C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及汽油合成方法和装置，具体为C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的方法和装置，解决目前现有的C4馏分中烯烃的利用率低的问题，方案：1）、将C4馏分与甲醛在装置中，氮气和固体酸催化剂条件，控制原料空速，反应温度，反应段压力，回流比，塔顶温度，塔釜温度反应；2）、塔顶得到未反应的轻组分，塔釜得到混合碳氧化合物高辛烷值汽油组分；3）、将塔顶轻组分再循环继续反应或采出；4）、塔釜组分输出，得到混合碳氧化合物高辛烷值组分。优点：1、合理利用C4馏分中的烯烃资源，提高炼油化工企业效益；2、为相关工业发展提供原料；3、可与正构的C4烯烃作用，将醚后C4作为原料反应参加反应，可以深度利用C4烯烃资源。

Method and device for synthesis of high octane gasoline components from C4 fraction and formaldehyde

The present invention relates to a gasoline synthesis method and device, specifically for the synthesis of high octane C4 fraction and formaldehyde value method and device of gasoline components, to solve the existing C4 using olefin fraction in the low rate of problems: 1), scheme of the C4 fraction with formaldehyde in the device, nitrogen gas and solid acid catalyst conditions, control raw space velocity, reaction temperature, reaction pressure, reflux ratio, the temperature at the top of the tower reactor, reaction temperature; 2), the group did not get the light reaction, the tower kettle mixed carbon oxygen compound of high octane number; 3), the light component recycling to reaction or recovery; 4), tower component output, high octane value component mixed carbon oxygen compound. Advantages: 1, reasonable utilization of C4 fraction of olefins in the resources, improve the efficiency of oil refining and chemical enterprises; 2, to provide raw materials for industrial development; 3, and formed C4 olefin, the ether as raw materials in the reaction after C4 reaction, can the depth by C4 olefins resources.

【技术实现步骤摘要】
C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的方法和装置
本专利技术涉及汽油合成方法和装置，具体为C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的方法和装置。
技术介绍
近年来，我国汽车工业发展飞速，每年新增汽车消耗的成品油相当于新建一个2000万吨级的炼油厂。因此，我国的炼油能力在不断增加，2015年炼油能力已超过7亿吨，同时炼油厂C4馏分的产量达到3000万吨。C4馏分中的烯烃是重要的化工原料，利用正、异丁烯可以生产多种化工产品。目前，C4馏分中的异丁烯应用最广的是与甲醇反应生成甲基叔丁基醚（MTBE）。以异丁烯为原料，在酸性催化剂(聚苯乙烯磺酸性树脂)作用下与甲醇发生正碳离子反应生成MTBE。经过醚化工艺或树脂水合工艺充分利用异丁烯后，C4馏分剩余组分中正丁烯的浓度很高，大多用于氧化脱氢制丁二烯、顺酐、甲乙酮。2-丁烯的主要用途利用间接烷基化技术:（1）生产烷基化汽油，这是2-丁烯的主要用途，约占2-丁烯用量的90%；(2)由2-丁烯和乙烯生产丙烯。目前国内C4馏分中烯烃资源的利用尚处于起步阶段，利用率只有16%，其中化工利用率不到3%。近年来，在C4馏分中烯烃的利用上，除了丁二烯外，其他组分一般作为普通燃料烧掉，造成了资源的极大浪费。合理利用C4馏分中的烯烃资源，不仅能够提高炼油化工企业效益，还能为相关工业的发展提供宝贵的原料。随着石化资源格局的变化，C4馏分中烯烃资源越来越宝贵，提高C4馏分中烯烃的利用率已迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术解决目前现有的C4馏分中烯烃的利用率低的问题，提供一种C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的方法和装置。本专利技术是通过以下操作步骤实现的：C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的方法，是通过以下操作步骤实现的：1）、将含有1-丁烯、2-丁烯、异丁烯三种活性组分的C4馏分与甲醛按照摩尔比3:1~8:1由泵输送到催化反应精馏装置中，保持氮气气氛，在固体酸催化剂条件下，控制原料体积空速为0.1h-1~4h-1，反应温度为70℃~150℃，反应段压力为0.1MPa~2MPa，回流比为1-10，塔顶温度为30-60℃，塔釜温度为100-170℃进行反应；2）、塔顶得到未反应的轻组分，塔釜得到混合碳氧化合物高辛烷值汽油组分；3）、将步骤2）得到的塔顶轻组分再循环到催化反应精馏装置中继续反应或直接采出做C4馏分使用；4）、步骤2）得到的塔釜组分由泵输出，得到混合碳氧化合物高辛烷值组分。本专利技术利用甲醛代替甲醇和C4烯烃发生醚化反应。由于甲醛的活性很高，不仅可以和异构的C4烯烃作用，还可以和正构的C4烯烃作用，而甲醇和C4烯烃的醚化作用仅仅同异构的C4烯烃作用，因此本专利技术提供的技术路线还可以利用甲醇和C4馏分反应生成甲基叔丁基醚（MTBE）反应完成后的C4馏分（即醚后C4）作为原料反应参加反应，可以深度利用C4烯烃资源，利用反应分离回收利用醚后C4馏分中的正丁烯，对提高我国C4馏分的利用率具有重要的意义。所述甲醛为质量浓度37%~85%的甲醛溶液或三聚甲醛。所述催化反应精馏装置的理论塔板数为10-60块。所述固体酸催化剂为大孔强酸性阳离子交换树脂、分子筛类催化剂、固体超强酸催化剂或固载杂多酸催化剂中的一种或多种任意比例的混合。所述大孔强酸性阳离子交换树脂为苯乙烯系大孔强酸性阳离子交换树脂;所述的分子筛类催化剂为以ZSM-5分子筛、H-Y分子筛、H-β分子筛、SBA-15分子筛、MCM-41或MCM-22分子筛中的一种或几种为载体的改性或未改性的催化剂；所述的固体超强酸催化剂为SO42-/Fe2O3、SO42-/ZrO2、SO42-/TiO2中的一种或几种；所述的固载杂多酸催化剂中杂多酸的固载量为2～20wt%（每100g载体上负载多少2-20g杂多酸），所述的杂多酸为磷钨酸、硅钨酸、磷钼酸、硅钼酸中的一种或几种，所述的载体为ZSM-5分子筛、H-Y分子筛、H-β分子筛、SBA-15分子筛、MCM-41或MCM-22分子筛催化剂中的一种或几种。C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的装置，包括催化反应精馏塔本体，由上往下依次为精馏段塔板、催化反应段、提馏段和塔釜；所述催化反应段填装固体酸催化剂；所述催化反应段设有原料进口，原料进口处连接有C4组分、甲醛混合原料输入管，塔顶设有出气口，所述出气口与采出管路连接，所述采出管路与原料输入管之间设有循环支路；塔底设有产物输出口将塔釜得到的产物通过输出管路排出。本专利技术具有以下优点：1、合理利用C4馏分中的烯烃资源，提高炼油化工企业效益；2、为相关工业发展提供原料；3、可与正构的C4烯烃作用，将醚后C4作为原料反应参加反应，可以深度利用C4烯烃资源。附图说明图1为C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的装置结构示意图；图中：1-催化反应段，2-塔釜，3-原料输入管，4-采出管路，5-循环支路。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本专利技术的技术方案，因此只作为实例，而不以此来限制本专利技术的保护范围。原料甲醛和C4烯烃的反应产物结构如表1所示：表1原料甲醛与C4馏分中烯烃组分的反应产物列表实施例一：C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的方法，是通过以下操作步骤实现的：1）、将含有1-丁烯、2-丁烯、异丁烯三种活性组分的C4馏分与质量浓度为37%的甲醛溶液按照摩尔比4:1由泵输送到理论塔板数为12块的催化反应精馏装置中，保持氮气气氛，在苯乙烯系大孔强酸性阳离子交换树脂条件下，控制原料体积空速为1h-1，反应温度为140℃，反应段压力为1.5MPa，回流比为6，塔顶温度为45℃，塔釜温度为170℃进行反应；2）、塔顶得到未反应的轻组分，塔釜得到混合碳氧化合物高辛烷值汽油组分；3）、将步骤2）得到的塔顶轻组分再循环到催化反应精馏装置中继续反应或直接采出做C4馏分使用；4）、步骤2）得到的塔釜组分由泵输出，得到混合碳氧化合物高辛烷值组分。C4烯烃和甲醛的转化率以及所得碳氧化合物的辛烷值见表2。实施例二：C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的方法，是通过以下操作步骤实现的：1）、将含有1-丁烯、2-丁烯、异丁烯三种活性组分的C4馏分与质量浓度为45%的甲醛溶液按照摩尔比6:1由泵输送到理论塔板数为53块的催化反应精馏装置中，保持氮气气氛，在以ZSM-5分子筛为载体的改性催化剂条件下，控制原料体积空速为0.1h-1，反应温度为100℃，反应段压力为2MPa，回流比为1，塔顶温度为35℃，塔釜温度为160℃进行反应；2）、塔顶得到未反应的轻组分，塔釜得到混合碳氧化合物高辛烷值汽油组分；3）、将步骤2）得到的塔顶轻组分再循环到催化反应精馏装置中继续反应或直接采出做C4馏分使用；4）、步骤2）得到的塔釜组分由泵输出，得到混合碳氧化合物高辛烷值组分。C4烯烃和甲醛的转化率以及所得碳氧化合物的辛烷值见表2。实施例三：C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的方法，是通过以下操作步骤实现的：1）、将含有1-丁烯、2-丁烯、异丁烯三种活性组分的C4馏分与质量浓度为50%的甲醛溶液按照摩尔比5:1由泵输送到理论塔板数为23块的催化反应精馏装置中，保持氮气气氛，在以H-Y分子筛为载体的改性的催化剂条件下，控制原料体积空速为4h-1，反应温度为85℃，反应段压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的方法，其特征在于是通过以下操作步骤实现的：1）、将含有1‑丁烯、2‑丁烯、异丁烯三种活性组分的C4馏分与甲醛按照摩尔比3:1~8:1由泵输送到催化反应精馏装置中，保持氮气气氛，在固体酸催化剂条件下，控制原料体积空速为0.1h

【技术特征摘要】
1.一种C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的方法，其特征在于是通过以下操作步骤实现的：1）、将含有1-丁烯、2-丁烯、异丁烯三种活性组分的C4馏分与甲醛按照摩尔比3:1~8:1由泵输送到催化反应精馏装置中，保持氮气气氛，在固体酸催化剂条件下，控制原料体积空速为0.1h-1~4h-1，反应温度为70℃~150℃，反应段压力为0.1MPa~2MPa，回流比为1-10，塔顶温度为30-60℃，塔釜温度为100-170℃进行反应；2）、塔顶得到未反应的轻组分，塔釜得到混合碳氧化合物高辛烷值汽油组分；3）、将步骤2）得到的塔顶轻组分再循环到催化反应精馏装置中继续反应或直接采出做C4馏分使用；4）、步骤2）得到的塔釜组分由泵输出，得到混合碳氧化合物高辛烷值组分。2.根据权利要求1所述的C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的方法，其特征在于：所述甲醛为质量浓度37%~85%的甲醛溶液或三聚甲醛。3.根据权利要求1或2所述的C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的方法，其特征在于：所述催化反应精馏装置的理论塔板数为10-60块。4.根据权利要求3所述的C4馏分与甲醛合成高辛烷值汽油组分的方法，其特征在于：所述固体酸催化剂为大孔强酸性阳离子交换树脂、分子筛类催化剂、固体超强酸催化剂或固载杂多酸催化剂中的一种或多种任...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐清松，薛真真，张培杰，商红岩，崔春涛，姜翠玉，罗立文，
申请(专利权)人：鄂尔多斯市易臻石化科技有限公司，中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15