甲基叔丁基醚的分離回收技術(shù)研究

摘 要：當(dāng)前在石油化工行業(yè)中甲基叔丁基醚已成為必不可少的一部分，其具備較高的辛烷值，并作為汽油組分中不可取代的汽油添加成本，并廣泛應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｉ钪?。本文主要探究甲基叔丁基醚的分離回收技術(shù)，并對相關(guān)技術(shù)進行改造，以此來提高甲基叔丁基醚的綜合利用率，為企業(yè)帶來更大化的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)資源的節(jié)約，并對環(huán)境壓力進行有效緩解。

關(guān)鍵詞：甲基叔丁基醚;分離;回收技術(shù)

在企業(yè)總生產(chǎn)成本中甲基叔丁基醚的成長占比較大，而大多數(shù)企業(yè)在生產(chǎn)過程中選用溶劑甲基叔丁基醚回收利用率比較低，這就在一定程度上影響到了企業(yè)的經(jīng)濟效益并不高。相關(guān)調(diào)查資料顯示：通過應(yīng)用冷凝技術(shù)改造，能夠獲得較高的甲基叔丁基醚回收率。同時，相關(guān)研究顯示：甲基叔丁基醚往往會融于水，并滲透到土壤中，這就使得地下水質(zhì)被破壞。所以對于環(huán)境來說，甲基叔丁基醚是一種潛在的污染物質(zhì)[1]?；诖?，企業(yè)必須重視甲基叔丁基醚的分離回收，以此來獲得一定的經(jīng)濟效益，并會獲得較好的環(huán)境效益。

1 甲基叔丁基醚的分離回收存在問題

關(guān)于甲基叔丁基醚的生產(chǎn)，具體操作如下：①消除反應(yīng)，先冷卻至40攝氏度，然后開展壓濾;②粗品蒸餾，即在低于85攝氏度的粗品車間耐開展常壓蒸餾溶劑甲基叔丁基醚，再在合理壓力和溫度下蒸餾出粗品;③結(jié)合客戶對產(chǎn)品濃度的需求開展精餾。在以上操作步驟中粗品車間需要使用大量的甲基叔丁基醚，將之當(dāng)作溶劑，并未參與到反應(yīng)中;且在蒸餾釜安裝冷凝器回收后就會排放出大量的醚類，甲基叔丁基醚作為一種可揮發(fā)性液體，其特點是較低的粘度、無色且透明，也是一種特殊氣味的有機醚類。同時，甲基叔丁基醚能夠與汽油調(diào)和，使汽油的辛烷值增高，其具有較高的含氧量，會在極大程度上降低尾氣中一氧化碳的含量，且能夠廣泛應(yīng)用到生物技術(shù)之中[2]。此外，甲基叔丁基醚的蒸汽明顯重于空氣，能夠沿著地面進行擴散，但其和強氧化劑共存時，會出現(xiàn)燃燒情況，且在相關(guān)研究中顯示該物質(zhì)具有毒性，會對地下水源造成污染，還會該物質(zhì)產(chǎn)生的蒸汽或霧會刺激到人們的眼睛、上呼吸到及粘膜，誘發(fā)化學(xué)系肺炎，當(dāng)大量醚類未經(jīng)處理就排放到環(huán)境中，必然會引發(fā)嚴(yán)重的安全生產(chǎn)事故。

2 甲基叔丁基醚的分離回收技術(shù)

2.1 分餾塔分離法

立足于固定床反應(yīng)技術(shù)，需要具備兩個前提條件：一是，符合其對強酸陽離子交換樹脂作用的要求;二是，符合對液體、甲醇、異丁烯的要求。分餾塔分離法具體指是利用外循環(huán)取熱的方式控制，即將冷卻水應(yīng)用到反應(yīng)器外，對反應(yīng)熱進行移走，選擇1個或是多個分餾塔來對甲基叔丁基醚、甲醇、剩余的碳四元餾分進行分離。在甲基叔丁基醚具體生產(chǎn)中，由于原料與相關(guān)產(chǎn)品要求存在一定的差異，因此在流程方面往往選擇一反三塔、兩反三塔等手段[3]。

2.2 催化蒸餾塔分離法

催化蒸餾塔分離技術(shù)具體是在開展甲基叔丁基醚合成反應(yīng)的過程中，需要同時對反應(yīng)產(chǎn)物進行分離，合成反應(yīng)與分離過程的同時開展，可使反應(yīng)達到完全。立足于微觀角度，在催化蒸餾塔某一個反應(yīng)單元中，先是對反應(yīng)物中的甲基叔丁基醚濃度進行分離，使之移出這一反應(yīng)單元，導(dǎo)致該物質(zhì)的濃度下降，對平衡的限制進行克服，所以在一定程度上提高反應(yīng)向正方向開展的推動力，實現(xiàn)反應(yīng)朝著生成反應(yīng)物甲基叔丁基醚的方向進一步開展，以此來有效提高異丁烯的轉(zhuǎn)化率[4]。此外，催化蒸餾塔分離法通過反應(yīng)放出來的熱來直接進行分餾，不僅能夠節(jié)省外部冷卻設(shè)備，還能夠?qū)Ψ磻?yīng)溫度進行控制，在一定程度上避免反應(yīng)區(qū)熱點出現(xiàn)超溫強化，從而有效降低能源效果，為企業(yè)帶來更大化的效益。

2.3 冷凝回收技術(shù)法

甲基叔丁基醚的特點主要是良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化，主要用途是在生產(chǎn)中作為色譜液、萃取劑及反應(yīng)溶劑等。關(guān)于冷凝法回收技術(shù)的應(yīng)用，主要原理為：借助制冷技術(shù)來置換出反應(yīng)中的熱量，對不一樣的物質(zhì)在不一樣溫度下存在的蒸氣分壓區(qū)別進行有效利用，利用降溫促使所需回收物質(zhì)的蒸汽壓處于一個飽和的狀態(tài)，然后使過飽和的蒸汽慢慢冷凝成液態(tài);如：對于碳酸亞乙烯酯的制備，所應(yīng)用的溶劑是甲基叔丁基醚，該物質(zhì)并未參與反應(yīng)，而是氯代碳酸乙烯酯、三乙胺參與反應(yīng)，其中氯代碳酸乙烯酯的沸點是121-123攝氏度，三乙胺的沸點是89.5攝氏度，相較于這兩種物質(zhì)的沸點，產(chǎn)物碳酸亞乙烯酯的沸點更高[5]。在甲基叔丁基醚當(dāng)作溶劑輔助生產(chǎn)的工藝中，企業(yè)通過選擇冷凝回收技術(shù)法來對蒸氣壓和溫度進行有效控制，從而有效回收甲基叔丁基醚，該方法所需的裝置比較簡單且操作便捷。

2.4 膨脹床反應(yīng)技術(shù)

在膨脹床反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用過程中，該技術(shù)所需主反應(yīng)器是上流式膨脹床，在具體生產(chǎn)中反應(yīng)物主要由底部至頂部借助膨脹床的催化劑床，在處于特定值時，催化劑床開始膨脹，但在生產(chǎn)中催化劑可以一直處于具備充分的活動且反應(yīng)床傳遞速度加快，之所以出現(xiàn)這一情況，主要原因在于催化劑床帶來一定的干擾影響，從而促使反應(yīng)熱的合理擴散，并推動反應(yīng)進行，盡量杜絕膨脹床發(fā)生局部熱點，確保溫度的均勻分布。膨脹床反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)勢在于：投資較低、結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、催化劑裝卸簡單快捷。

2.5 硫酸催化技術(shù)

關(guān)于硫酸催化技術(shù)的應(yīng)用，具體內(nèi)容為：①依據(jù)合理的比例將對應(yīng)的原料放入到第一反應(yīng)器之中，當(dāng)預(yù)熱溫度處于70攝氏度后，對混合物與硫酸進行混合反應(yīng);②待完成混合反應(yīng)后，需要對溫度進行嚴(yán)格控制，這樣能夠保證進入到第二反應(yīng)器后在恰當(dāng)?shù)臏囟拳h(huán)境中借助酸相分離器來分離處理相應(yīng)的反應(yīng)物;③在接下來的操作過程中，應(yīng)重視回首分離中的硫酸，基于循環(huán)利用來提升資源的利用率;④有機相進入水塔，甲基叔丁基醚回收水和酸，在形成Na2SO2后，所采用的甲醇能夠再次循環(huán)利用，其余部分則進入到其他反應(yīng)器中，在最后的反應(yīng)器中能夠得到甲基叔丁基醚[6]。

2.6 混合相蒸餾技術(shù)

在甲基叔丁基醚的分離回收中，混合相蒸餾技術(shù)的應(yīng)用時間相對較短，該技術(shù)有機結(jié)合了混合相反應(yīng)和分離，同時具備混合相反應(yīng)與催化精餾的優(yōu)勢，擁有較為先進的分離回收水平。當(dāng)前精煉類型主要是：化學(xué)反應(yīng)塔頂部為催化蒸餾反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)中間部分為混合反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)底部為蒸餾。在混合性反應(yīng)前，可獲得90%-95%的異丁烯轉(zhuǎn)化率，同時催化蒸餾反應(yīng)部分中可獲得超過99.5%的異丁烯轉(zhuǎn)化率。混合相蒸餾技術(shù)對熱原進行了有效利用，通過對反應(yīng)熱進行回收，從而實現(xiàn)生產(chǎn)成本的節(jié)約。此外，精制中在反應(yīng)塔頂部存在精餾段，而底部和中間部分存在同化學(xué)類型一致的精餾段。

3 工藝改造

在甲基叔丁基醚回收過程中，有的企業(yè)選擇循環(huán)水冷卻方式，因冷卻水溫度較低，這就在極大程度上影響了該物質(zhì)的回收利用率，所以企業(yè)需要對這一回收工藝進行改造，即先利用冷凝器對甲基叔丁基醚進行冷卻回收，再利用冷阱對其進行再次冷卻回收，這樣能夠使該物質(zhì)充分冷卻下來，使該物質(zhì)排入到大氣中的量得以減少，進而有效提高甲基叔丁基醚的回收率，并降低環(huán)境污染。

4 結(jié)語

總而言之，對于相關(guān)化工企業(yè)而言，為進一步順應(yīng)節(jié)能減排、保護環(huán)境的號召，企業(yè)必須結(jié)合自身實際情況選擇合理的分離回收技術(shù)，來對甲基叔丁基醚進行回收利用，并對自身的回收工藝進行合理改造，以此來提高該物質(zhì)的回收率，減少其排入到大氣中的量，并為工作人員創(chuàng)造安全的生產(chǎn)環(huán)境，確保其獲得更大化的綜合效益和經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]王磊，高志文.甲基叔丁基醚裝置節(jié)能優(yōu)化研究[J].精細與專用化學(xué)品，2019（12）：16-18.

[2]戴竹青，戴巍，王明新.芬頓氧化水中甲基叔丁基醚影響因素及機理[J].常州大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2019（03）：71-79.

[3]楊凱.甲基叔丁基醚生產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用[J].石化技術(shù)，2019 （07）：69.

[4]沈鵬飛，侯文杰，蔣里鋒.甲基叔丁基醚的市場現(xiàn)狀及工藝技術(shù)進展[J].化學(xué)工程師，2018（01）：50-53.

[5]陳晶晶.甲基叔丁基醚生產(chǎn)工藝安全性提升發(fā)展研究[J].當(dāng)代化工，2018（09）：1965-1968.

[6]孫守華，路蒙蒙.混相床-催化蒸餾組合技術(shù)在甲基叔丁基醚裝置的應(yīng)用[J].能源化工，2015，36（03）：10-14.

作者簡介：

周利峰（1988- ），漢族，男，河北張家口人，本科，初級職稱，研究方向：氣體分餾裝置MTBE裝置工藝操作。