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

優(yōu)化MTBE反應(yīng)器工藝提高異丁烯的轉(zhuǎn)化率

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

本文介紹了MTBE合成裝置反應(yīng)器特點(diǎn)以及陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化劑的使用性能，分析了影響異丁烯轉(zhuǎn)化率的各種因素。并以此為理論進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，完善了MTBE合成裝置反應(yīng)器的工藝條件優(yōu)化及工藝指標(biāo)，提高了異丁烯的轉(zhuǎn)化率，并且使催化劑的選擇性增強(qiáng)，減少了副反應(yīng)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(zhuǎn)化率；反應(yīng)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(biāo)號(hào)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(guó)政府及人民環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)高標(biāo)號(hào)汽油需求將進(jìn)一步增大，對(duì)丁基橡膠的需求也不斷增大，因此，MTBE的需求量也會(huì)逐步增大，發(fā)展前景將相當(dāng)廣闊。

1 MTBE合成工藝技術(shù)路線簡(jiǎn)述

1.1 MTBE合成裝置流程簡(jiǎn)述及反應(yīng)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(yīng)器內(nèi)生成MTBE，經(jīng)過(guò)共沸蒸餾塔分離，塔底粗MTBE再送入精制塔進(jìn)行塔底塔頂脫重組分和碳四后，從側(cè)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(jìn)入催化蒸餾塔進(jìn)一步反應(yīng)分離，塔底產(chǎn)出粗MT?BE作為清潔汽油添加劑進(jìn)入罐區(qū)，塔頂?shù)氖Ｓ嗵妓暮图状妓偷剿此?、甲醇回收塔進(jìn)行甲醇回收。反應(yīng)部分流程見(jiàn)（圖1）

1.2 本裝置反應(yīng)器的特點(diǎn)簡(jiǎn)述

本裝置采用筒式外循環(huán)固定床反應(yīng)器，內(nèi)部床層分為三層，每個(gè)床層鋪細(xì)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(yīng)物料從反應(yīng)器頂部，經(jīng)過(guò)分布器均勻進(jìn)入第一床層，再進(jìn)入第二、第三床層充分反應(yīng)，生成的MTBE以及未反應(yīng)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(yīng)器頂部與新鮮原料一起進(jìn)入催化劑床層。

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

1.3 碳四原料組分特征

主要來(lái)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(shè)計(jì)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(yáng)離子交換樹(shù)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(yīng)后制得的大孔強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。普通的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂耐溫性能差，高溫下磺酸基團(tuán)易脫落，所以通常其使用溫度在60-70℃,最高不能超過(guò)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(yáng)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(jī)氮化物。

1.5.2 超溫使催化劑上的磺酸基脫落?；撬峄撀浜?，催化劑完全失活。另外脫落的磺酸基有很強(qiáng)的酸性，隨物料流動(dòng)對(duì)設(shè)備造成腐蝕。

1.5.3 催化劑微孔被堵塞，使反應(yīng)物料不能進(jìn)入微孔進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。

2 結(jié)論

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

（2）由于工藝條件的優(yōu)化，反應(yīng)過(guò)程中催化劑的選擇性加強(qiáng)，副反應(yīng)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(wèn)題及思考

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

MTBE合成裝置反應(yīng)部分，在提高轉(zhuǎn)化率和延長(zhǎng)催化劑使用壽命方面還有潛力可挖，是直接效益增長(zhǎng)點(diǎn)，我們要不斷了解國(guó)內(nèi)外新技術(shù)，新工藝，為我所用，進(jìn)一步提高M(jìn)TBE裝置的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平。

[1]程嘉豪等，《合成MTBE催化劑研究動(dòng)態(tài)》石化技術(shù)與應(yīng)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(yīng)性能研究》燃料化學(xué)學(xué)報(bào) 2000年8月.