化工型MTBE裝置開工過程中的優化措施

顏譽業 馮江元 楊二燕 中化泉州石化有限公司

甲基叔丁基醚（MTBE）主要作為提高汽油辛烷值添加劑。乙烯裂解副產碳四，經丁二烯抽提后，生產MTBE。本文結合實際生產，簡要闡述裝置開工初期存在的問題，分析并采取對應優化操作。

一、MTBE裝置工藝流程簡介

我 司10/3萬噸/年MTBE/丁 烯-1裝置，以丁二烯抽余碳四及甲醇為原料，采用絕熱外循環反應+催化蒸餾組合工藝技術，年產10萬噸MTBE，主要由兩個工藝系統組成：一是醚化反應系統，原料碳四中的異丁烯和稍過量的甲醇在催化劑的作用下反應生成MTBE，主要包括醚化反應器和催化精餾塔。二是甲醇回收系統，回收醚化反應中的過量甲醇循環使用，主要包括甲醇萃取塔和回收塔。

二、不合格MTBE產品原因分析

我司MTBE裝置開工初期催化蒸餾塔底MTBE產品不合格，主要為甲醇、碳四、二聚物、叔丁醇含量超標。

（1）新催化劑本身帶水，在投用需用甲醇置換，置換后的催化劑含甲醇量較大，過量的甲醇將無法被C4攜帶至塔頂，而落入催化蒸餾塔塔底，導致MTBE產品中甲醇過量，產品不合格。

（2）設計一般要求催化劑甲醇的含量不小于90%即可，開工初期該部分水置換不到位，易和異丁烯反應生成叔丁醇，也易導致產品不合格。

（3）開工初期，催化蒸餾塔進料后塔底升溫緩慢，輕組分碳四不能完全從塔底蒸至塔頂，也導致產品中攜帶碳四過高而不合格。

（4）開工初期，催化蒸餾塔催化劑床層溫度過高，異丁烯易發生自聚，導致塔底MTBE產品中二聚物含量高而不合格。

三、應對措施及效果

（一）醇洗

為盡快達到產品合格，我們改進了操作方法，催化劑經甲醇浸泡后，水含量控制在5%以下，用氮氣壓出反應器催化劑中的甲醇。在引物料時充分排出系統內的不凝氣，以避免不凝氣未及時排出導致塔壓力不好控制；二是將不合格MTBE產品導入開停工罐，再送入醚化反應器回煉。

（二）筒式外循環反應器開工

反應器中催化劑在甲醇浸泡時，催化劑表面和微孔中存有大量甲醇，C4冷料進到反應器中。此時惰性氣體憋壓，從反應器頂部排空。

當C4充滿反應器后，立即停止C4進料泵，并啟動外循環泵，使C4和甲醇經外循環系統自身循環，不進料、不出料。

觀察醚化反應器的溫度、壓力變化。調節外循環冷卻器水量，控制反應器內床層溫度在36～55℃之間。反應開始放熱量由下到大、由大到小，最后床層溫度逐漸平穩。此時分析轉化率，若異丁烯轉化率未到預定指標，則反應器繼續循環。

（三）調整催化蒸餾塔頂操作壓力

C4原料中的異丁烯和甲醇在醚化反應器中生成MTBE，反應器出口物料中還含有未反應甲醇和剩余C4，在催化蒸餾塔中分離。常壓下混合C4的沸點在-11℃～4℃之間，MTBE的沸點55℃，甲醇的沸點64.5℃，甲醇和C4形成低點共沸物。在蒸餾分離C4-MTBE時，甲醇能與C4形成共沸物從塔頂排出，MTBE從塔底排出。

C4和甲醇的共沸物組成，隨壓力的變化而變化，見表1。

表1 不同壓力下 C4和甲醇共沸物組成

從表中可知，共沸蒸餾的操作壓力越高，共沸物中C4攜帶的甲醇摩爾含量越多。

另外，反應器床層和催化蒸餾塔反應段溫度高易副反應，主要表現為MTBE產品中MSBE、DIB增多。通過優化，蒸餾塔頂壓力由0.55MPa調整到0.45MPa，反應床層溫度由62℃調整到52℃，不僅減少了DIB、MSBE生成，提高MTBE產品質量，還降低了蒸汽的消耗量。

由此可見，開工初期反應物料系統中甲醇較多時可適當提高催化蒸餾塔壓力，加快塔底得到較純MTBE產品；控制甲醇進料量后，降低催化蒸餾塔壓力，可節能降耗，提高產品純度。

（四）控制醇烯比

醇烯比是操作控制的關鍵參數。通過不斷調整反應進料甲醇量及催化蒸餾塔補甲醇量，將醇烯比調整為1.05～1.20。調整后，降低了反應床層溫度，減少異丁烯二聚物生成，同時也降低MSBE含量。

四、結語

開工初期采取措施后：（1）節省中壓蒸汽1.2t/h，可節省約130萬元/年；（2）減小回流泵等機泵功率，可節省約10萬元/年；（3）降低催化蒸餾塔操作溫度，避免催化劑床層飛溫，提高催化劑使用壽命，降低冷凝水用量；（4）加快開工初期產品MTBE合格，實現節約、環保生產，取得良好的經濟效益。