[0001] 本申请涉及石油烃类产品领域，尤其涉及一种轻烃异构化原料处理系统及方法。

[0002] 随着环保要求日益严苛，国Ⅵ汽油标准对烯烃、芳烃、苯、多环芳烃质量分数要求也更加严格。目前汽油池中以催化汽油和重整汽油为主，由于这2种调和组分中的芳烃、烯烃质量分数高，而其他组分的质量分数较低，因此，在汽油池中增加高辛烷值，低硫、氮，少芳烃和烯烃的清洁汽油调和组分已成为环保新常态下各大炼厂必须解决的问题。

[0003] 轻质烷烃异构化产品具有清洁、低芳烃、无烯烃、辛烷值高的特点，其中，二甲基丁烷研究法辛烷值高于94，可提高汽油池前端辛烷值，使汽油馏分辛烷值分布合理，是一种理想的清洁汽油调和组分。而轻烃异构化产品的主要原料为轻石脑油，组分一般为C4～C7的正异构烷烃、环烷烃和少量芳烃，异构化主要是将低辛烷值的正构C5、C6转化为高辛烷值的异戊烷和异己烷，由于异构化反应为平衡反应，而进料中异构烷烃量越少越利于进行异构转化，另外，芳烃的存在将被加氢生成环烷烃，产生大量热，同时环烷烃存在也抑制异构反应进行。因此，需要对异构化原料进行处理，以切除C4组分和高辛烷值的异戊烷，控制苯含量不大于2％wt，并除去较重的C7+的组分。

[0004] 目前针对异构化原料的处理方式通常是：(1)设置脱轻脱重塔，脱轻塔顶脱出异戊烷和C4组分，脱重塔底切除苯和C7+组分。(2)采用侧线塔的方式，塔顶脱出异戊烷和C4组分，塔底切除苯和C7+组分，侧线抽出异构化进料。但是以上两种处理方式，能源介质的消耗量均较大，且装置能耗较高，不利于目前碳达峰、碳中和的治理目标，因此如何提供一种轻烃异构化原料处理系统，以降低异构化原料处理的能源介质消耗，是目前亟需解决的技术问题。

[0038] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0039] 除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

[0040] 如图1所示，本申请实施例提供一种轻烃异构化原料的处理系统，所述处理系统包括：

[0041] 分壁塔2，所述分壁塔2的中部设有中间隔板8，以将所述分壁塔2由上到下分隔成公用精馏段101、预分馏段102、中间组分产品采出段103和公共提馏段104，所述预分馏段102和所述中间组分产品采出段103通过所述中间隔板8阻隔分离，所述公用精馏段101设于所述中间隔板8的上部空间，所述公共提馏段104设于所述中间隔板8的下部空间；

[0042] 所述分壁塔2设有原料进料口9、第一采出口12、第二采出口10和第三采出口11，所述原料进料口9设于所述预分馏段102的中部，以将所述预分馏段102分为预精馏段和预提馏段；所述第一采出口12设于所述中间组分产品采出段103的中部，以将所述中间组分产品采出段103分为产品精馏段和产品提馏段；所述第二采出口10设于所述分壁塔2的顶部，所述第三采出口11设于所述分壁塔2的底部；

[0043] 冷凝回流单元，所述冷凝回流单元设于所述第二采出口10和所分壁塔2之间，所述冷凝回流单元连通所述第二采出口10，所述冷凝回流单元的进料口连通所述公用精馏段101的顶部，所述冷凝回流单元的出料口连通所述公用精馏段101的一侧；

[0044] 重沸器6，所述重沸器6设于所述分壁塔2和所述第三采出口11之间，所述重沸单元连通所述第三采出口11，所述重沸器6的进料口连通所述公共提馏段104的一侧，所述重沸器6的出料口连通所述公共提馏段104的底部。

[0045] 在一些可选的实施方式中，所述冷凝回流单元还包括塔顶回流罐4、冷凝器3和回流泵5，所述冷凝器3的进料口连通所述公用精馏段101的顶部，所述冷凝器3的出料口连通所述塔顶回流罐4，所述塔顶回流罐4的出料口连通所述回流泵5，所述回流泵5的出料口连通所述公用精馏段101的一侧，所述回流泵5的出料口还连通所述第二采出口10。

[0046] 本申请实施例中，控制冷凝回流单元的具体组成为塔顶回流罐4、冷凝器3和回流泵5，可以通过冷凝器3对公用精馏段101分离出的C4及异戊烷组分进行冷凝，并将冷凝后的成分通过塔顶回流罐4存储，同时塔顶回流罐4的罐底液相一部分作为C4及异戊烷组分产品，其余作为回流返回到公用精馏段101，从而保证得到高纯度的C4及异戊烷组分产品。

[0047] 在一些可选的实施方式中，所述公用精馏段101还设有分隔塔板7，以区分所述冷凝回流单元的进料口和出料口。

[0048] 本申请实施例中，通过在公用精馏段101设置分隔塔板7，能保证对冷凝回流单元的进料口和出料口分离开，保证冷凝回流单元的冷凝效果。

[0049] 在一些可选的实施方式中，所述处理系统还包括：

[0050] 分配控制单元13，所述分配控制单元13包括第一管道131、第二管道132和第三管道133，所述第一管道131的一端连通所述公用精馏段101的一侧，所述第一管道131的另一端连通所述第二管道132的一侧；所述第二管道132的进料口连通所述公用精馏段101的一侧，所述第二管道132的出料口连通所述预分馏段102的进料口；所述第三管道133的一端连通所述公用精馏段101的一侧，所述第三管道133的另一端连通所述中间组分产品采出段103。

[0051] 本申请实施例中，通过在处理系统中引入分配控制单元13，利用分配控制单元13的第一管道131、第二管道132和第三管道133完成预分馏段102和中间组分产品采出段103的液相合理分布，进而保证最终异构化原料产品的精馏质量。

[0052] 在一些可选的实施方式中，所述分配控制单元13还包括第四管道134，所述第四管道134的一端连通所述中间组分产品采出段103，所述第四管道134的另一端连通所述公共提馏段104的一侧。

[0053] 本申请实施例中，通过在分配控制单元13引入第四管道134，利用第四管道134将中间组分产品采出段103的异构化原料产品导入到公共提馏段104中，从而在公用提馏段中将异构化原料产品中的苯和C7+重组分物料分离出，进而保证得到高纯度的异构化原料产品。

[0054] 在一些可选的实施方式中，所述处理系统还包括进料换热器1，所述进料换热器1连通所述原料进料口9，所述进料换热器1的一端连通所述预分馏段102，所述进料换热器1的一端连通所述公共提馏段104，所述进料换热器1设有产品出料口。

[0055] 本申请实施例中，在处理系统中引入进料换热器1，利用进料换热器1保证轻石脑油的热量可以应用于异构化反应部分，从而进一步降低处理系统所消耗的热量，降低了异构化原料处理的能源介质消耗。

[0056] 在一些可选的实施方式中，所述分壁塔2的塔板数量为80～130块。

[0057] 本申请实施例中，控制分壁塔2的具体塔板数量，能保证将分壁塔2分成公用精馏段101、预分馏段102、中间组分产品采出段103和公共提馏段104，阻止了已分离组分的再混合，同配合冷凝回流单元和重沸器6降低组分的回流量所需的冷凝量和再加热量，使得大量的异构化原料产品可以在中间组分产品采出段103积累，提高异构化原料的处理效率。

[0058] 在一些可选的实施方式中，所述公用精馏段101的塔板数量为20～40块；和/或，[0059] 所述预分馏段102的塔板数量为20～30块；和/或，

[0060] 所述中间组分产品采出段103的塔板数量为40～55块；和/或，

[0061] 所述公共提馏段104的塔板数量为20～50块；和/或，

[0062] 所述中间隔板8的间隔塔板数量为20～25块。

[0063] 本申请实施例中，预分馏段102和中间隔板8的塔板数量之和与中间组分产品采出段103的塔板数量相同。

[0064] 控制公用精馏段101、预分馏段102、中间组分产品采出段103和公共提馏段104的具体塔板数量，从而能保证各个阶段的工作顺利进行，同时阻止了已分离组分的再混合，保证处理后异构化原料的纯度。

[0065] 在一些可选的实施方式中，所述分壁塔2的操作压力为0.2MPa～0.5MPa。

[0066] 本申请实施例中，控制分壁塔2的具体操作压力，能保证分壁塔2内公用精馏段101、预分馏段102、中间组分产品采出段103和公共提馏段104的各个区域正常工作，保证处理后异构化原料的纯度。

[0067] 分壁塔的操作压力可以是0.25MPa～0.3MPa。

[0068] 如图2所示，基于一个总的发明构思，本申请提供了一种轻烃异构化原料的处理方法，所述处理方法适配所述处理系统，所述处理方法包括：

[0069] S1.对轻质石脑油原料进行换热，后进行预分馏和中间组分产品采出段，分别得到第一组分和第二组分；

[0070] S2.对所述第二组分进行公用精馏，后进行冷凝回流，得到C4及异戊烷组分产品；

[0071] S3.对所述第一组分进行重沸和公共提馏，分别得到苯和C7+重组分物料和异构化原料；

[0072] S4.对所述异构化原料进行换热，以利用所述轻质石脑油原料的换热量进行异构化反应，得到异构化原料产品。

[0073] 该方法是基于上述系统来实现，该系统的具体组成可参照上述实施例，由于该方法采用了上述实施例的部分或全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

[0074] 下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。

[0075] 实施例1

[0076] 如图1所示，一种轻烃异构化原料的处理系统，包括：

[0077] 分壁塔2，分壁塔2的中部设有中间隔板8，以将分壁塔2由上到下分隔成公用精馏段101、预分馏段102、中间组分产品采出段103和公共提馏段104，预分馏段102和中间组分产品采出段103通过中间隔板8阻隔分离，公用精馏段101设于中间隔板8的上部空间，公共提馏段104设于中间隔板8的下部空间；

[0078] 分壁塔2设有原料进料口9、第一采出口12、第二采出口10和第三采出口11，原料进料口9设于预分馏段102的中部，以将预分馏段102分为预精馏段和预提馏段；第一采出口12设于中间组分产品采出段103的中部，以将中间组分产品采出段103分为产品精馏段和产品提馏段；第二采出口10设于分壁塔2的顶部，第三采出口11设于分壁塔2的底部；

[0079] 冷凝回流单元，冷凝回流单元设于第二采出口10和所分壁塔2之间，冷凝回流单元连通第二采出口10，冷凝回流单元的进料口连通公用精馏段101的顶部，冷凝回流单元的出料口连通公用精馏段101的一侧；

[0080] 重沸器6，重沸器6设于分壁塔2和第三采出口11之间，重沸单元连通第三采出口11，重沸器6的进料口连通公共提馏段104的一侧，重沸器6的出料口连通公共提馏段104的底部。

[0081] 冷凝回流单元还包括塔顶回流罐4、冷凝器3和回流泵5，冷凝器3的进料口连通公用精馏段101的顶部，冷凝器3的出料口连通塔顶回流罐4，塔顶回流罐4的出料口连通回流泵5，回流泵5的出料口连通公用精馏段101的一侧，回流泵5的出料口还连通第二采出口10。

[0082] 公用精馏段101还设有分隔塔板7，以区分冷凝回流单元的进料口和出料口。

[0083] 处理系统还包括：

[0084] 分配控制单元13，分配控制单元13包括第一管道131、第二管道132和第三管道133，第一管道131的一端连通公用精馏段101的一侧，第一管道131的另一端连通第二管道
132的一侧；第二管道132的进料口连通公用精馏段101的一侧，第二管道132的出料口连通预分馏段102的进料口；第三管道133的一端连通公用精馏段101的一侧，第三管道133的另一端连通中间组分产品采出段103。

[0085] 分配控制单元13还包括第四管道134，第四管道134的一端连通中间组分产品采出段103，第四管道134的另一端连通公共提馏段104的一侧。

[0086] 处理系统还包括进料换热器1，进料换热器1连通原料进料口9，进料换热器1的一端连通预分馏段102，进料换热器1的一端连通公共提馏段104，进料换热器1设有产品出料口。

[0087] 分壁塔2的塔板数量为120块。

[0088] 中间隔板8的塔板数量为20块；

[0089] 公用精馏段101的塔板数量为30块；

[0090] 预分馏段102的塔板数量为30块；

[0091] 中间组分产品采出段103的塔板数量为50块；

[0092] 公共提馏段104的塔板数量为40块；

[0093] 分壁塔2的操作压力为0.24MPa。

[0094] 所采用的轻质石脑油原料的化学成分如表1所示。

[0095] 表1轻质石脑油原料的组成成分表

[0096]

[0097]

[0098] 实施例2

[0099] 将实施例2和实施例1进行对比，实施例2和实施例1的区别在于：

[0100] 分壁塔2的塔板数量为130。

[0101] 公用精馏段101的塔板数量为40块；

[0102] 预分馏段102的塔板数量为30块；

[0103] 中间组分产品采出段103的塔板数量为55块；

[0104] 公共提馏段104的塔板数量为35块；

[0105] 中间隔板8的间隔塔板数量为25块。

[0106] 分壁塔的操作压力为0.2MPa。

[0107] 实施例3

[0108] 将实施例3和实施例1进行对比，实施例3和实施例1的区别在于：

[0109] 分壁塔2的塔板数量为80

[0110] 公用精馏段101的塔板数量为20块；

[0111] 预分馏段102的塔板数量为20块；

[0112] 中间组分产品采出段103的塔板数量为40块；

[0113] 公共提馏段104的塔板数量为20块；

[0114] 中间隔板8的间隔塔板数量为20块。

[0115] 分壁塔的操作压力为0.5MPa。

[0116] 对比例1

[0117] 将对比例1和实施例1进行对比，对比例1和实施例1的区别在于：

[0118] 采用如图3所示的侧线精馏塔对轻质石脑油原料进行处理。

[0119] 对比例2

[0120] 将对比例2和实施例1进行对比，对比例2和实施例1的区别在于：

[0121] 采用如图4所示的脱轻脱重两塔方法对轻质石脑油原料进行处理。

[0122] 相关实验及效果数据：

[0123] 以40万吨/年的轻质石脑油的处理量为例，分别统计实施例1、对比例1和对比例2中对轻质石脑油原料的处理过程的变化，结果如表2所示。

[0124] 表2实施例和对比例的轻质石脑油原料的处理过程对比表

[0125] 项目 对比例2 对比例1 实施例1塔板数 60/60 85 120
塔顶压力(MPa) 0.24/0.24 0.24 0.24
轻石脑油进料量(kmol/h) 629.3 629.3 629.3
C4和异戊烷产品量(kmol/h) 220.4 222.4 220.4
异构化原料产品量(kmol/h) 355.3 375 355.3
苯和C7+重组分产品量(kmol/h) 53.6 31.9 53.6
C4和异戊烷产品纯度(％mol) 98 97.5 98
异构化原料产品纯度(％mol) 95 80 95
苯和C7+重组分产品纯度(％mol) 98 98 98
异构化原料产品苯含量(％mol) 1.35 3.3 1.52
重沸器热负荷(MW) 13.6/18.8 28.2 24.0
重沸器热负荷对比 1.35 1.175 基准1

[0126] 由表2可知，本申请的系统能够得到含量达95％mol以上的正构烷烃组分，且重沸器负荷降低17.5％，异构化原料中正构烷烃含量提高15％，苯含量降低1倍多，可大幅降低异构化反应器温升，有利于提高异构化转化率。

[0127] 本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

[0128] (1)本申请实施例提供的一种轻烃异构化原料的处理系统，由于分壁塔在热力学上是理想的系统结构，避免了进料与进料塔板间因组分组成的差异而引起的熵混的形成，同时也避免了中间组分的返混效应，具有较高的分离效率，并且塔内气相流量比常规两塔流程气相总量小，对于给定的物料，完成同样的分离任务，分壁塔比常规两塔流程或侧线抽出流程需要更小的重沸热量和冷凝量，公用工程消耗降低30％以上。

[0129] (2)本申请实施例提供的一种轻烃异构化原料的处理系统，采用传统精馏塔的侧线抽出中间组分产品，很难达到高纯度，而采用分壁塔后，通过中间隔板进料与产品采出分隔开来，阻止了已分离组分的再混合，使得采出的异构化原料产品(C5‑C6正构组分)纯度可达95％上，而侧线抽出塔采出的异构化原料产品(C5‑C6正构组分)纯度最高不能超过80％，否则塔将需要更大的回流量，重沸器6和冷凝器3需要更大的重沸热量和冷凝量，同时异构化为浓度平衡反应，异构化原料中正构烷烃组分含量越高越利于烷烃异构化的转化，且减少了设备尺寸及催化剂量，节省了投资。

[0130] (3)本申请实施例提供的一种轻烃异构化原料的处理系统，传统脱轻脱重两塔串联流程相比，采用分壁塔流程，主要设备数量减少一半，且分壁塔直径小于两塔串联流程中直径最大的塔直径，故能大幅度降低投资成本，设备总投资可节省约20％，且规模越大，节省效果越明显。

[0131] (4)本申请实施例提供的一种轻烃异构化原料的处理系统，提高了异构化原料中正构烷烃纯度，有利于提高异构化转化率，降低了异构化设备及催化剂投资；同时与传统脱轻脱重两塔相比，装置能耗可降低30％以上，大幅降低了重沸器6蒸汽消耗，节省了操作费用，减少了碳排放，提高炼厂经济效益。

[0132] 本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。

[0133] 在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a‑b(即a和b),a‑c,b‑c,或a‑b‑c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

[0134] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。