高濃度異丁烯采用混相床反應(yīng)器生產(chǎn)mtbe的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種高異丁烯含量混合碳四原料采用混相床反應(yīng)器和催化蒸餾技術(shù)相結(jié)合與甲醇反應(yīng)生產(chǎn)MTBE的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]MTBE是一種重要的汽油添加劑，亦可以用作制取高純度異丁烯。利用混合碳四與甲醇進(jìn)行醚化反應(yīng)，是MTBE的主要生產(chǎn)方式?；旌咸妓牡膩碓粗饕袃煞N:一種是FCC副產(chǎn)的混合碳四，其中異丁烯的含量在15%-20%之間；一種是乙烯裝置副產(chǎn)的混合碳四，其中異丁烯的含量在40%-45%之間。
異丁烯和甲醇合成MTBE的醚化反應(yīng)是一種放熱反應(yīng)。根據(jù)取熱方式的不同，MTBE醚化反應(yīng)器有以下幾種不同的形式:
1、列管式固定床技術(shù)
采用下流式固定床反應(yīng)器，異丁烯與甲醇在強酸性陽離子交換樹脂存在下液相反應(yīng)生成MTBE?；旌螩4料中的異丁烯與甲醇在列管固定床反應(yīng)器的管程中，在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)熱由殼程冷卻水取走；生成的MTBE產(chǎn)品在共沸蒸餾塔中分離，未反應(yīng)的C4、甲醇從塔頂流出，經(jīng)水萃取分離后，到甲醇回收塔回收未反應(yīng)甲醇。該技術(shù)的特點是催化劑使用效率高，但反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高，催化劑床層存在熱點，反應(yīng)熱不能利用，異丁烯轉(zhuǎn)化率為90%?95%。
[0003]2、固定床外循環(huán)技術(shù)
固定床外循環(huán)工藝的工藝流程為混合C4物料中的異丁烯與甲醇預(yù)熱到一定溫度后，從頂部進(jìn)入反應(yīng)器，在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)。為了控制反應(yīng)溫度，將反應(yīng)后的部分物料經(jīng)冷卻后循環(huán)回反應(yīng)器中；生成的MTBE產(chǎn)品在共沸蒸餾塔中分離，未反應(yīng)的甲醇經(jīng)水萃取后，到甲醇回收塔回收。該技術(shù)的特點是反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，操作靈活，但催化劑的利用率低，反應(yīng)熱不能利用。異丁烯轉(zhuǎn)化率為90%?95%。
[0004]3、膨脹床反應(yīng)技術(shù)
膨脹床反應(yīng)合成MTBE的工藝流程為混合C4物料中異丁烯與甲醇以一定比例混合，預(yù)熱到一定溫度后從反應(yīng)器底部進(jìn)入反應(yīng)器，在強酸性陽離子交換樹脂催化劑作用下進(jìn)行反應(yīng)。為了控制反應(yīng)溫度，反應(yīng)后的部分物料經(jīng)冷卻后循環(huán)至反應(yīng)器底部，與新鮮物料混合后進(jìn)入床層。該技術(shù)的特點是反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，在上升流體的作用下，反應(yīng)器內(nèi)催化劑床層處于膨脹狀態(tài)，催化劑顆粒有不規(guī)則的自轉(zhuǎn)和輕微擾動，整個床層壓降小且恒定，床層徑向溫度分布均勻，不存在局部熱點，有利于抑制副產(chǎn)物二甲醚的生成，保持烷基化原料質(zhì)量。煉油型的膨脹床工藝，異丁烯轉(zhuǎn)化率90%?92%?；ば团蛎洿补に嚨漠惗∠┺D(zhuǎn)化率在99%以上。但是催化劑使用效率低，操作通性小，反應(yīng)熱不能利用。
[0005]4、混相床反應(yīng)技術(shù)
混相床合成MTBE的工藝流程為混合C4物料中異丁烯與甲醇以一定比例混合，預(yù)熱到一定溫度后進(jìn)入反應(yīng)器，在催化劑的作用下反應(yīng)。反應(yīng)熱使反應(yīng)物料溫度升高，當(dāng)溫度升高到操作壓力下的泡點時，反應(yīng)熱由部分反應(yīng)物料氣化吸收。該技術(shù)的特點是反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，利用了反應(yīng)熱，降低了能耗和設(shè)備投資。異丁烯轉(zhuǎn)化率為90%?95%。該工藝的主要特征是合成MTBE的反應(yīng)不是在純液相條件下進(jìn)行，而是控制較低壓力，使反應(yīng)在相應(yīng)壓力的沸點下進(jìn)行?？刂品磻?yīng)壓力可使反應(yīng)在所需要的溫度下進(jìn)行。反應(yīng)物料呈氣液混相狀態(tài)，反應(yīng)熱由反應(yīng)器內(nèi)混合C4在泡點下氣化帶走，不用外循環(huán)取熱。這樣就消除了固定床和膨脹床工藝外循環(huán)取熱稀釋反應(yīng)物濃度及增加逆反應(yīng)推動力的弊端，從而大大提高了催化劑的利用率，與化工型固定床工藝相比可減少催化劑用量約40%。如果進(jìn)入反應(yīng)器的異丁烯含量太高，反應(yīng)放熱量很多，進(jìn)料中惰性碳四即使全部汽化也吸收不了反應(yīng)熱，此時，床層溫度就不能有效控制了。目前，混相床反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用范圍只能在異丁烯含量在30%以下。
[0006]5、催化蒸餾技術(shù)
催化蒸餾技術(shù)是在催化蒸餾塔中，同時進(jìn)行MTBE的合成與產(chǎn)物的分離。催化蒸餾塔分為三段，上部為精餾段，中部為反應(yīng)段，下部為汽提段。該技術(shù)的特點是將反應(yīng)和產(chǎn)品分離結(jié)合在一臺設(shè)備中進(jìn)行，由于反應(yīng)與分離同時進(jìn)行，破壞了反應(yīng)平衡，提高了轉(zhuǎn)化率，縮短了工藝流程，減少了設(shè)備投資，利用了反應(yīng)熱，降低了能耗。但催化蒸餾技術(shù)投資高，催化劑裝填難度大，不適合處理異丁烯含量高的原料，一般與其他技術(shù)聯(lián)合使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種針對高濃度異丁烯碳四原料采用混相床反應(yīng)器和催化劑蒸餾技術(shù)相結(jié)合生產(chǎn)MTBE的工藝。
[0008]本發(fā)明采用的工藝流程包括以下步驟:(1)高異丁烯含量碳四原料和甲醇以及循環(huán)物料混合后進(jìn)入混相床反應(yīng)器，在催化劑的作用下進(jìn)行醚化反應(yīng)。(2)反應(yīng)后的物料進(jìn)入閃蒸塔進(jìn)行氣液分離。(3)閃蒸塔出口的液相物料部分作為循環(huán)物料返回，剩余部分送入催化蒸餾塔；氣相物料直接送入催化蒸餾塔進(jìn)行催化蒸餾過程。(4)循環(huán)物料經(jīng)過加壓后進(jìn)入換熱器與冷卻水進(jìn)行換熱，冷卻后與反應(yīng)原料混合進(jìn)入混相床反應(yīng)器進(jìn)行醚化反應(yīng)。
[0009]所述的混相床反應(yīng)器為在反應(yīng)器內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)的同時有液相汽化的反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)部含有汽液兩相。
[0010]本發(fā)明較優(yōu)的反應(yīng)條件:混相床反應(yīng)器空速1-1.51Γ1 (以進(jìn)入反應(yīng)器的總流量計，包括原料混合碳四、甲醇以及循環(huán)物料的流量之和)，入口溫度30?60°C，反應(yīng)壓力控制在0.50?0.80MPa。原料碳四中異丁烯和甲醇按分子比1:0.8?1:1.2混合。循環(huán)物料的流量控制在碳四原料流量的30%?60%。循環(huán)物料冷卻后的溫度為30-50°C。催化蒸餾塔的回流比為0.7?1.2。催化蒸餾塔塔頂壓力為0.40?0.80MPa。
[0011]本發(fā)明在醚化反應(yīng)和催化蒸餾時使用的催化劑為大型陽離子交換樹脂。
[0012]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:針對高含量異丁烯的碳四原料，采用閃蒸液相循環(huán)的工藝，將混相床技術(shù)和催化蒸餾技術(shù)相結(jié)合，最大限度的利用了反應(yīng)熱，降低了能耗和設(shè)備投資。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明高含量異丁烯混合碳四合成MTBE工藝流程圖。
[0014]其中，101-混合器；102_換熱器；103_混相床反應(yīng)器；104_閃蒸罐；；105_回流泵；106-催化蒸餾塔。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明下面將結(jié)合實施例作進(jìn)一步詳述。這些實施例應(yīng)理解為僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。
[0016]實施例1
如圖1所示，本發(fā)明第一實施例提供的是高含量異丁烯混合碳四合成MTBE工藝流程。
[0017]將含45%wt異丁烯的混合碳四與甲醇經(jīng)混合器101充分混合后，異丁烯和甲醇按分子比1:0.8混合，通過進(jìn)料預(yù)加熱器102加