MTBE裂解制异丁烯工艺分析

图3-8 三种反应器的基本类型

图3-9 预热温度对反应床层温度的影响

我们可以根据原料中异丁烯的含量及对转化率的要求进行三种类型反应器的设计( 图3-8)。图3-8(a) 为列管式反应器,适用于异丁烯含量高的原料,结构比较复杂,投资较大而操作比较简单,反应效率也较高,可在较高空速下反应,但由于反应速度快,上部反应热的释出与传热不平衡,所以上部有一高温点。图n 是不同预热温度时,由反应器入口向下,沿反应床层的温度分布。可以看出,在入口以下总床层高度的15 一30%处有一个高温点。入口温度愈高,反应愈激烈,高温点愈往上。冷却水温度对高温点的温度与部位有关,选择合适的反应条件,正确的反应器设计,可以把高温点温度控制在80 ℃以下。

图3-8(b) 是外循环式反应器,也适用于异丁烯含量较高的原料。为控制反应温度,反应物料的一部分由反应器中抽出,经冷却后返回反应器。根据原料中异丁烯含量及转化率的要求,可采用两段或三段外循环反应器及适宜的循环比。下面一段反应热不大,可采用绝热式。图3-10是计算机计算的当异丁烯浓度为25 %时,年产2×10E4tMTBE,转化率为92%时,两段外循环第三段绝热床各段催化剂相对量温度的分布。

图3-10 床层中催化剂相对量与温度的分布 当原料中异丁烯含量较低时( 如10一25 %) 可采用段间冷却绝热反应器，见图3-8(c)。

图11是异丁烯含量为15 %时,计算机计算的在两段段间冷却与三段段间冷却两种反应器中,催化剂相对用量与温度的分布。由于两段反应温升高,为保持反应床层出口温度仍为70 ℃,其反应入口温度分别为50℃及5 ℃,比三段段间冷却低5一6℃,所以反应效率低,催化剂用量比三段段间冷却方式高10 %左右。但设备费用低于三段段间冷却器。当异丁烯浓度很低时(如5%左右)可采用一段绝热床反应器。

图3-11 段间冷却反应器催化剂与温度分布 2.工艺流程与个工艺装置的主要指标

工艺流程须根据原料组成及产品要求进行选择,我们有三种工艺方法:两段深度转化工艺(THC)、一段一般转化工艺(OGC)和一段深度转化工艺(OHC)。THC的转化率可达99.5一99.8%,反应后C4中异丁烯含量低至0.5一0.2%,可中分离净化出高纯1一丁烯,或作为生产丁二烯的原料。原则流程见图12。OGC的

转化率为90 一95%,除生产MTBE外反应后公可与烷基化结合生产烷基化油,两种产物都是高辛烷值组分,且流程简单适合于以生产高辛烷值汽油为主的炼油厂。工艺流程如图13。OHC适用原料中异丁烯浓度较低(约15 %) 的情况,采用较低的反应温度(40 一60℃)、较高的醇烯摩尔比(1.3-2.0)。低空速一段深度转化可使转化率达到96一98 %以上,反应后C4中的异丁烯含量小于0.5%,但催化剂用量大。工艺流程与OGC工艺相同,比THC工艺简单,操作费用低。设计时既要满足转化率的要求,又要使反应后过剩甲醇不超过共沸组成中甲醇的含量,以便用一个共沸分溜塔就可得到符合纯度要求的MTBE。若MTBE作为汽油掺合组分允许其含有较多的甲醇时,则醇烯比大些有利于深度转化。

图3-12 两段深度转化工艺（THC）流程

图3-13 一段一般转化工艺（OGC）流程

表3-14列举了三种工作参数、转化率及反应后C4中异丁烯含量的参考数据。表3-15列举了THC和OGC工艺的主要指标及与国外同类型装置的对比。从中可知我国MTBE生产技术已达到或接近国外同类型工艺的水平。 表3-14 三种工艺的工艺参数与指标

表3-15 我国工业装置的主要指标及与国外的对比

3.3.2 MTBE的分离

Aspen模拟第一分离塔及其物料组成