[发明专利]一种碳四深度脱甲醇与水的成套设备

说明书

技术领域

本发明属于微相分离领域，具体地，涉及一种碳四深度脱甲醇与水的成套设备。

背景技术

1998年国际卫生组织公布了一项报告，报告表明全球空气污染最严重的十大城市中，我国占七个，造成这种状况的主要原因是我国汽、柴油质量还不能适应我国国民经济发展的需要。

21世纪是环保世纪，人们对汽油组分的环保要求日益严格，对石油化工企业提出了更高的要求。炼油企业必须采取有效措施，调整调和组合比例，逐步推广使用新配方汽油，在新配方汽油中重整油、直馏油，特别是催化裂化油将大大下降，而烷基化油因其高辛烷值越来越受到重视，根据总计表明，在欧美地区烷基化油在汽油中的调和比例较高，美国为12.5％，欧洲为7％，而中国不到0.53％，中国的汽柴油中烷基化油市场很大，且由于天然气作为民用燃料逐渐增加，民用液化石油气的需求不断下降，液化石油气与汽油的差价越来越大，给烷基化装置提供了盈利空间。目前烷基化装置一般采用液体硫酸法烷基化工艺和固体酸烷基化工艺，固体酸烷基化工艺方法因其环境友好型得到广泛关注，但固体酸烷基化方法存在反应接触面积小，易堵塞等问题，一直处于研究开发阶段，目前应用较广的是液体硫酸烷基化方法，但硫酸法工艺因其废酸的环保和安全性制约了烷基化装置的生产力，因碳四中存在一些杂质，如甲醇、二甲醚、水等干扰烷基化反应，这些杂质被带入到反应阶段，即会增加催化剂硫酸的消耗，造成大量废酸，也会影响产品的产率和质量。原料中带入的水分会使硫酸浓度下降，从而使异丁烷在酸中的溶解度下降，酸释放H⁺的活性降低，主反应随之减弱，烯烃聚合反应相应增强，以致影响烷基化油的收率和质量，同时增加硫酸的消耗和操作费用。另外，由于硫酸法烷基化装置的设备材质为碳钢，在浓硫酸作用下发生钝化而不宜腐蚀，但原料中的水分带入硫酸后，含水量较多的硫酸则容易造成设备腐蚀。碳四中的甲醇与二甲醚是耗酸的主要杂质，甲醇与硫酸可以发生化学反应，在硫 酸法烷基化中每千克二甲醚耗酸11.1kg，每千克甲醇耗酸26.8kg，对碳四原料进行预处理一方面可以降低生产中的能耗，也可以提高产品的质量，最为重要的是可以大幅度降低废酸处理量，极大的提高烷基化的盈利能力。

传统上，对二甲醚、甲醇、水等杂质的处理方法不尽相同，对于二甲醚主要采用气体分馏方法将二甲醚从碳四中脱除出来。对甲醇主要采用水洗法进行脱除，由于甲醇可以与水任意比例互溶，因此通常采用水作为萃取剂将碳四中萃取脱除碳四原料中的甲醇。若碳四中甲醇含量较高，一般可增加一个甲醇回收塔，回收的甲醇从塔顶抽出作为副产物，回收的萃取水送回甲醇水洗塔循环使用。在烷基化装置中，主要的干燥工艺有3A分子筛的干燥器脱水工艺和聚结器脱水工艺，3A分子筛干燥器脱水工艺是烷基化装置中传统的干燥方式，但分子筛干燥器脱水工艺存在分子筛寿命短、运行成本高、再生周期短等问题，故近年来，聚结器脱水工艺在烷基化装置中应用范围越来越大，聚结器脱水工艺方法的优点是设备投资小、占地面积小、流程简单，是最具有发展前景的干燥工艺。

对甲醇进行脱除，一般都是以水为萃取剂将甲醇由碳四中转移到水中，再利用水与碳四的两相密度差进行分离，故在甲醇脱除与萃取剂水的夹带是一个矛盾的问题。

对传统萃取塔进行结构改进是大多数炼厂中工程师易采用的方法，如中国发明专利CN 204619687U公布了一种改进型水洗塔，水洗塔通过增加水洗水自循环管线，以部分水洗水替代部分去离子水。本发明使得部分水洗水得到重新利用，减少了去离子水的用量，虽可以降低水洗塔运行成本，并没有针对脱除原理提出改进，没有改变水洗塔逆流萃取效果差、单一重力沉降分离效果差的现象，没有改变甲醇的脱除效果差的局面，以及后续萃取水的夹带所造成的不必要的损失。

中国发明专利CN 104225955A公布了一种萃取塔及醚后碳四脱甲醇工艺，对萃取塔内的结构进行改进，提高了碳四中萃取塔中停留时间，提高了甲醇萃取效果，但并未提升萃取塔的分离效果。

因分子筛在干燥工艺中的良好应用，近年来对分子筛在甲醇吸附中的应用研究也是研究人员的热点，但目前尚处于实验室研究中，一方面分子筛吸附使用于265ppm以下范围的甲醇或水的吸附脱除，但在工业装置中，碳四原料中所含的 甲醇含量最低为200～300ppm，但含量波动范围很大，最高时可至5000ppm，因而分子筛在适用范围上就不适用于工业中脱除甲醇，另一方面分子筛吸附剂成本很高，分子筛再生成本高、再生周期短一直是工业中干燥工艺的急需解决的难题。因而采用分子筛直接脱除甲醇和水，不仅存在技术的困难，在工业应用中也存在重重困难。