充分發(fā)揮催化劑在MTBE生產(chǎn)過程中的作用

楊勁松(中國(guó)石油吉林石化公司錦江油化廠 吉林 132022)

甲基叔丁基醚（MTBE）主要有兩個(gè)應(yīng)用途徑，一個(gè)是用于車用汽油添加劑生產(chǎn)高標(biāo)號(hào)汽油，從而有效的降低汽車尾氣對(duì)環(huán)境大氣的污染，另一個(gè)就是用于分解制備高純度的異丁烯。經(jīng)過多年的發(fā)展，MTBE的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)量以及產(chǎn)品質(zhì)量等都有了很大程度的飛躍。我國(guó)的MTBE生產(chǎn)開始的較晚，從技術(shù)與市場(chǎng)需求來看，與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定的差距。催化劑是MTBE生產(chǎn)過程中占有非常重要的地位，對(duì)MTBE的產(chǎn)量以及產(chǎn)品質(zhì)量等有著非常直接的影響。本文就MTBE裝置中催化劑失活的原因進(jìn)行了分析，并且提出了可行有效的解決措施，希望對(duì)充分發(fā)揮催化劑在MTBE生產(chǎn)過程中的作用有一定的參考價(jià)值。

一、MTBE裝置中催化劑失活的原因

1.原料中的水

原料中的水分含量對(duì)催化劑的活性有一定的影響。如果原料中含有水，則會(huì)使樹脂催化劑中的磺酸基就會(huì)脫落，或者水與磺酸基以氫鍵的形式結(jié)合起來，從而造成樹脂催化劑的失活。另外，原料中的水還可以與異丁烯生產(chǎn)叔丁醇TBA，從而聚集在催化劑表面形成覆蓋膜，使得催化劑與原料的接觸面積減少，從而影響催化劑的使用效果。因此控制原料中的水分含量是保證催化劑能夠發(fā)揮作用的必要條件。

2.原料中C5含量

生產(chǎn)MTBE原料中的C5含量也對(duì)催化劑的活性有一定的影響。如果原料中的C5含量比較高，則會(huì)由于C5中含有異戊烯等不飽和烯烴而發(fā)生一些副反應(yīng)，提高M(jìn)TBE生產(chǎn)的副產(chǎn)物含量，影響MTBE的產(chǎn)品純度。生產(chǎn)實(shí)踐表明，隨著原料中C5含量的增加，MTBE中的副產(chǎn)物DIB、TBA、DME等都會(huì)有不同程度的增加。副產(chǎn)物含量的增加，就會(huì)搶占部分的酸性中心，從而使得催化劑的有效催化活性降低，影響其催化效果。

3.反應(yīng)溫度的影響

反應(yīng)溫度對(duì)催化劑的使用壽命有很大的影響。反應(yīng)溫度較低，催化劑的使用壽命就長(zhǎng)，如果長(zhǎng)期處于90-100℃的反應(yīng)溫度之下，催化劑中的磺酸基團(tuán)很容易脫落，從而使催化劑的活性在很大程度上降低。MTBE的合成反應(yīng)時(shí)一個(gè)放熱的反應(yīng)，因此反應(yīng)溫度控制在40-70℃時(shí)，產(chǎn)品中的副產(chǎn)物就會(huì)較少，能夠得到純度較高的MTBE，同時(shí)有利于催化劑的使用壽命和選擇性能。

4.醇烯比的影響

在MTBE的工業(yè)生產(chǎn)過程中，甲醇和C4中異丁烯的分子比一般會(huì)控制在0.95（摩爾比）左右。主要是為了保證異丁烯的轉(zhuǎn)化率以及催化劑的選擇性和使用壽命。如果醇烯比過低，也就是甲醇的配比不夠，異丁烯就會(huì)發(fā)生自聚反應(yīng)，從而生產(chǎn)二聚物并且釋放出大量的熱量，提高床層的溫度，不利于催化劑的使用壽命。而異丁烯二聚物還會(huì)對(duì)催化劑的通道進(jìn)行堵塞，造成催化劑的局部失活。如果醇烯比過高，則又會(huì)加重甲醇回收塔的復(fù)合，從而給甲醇回收工作帶來難度。

5.原料中的雜質(zhì)離子

原料中存在某些雜質(zhì)離子也會(huì)造成催化劑的失活。由于酸性的陽離子樹脂催化劑遇到堿性離子會(huì)發(fā)生中和反應(yīng)，從而失活。所以一般要求混合C4以及甲醇原料中不能夠含有堿性離子，例如堿性氮、金屬離子等等，這就需要在購(gòu)進(jìn)原料時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。

二、生產(chǎn)中充分發(fā)揮催化劑作用的方法

1.控制原料的含水率

通常，原料中帶水主要有兩個(gè)途徑，C4原料中帶水和甲醇帶水。通常原料中不會(huì)含有大量的游離水，C4原料帶水主要是由于C4原料會(huì)經(jīng)過氣體分餾裝置的脫丙烷塔底。液化氣中的水分大部分會(huì)通過共沸到達(dá)塔頂。因此需要車間的液化氣切水工做好工作，從而排除C4與水氣的混合。甲醇主要有兩個(gè)來源，新鮮甲醇和回收甲醇。通常甲醇的含水率都會(huì)經(jīng)過化驗(yàn)室化驗(yàn)合格后才進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)，基本控制在1%以下。購(gòu)置的新鮮甲醇的含水量也能夠低于1%。因此甲醇中含有的水量是可以忽略不計(jì)的。但是要注意甲醇回收的環(huán)節(jié)，保證回收甲醇的含水率，從而降低原料含水對(duì)催化劑性能的影響。

2.控制原料中的雜質(zhì)含量

催化劑失活的主要原因之一就是受到陽離子的影響。因此對(duì)原料一定要嚴(yán)格把關(guān)，其含有的金屬陽離子或者堿性物質(zhì)的含量一定要在合格范圍之內(nèi)才能使用。另外，在生產(chǎn)過程中還可以采取一定的措施降低金屬離子和鍵型物質(zhì)對(duì)催化劑的影響，例如加強(qiáng)脫硫醇的操作、防止液態(tài)烴帶堿、增加水洗罐換水頻率、使用軟化水、減少上游裝置的停工檢修次數(shù)、使用離子過濾器等等。

3.嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度

嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度也是保證催化劑發(fā)揮效果的有效措施。但是反應(yīng)溫度與轉(zhuǎn)化率有很大的關(guān)系，因此要在保證轉(zhuǎn)化率的基礎(chǔ)之上盡量降低反應(yīng)溫度，從而減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生，避免副產(chǎn)物沉積在催化劑的表面使催化劑失活。生產(chǎn)實(shí)踐證明，當(dāng)反應(yīng)溫度控制在40-70℃時(shí)，既能夠保證轉(zhuǎn)化率，同時(shí)不會(huì)對(duì)催化劑的活性產(chǎn)生影響。

4.控制好烯醇比

控制好烯醇比也是令催化劑發(fā)揮效果的有效措施。因此需要每天對(duì)原料中的異丁烯的含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并且制定相應(yīng)的甲醇消耗量，從而有效的控制烯醇比在0.95左右，這樣就能夠有效的降低二甲醚、二聚物、DME等的生成與沉積。

結(jié)束語

可見，對(duì)MTBE生產(chǎn)中催化劑催化效果影響的因素有很多，想要充分的發(fā)揮催化劑在MTBE生產(chǎn)中的作用，就必須在日常操作和上游原材料的質(zhì)量監(jiān)控上做好工作，這樣才能夠保證催化劑的使用效果和壽命。

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