優(yōu)化MTBE反應器工藝提高異丁烯的轉化率

徐慧杰（身份證號碼：110111197411228213，北京 102502）

優(yōu)化MTBE反應器工藝提高異丁烯的轉化率

徐慧杰（身份證號碼：110111197411228213，北京 102502）

本文介紹了MTBE合成裝置反應器特點以及陽離子交換樹脂催化劑的使用性能，分析了影響異丁烯轉化率的各種因素。并以此為理論進行工業(yè)試驗，完善了MTBE合成裝置反應器的工藝條件優(yōu)化及工藝指標，提高了異丁烯的轉化率，并且使催化劑的選擇性增強，減少了副反應的發(fā)生，提高了MT?BE的產(chǎn)品質(zhì)量。在異丁烯資源有限的情況下，提高了MTBE的收率，增加了MTBE的產(chǎn)量。

MTBE；催化劑；轉化率；反應速度

甲基叔丁基醚，又稱MTBE。用途主要有兩方面，一方面是作為高標號汽油添加劑，另一方面作為原料生產(chǎn)高純度的異丁烯，而異丁烯又是生產(chǎn)丁基橡膠的原料。隨著我國政府及人民環(huán)保意識的加強，對高標號汽油需求將進一步增大，對丁基橡膠的需求也不斷增大，因此，MTBE的需求量也會逐步增大，發(fā)展前景將相當廣闊。

1 MTBE合成工藝技術路線簡述

1.1 MTBE合成裝置流程簡述及反應部分流程圖

MTBE合成裝置是以不含丁二烯的碳四和甲醇為原料，在裝填有酸性催化劑的固定床反應器內(nèi)生成MTBE，經(jīng)過共沸蒸餾塔分離，塔底粗MTBE再送入精制塔進行塔底塔頂脫重組分和碳四后，從側線采出精MTBE產(chǎn)品。共沸蒸餾塔塔頂?shù)奈捶刺妓暮图状歼M入催化蒸餾塔進一步反應分離，塔底產(chǎn)出粗MT?BE作為清潔汽油添加劑進入罐區(qū)，塔頂?shù)氖Ｓ嗵妓暮图状妓偷剿此?、甲醇回收塔進行甲醇回收。反應部分流程見（圖1）

1.2 本裝置反應器的特點簡述

本裝置采用筒式外循環(huán)固定床反應器，內(nèi)部床層分為三層，每個床層鋪細篩板，篩板間隙裝填石棉繩，上鋪氧化鋁惰性磁球，厚度為20cm，磁球上裝填催化劑，每層裝填8噸左右。反應物料從反應器頂部，經(jīng)過分布器均勻進入第一床層，再進入第二、第三床層充分反應，生成的MTBE以及未反應的甲醇和碳四從底部采出，抽取一部分經(jīng)外循環(huán)冷卻降溫，再用泵增壓返回反應器頂部與新鮮原料一起進入催化劑床層。

MTBE合成反應，從化學平衡角度看，反應混合物中MTBE量增多導致反應向左移動，不利于提高反應轉化率，異丁烯與甲醇的合成為放熱反應，本反應器通過外循環(huán)取熱方式控制反應器的溫度，同時循環(huán)物料與碳四、甲醇原料在入口混合后同時進入反應器，從而降低了異丁烯濃度，有利于控制反應，所以本裝置反應器采用外循環(huán)的工藝。

1.3 碳四原料組分特征

主要來自氣體分流裝置、DMF抽提裝置、乙腈抽提裝置的副產(chǎn)碳四。其中氣體分流裝置副產(chǎn)碳四組成中異丁烯含量為16%，異丁烷含量為40%，其余為正丁烷和丁烯。

設計碳四中異丁烯含量為23%，要求碳四中DMF、乙腈、Na+含量都小于2×10-6。

1.4 陽離子交換樹脂催化劑

目前常用的催化劑。[1]它是以苯乙烯和二乙烯基苯的聚合物為載體經(jīng)磺化反應后制得的大孔強酸性陽離子交換樹脂。普通的陽離子交換樹脂耐溫性能差，高溫下磺酸基團易脫落，所以通常其使用溫度在60-70℃,最高不能超過120℃。

1.5 催化劑失活的具體原因

1.5.1 催化劑活性中心的氫離子被堿性陽離子取代。有兩種情況，一種是被堿性金屬離子快速取代，另一種是弱堿性有機氮化物。

1.5.2 超溫使催化劑上的磺酸基脫落。磺酸基脫落后，催化劑完全失活。另外脫落的磺酸基有很強的酸性，隨物料流動對設備造成腐蝕。

1.5.3 催化劑微孔被堵塞，使反應物料不能進入微孔進行化學反應。

2 結論

（1）在充分研究了催化劑性能的基礎上，對如何提高轉化率以及延長催化劑使用壽命進行了分析，并在裝置正常運行過程中摸索適合的工藝參數(shù)，找出了在不同生產(chǎn)負荷,異丁烯含量下最優(yōu)的操作方案組合，使MTBE合成的轉化率有了較大的提高。

（2）由于工藝條件的優(yōu)化，反應過程中催化劑的選擇性加強，副反應減少，副產(chǎn)物減少，使產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，有利于下道工序裂解制高純異丁烯。

（3）存在的問題及思考

目前MTBE合成裝置有兩臺反應器并聯(lián)使用，生產(chǎn)過程中，兩臺反應器中的催化劑的使用時間不同，催化劑的活性不同。而現(xiàn)有條件是，每臺反應器可以單獨控制入口溫度、壓力、外循環(huán)比等工藝條件，但不能單獨控制醇烯比，所以當兩臺反應器需要不同醇烯比時，不能夠調(diào)節(jié)，這需要進一步改造解決。

MTBE合成裝置反應部分，在提高轉化率和延長催化劑使用壽命方面還有潛力可挖，是直接效益增長點，我們要不斷了解國內(nèi)外新技術，新工藝，為我所用，進一步提高MTBE裝置的經(jīng)濟技術水平。

[1]程嘉豪等，《合成MTBE催化劑研究動態(tài)》石化技術與應用 2000年第18卷第5期.

[2]袁興東等，《分子篩催化合成MTBE的反應性能研究》燃料化學學報 2000年8月.