装置档案 REF-02炼油二部 密级:内部学习
REF-02炼油区 · 炼油二部

轻汽油醚化

Light Gasoline Etherification
加工能力
30 万吨/年
操作弹性
60% ~ 110%
年开工时数
8400 小时
投产日期
2022-09-28 一次开车成功
30万吨/年
设计加工能力
31.81kg标油/t
单位能耗
8,400小时
年开工时数
1
主要产物
Executive Summary · 执行摘要
01 / 定位

定位要点

轻汽油醚化装置是汽油质量升级的辅助装置。它把 110 万吨/年催化汽油精制装置分馏塔顶的轻汽油(富含活性 C4~C6 叔碳烯烃)与甲醇在酸性阳离子交换树脂催化剂作用下发生醚化反应,生成甲基叔丁基醚(MTBE)、甲基叔戊基醚(TAME)等高辛烷值含氧化合物,实现深度醚化,最大程度提高活性烯烃的醚化转化

SRC 规程 1.1
02 / 能耗

能耗要点

装置单位能耗 31.81 kg 标油/t。 规程 1.2.7 表 01-14:综合能耗 31.81 kg 标油/t 产品(设计指标 31.82 kgEo/t),规程 2.6 节给出的能耗控制目标为 ≤10.32 kgEo/t。 结构是极其罕见的「单极型」:1.2 …

SRC 规程 1.2.7.9
03 / 财务

财务要点

主要产品产量:醚化轻汽油 32.43 万吨/年;关键原料:催化轻汽油 30 万吨/年 + 甲醇 2.43 万吨/年。

SRC 规程 1.1 / 1.2.7
01

装置概况

Unit Profile
Key
Takeaway
轻汽油醚化装置是汽油质量升级的辅助装置。它把 110 万吨/年催化汽油精制装置分馏塔顶的轻汽油(富含活性 C4~C6 叔碳烯烃)与甲醇在酸性阳离子交换树脂催化剂作用下发生醚化反应,生成甲基叔丁基醚(MTBE)、甲基叔戊基醚(TAME)等高辛烷值含氧化合物,实现深度醚化,最大程度提高活性烯烃的醚化转化率,生产高辛烷值、低蒸汽压汽油。本装置年加工 30 万吨轻汽油,碳五活性烯烃总转化率达 93.0% 以上。
Table 1-1 · 装置基础参数
参数项数值 / 说明
设计规模300
负荷调节范围60% ~ 110%
年运行时数8400
原料110 万吨/年催化汽油精制装置分馏塔顶轻汽油 + 甲醇(来自甲醇罐区,与 MTBE 装置共用一条管线)
投产时间2022-09-28 一次开车成功
建设历程2022-08-25 中交,2022-09-28 一次开车成功
设计/施工单位工艺包:中国石油兰州化工研究中心(LNE-3 技术);总承包:中国昆仑工程有限公司大连分公司(EPC 管理模式);设计:中国石油工程建设公司大连设计分公司;施工:中国石油第七建设公司
Shutdown Overhauls• 截至 2023 年版规程发布,装置无重大技改记录
主要组成• 轻汽油水洗和甲醇净化部分(轻汽油进料缓冲罐 V-101 + 水洗塔 C-104 + 轻汽油聚结器 M-101 + 甲醇缓冲罐 V-102 + 甲醇净化器 R-104A/B)
• 醚化反应分离部分(第一/二醚化反应器 R-101/R-102 串联膨胀床 + 第三醚化反应器 R-103 + 醚化蒸馏塔 C-101A/C-101B)
• 甲醇回收部分(甲醇萃取塔 C-102 + 萃取水净化器 R-105A/B + 甲醇回收塔 C-103)
• 设备数量:73 台(反应器 3 台 + 甲醇净化器 2 台 + 萃取水净化器 2 台 + 塔器 5 台 + 容器 12 台 + 空冷器 10 片 + 换热器 12 台 + 机泵 18 台 + 其他小型设备 19 台)
装置类型LNE-3 工艺:串联膨胀床反应器 + 催化蒸馏塔 + 后膨胀床反应器组合工艺(中国石油自主知识产权)
质量指标占地 3850 m²;碳五活性烯烃总转化率 ≥93.0%;醚化精馏塔回流比 1.2~1.5;醇/叔碳烯烃摩尔比 1.3~1.5;反应温度 40~80℃;反应压力 0.6~1.0 MPa(g)(R-101/102)+ 1.1~1.3 MPa(g)(R-103)
资料来源:《轻汽油醚化操作规程》 v待补充。
02

工艺原理

Process Principle
Key
Takeaway
轻汽油醚化主要是利用轻汽油中所含的叔碳烯烃和甲醇在酸性阳离子交换树脂催化剂作用下发生反应生成醚类化合物(TAME/MTBE/THxME)。轻汽油终馏点一般在 70℃以下,叔碳烯烃主要是叔戊烯。
详细说明
  • 醚化反应:C4~C6 叔碳烯烃 + 甲醇 → MTBE/C5=MTBE (TAME)/C6=MTBE (THxME);可逆放热反应
  • 反应温度 40~80℃;反应压力 0.6~1.0 MPa(g)(R-101/102)+ 1.1~1.3 MPa(g)(R-103);催化剂为大孔强酸性阳离子交换树脂(磺酸型二乙烯苯交联的聚苯乙烯)
  • 进料空速:100% 负荷时 R-101/102 进料空速 1.56 h^-1,R-103 进料空速 0.71 h^-1
  • 醇/叔碳烯烃摩尔比:1.3~1.5;反应过程可逆放热,平衡转化率受温度影响显著;高温反应速率大但受热力学限制;通过 R-101 较高温度 + R-102 入口循环水冷却提高转化率
  • 催化蒸馏:利用 C5 和甲醇形成低沸点共沸物的特性,在反应蒸馏塔内过量甲醇与未反应 C5 共沸到塔顶,使 C5/甲醇与产品 TAME/C6 分离;塔底得到含 TAME 的醚化产品;催化蒸馏塔反应段装填 149 m³ 规整填料催化剂
  • 甲醇回收:利用甲醇在 C5 馏分和水中溶解度差异极大的特性,采用水洗方法萃取甲醇得到甲醇水溶液,再蒸馏回收甲醇循环使用
  • 副反应:异戊烯+异戊烯→DIA、异戊烯+水→TAA、甲醇+丁烯-1→MSBE、异丁烯+丁烯-1→DIB、异丁烯+水→TBA、甲醇+甲醇→DME+水;高温有利于 DIA/DIB/DME 生成
资料来源:规程工艺原理章节。
03

工艺流程

Process Flow
Key
Takeaway
轻汽油 → 水洗塔脱碱性氮/金属离子 → 与甲醇混合 → 串联膨胀床醚化反应(R-101→R-102)→ 醚化蒸馏塔 C-101B(提馏段)+ C-101A(反应段+精馏段)→ 第三醚化反应器 R-103(后反应)→ 甲醇萃取塔 C-102 → 醚化轻汽油产品 + 甲醇回收塔 C-103
Table 3-1 · 主流程链 · 29 道工序
工序
01轻汽油(40℃, 0.5 MPa)
02轻汽油进料缓冲罐 V-101(氮封)
03轻汽油进料泵 P-101A/B
04水洗塔 C-104(与除盐水逆流接触脱除乙腈/丙腈等碱性氮化物及金属离子)
05轻汽油聚结器 M-101(脱游离水)
06轻汽油-甲醇混合器 M-103
07第一醚化反应进料预热器 E-101(低温热水)
08第一醚化反应器 R-101(膨胀床,反应温升 20~25℃)
09冷却器 E-102
10第二醚化反应器 R-102
11醚化蒸馏塔进料/产品换热器 E-103
12醚化蒸馏下塔 C-101B
13醚化蒸馏上塔 C-101A(反应段+精馏段,149 m³ 规整填料催化剂)
14醚化蒸馏塔空冷 EA-101
15醚化蒸馏塔回流罐 V-103
16醚化蒸馏塔回流泵 P-103A/B
17第三醚化反应进料预热器 E-111
18第三醚化反应器 R-103(后膨胀床)
19萃取塔进料冷却器 E-106
20甲醇萃取塔 C-102(与甲醇回收塔底萃取水逆流接触)
21剩余碳五聚结器 M-102
22与 C-101B 塔底含醚物料混合
23醚化轻汽油产品送出装置 + 萃取水净化器 R-105A/B
24甲醇回收塔进料/萃取水换热器 E-108
25甲醇回收塔 C-103
26甲醇回收塔顶空冷 EA-102
27甲醇回收塔顶回流罐 V-104
28甲醇回收塔顶回流泵 P-106A/B
29返回甲醇缓冲罐 V-102
资料来源:规程工艺流程章节。
侧线产品
  • 醚化轻汽油:32.43 万吨/年(合并轻汽油+甲醇反应后产品),送罐区与重汽油调合
  • 含醚产品(TAME/MTBE/THxME):含于醚化轻汽油产品中
  • 副反应产物:异戊烯→DIA/TAA、丁烯-1→MSBE、异丁烯→DIB/TBA、甲醇→DME
  • 萃取水:C-103 塔底排出循环使用
  • 甲醇水溶液:经 C-103 回收甲醇循环使用
  • 含油污水:水洗塔 C-104 下部排出至污水处理厂
04

投入产出物料

Material Balance
年运行时数8400
进料
名称催化轻汽油 + 甲醇
kg/h38613
万吨/年324.3
收率(%)100.0
产品
  • • 名称:醚化轻汽油
    • 质量分数:100.0
    • kg/h:38613
    • 万吨/年:324.3
    • 主要去向:送罐区与催化汽油精制重汽油调合
产品原料构成
名称质量分数kg/h万吨/年说明
催化轻汽油92.535715300.040℃, 0.5 MPa
甲醇7.5289824.325℃, 0.5 MPa
副产品
副产品说明依据规程 1.2.8 表 01-15 设计物料平衡表:入方为催化轻汽油 92.50 wt%(35715 kg/h,30.00 万 t/a)与甲醇 7.50 wt%(2898 kg/h,2.43 万 t/a),合计 38613 kg/h(32.43 万 t/a);出方只有醚化轻汽油一项 100.00 wt%(38613 kg/h,32.43 万 t/a),无副产品出方。规程 1.3「产品产量」表 01-16 同样只列醚化轻汽油一项。即本装置为单一产品装置,甲醇全部醚化进入产品,不涉及副产品回收。
资料来源:规程物料平衡章节。口径以规程原表为准,未做补全或估算。
05

公用工程与三剂

Utilities & Chemicals
水(t/h)
循环冷水237
循环水单耗(/t 原料)6.14
脱盐水6
脱盐水吨原料单耗0.16
低温热水 95→70℃(kW·h/h)381
电(kW·h)
合计465
单位电耗 kWh/t 原料11.45
蒸汽(t/h)
中压 1.2 MPa15.2
1.2 MPa 中压蒸汽吨原料单耗0.39
1.2 MPa 蒸汽冷凝液-6.0
冷凝液吨原料单耗-0.39
净化风(Nm³/h)
连续用量100
单位消耗(/t 原料)2.59
氮气(Nm³/h)
连续用量120
单位消耗(/t 原料)3.11
化学药剂(t/年)
名称规格用量说明
第一醚化反应器催化剂醚化催化剂54.0每台一年,27.0 干基 + 50% 含水 = 54 湿基,67.8 m³
第二醚化反应器催化剂醚化催化剂54.0每台二年,27.0 干基 + 50% 含水 = 54 湿基,67.8 m³
第三醚化反应器催化剂醚化催化剂54.0每台三年,27.0 干基 + 50% 含水 = 54 湿基,67.8 m³
甲醇净化器催化剂醚化催化剂7.2每台半年,3.6 干基 + 50% 含水 = 7.2 湿基,9.0 m³,两台
醚化蒸馏塔催化剂规整催化剂149 m³,三年
萃取水净化剂11.3 m³,每台半年,两台
瓷球 Φ3Φ3 mm6.56.5 吨
资料来源:规程公用工程消耗 / 三剂消耗章节。
06

装置能耗

Energy Consumption
Key
Takeaway
装置单位能耗 31.81 kg 标油/t。规程 1.2.7 表 01-14:综合能耗 31.81 kg 标油/t 产品(设计指标 31.82 kgEo/t),规程 2.6 节给出的能耗控制目标为 ≤10.32 kgEo/t。 结构是极其罕见的「单极型」:1.2 MPa 蒸汽 29.92 kgEO/t,占比 94.06%,几乎全部能耗就是这一项蒸汽(15.2 t/h),主要供催化蒸馏塔与甲醇回收塔重沸器;蒸汽凝结水回收 -2.36 kgEO/t(-7.42%)为唯一抵扣项。 其余…
Exhibit 6-1 · 单耗构成瀑布图(kg标油/t)
单位:kg标油/t │ 从左至右逐项累加 │ 绿色为回收抵扣项 │ 末列为净合计
0
9.5
19
28.5
38.1
+2.65
+0.37
循环水
+0.16
除盐水
+29.92
蒸汽(1.…
−2.36
蒸汽凝结水
+0.51
低温热水(…
31.25
净合计
读图:各项自左向右累加(单位 kg标油/t),绿色为回收抵扣项,最终落在净合计 31.25。柱子越高代表该项对总量的贡献越大。
计算标准中石油炼化能耗计算标准
总能耗 kg 标油/t31.81
设计目标31.82 kgEO/t 产品(设计指标,规程末尾)
能耗构成
项目单位消耗kg 标油/t占比 %
11.45 kWh/t 原料2.658.33
循环水6.14 t/t 原料0.371.16
除盐水0.16 t/t 原料0.160.49
蒸汽(1.2MPa)0.39 t/t 原料29.9294.06
蒸汽凝结水-0.39 t/t 原料-2.36-7.42
低温热水(95→70℃)9.87 kW/t 原料0.511.6
净化风0.10 Nm3/t 原料0.31
氮气0.47 Nm3/t 原料1.48
结构说明规程 1.2.7 表 01-14:综合能耗 31.81 kg 标油/t 产品(设计指标 31.82 kgEo/t),规程 2.6 节给出的能耗控制目标为 ≤10.32 kgEo/t。 结构是极其罕见的「单极型」:1.2 MPa 蒸汽 29.92 kgEO/t,占比 94.06%,几乎全部能耗就是这一项蒸汽(15.2 t/h),主要供催化蒸馏塔与甲醇回收塔重沸器;蒸汽凝结水回收 -2.36 kgEO/t(-7.42%)为唯一抵扣项。 其余各项合计不足 8% 且多为个位小数:电 2.65(8.33%,465 kW)、低温热水(95℃→70℃)0.51(1.60%)、氮气 0.47(1.48%)、循环水 0.37(1.16%)、除盐水 0.16(0.49%)、净化风 0.10(0.31%)。 财务关注点:本装置能耗对蒸汽价格的敏感度为炼油区最高的一档——蒸汽单项占 94%,蒸汽价格每变动 10%,装置能耗成本约变动 9.4%,而电、循环水、燃料气的价格波动对它几乎没有影响。另需注意:控制目标 10.32 kgEo/t 仅为设计值 31.82 的三分之一,说明规程认为设计能耗偏高、实际运行有大幅压缩空间,做对标时应以控制目标而非设计值为参照。
资料来源:规程能耗计算章节。计算标准见规程原文。
07

装置关联

Unit Interconnections
Key
Takeaway
上游 2 项,下游 4 项。上游断料即本装置降负荷或停工。

上游进料 · 2 项

110 万吨/年催化汽油精制装置
输送方式:管道 说明:分馏塔顶轻汽油(40℃, 0.5 MPa,全部直供)
甲醇罐区
输送方式:管线 说明:甲醇(25℃, 0.5 MPa,与 MTBE 装置共用一条管线)
轻汽油醚化
炼油二部

下游去向 · 4 项

罐区(与催化汽油精制重汽油调合)
物料:醚化轻汽油 32.43 万吨/年 输送方式:管线
污水处理厂
物料:含油污水(C-104 下部排出) 输送方式:管线
氮气系统
物料:氮气补充(V-101 氮封 + V-105/V-102 压力控制) 输送方式:管线
低温热水系统
物料:低温热水(95→70℃,E-101/E-108/E-107) 输送方式:换热
装置内循环
  • 甲醇在 V-102 → R-104A/B → M-103 与轻汽油混合的循环回路
  • C-101A 反应段 + C-101B 提馏段的双塔结构(醚化蒸馏塔)
  • C-102 萃取塔 + C-103 回收塔的密闭水循环回路(萃取水循环)
  • R-101 与 R-102 可串可并,实现在线换剂(R-103 与 R-101/R-102 互为备用)
  • 1.2 MPa 蒸汽作 C-101B 塔底重沸器热源;凝结水显热回收作 C-101A 中间重沸器热源(节能)
  • 甲醇缓冲罐 V-102 + 轻汽油进料缓冲罐 V-101 均为氮封分程控制
资料来源:规程上下游关联章节。
08

行业技术特点

Industry Position
规模等级国内 30 万吨/年轻汽油醚化装置
装置类型LNE-3 工艺(串联膨胀床 + 催化蒸馏 + 后膨胀床组合工艺)
设计单位工艺包:中国石油兰州化工研究中心(中国石油自主知识产权 LNE-3 技术);设计:中国石油工程建设公司大连设计分公司;总承包:中国昆仑工程有限公司大连分公司;施工:中国石油第七建设公司
关键技术
  • LNE-3 工艺(中国石油自主知识产权)
  • 串联膨胀床醚化反应器(R-101/R-102 可串可并,催化剂床层膨胀状态,床层压降小,径向温度分布均匀)
  • R-101/R-102 切换操作(在线换剂作业)
  • 催化蒸馏技术(反应+分离在同一塔内进行,149 m³ 规整填料催化剂)
  • 后膨胀床反应器 R-103(提高总转化率,与主反应器互为备用)
  • 原料净化器(保护主醚化反应器催化剂)
  • 甲醇萃取塔底增设净化器(减少设备和管线腐蚀)
  • 醇/叔碳烯烃摩尔比控制(1.3~1.5)
  • 反应温度分段控制(R-101 较高温度 + R-102 入口循环水冷却)
检修年份
  • 截至 2023 年版规程发布,无重大技改记录
资料来源:规程装置概况 / 技术特点章节。
09

财务关注点

Financial Focus
加工能力
30万吨/年
SRC 规程 1.1.1
单位能耗
31.81kg 标油/吨产品
SRC 规程 1.2.7 表 01-14 合计
甲醇进料
2.43万吨/年
SRC 规程 1.2.7 表 01-12
电合计
465kW·h/h(11.45 kWh/t 原料)
SRC 规程 1.2.7 表 01-14
1.2 MPa 蒸汽
15.2t/h(0.39 t/t 原料)
SRC 规程 1.2.7 表 01-14
循环水
237t/h(6.14 t/t 原料)
SRC 规程 1.2.7 表 01-14
关键原料
催化轻汽油 30 万吨/年 + 甲醇 2.43 万吨/年
SRC 规程 1.2.7 表 01-12
主要产品产量
醚化轻汽油 32.43 万吨/年
SRC 规程 1.2.8 表 01-15
三剂年消耗
三台醚化反应器催化剂各 54 t(一年/二年/三年寿命)+ 醚化蒸馏塔催化剂 149 m³ + 萃取水净化剂 11.3 …
三台醚化反应器催化剂各 54 t(一年/二年/三年寿命)+ 醚化蒸馏塔催化剂 149 m³ + 萃取水净化剂 11.3 m³ + 瓷球 6.5 t + 甲醇净化器催化剂 7.2 t
SRC 规程 1.2.7 表 01-13
异丁烯转化率
≥93.0%(碳五活性烯烃总转化率)
SRC 规程 1.1.3 工艺流程说明
行业对标
国内 30 万吨/年轻汽油醚化装置;LNE-3 技术(中国石油自主知识产权);2022-09-28 一次开车成功
SRC 规程 1.1.1
Note · 核算口径提示
1. 数据边界:本页所有数据均摘自规程原文,未做估算、外推或行业平均值填补。 缺失字段标注为「待补充」。
2. 口径一致性:物料量为规程设计值 / 典型工况值,非实际核算数据, 用于学习与量级判断。
3. 检修与折旧:涉及大修周期的装置,费用计提须按实际周期平滑, 避免年度间大幅波动。