CN101768467B - 含高芳烃的甲醇合成油分离提纯装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及含高芳烃的甲醇合成油分离提纯装置及工艺。甲醇合成油经过脱轻塔脱除轻组分，脱轻塔塔底的重组分进入对间二甲苯预分塔分离出浓度较高的对间二甲苯，再进入对间二甲苯精制塔进行对间二甲苯的提纯；对间二甲苯预分塔底重组分进入偏三甲苯预分塔，从塔底分离出较高浓度的偏三甲苯，再进入偏三甲苯精制塔得到高纯度的偏三甲苯，塔底得到的均四甲苯富集液进入结晶器进行结晶提纯，得到高纯度均四甲苯；塔体其他的流股油品与结晶器返回母液混合制得合格汽油。本发明的优点是对高芳烃含量的甲醇合成油提供一种分离提纯工艺及装置，在富产汽油产品的基础上得到高附加值的对间二甲苯、偏三甲苯和均四甲苯。
Description
技术领域
本发明涉及精馏技术领域，特别是涉及含高芳烃的甲醇合成油分离提纯装置及工艺。
背景技术
我国褐煤储藏量很多，已经发现的褐煤资源量为1291.32亿吨，约占我国煤炭保有资源量的12.7％，由于褐煤的碳含量和放热量较低、燃烧时烟雾大，其应用仅限于火力发电厂和民用等。甲醇制汽油技术通常以煤或天然气作原料生产合成气，再用合成气制甲醇，最后将粗甲醇转化为高辛烷值汽油。褐煤由于氢含量相对高，比其他煤种更容易液化，从这一特点出发制合成气、甲醇、最后制得汽油更具有吸引力，开发潜力巨大。
然而，由于褐煤的特殊性以及现有甲醇合成技术等的不适应性，制得的甲醇通过反应得到的“油”中通常芳烃含量过高，其中又以均四甲苯所占百分比较大，严重影响了汽油质量，最终导致合成油的品质达不到车用汽油国家标准。目前，尚未见关于高芳烃含量的甲醇合成油的处理工艺及装置。
发明内容
本发明的目的，是为芳烃含量高的甲醇合成油提供一种分离提纯工艺及装置。此甲醇合成油中芳烃含量占60％～70％，均四甲苯占10％～15％，对间二甲苯占7％～8％、偏三甲苯占15％～20％。本发明采用五塔切割-结晶的分离工艺，提纯后获得符合国家汽油标准油品，同时得到具有高附加值的精细化工原料：偏三甲苯、对间二甲苯和均四甲苯，获得较高的经济效益。
本发明的技术如下：
一种含高芳烃的甲醇合成油分离提纯装置，包括脱轻塔(1)、对间二甲苯预分塔(2)、偏三甲苯预分塔(3)、对间二甲苯精制塔(4)、偏三甲苯精制塔(5)、结晶器(47)和混合器(50)；其特征是脱轻塔(1)、对间二甲苯预分塔(2)、偏三甲苯预分塔(3)、对间二甲苯精制塔(4)和偏三甲苯精制塔(5)五塔的塔顶均设置冷凝器，塔底均设置再沸器；脱轻塔(1)中部设有进料口，脱轻塔(1)、对间二甲苯预分塔(2)、偏三甲苯预分塔(3)和偏三甲苯精致塔(5)采用四塔串联连接，前一精馏塔的塔底油品与下一精馏塔中部相连；偏三甲苯精制塔(5)塔底与结晶器(47)相连；对间二甲苯预分塔(2)塔顶与对间二甲苯精制塔(4)中部相连；脱轻塔(1)塔顶、对间二甲苯精制塔(4)塔顶、偏三甲苯预分塔(3)塔顶和结晶器(47)母液出口均与混合器(50)相连。
采用本发明的装置制备含高芳烃的甲醇合成油分离提纯工艺，采用五塔切割结晶工艺技术，其特征是甲醇合成油原料进入脱轻塔(1)中进行脱除部分轻组分，脱轻后的油品(22)进入对间二甲苯预分塔(2)进行粗分离，塔顶得到浓度较高的对间二甲苯(25)，对间二甲苯浓溶液(25)再进入对间二甲苯精制塔(4)进行对间二甲苯的提纯，对间二甲苯精制塔(4)的塔底得到高纯度的对间二甲苯；对间二甲苯预分塔塔底油品(28)进入偏三甲苯预分塔(3)进行轻芳烃的脱除，塔底油品进入偏三甲苯精制塔(5)进行偏三甲苯的提纯，塔顶得到高纯度的偏三甲苯，塔底得到含量约为50％的均四甲苯富集液(41)；均四甲苯富集液(41)进入结晶器(47)，通过冷却结晶得到高纯度的均四甲苯(48)，脱轻塔(1)塔顶油品、对间二甲苯塔精制塔(4)塔顶油品、偏三甲苯预分塔(3)塔顶油品以及结晶器(47)母液出口油品四股混合获得合格的汽油产品。
含高芳烃的甲醇合成油分离提纯工艺中，脱轻塔塔顶压力控制在80KPa～150Kpa，塔顶温度控制在10℃～30℃，理论板数为70～100，回流比为2～3；对间二甲苯预分塔塔顶压力控制在30KPa～50KPa，塔顶温度控制在90℃～100℃，理论板数为90～100，回流比为10～15；偏三甲苯预分塔压力控制在30KPa～50KPa，塔顶温度控制在100℃～150℃，理论板数为100～150，回流比为10～20；对间二甲苯精制塔塔顶压力控制在30KPa～80KPa，塔顶温度控制在80℃～130℃，理论板数为110～150，回流比为20～60；偏三甲苯精制塔压力控制在30KPa～50KPa，塔顶温度控制在100℃～150℃，理论板数为120～140，回流比为10～15；结晶器结晶温度为50℃～-5℃。
本发明提出了一种芳烃含量在60％～70％之间的甲醇合成油分离提纯制得合格汽油并副产精细化工原料的工艺和装置，得到的高纯度对间二甲苯、偏三甲苯纯度在95％以上，均四甲苯纯度在99.5％以上。
本发明工艺中除了对间二甲苯精制塔塔底得到对间二甲苯、偏三甲苯精制塔塔顶得到偏三甲苯和结晶器得到均四甲苯外，其他油品包括脱轻塔的塔顶油品、对间二甲苯精制塔的塔顶油品、偏三甲苯预分塔的塔顶油品以及结晶器回流母液混合得到符合国家标准的汽油。
本发明的优点是在分离提纯高芳烃含量的甲醇合成油时，既获得了合格汽油产品，又得到了附加值高的高纯度对间二甲苯、偏三甲苯和均四甲苯。
本发明提供了一种针对高芳烃含量的甲醇合成油合理分离提纯工艺及设备，在富产汽油的的同时得到高纯度对间二甲苯、偏三甲苯和均四甲苯，大大提升了甲醇合成油下游油品品质，拓宽我国丰富的褐煤资源开发利用市场，显著提高经济效益。
附图说明
图1是甲醇合成油分离提纯工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所提供的技术和设备进行进一步的说明。
本发明的系统如下：
甲醇合成油原料(16)进入脱轻塔(1)进行脱轻，脱轻塔塔底油品(20)一部分经脱轻塔塔底再沸器(6)加热形成再沸蒸汽返回脱轻塔(1)，一部分油品(22)进入对间二甲苯预分塔(2)进行对间二甲苯的预分，脱轻塔塔顶油品(17)经脱轻塔塔顶冷凝器(10)冷凝后一部分油品(18)回流到脱轻塔(1)，另一部分(19)进入结晶器(50)；对间二甲苯预分塔塔顶油品(23)经对间二甲苯预分塔塔顶冷凝器(11)后一部分进入对间二甲苯精制塔(4)进行对间二甲苯的提纯，对间二甲苯精制塔塔顶油品(44)经对间二甲苯精制塔塔顶冷凝器(15)后一部分油品返回对间二甲苯精制塔(4)，另一部分油品(46)进入混合器(50)，对间二甲苯精制塔塔底油品(43)一部分经对间二甲苯精制塔塔底再沸器(14)加热形成再沸蒸汽后返回对间二甲苯精制塔(4)，另一部分油品(32)为得到的高纯度对间二甲苯；对间二甲苯预分塔塔底油品(26)一部分经对间二甲苯预分塔塔底再沸器(7)返回对间二甲苯预分塔(2)，另一部分油品(28)进入偏三甲苯预分塔(3)进行轻芳烃的脱除，偏三甲苯预分塔塔顶油品(29)一部分经偏三甲苯预分塔塔顶再沸器(12)加热形成再沸蒸汽后返回偏三甲苯预分塔(3)，另一部分油品(31)进入混合器(50)，偏三甲苯预分塔塔底油品(35)一部分经偏三甲苯预分塔塔底再沸器(8)加热形成再沸蒸汽后返回偏三甲苯预分塔(3)，另一部分油品(34)进入偏三甲苯精制塔(5)进行偏三甲苯的提纯，偏三甲苯精制塔塔顶油品(36)经偏三甲苯精制塔塔顶冷凝器(13)冷凝后一部分返回偏三甲苯精制塔(5)，另一部分油品(38)得到较高纯度的偏三甲苯油品，偏三甲苯精制塔塔底油品(40)一部分经偏三甲苯精制塔塔底再沸器(9)返回偏三甲苯精制塔(5)，另一部分得到均四甲苯富集液(41)；均四甲苯富集液(41)从结晶器(47)的上部进入，结晶器底部得到高纯度均四甲苯，结晶后母液(49)进入混合器(50)；脱轻塔塔顶油品(19)、对间二甲苯塔顶油品(46)、偏三甲苯预分塔塔顶油品(31)以及结晶器母液(49)在混合器(47)中混合，即得到合格汽油产品(51)。
脱轻塔塔顶压力控制在80KPa～150KPa，塔顶温度控制在10℃～30℃，理论板数为70～100，回流比为2～3；对间二甲苯预分塔塔顶压力控制在30KPa～50KPa，塔顶温度控制在90℃～100℃，理论板数为90～100，回流比为10～15；偏三甲苯预分塔压力控制在30KPa～50KPa，塔顶温度控制在100℃～150℃，理论板数为100～150，回流比为10～20；对间二甲苯精制塔塔顶压力控制在30KPa～80KPa，塔顶温度控制在80℃～130℃，理论板数为110～150，回流比为20～60，塔顶得到的对间二甲苯纯度在95％以上；偏三甲苯精制塔压力控制在30KPa～50KPa，塔顶温度控制在100℃～150℃，理论板数为120～140，回流比为10～15，塔顶得到的偏三甲苯纯度在90.0％以上；结晶器结晶温度为50℃～-5℃，结晶产品浓度在99.0％以上。
典型实例效果如下：
实施例1：
脱轻塔(1)压力控制在150KPa，塔顶温度控制在10.3℃，理论板数为87，回流比为3；对间二甲苯预分塔(2)压力控制在30KPa，塔顶温度控制在97.8℃，理论板数为92，回流比为12；偏三甲苯预分塔(3)压力控制在30KPa，塔顶温度控制在111.6℃，理论板数为122，回流比为15；对间二甲苯精制塔(4)压力控制在30KPa，塔顶温度控制在97.63℃，理论板数为137，回流比为36；偏三甲苯精制塔(5)压力控制在30KPa，塔顶温度控制在126.9℃，理论板数为122，回流比为10，结晶器(47)的结晶温度为20℃。
甲醇合成油的处理量为25万吨/年，每年工作按照8000小时计算：
| 产品 | 纯度 | 收率 | 产量(万吨/年) |
| 对间二甲苯 | 95.6％ | 68.1％ | 2.56 |
| 偏三甲苯 | 95.8％ | 96.2％ | 4.0 |
| 均四甲苯 | 99.2％ | 85.0％ | 3.0 |
| 汽油 | 合格 | —— | 15.46 |
实施实例2：
脱轻塔(1)压力控制在80KPa，塔顶温度控制在13.2℃，理论板数为70，回流比为2；对间二甲苯预分塔(2)压力控制在50KPa，塔顶温度控制在90.3℃，理论板数为90，回流比为10；偏三甲苯预分塔(3)压力控制在40KPa，塔顶温度控制在118℃，理论板数为130，回流比为13；对间二甲苯精制塔(4)压力控制在50KPa，塔顶温度控制在110℃，理论板数为140，回流比为34；偏三甲苯精制塔(5)压力控制在50KPa，塔顶温度控制在130℃，理论板数为132，回流比为12；结晶器(47)的结晶温度为10℃。
甲醇合成油的处理量为10万吨/年，每年工作按照8000小时计算
| 产品 | 纯度 | 收率 | 产量(万吨/年) |
| 对间二甲苯 | 96.0％ | 70.5％ | 1.0 |
| 偏三甲苯 | 96.7％ | 97％ | 1.6 |
| 均四甲苯 | 99.4％ | 87％ | 1.2 |
| 汽油 | 合格 | —— | 6.2 |
实施实例3：
脱轻塔(1)压力控制在100KPa，塔顶温度控制在10.4℃，理论板数为100，回流比为3；对间二甲苯预分塔(2)压力控制在50KPa，塔顶温度控制在113.5℃，理论板数为100，回流比为12；偏三甲苯预分塔(3)压力控制在50KPa，塔顶温度控制在127.8℃，理论板数为140，回流比为13；对间二甲苯精制塔(4)压力控制在80KPa，塔顶温度控制在128.5℃，理论板数为150，回流比为40；偏三甲苯精制塔(5)压力控制在40KPa，塔顶温度控制在136℃，理论板数为140，回流比为15；结晶器(47)的结晶温度为-5℃。
甲醇合成油的处理量为5万吨/年，每年工作按照8000小时计算
| 产品 | 纯度 | 收率 | 产量(万吨/年) |
| 对间二甲苯 | 96.8％ | 71.4％ | 0.51 |
| 偏三甲苯 | 96.9％ | 96.5％ | 0.83 |
| 均四甲苯 | 99.5％ | 88.7％ | 0.56 |
| 汽油 | 合格 | —— | 3.1 |
本发明提出的含高芳烃的甲醇合成油分离提纯装置及工艺，已通过实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明的内容、精神和范围内对本文所述的系统和方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明的技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明的精神、范围和内容中。
Claims (3)
1.一种含高芳烃的甲醇合成油分离提纯装置，包括脱轻塔(1)、对间二甲苯预分塔(2)、偏三甲苯预分塔(3)、对间二甲苯精制塔(4)、偏三甲苯精制塔(5)、结晶器(47)和混合器(50)；其特征是脱轻塔(1)、对间二甲苯预分塔(2)、偏三甲苯预分塔(3)、对间二甲苯精制塔(4)和偏三甲苯精制塔(5)五塔的塔顶均设置冷凝器，塔底均设置再沸器；脱轻塔(1)中部设有进料口，脱轻塔(1)、对间二甲苯预分塔(2)、偏三甲苯预分塔(3)和偏三甲苯精制塔(5)采用四塔串联连接，前一精馏塔的塔底油品与下一精馏塔中部相连；偏三甲苯精制塔(5)塔底与结晶器(47)相连；对间二甲苯预分塔(2)塔顶与对间二甲苯精制塔(4)中部相连；脱轻塔(1)塔顶、对间二甲苯精制塔(4)塔顶、偏三甲苯预分塔(3)塔顶和结晶器(47)母液出口均与混合器(50)相连。
2.一种含高芳烃的甲醇合成油分离提纯工艺，采用五塔切割结晶工艺技术，其特征是甲醇合成油原料进入脱轻塔(1)中进行脱除部分轻组分，脱轻后的油品(22)进入对间二甲苯预分塔(2)进行粗分离，塔顶得到浓度较高的对间二甲苯，对间二甲苯浓溶液(25)再进入对间二甲苯精制塔(4)进行对间二甲苯的提纯，对间二甲苯精制塔(4)的塔底得到高纯度的对间二甲苯；对间二甲苯预分塔塔底油品(28)进入偏三甲苯预分塔(3)进行轻芳烃的脱除，塔底油品进入偏三甲苯精制塔(5)进行偏三甲苯的提纯，塔顶得到高纯度的偏三甲苯，塔底得到含量约为50％的均四甲苯富集液(41)；均四甲苯富集液(41)进入结晶器(47)，通过冷却结晶得到高纯度的均四甲苯(48)，脱轻塔(1)塔顶油品、对间二甲苯塔精制塔(4)塔顶油品、偏三甲苯预分塔(3)塔顶油品以及结晶器(47)母液出口油品四股混合获得合格的汽油产品。
3.如权利要求2所述的含高芳烃的甲醇合成油分离提纯工艺，其特征是脱轻塔塔顶压力控制在80KPa～150Kpa，塔顶温度控制在10℃～30℃，理论板数为70～100，回流比为2～3；对间二甲苯预分塔塔顶压力控制在30KPa～50KPa，塔顶温度控制在90℃～100℃，理论板数为90～100，回流比为10～15；偏三甲苯预分塔压力控制在30KPa～50KPa，塔顶温度控制在100℃～150℃，理论板数为100～150，回流比为10～20；对间二甲苯精制塔塔顶压力控制在30KPa～80KPa，塔顶温度控制在80℃～130℃，理论板数为110～150，回流比为20～60；偏三甲苯精制塔压力控制在30KPa～50KPa，塔顶温度控制在100℃～150℃，理论板数为120～140，回流比为10～15；结晶器结晶温度为50℃～-5℃。
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