一种催化汽油辛烷值提升方法和装置与流程

本发明涉及一种化工组分定向分离方法，具体涉及一种催化裂化汽油辛烷值提升方法。

背景技术：

1、车用汽油将向着清洁化方向发展，包括降低硫、烯烃、芳烃和苯的含量，提高辛烷值，减少金属添加剂量等。辛烷值是汽油的抗爆震指标，是评价汽油品质的重要指标。目前提高汽油辛烷值的方法包括，一是选择良好的原料和加工工艺，例如催化裂化和轻汽油醚化、加氢改质和重整等二级加工工艺[；二是加入抗爆剂或者高辛烷值组分，抗爆剂主要有mmt、mtbe、苯胺、甲醇和乙醇等，高辛烷值组分有异辛烷、异丙苯和烷基苯等。但是加入抗爆剂也会存在一些问题，mmt 成本过高，mtbe 使汽油中含水量增加，甲醇和乙醇会改变油品馏程，增加油耗。

2、我国由于炼化产业结构原因，车用汽油大部分来源于催化裂化汽油，典型催化裂化汽油体积构成比例如下：

3、

4、其中，上述表中，除了正构烷烃外，其他组成部分辛烷值较高，正构烷烃辛烷值如下： 组分 正戊烷 正己烷 正庚烷 正辛烷 正壬烷 辛烷值 62 25 0 -17 -45

5、催化裂化汽油一般辛烷值为89左右，由上表可见，正构烷烃是催化汽油内辛烷值较低的组分，若能有效提取催化汽油正构烷烃组分，则可有效提高催化汽油辛烷值。

6、纯尿素晶体是正方晶体，当直链分子(如正构烃、直链脂肪酸、直链脂肪醇、直链脂肪酮和直链酯类等)溶在尿素溶液时，随着温度降低，会析出内含直链分子的六棱柱络合物结晶。在尿素络合物中，以正构烃为中心轴，尿素分子中的氧原子与另一个尿素分子中的氨基以氢键相连接，形成螺旋状纽带，将直链分子-客体分子围绕在中间，由于尿素分子螺旋形成的中空轨道直径在0.55-0.58nm之间，所以客体分子支链的数量以及种类会受到限制。对于没有支链的正构烷烃至少需要6个碳原子相连，而有甲基取代时至少具有6个碳原子相连成直链才能在室温下形成稳定的络合物。对于含有相同碳数的正构烯烃和正构烷烃来说，由于正构烯烃中双键的存在使正构烯烃与尿素形成的络合物不及正构烷烃与尿素形成络合物稳定。所以含有6个碳的正构烯烃与尿素在室温下形成络合物不稳定。支链分子由于支链的存在造成体积增大而不易被尿素络合，且支链越多，这种体积变化就越大，就越难被尿素络合。长直链的正构烃能借助于范德华引力的色散力和静电力与尿素分子形成稳定的络合物，在低温下络合物结晶析出。利用该原理，可将正构烃与异构烃分离出来。通过过滤首先得到正构烃与尿素形成的络合物晶体，再经解络合得到较高纯度的正构烃。利用尿素分子对混合烃的选择性络合，达到使正构烃与异构烃分离的目的。

7、cn 107779221a公开了一种分离汽油中正构烷烃提高汽油辛烷值的方法。所述方法包括如下步骤：汽油经轻重组分分离得到轻组分油和重组分油；重组分油与络合剂溶液混合进行络合反应，经过滤得液相产品和固相产品；液相产品经水洗得油相产品；轻组分油与油相产品混合得产品油，即提高了汽油辛烷值。所述络合剂溶液采用的络合剂为硫脲、缩二脲或联二脲/尿素与硫脲、缩二脲和联二脲中任一种的混合物；所述络合剂溶液中的溶剂为乙醇、质量分数为95％的乙醇水溶液、甲醇、丙醇、丁醇、丙酮或丁酮。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种催化汽油辛烷值提升方法及装置，具体涉及到催化汽油内正构烷烃的络合分离提取。

2、根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种催化汽油辛烷值提升方法。

3、本发明所提供的催化汽油辛烷值提升方法，包括如下步骤：

4、（1）催化（裂化）汽油经分壁塔进料口进入分壁塔进料侧；将催化汽油进料口侧提馏段一定灵敏板温度以上重组分液态馏出物进行全抽出或部分抽出操作，得到催化汽油重组分；该灵敏板温度为60-100℃；

5、（2）将步骤（1）得到催化汽油重组分与络合溶剂进行强制混合，形成微乳液；

6、（3）步骤（2）得到微乳液经过冷却后，与经过压缩机制冷后的制冷剂进行混合，混合后物料进入快速进入反应器进行络合反应；络合反应反应器采用管式反应器结构；

7、（4）步骤（3）得到的络合反应流出物进入三相离心分离机进行离心分离，液体在内部离心分层，气体直接导出，固体被离心至最外层并在重力作用下落至底部，经三相离心分离机后得到气态制冷剂、反应后络合溶剂、络合后催化汽油重组分和络合物固体；

8、（5）步骤（4）所得络合后催化汽油重组分经溶剂洗涤塔洗涤后返回分壁塔进料侧；

9、（6）分壁塔塔顶得到轻烃组分，分壁塔塔底得到辛烷值提升的汽油组分，分壁塔中部得到溶剂。

10、进一步，本发明方法还包括步骤（7）：步骤（4）得到气态制冷剂从三相离心分离机上部离开并进入离心压缩机，经压缩冷却为液体后返回步骤（3），再次与络合后络合溶剂混合。

11、进一步，本发明方法还包括步骤（8）：步骤（7）得到络合物固体在三相离心分离机下部被排出，并经升温溶解，析出富含正构烷烃的油品。

12、进一步，还包括步骤（9）：步骤（4）得到冷后反应后络合溶剂在三相离心分离机离心力的作用下被离心至液体内层，并经离心机上部离开，经升温后返回步骤（2），与分壁塔抽出的未被络合的催化汽油重组分强制；

13、进一步，步骤（5）溶剂洗涤后催化汽油重组分返回分壁塔的位置为抽出层的下一层塔板。

14、进一步，步骤（6）分壁塔塔顶得到轻烃组分主要是指c1-c4组分。所得溶剂可循环利用并作为络合溶剂补充。

15、进一步，所述分壁塔为中间隔壁塔，包含绝热隔壁、上部公共区、下部公共区、第一隔壁区，第二隔壁区。

16、进一步，所述第一隔壁区包括进料口、抽出口、抽出返回口、络合后汽油返回口、第一隔壁区精馏段、第一隔壁区提馏段。

17、进一步，所述第二隔壁区包括溶剂抽出口、第二隔壁区精馏段。

18、进一步，所述络合溶剂可以选择本领域的常规络合溶剂。典型的络合溶剂包括络合剂和溶剂。络合溶剂中络合剂的质量分数一般为5%-20%。络合剂为尿素或尿素与硫脲混合物。溶剂选自乙醇、质量分数为95％的乙醇水溶液、甲醇、丙醇、异丙醇所构成一组物质，优选乙醇或质量分数为95％的乙醇水溶液。优选的，络合溶剂还包括增溶剂。增溶剂由异戊醇和脂肪醇组成。脂肪醇选自一元脂肪醇和多元脂肪醇所构成的一组物质，增溶剂在络合溶剂中的质量分数为0.5%-1%。

19、进一步，所述制冷剂与络合溶剂不互溶。制冷剂选择本领域的常规制冷剂，优选为r22。

20、进一步，分壁塔的操作条件为：塔底温度优选为140℃-180℃，塔顶温度优选为30℃-60℃。

21、进一步，步骤（1）抽出层塔板的温度优选为60℃-100℃。

22、进一步，步骤（2）所述强制混合采用机械搅拌。混合的温度优选60℃-100℃、压力优选0.1mpa-2mpa。

23、进一步，步骤（3）络合反应器采用本领域熟知的管式反应器。络合反应的条件一般为：温度为-5℃-20℃，压力为0mpa-2mpa，剂油体积比为0.5-10。

24、进一步，步骤（4）三相离心分离机的结构为本领域熟知的结构。离心分离的条件为：温度为-5℃-20℃、压力为0mpa-2mpa。

25、进一步，步骤（5）所述溶剂洗涤塔，将溶解进汽油的部分络合剂萃取出来，洗涤溶剂从洗涤塔顶部进入，与塔底来的汽油逆流接触，汽油内的络合剂被萃取。

26、进一步，步骤（6）中，催化汽油进料进入分壁塔，该分壁塔同时为汽油提供稳定、轻重组分分割、汽油内络合溶剂组分脱除的作用。进料首先在第一隔壁区被分馏，第一隔壁区用于分割汽油轻重组分，较重的组分在下，较轻组分在上，进料线附近塔盘控制温度大约在40-60℃，重组分汽油侧线抽出线用于抽出分割好的待络合汽油重组分，溶剂洗后的络合后重组分汽油返回线返回完成络合的络合后重组分汽油，塔盘灵敏温度约60-100℃；第二隔壁区用于分离络合后重组分汽油带进分壁塔内的络合溶剂，从塔底来的蒸汽和从上部公共区来的冷回流逆流接触，溶解在溶剂洗后汽油中的溶剂在溶剂侧线抽出线附近塔盘内被提浓纯化，经溶剂侧线抽出线离开分壁塔。第一隔壁区和第二隔壁区上升的蒸汽进入上部公共区，与冷回流线返回的冷回流逆流接触；塔顶气经塔顶抽出线抽出，一部分进入塔顶冷凝器冷凝并进入回流罐后经冷回流线返回塔内，另一部分经塔顶不凝汽线排走，塔顶压力控制在0.1-0.8mpa，冷回流返回温度控制在30-60℃；分壁塔的塔底汽油经分壁塔底重沸器加热，温度维持在140-180℃之间，部分汽油经高辛烷值汽油抽出线抽出。

27、根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种催化汽油辛烷值提升装置。

28、本发明的催化汽油辛烷值提升装置包括：

29、分壁塔，其为中间隔壁塔；所述分壁塔包含绝热隔壁、上部公共区、下部公共区、第一隔壁区、第二隔壁区；第一隔壁区包括进料口、抽出口、络合后汽油返回口、第一隔壁区精馏段、第一隔壁区提馏段；

30、搅拌器，其用于实现抽出催化汽油重组分和络合溶剂的强制混合并形成微乳液；

31、管式络合反应器，其用于供制冷剂与微乳液的混合物料在此进行络合反应；

32、三相离心分离机，其用于将络合后物料分离为气态制冷剂、反应后络合溶剂、络合后催化汽油重组分和络合物固体；

33、压缩机和冷凝器，其用于对气态制冷剂进行压缩，并冷凝为液体制冷剂；

34、溶剂洗涤塔，其用于对未反应催化汽油组分进行溶剂洗涤，并将洗涤后汽油组分进料至分壁塔的抽出返回口。

35、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

36、1、本发明中，采用分壁塔进行催化汽油分馏和络合后催化汽油溶解溶剂的提取，只需要一个塔可以完成催化汽油分馏和络合后汽油的提纯。

37、2、本发明中，采用与络合溶剂和催化汽油完全不溶的制冷剂，直接与催化汽油与络合溶剂形成微乳液混合体系，制冷迅速且不需要换热过程，避免壁面结晶等问题的出现，高效快速且满足长周期运行要要求。

38、3、本发明中优选在络合溶剂加入增溶剂，增溶剂的使用，大幅降低了络合溶剂和催化汽油的界面张力，加速促进微乳液了体系的形成，从而提高了反应效率。

39、4、本发明中采用催化汽油与络合溶剂形成微乳液体系进行络合，微乳液体系界面面积大，络合反应主要发生在界面上，络合过程彻底快速。