反应器温度较高的情况下能够迅速降低，有效防止反应器超温。

1.3 工艺流程简介

装置主要包括醚化反应单元、醚化产物分离单元和甲醇回收单元。如图1所示。

图 1 催化轻汽油醚化工艺流程简图Fig.1 Flow chart of etherification process of FCC light naphtha

1.3.1 醚化反应部分

轻汽油与甲醇经静态混合器混合后，进入第一反应器底部，自下而上流经三段催化剂床层，在催化剂作用下轻汽油中的活性烯烃与甲醇发生醚化反应。反应生成的醚化汽油自反应器顶部出来，进入醚化汽油冷却器冷却后进入第二醚化反应器进一步进行醚化反应。

1.3.2 醚化产物分离部分

由第二醚化反应器出口流出的醚化反应产物经换热后进入醚化分馏塔进行分离。剩余碳五及与之共沸的甲醇由塔顶分离出来，经塔顶空冷器、水冷器冷却后进入塔顶回流罐。剩余碳五、甲醇混合液由回流罐经泵抽出分两部分，一部分至分馏塔顶，作为塔顶回流，一部分进入甲醇回收系统。分馏塔底分馏得到醚类和部分碳六组分，经与原料油换热，冷却后去储运厂现有 MTBE 系统。

1.3.3 甲醇回收部分

由醚化分馏塔顶抽出的碳五、甲醇混合物从底部进入甲醇萃取塔，与从甲醇回收塔底来的萃取水逆流接触，将甲醇从抽余油中萃取至水相，其顶部流出的剩余碳五经过滤、脱水后出装置与重汽油、烃重组汽油混合进罐区。

甲醇萃取塔底部流出的水／甲醇混合物，经换热后进入甲醇回收塔，将水和甲醇分离。自回收塔底流出的萃取水在萃取塔和回收塔之间的密闭循环系统中循环利用。回收塔顶流出的甲醇经泵抽出，一部分作为回收塔塔顶回流，另一部分循环至甲醇进料罐。

2 装置长周期优化运行

2.1 醚化装置长周期优化运行工艺参数

装置运行过程根据原料及馏出口质量分析进行实时监控，及时调整工艺参数；严格控制反应器进料温度、稳定塔釜温度和塔底压力，醇烯比等操作参数；强化平稳率操作；以确保产品质量。

由图2可以看出，1年内装置连续不间断稳定运行，初期将第 1 反应器进料温度稳定在(42±1)℃，将第 2 反应器进料温度稳定在(52±1)℃，醚化分馏塔底温度控制在 122～124 ℃ ， 随着催化剂活性下降，适当提高反应器入口温度，保证醚化效果。

2.2 醚化装置长周期优化运行结果

统计开车至 2013 年 4 月， 整体运行情况如图3所示。由图3可以看出，装置稳定运行以来，运行情况良好。C5 叔碳烯烃转化率基本维持在 72%以上，C6 叔碳烯烃转化率维持 46%以上，烯烃减少量维持 18.0 个百分点以上，醚化产品油收率保持在35%左右，醚化产品油中醚化物含量 45%以上，醚化产品油辛烷值（RON）达到 98～100。装置运行情况良好，醚化效果明显。

图 2 兰州石化 50 t/a 催化轻汽油醚化装置长周期运行主要工艺参数Fig.2 The main process parameter of 500 kt/a light naphtha etherification industrial equipment

2012 年 11 月开车至 2013 年 11 月 1 年内，装置加工轻汽油 50.62 万 t，消耗甲醇 3.88 万 t，装置综合能耗逐月下降，全年累计综合能耗为 28.17 kgEO/t。经初步核算，该装置投产可为企业年增效2亿元以上。

图 3 兰州石化 50 t/a 催化轻汽油醚化装置运行结果Fig.3 The operation results of 500 kt/a light naphtha etherification industrial equipment

3 结 论

（1）2012 年 11 月 19 日，兰州石化建成的国内最大规模的 50 万 t/a 催化轻汽油醚化装置，实现了一次投料开车成功。2012 年 11 月 23 日，生产装置运行平稳，并生产出合格产品。

（2）兰州石化 50 万 t/a 催化轻汽油醚化装置自投料开车以来运行平稳，C5和 C6叔碳烯烃转化率分别为 72%～77%和 50%～60%，催化轻汽油中烯烃减少量为 18.0 个百分点以上，醚化产品油中总醚化物含量为 46%～60%，醚化产品辛烷值（RON）为 98～100，醚化效果良好。

（3）目前该装置已不间断平稳运行 1 a 以上。醚化装置运行效果良好，产生了显著的经济效益和社会效益。

［1］李鹏，张英.中国石化清洁汽油生产技术的开发和应用[J].炼油技术与工程，2010，40（12）:11-15.

［2］刘成军，张香玲，温世昌,等.催化裂化汽油轻馏分醚化装置工艺设计方面的问题探讨[J].石油炼制与化工，2011，42（3）:113-17.

［3］李继霞，于海斌，李晨,等.甲醇制醚化汽油添加剂的技术进展[J].化工进展，2010，29（增刊）:1318-321.

［4］温世昌，孙玉玲，刘成军,等.催化汽油醚化装置的控制方案[J].石油炼制与化工，2011，47（5）:36-38.

［5］刘成军， 温世昌，尹恩杰,等.500kt/a 催化汽油醚化装置的设计与开工[J].石化技术，2013，20（2）:34-38.

［6］李亚军，李吉春.催化裂化轻汽油汽油醚化技术 [J].石化技术与应用，2002，20（3）:184-189.

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文献标识码： 1671-0460（2014）07-1373-03

2014-06-01

孔祥冰（1978-），男，山东人，工程师，硕士，2006 毕业于青岛科技大学化学工程，研究方向：炼油化工。E-mail：kongxiangbing@petrochina.com.cn。