[发明专利]一种轻烃异构化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轻烃的异构化方法，更具体地说，涉及一种将碳原子数较小的直链烷烃通过临氢异构化反应生成带支链的异构烷烃以提高轻烃辛烷值的方法。

背景技术

随着环境保护意识的日益增强，我国对车用燃料，特别是汽油产品的要求越来越严格，对汽油的中烯烃、芳烃以及硫的含量等都做出了严格的限制。我国汽油池中的调合组分有催化裂化汽油、催化重整汽油、异构化汽油和烷基化汽油等，其中催化裂化汽油是最主要的调合组分，但催化裂化汽油具有较高的烯烃和硫含量，采用加氢技术降烯烃和脱硫易于造成辛烷值损失，因此，提高其它调合组分的生产能力很有必要。近年来，随着原油加工能力的提高，适合于作为催化重整装置原料的石脑油的产量增加较快，催化重整装置的加工能力有了较大幅度的提高，但催化重整生成油的大部分用来生产芳烃，其余才作为汽油调合组分，尽管催化重整汽油不含烯烃和硫，但其芳烃含量较高，尤其是苯含量在调合时易于达到汽油指标的限制值。异丁烷与丁烯经过烷基化反应可以生产以碳八异构烷烃为主要组成的烷基化汽油，烷基化汽油不含烯烃、芳烃和硫，是优良的汽油调合组分，但烷基化汽油的生产主要采用硫酸法和氢氟酸法两种工艺，存在设备腐蚀及废酸处理等安全和环保问题，烷基化汽油生产能力的提高受到了限制。由于油品质量的不断升级，以油品加氢精制和加氢裂化为主的油品二次加工装置增多，在油品的加氢处理过程中，会产生相当数量的以C5和C6烷烃为主要组成的轻烃，由于C5和C6烷烃中的正构烷烃具有很低的辛烷值，因此限制了轻烃在汽油池中的调合比例，通过异构化反应可以将正构烷烃转化为异构烷烃，提高轻烃的辛烷值，从而可以增大轻烃在汽油池中的调合比例，异构化汽油不含烯烃、芳烃和硫，是较好的汽油调合组分，增加异构化汽油产量，扩大异构化汽油在汽油池中的调合比例，是满足日益严格的环保要求的较好选择。

轻烃异构化反应是在催化剂的作用下，将辛烷值较低的轻质正构烷烃转化为辛烷值较高的轻质异构烷烃的反应过程，异构化反应是受热力学平衡控制的放热反应，尽管通过开发活性较高的催化剂并降低反应温度，可以提高单程转化率，但异构化反应产物中总是会含有一定浓度的正构烷烃，为最大程度提升轻烃的辛烷值，需要将异构化反应产物中的正构烷烃与异构烷烃进行分离，并使未反应的正构烷烃在反应系统内循环，尽可能提高正构烷烃的异构化率。目前，工业上分离正构与异构烷烃的方法主要有吸附分离法和精馏法。

吸附分离法是利用正构与异构烷烃在吸附剂上的吸附特性不同，将二者进行分离的工艺方法。异构化反应产物通过装填有吸附剂的吸附器分离为富含正构烷烃的物流和富含异构烷烃的物流，前者返回异构化反应器继续转化，后者作为异构化汽油产品。

精馏法是利用所需分离组分沸点的不同将多组分进行分离的工艺方法，根据所需分离组分的不同要求，设置一个或多个精馏塔，由于塔设备结构简单且控制方案易于实现，因此精馏法通常是实现正构与异构烷烃分离的主要方法之一。由于轻烃中的正构与异构烷烃的沸点比较接近，当要求正构与异构烷烃的分离精度较高时，精馏塔往往需要设置较多的塔板且采用较高的回流比，因此，精馏法分离过程的能耗较高。在采用精馏法分离正构与异构烷烃并将正构烷烃循环回反应单元的轻烃异构化工艺中，虽然精馏过程所需的能耗与具体的分离方案有密切的关系，但通常会占装置总能耗的60％以上，所以采用适当的工艺手段降低精馏过程的能耗就能明显地降低异构化装置的能耗。

CN101544905A公开了一种轻烃异构化方法，轻烃原料先经脱异戊烷塔分离，塔顶物流作为异构化产品引出，塔底物流进入前部异构化反应器内发生异构化反应，前部反应器的出口物流经气液分离后，所得液相物流在脱异己烷塔内进行分离，脱异己烷塔的塔顶物流和塔底物流引出后与脱异戊烷塔的塔顶物流混合，共同作为异构化产品去汽油稳定系统，脱异己烷塔的侧线物流引入到后部异构化反应器，后部异构化反应器的反应物流经气液分离后，所得液相物流全部返回并与前部异构化反应系统的气液分离器的液相物流混合，共同作为脱异己烷塔的进料。该方法具有较高的正构烷烃异构化率，其中C6正构烷烃基本实现了完全异构化，并大幅度提高了轻烃原料的辛烷值。