MTBE催化蒸餾技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用中的問題及對(duì)策

劉小雋（遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 遼寧 錦州 121001）

MTBE催化蒸餾技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用中的問題及對(duì)策

劉小雋（遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 遼寧 錦州 121001）

本文主要介紹了MTBE催化蒸餾技術(shù)工業(yè)化的應(yīng)用，同時(shí)介紹了在工業(yè)化生產(chǎn)過程中應(yīng)用催化蒸餾技術(shù)生產(chǎn)MTEB出現(xiàn)的問題，并提出相應(yīng)的解決方案，使得生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠達(dá)到相關(guān)質(zhì)量要求。

MTBE；催化蒸餾；工業(yè)化

MTBE即是甲基叔丁基醚，是由甲醇與混合C4餾分中的異丁烯在大孔磺酸樹脂的催化作用下進(jìn)行反應(yīng)合成的。MTBE的辛烷值較高（MON101，RONI17），故其在生產(chǎn)具備無鉛、含氧以及高辛烷值等特性的汽油方面有著重要的作用，是汽油必不可少的調(diào)和成分。相對(duì)于其他的含氧化物而言，MTBE能夠更加有效地降低汽油的蒸汽壓，有效地提高其穩(wěn)定性。由于具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，也使得MTBE成為了全球發(fā)展最快的化工產(chǎn)品之一，生產(chǎn)工藝技術(shù)在近年得到了迅速發(fā)展。催化蒸餾技術(shù)生產(chǎn)MTBE的工藝具有流程簡(jiǎn)潔、能耗較低、投資較低以及轉(zhuǎn)化率較高等特點(diǎn)，成為目前生產(chǎn)MTBE的重要技術(shù)之一。

1　催化蒸餾技術(shù)生產(chǎn)MTBE工藝介紹

首先將原料C4進(jìn)行沉降分離，分離后的C4與甲醇進(jìn)行混合，然后再送入預(yù)反應(yīng)器的頂部。C4組分與甲醇在預(yù)反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)會(huì)生成MTBE以及相應(yīng)的副反應(yīng)產(chǎn)物，如DIB、DME、以及TBA等。再將反應(yīng)物進(jìn)行加熱處理后送入催化蒸餾塔，蒸餾塔主要可以分為3個(gè)部分，上部分是精餾部分，中間部分是催化反應(yīng)部分，下部分是提餾部分。混合物中剩余的C4組分會(huì)繼續(xù)與甲醇進(jìn)行反應(yīng)生成MTBE，MTBE在蒸餾塔內(nèi)會(huì)被不斷蒸餾出來，從而使得反應(yīng)呈現(xiàn)正向反應(yīng)，以有效利用原料，提高原料的轉(zhuǎn)化率。MTBE在蒸餾出后經(jīng)塔底流出，待冷卻后會(huì)被送往產(chǎn)品罐進(jìn)行儲(chǔ)存。而未反應(yīng)的原料C4與甲醇經(jīng)塔頂流出，經(jīng)過冷凝再進(jìn)入甲醇萃取塔下部，與經(jīng)萃取塔上部進(jìn)入的萃取水進(jìn)行混合。在發(fā)生分層現(xiàn)象后，萃余相不含有甲醇，為未反應(yīng)的C4，經(jīng)塔頂流出后被送往罐區(qū)儲(chǔ)存。而含有甲醇的水相則經(jīng)塔底流出，被送往甲醇回收塔，甲醇回收塔中甲醇與微量水會(huì)經(jīng)塔頂蒸餾出，水經(jīng)塔底流出，送往萃取塔循環(huán)使用。

2　MTBE催化蒸餾技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用中的問題及對(duì)策

催化蒸餾技術(shù)與MTBE生產(chǎn)的其他工藝主要區(qū)別在于反應(yīng)蒸餾段，采用了邊分離邊反應(yīng)的多段分離和反應(yīng)技術(shù)，不斷打破合成反應(yīng)的平衡，使化學(xué)反應(yīng)向生成MTBE的方向進(jìn)行。

（1）醚化反應(yīng)部分 醚化反應(yīng)系統(tǒng)是MTBE生產(chǎn)裝置的核心部分。該系統(tǒng)生產(chǎn)操作控制的關(guān)鍵性要素是醇烯比，以確保反應(yīng)器中異丁烯的轉(zhuǎn)化率高于98%，才能夠符合后序的反應(yīng)生產(chǎn)要求。丁二烯裝置在直供原料的時(shí)候，原料中的異丁烯含量處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，使得醇烯比很難得到控制，這使得MTBE產(chǎn)品的質(zhì)量也難以被控制。

改善裝置區(qū)中原料供料的方式顯得尤為重要。目前生產(chǎn)上改變抽余C4由丁二烯裝置直供方式，改造為抽余C4原料先行送往罐區(qū)，再經(jīng)罐區(qū)送往MTBE裝置，使進(jìn)料組分能夠保持相對(duì)穩(wěn)定，為獲得合格MTBE產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。同時(shí)裝置生產(chǎn)中采用在線儀表，在線儀表能夠使得操作人員及時(shí)了解異丁烯的含量，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，有效保證裝置穩(wěn)定運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）反應(yīng)精餾部分 由于存在較多的副反應(yīng)，在實(shí)際運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)MTBE產(chǎn)品中的MSBE超標(biāo)的現(xiàn)象。因此，需要逐步地降低反應(yīng)塔內(nèi)的操作壓力，壓力的降低使得催化劑床層溫度下降，可以有效控制MSBE的含量。

依據(jù)設(shè)計(jì)的回流比，在原料中的異丁烯含量低于設(shè)計(jì)值時(shí)，催化劑床層中的C4濃度會(huì)過高，從而使得副反應(yīng)向生成MSBE 的方向進(jìn)行。對(duì)此，需要通過降低反應(yīng)塔內(nèi)的回流比控制MTBE產(chǎn)品中的MSBE含量。同時(shí)依據(jù)對(duì)反應(yīng)精餾塔塔頂?shù)募状己康挠行Х治?，能夠使得操作人員及時(shí)了解催化劑床層中甲醇的濃度，及時(shí)補(bǔ)加甲醇。

（3）甲醇回收部分 甲醇回收部分是否操作得當(dāng)將直接影響到裝置是否能夠達(dá)到相關(guān)的環(huán)保指標(biāo)，在常壓環(huán)境，進(jìn)行甲醇回收操作，其塔釜溫度與塔頂回流量的控制將取決于塔底和塔頂?shù)奈锪腺|(zhì)量。當(dāng)塔頂?shù)募状紳舛鹊陀?9.85%，既可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕禍?，又可以適當(dāng)?shù)奶岣呋亓鞯牧?。而?dāng)塔釜的水含甲醇超過 0.01%時(shí)，可以提高適當(dāng)?shù)臏囟?。在整個(gè)生產(chǎn)過程中需嚴(yán)格控制相關(guān)指標(biāo)，有效提高甲醇的回收率?？梢赃m當(dāng)?shù)靥岣咚此膲毫Γ黾友h(huán)洗滌水的流量，從而保證水洗的效果。同時(shí)，為去除系統(tǒng)中的雜質(zhì)，需要每周為水洗塔換水一次。

（4）其他問題 生產(chǎn)實(shí)踐中還存在如下問題。第一，MTBE產(chǎn)品中存在的雜質(zhì)較多。目前生產(chǎn)的MTBE平均純度只有98.5%，當(dāng)系統(tǒng)不穩(wěn)定出現(xiàn)波動(dòng)的時(shí)候，產(chǎn)品的質(zhì)量很難得到有效的保證。第二，在冬季進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，為了保護(hù)裝置，需要停止供應(yīng)脫鹽水，生產(chǎn)上水洗塔需要采用蒸汽凝液的方式進(jìn)行補(bǔ)水，而凝液中存在的雜質(zhì)會(huì)聚集在水洗塔中，從而使得現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)出現(xiàn)被堵死的現(xiàn)象，導(dǎo)致水洗塔換水的頻率、換水的時(shí)間增加。

3　結(jié)語

催化蒸餾技術(shù)生產(chǎn)MTBE，在生產(chǎn)無鉛、含氧以及高辛烷值汽油方面具有優(yōu)勢(shì)，需要針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)存在的問題，穩(wěn)定控制反應(yīng)進(jìn)料的醇烯比、反應(yīng)精餾的回流比、萃取塔的壓力等操作條件，并合理改進(jìn)工藝路線，達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)，提高M(jìn)TBE產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量的目的，使催化蒸餾技術(shù)具有更大的競(jìng)爭(zhēng)力，創(chuàng)造社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

［1］于津修.MTBE催化蒸餾技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及對(duì)策［J］.化學(xué)工程師，2014，222（03）：50-52.

劉小雋（1968- ），女，碩士，副教授，從事石油化工生產(chǎn)與教學(xué)研究。