MTBE装置改为碳四烯烃叠合装置方案的对比

王欢(大庆炼化公司炼油生产二部，黑龙江 大庆 163000)

1 装置概况

本装置异丁烯来源于上游气体分馏装置所产的混合碳四组分及由甲醇厂所提供的甲醇以摩尔比1.0～1.15的比例进入反应器(R-12001)，反应器(R-12001)内装填有大孔强酸性阳离子催化树脂，在催化剂的作用下异丁烯和甲醇发生醚化反应，生成MTBE的选择性大于99%。反应后的碳四及甲醇进入催化蒸馏塔，以催化蒸馏的方式继续深度转化。醚后碳四中剩余甲醇采用萃取的方式进行回收。回收甲醇后的剩余碳四外送至罐区及庆化MTBE装置作为回炼使用

2 MTBE的发展前景

2017年9月13日，国家发展改革委、财政部等15部委联合发布《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》，在国家全面推广乙醇汽油方案发布后，车用乙醇汽油要求不得人为加入含氧有机化合物，MTBE将不得作为汽油调和组分，我国将在2020年全国范围内推广使用车用乙醇汽油。MTBE装置将限期停产，将无法满足烷基化装置对原料中异丁烯含量的要求。因此MTBE装置如何改造，改造后如何对异丁烯加以利用，是我公司需要面临及解决的重要问题。

3 碳四烯烃叠合技术简介

3.1 碳四烯烃选择性叠合技术

为应对乙醇汽油推广，解决MTBE装置出路问题，某研究院开发了碳四烯烃叠合技术，碳四烯烃叠合技术包含选择性叠合和非选择性叠合两种技术方案，其中的选择性叠合技术的主要特点是在叠合催化剂的作用下碳四原料中的异丁烯选择性地叠合为以碳八烯烃为主要组成的叠合汽油。

3.2 碳四烯烃非选择性叠合技术

非选择性叠合技术的主要特点是在叠合催化剂的作用下碳四原料中的所有丁烯参与叠合反应生成以碳八烯烃为主要组成的叠合汽油，丁烯的转化率可以根据需要进行调节。

3.3 碳四烯烃改造技术投产装置

选择性叠合技术的叠合汽油的辛烷值高于非选择性叠合技术，选择性叠合技术适合于设有烷基化装置的炼油企业选用，而非选择性叠合技术适合于没有烷基化装置的炼油企业选用。

目前国内成功投产的选择性叠合技术有两种：一是由某研究院开发的选择性叠合技术应用于某公司MTBE装置成功投产；二是由某设计院开发的选择性叠合技术应用于某股份有限公司MTBE装置成功投产。

3.3.1 某公司MTBE改叠合装置流程简介

主要流程为混合碳四与调节剂混合后经原料净化器脱除碱性氮化物和金属离子，经叠合反应器反应后，进入碳四分离塔进行分离，塔顶剩余碳四经水洗塔水洗脱酸后送至烷基化装置作为原料，塔底物料进入调节剂脱除塔脱除调节剂后产出叠合油(未加氢)，调节剂回收后可循环利用。

3.3.2 某股份有限公司MTBE改叠合装置流程简介

主要流程为碳四原料与抑制剂混合后进入反应器反应，催化蒸馏塔改为中压蒸汽加热，塔顶采出为剩余碳四；塔釜叠合油及叔丁醇采出至水洗塔，叠合油在水洗塔中经过萃取后合格外采，萃取下来的抑制剂(叔丁醇)进入回收塔进行回收，继续向反应器进料。

3.3.3 两套叠合装置流程对比

某公司叠合装置设有原料净化器，脱除碱性氮化物和金属离子，某股份有限公司叠合装置无原料净化设备。

抑制剂回收方式不同，某公司叠合装置采取直接将叠合油与抑制剂精馏回收的方式，某股份有限公司叠合装置采取萃取回收的方式。

叠合油采出方式不同，某公司叠合装置采取将叠合油自抑制剂回收塔底采出，某股份有限公司叠合装置是由抑制剂萃取塔顶采出叠合油。

4 我公司MTBE装置改造技术与方案

因我公司设有烷基化装置，因此适合采用碳四烯烃选择性叠合技术来对MTBE装置进行改造。

可研改造方案有两套：一是某研究院为我公司设计的MTBE装置改造为选择性叠合装置的可研方案；二是某设计院为我公司设计的MTBE装置改造为异丁烯叠合装置的可研方案，现将两套方案简要对比如下。

4.1 流程方面对比

4.1.1 某设计院流程

本装置原公称设计为14万t/a MTBE装置。年加工时间8 000 h考虑，可处理碳四36.4万t/a。

原料净化单元，原料净化单元利用原装置的设备。

叠合单元，叠合反应器是利旧原有MTBE装置反应器。为了控制叠合油产品质量满足汽油国家标准对终镏点重要指标的要求，需要在反应过程中加入抑制剂和反应器部分增加外循环取热的措施来控制反应温度，防止异丁烯急聚影响叠合油产品质量。

产品分离单元，产品分离利旧原有催化蒸馏塔，将C8和C12与碳四分离。塔顶剩余碳四作为产品直接送至下游烷基化装置。塔底富含抑制剂的叠合油产品，送至水洗塔回收抑制剂，叠合油产品脱出抑制剂后，送出装置。

抑制剂回收单元，抑制剂回收单元利旧原有甲醇萃取塔和甲醇回收塔，回收的抑制剂返回到叠合反应单元。

叠合油加氢，叠合油产品主要组成为异辛烯，烯烃总量为100%，叠合油产品中的硫含量为原料碳四中的硫富集量。根据需要是否加氢[1]。

4.1.2 某研究院流程

MTBE设计产能为14万t/a，装置进料量约为42万t/a，年操作时数为8 400 h。

原料净化单元，原料水洗塔保留利旧，增加原料净化器，采用两台固定床反应器并联的操作方式，可以根据需要更换其中某一台净化器内的净化剂。

叠合单元，叠合反应系统除利旧原醚化反应器(R-12001)外，还需新增三台固定床叠合反应器，为了保证装置的长周期操作，叠合反应器采用三开一备的操作方式。为了控制选择性叠合过程中异丁烯的多聚反应，防止叠合汽油的干点超标，在反应系统中引入反应调节剂，反应调节剂在反应过程中不消耗。

产品分离单元，通过分离手段实现反应调节剂在叠合反应单元和产物分离单元的循环，产物分离单元设有脱碳四塔和调节剂回收塔。脱碳四塔利旧催化蒸馏塔，塔顶剩余碳四外送，塔底为叠合油与调节剂。

调节剂回收单元，叠合油与调节剂进入调节剂回收塔，调节剂回收塔利旧甲醇回收塔，回收塔底叠合油利用泵外送出装置，塔顶回收调节剂。

叠合油加氢，选择性叠合装置内的叠合反应单元所产的叠合汽油以碳八烯烃为主要组成，烯烃含量为100%，叠合汽油的硫含量也会比混合碳四原料的硫含量有所增加。

4.1.3两套方案流程不同之处

某研究院设计增加原料净化器两台，脱除碱性氮化物和金属离子，某设计院未设计原料净化设备，利旧MTBE装置原料碳四水洗塔。

某研究院设计叠合单元除利旧原醚化反应器(R-12001)外，还需新增三台固定床叠合反应器，为了保证装置的长周期操作，叠合反应器串联，采用三开一备；某设计院设计利旧原反应器，改造外循环取热系统。

抑制剂回收方式不同，某研究院设计直接将叠合油与抑制剂精馏回收的方式，某设计院设计萃取回收的方式[2]。

叠合油采出方式不同，某研究院设计叠合油自抑制剂回收塔底采出，某设计院设计叠合油自抑制剂萃取塔顶采出叠合油。

4.2.设计方案

根据可研方案中所提供数据，某研究院改造方案需新增设备20台，某设计院改造方案需新增设备11台。

某研究院改造投资含催化剂费用预计约3 226.18万元；某设计院改造投资960万元。

4.3 改造方案中物料平衡

跟据可研方案中物料平衡表中所提供数据，某设计院方案中叠合产品产量高于某研究院方案中的产量。

4.4 改造方案中能源消耗量

按两套装置设计方案装置能耗对比如下：两套装置设计改造方案单耗方面，某设计院单耗为90.25 t/t，低于某研究院的97.25 t/t；因两套方案设计重沸器蒸汽种类使用不同，因此折能系数不同，折算成能耗后，某设计院为128.31 kgEO/t，高于某研究院的101.67 kgEO/t。

5 结语

综上所述，某设计院提供的MTBE装置改为叠合装置方案改动少、流程简单、新增设备及投资费用低于某研究院方案。