一种醚后碳四中正丁烯异构化的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种醚后碳四中正丁烯异构化的加工方法，有如下步骤：①原料预处理：MTBE装置的副产品醚后碳四经过滤器和聚结器，对原料中的固体杂质和水进行预处理；②异构化反应单元：将醚后碳四中的正丁烯进行异构化，预处理后的原料加压，进入二级换热器，进入第一异构化反应器,经空气冷却器和后冷器进入产品缓冲罐，经产品泵送至MTBE装置做为生产MTBE的原料；③催化剂再生：氮气对催化剂上的碳氢化合物进行清扫，氮气加热，实现对催化剂的再生。本发明专利技术做到充分利用再生单元，降低设备投资费用，反应高温产物与原料进行换热，达到节能效果，实现催化剂的重复利用，降低杂质对催化剂的影响，减少催化剂在运行和再生过程中的损失。

A Processing Method for Isomerization of n-butene in C_4 after Ether

【技术实现步骤摘要】
一种醚后碳四中正丁烯异构化的加工方法
本专利技术属于炼油厂MTBE装置的副产品醚后碳四的加工方法，特别是一种醚后碳四中正丁烯异构化的加工方法。
技术介绍
国家于2017年1月1日全面实施国Ⅴ汽油标准，即要求汽油烯烃含量＜24%，硫含量＜10ppm的要求；MTBE是一种高辛烷值汽油组分，其基础辛烷值RON：118，MON：100，是优良的汽油高辛烷值添加剂和抗爆剂。MTBE与汽油可以任意比例互溶而不发生分层现象，与汽油组分调和时有良好的调和效应，调和辛烷值高于其净辛烷值。MTBE含氧量相对较高，能够显著改善汽车尾气排放。MTBE装置的副产品醚后碳四主要作为民用天然气，经济效益低，醚后碳四中含有大量的正构丁烯，将其转化为异构丁烯作为MTBE装置的原料可显著提高经济效益。目前采用的丁烯异构化技术，能够确保异构化率大于40%，催化剂选择性大于85%的要求。但是需要采购新鲜的催化剂，以及建立完整的一套异构化-再生装置，设备投资费用高；需要定期购换更新催化剂，操作费用高。而不同炼厂MTBE装置的规模不同，产生的副产品醚后碳四产量以及正丁烯的含量也不同，因此以较高的投资取得相对不明确的经济效益，目前存在的丁烯异构化技术并不是最佳选择。随着汽油产品不断升级的需要，提高汽油的辛烷值，降低汽油中硫含量，控制烯烃含量是各家石化企业亟需面对与解决的问题。因此各石化企业先后建立了轻汽油醚化装置，如南充炼油化工总厂80kt/a催化轻汽油醚化装置、华北石化250kt/a催化轻汽油醚化装置、乌石化400kt/a催化轻汽油醚化装置、兰州石化500kt/a催化轻汽油醚化装置、大连石化1000kt/a催化轻汽油醚化装置等。轻汽油醚化装置中有完善的催化剂再生系统，并且间歇运行，因此再生系统具有进一步利用的条件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种醚后碳四中正丁烯异构化的加工方法，本专利技术提供将MTBE装置的副产品醚后碳四中的正丁烯转化为异丁烯的加工方法，可以做到充分利用再生单元，降低设备投资费用，反应高温产物与原料进行换热，达到节能效果，实现催化剂的重复利用，降低杂质对催化剂的影响，减少催化剂在运行和再生过程中的损失。本专利技术的目的是这样实现的：一种醚后碳四中正丁烯异构化的加工方法,有如下步骤：①原料预处理：来自MTBE装置的副产品醚后碳四经过滤器和聚结器，对原料中的固体杂质和水进行预处理；②异构化反应单元：将醚化碳四中的正丁烯进行异构化，预处理后的原料进入原料缓冲罐经原料泵加压，压力为0.54-0.75MPa，进入二级换热器，经过换热器换热后，温度升至230℃，然后进入加热炉，升温至407-410℃，然后进入第一异构化反应器,在沸石催化剂的作用下进行异构化反应,反应产物异构化碳四产品在410℃的条件下与原料进行换热，经空气冷却器和后冷器降温至40℃进入产品缓冲罐，经产品泵送至MTBE装置做为生产MTBE的原料；③催化剂再生：采用轻汽油醚化装置的再生设备，先用氮气对催化剂上的碳氢化合物进行清扫，然后用氮气加热到再生温度490℃，逐渐引入空气，将催化剂上沉积焦炭氧化掉，来实现对催化剂的再生。第一异构化反应器的催化剂床层上侧和催化剂床层下侧的反应器封头部分均装填蜂巢保护剂。先进的催化剂装填方式降低催化剂在运行和再生过程中的损失。第一异构化反应器的入口温度为407℃，出口温度为410℃。过滤器精度要求为10µm。MTBE装置的副产品醚化碳四经聚结器处理后要求无游离水。沸石催化剂采用碳五骨架异构化催化剂ZEOLYTE870。反应器入口温度可实现精确调控。后冷器采用循环水与异构化碳四产品进行换热。反应器入口温度可控，流程对异构化催化剂的适用范围广，不同种类的催化剂均可实现C4异构化。第二异构化反应器为备用反应器。再生单元可选择依托，装置投资低，经济效益高。异构化反应器采用先进的密封设计，消除反应-再生过程中反应器需要进行切换，温度变化幅度大导致密封泄漏的安全隐患。本专利技术对MTBE装置的副产品醚后碳四采用的工艺更加注重适用性（依托轻汽油醚化装置的催化剂再生系统），采用较低的投资获得最大化的经济效益。反应器中醚后碳四在410℃高温下进行反应，少量烯烃裂化导致催化剂积碳。因此经过反应周期15-21天后，需要对反应器切出进行催化剂再生。先用氮气对碳氢化合物进行清扫，然后用氮气加热到再生温度490℃。逐渐将空气引入至该系统中，将催化剂上沉积焦炭氧化掉来实现对催化剂的再生，然后将反应器冷却，并使其处于备用状态。本专利技术方法使得正丁烯异构化转化率大于35%。本方法在轻汽油醚化装置内建立碳四异构化装置，结合现场条件，做到充分利用再生单元，降低设备投资费用；反应高温产物与原料进行换热，达到节能效果；采用碳五异构化废弃的镁碱类沸石催化剂，实现催化剂的重复利用，节约成本；优化反应器中催化剂的装填模式，降低杂质对催化剂的影响，同时减少催化剂在运行和再生过程中的损失；反应器采用先进的密封设计，消除温度变化幅度大导致密封泄漏的安全隐患，彰显技术进步。本方法的流程操作条件见表1。表1反应器操作条件本方法对催化剂的选择：正丁烯异构化的催化剂采用的是醚化装置碳五骨架异构化催化剂ZEOLYTE870，因碳五异构化催化剂已运行一定时间，部分催化剂活性下降，因此在将催化剂ZEOLYTE870装填入碳四异构化反应器之前，进行筛分处理，优选选择性和反应活性高的催化剂，提高异构化转化率，异丁烯的选择性预计可达85%。本方法对设备的选择条件：（1）原料预处理设备本装置的原料为醚后碳四，醚后碳四中含有少量水以及其他固体杂质。因此需要对原料进行预处理；在原料进装置后设置过滤器（SR）和聚结器（M），脱除原料中的固体杂质和水分。过滤器精度要求10µm，聚结器处理后要求无游离水。（2）反应设备①型式：反应器均采用固定床式反应器。②催化剂装填反应器在运行和再生过程中，催化剂会被工艺气体或再生气带入下游。因此对催化剂的装填进行优化。将催化剂床层上侧全部改为装填蜂巢保护剂，床层下侧的反应器封头部分也改装蜂巢保护剂。③反应器密封型式的设计反应器在高温下进行操作，且异构化反应为放热反应，反应器入口温度为407℃，出口温度为410℃，且反应器在切换过程中温变较大，存在泄漏风险。设备的密封面的法兰采用带自动补偿的螺栓连接。本专利技术方法的验证：表2提供了一组典型的MTBE装置醚后碳四的性质表2序号介质名称质量百分数，%1MTBE02丙烷0.083丙烯04反丁烯25.845甲醇1.216叔丁醇07异丁烷22.868异丁烯09正丁烷18.3910顺丁烯18.3911正丁烯13.2312合计100由表可知，MTBE装置中副产品醚后碳四中含反丁烯25.84%、顺丁烯18.39%、正丁烯13.23%；正构丁烯的总含量为57.5%，不含碳八及碳八以上的组分。因此醚化碳四具有较高的利用价值。表3装置的验证数据：按照本专利技术进行运行，异构化转化率大于35%，催化剂的选择性大于85%。经测算在转化率为30%左右、异丁烯含量11%情况下，1吨醚后碳四产品可最终产出约0.173吨MTBE产品。国内烯烃骨架烯烃异构催化剂及工艺技术还处于研究开发阶段，本专利技术利用Zeolyst催化剂结合轻汽油醚化装置碳五异构化单元加工流程特点，实现低投资、高产出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种醚后碳四中正丁烯异构化的加工方法,其特征是，有如下步骤：①原料预处理：来自MTBE装置的副产品醚后碳四经过滤器和聚结器，对原料中的固体杂质和水进行预处理；②异构化反应单元：将醚化碳四中的正丁烯进行异构化，预处理后的原料进入原料缓冲罐(1)经原料泵(2)加压，压力为0.54‑0.75 MPa，进入二级换热器(3、4)，经过换热器换热后，温度升至230℃，然后进入加热炉(5)，升温至407‑410℃，然后进入第一异构化反应器(6),在沸石催化剂的作用下进行异构化反应,反应产物异构化碳四产品在410℃的条件下与原料进行换热，经空气冷却器(8)和后冷器(9)降温至40℃进入产品缓冲罐(10)，经产品泵(11)送至MTBE装置做为生产MTBE的原料；③催化剂再生：采用轻汽油醚化装置的再生设备，先用氮气对催化剂上的碳氢化合物进行清扫，然后用氮气加热到再生温度490℃，逐渐引入空气，将催化剂上沉积焦炭氧化掉，来实现对催化剂的再生。

【技术特征摘要】
1.一种醚后碳四中正丁烯异构化的加工方法,其特征是，有如下步骤：①原料预处理：来自MTBE装置的副产品醚后碳四经过滤器和聚结器，对原料中的固体杂质和水进行预处理；②异构化反应单元：将醚化碳四中的正丁烯进行异构化，预处理后的原料进入原料缓冲罐(1)经原料泵(2)加压，压力为0.54-0.75MPa，进入二级换热器(3、4)，经过换热器换热后，温度升至230℃，然后进入加热炉(5)，升温至407-410℃，然后进入第一异构化反应器(6),在沸石催化剂的作用下进行异构化反应,反应产物异构化碳四产品在410℃的条件下与原料进行换热，经空气冷却器(8)和后冷器(9)降温至40℃进入产品缓冲罐(10)，经产品泵(11)送至MTBE装置做为生产MTBE的原料；③催化剂再生：采用轻汽油醚化装置的再生设备，先用氮气对催化剂上的碳氢化合物进行清扫，然后用氮气加热到再生温度490℃，逐渐引入空气，将催化剂上沉积焦炭氧化掉，来实现对催化剂的再生。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐俊，田贺永，邵春宇，戢文龙，葛园，吴伟，韩朝芳，
申请(专利权)人：新疆寰球工程公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65