MTBE装置催化剂失活原因分析及对策研究

MTBE 装置催化剂失活原因分析及对策研究
发布时间：2021-05-08T07:37:48.202Z 来源：《新型城镇化》2021年1期作者：陈玉龙[导读] 在MTBE 装置运行的过程中，容易出现催化剂失活的问题，从而导致装置的运行受到影响。

笔者结合多年的工作经验对MTBE 装置催化剂失活原因进行了剖析，并提出了解决措施，希望能为同行研究人士提供参考。

中国石油乌鲁木齐石化公司炼油厂化工车间新疆乌鲁木齐 831400
摘要：在MTBE 装置运行的过程中，容易出现催化剂失活的问题，从而导致装置的运行受到影响。

笔者结合多年的工作经验对MTBE 装置催化剂失活原因进行了剖析，并提出了解决措施，希望能为同行研究人士提供参考。

关键词：MTBE 装置；催化剂；失活原因
引言
MTBE 从使用到现在已经很多年了，出现的时间比较长，主要的组成部分是汽油调和，MTBE 具有很强的高敏感性，能够通过不同的比例和汽油相互融合到一起，但是不会产生分离的现象，可以作为优良调和组分生产出含铅的高辛烷值汽油。

催化剂的使用时间的长短，对装置的运行效率和产品的质量有直接的影响。

一、MTBE 装置概述
MTBE 中文名为甲基叔丁基醚，在工业用途中一般情况下被用做辛烷值汽油添加剂使用，这一种化学物品在含氧量上相比甲醇而言要少得很多，在暖车和节约燃料方面有比较突出的优势，此外 MTBE 的蒸发潜热也比较低，对于汽车发动机的冷启动也有较大的帮助。

目前的 MTBE 装置生产两种产品，一种是 MTBE，另一种是粗丁烯。

就实际情况来看，在树脂催化剂的作用下，将气分装置混合碳四组分中的异丁烯与罐区甲醇进行化学反应，以分馏塔作为主要分离设备，将反应生成的 MTBE 与未反应的碳四和甲醇共沸物进行分离处理，进而得到标准的 MTBE 产品。

二、MTBE 装置催化剂失活的主要原因（一）原材料质量控制不当
在 MTBE 装置催化剂的使用中在原材料方面的质量控制是十分重要的。

目前，我国部分化工企业在 MTBE 装置催化剂的使用中存在着原材料质量不达标的现象，这主要体现在化工原材料的质量不合格，纯度不够达标。

一方面这种现象的产生是由于部分原材料供应商为了节省成本，故意向化工企业出售不合格的原材料，另一方面则是由于存在部分化工企业为了降低原材料成本而采购不合格的产品。

（二）化合成反应温度比较高
在生产 MTBE 产品的过程中，需要运用催化剂来对异丁烯和甲醇发生一定的化学反应，反应的温度会对催化剂的活性产生一定的影响，如果反应温度过低，那么催化剂的收率也会产生降低反应，在收率降低的同时，会由于平衡的转化率比较高，装置生产也会很少产生副反应，如果反应的温度比较高，催化剂的收率便会有所提高，但是会因为平衡转化率过低，会在反应过程中产生比较多的副反应，而温度的升高会直接导致磺酸基掉落，进而会导致催化剂失活。

（三）杂质含量
实践研究表明，当前并没有一种可靠的分析方式来对碱性氮化物与二烯烃含量进行分析，但是金属阳离子以及双脱水吸水的 pH 值能够在一定程度上反映出各物质含量普遍高于原料指标要求，可知碱性物质大多存在原料内部，甚至成为 MTBE 工艺催化剂失活的主要因素。

在生产 MTBE 产品的过程中，需要使异丁烯的转化率得到提升，以免该物质自聚形成二聚物。

所以在实际生产的过程中，甲醇进料量要比理论上要大。

合理进行醇烯比的控制，则能够使催化剂活性基团中的氢离子较好的与甲醇结合，从而避免催化剂受到化合物和有害离子的侵害。

如果醇烯比较低，氢离子将无法与足够甲醇结合，所以也将导致氢离子被原料中杂质包围，继而导致催化剂失去活性。

（四）催化剂的硫酸根脱落现象
催化剂上的磺酸根会经常脱落，部分的催化剂便会失去活性，脱落后的磺酸根本身的酸性比较强，随着物流的流动，会对设备产生腐蚀的现象，在这种状态下会发生两种情况，一种是热解脱硫，即使是在高温的情况下也会使催化剂上的硫酸根产生脱落现象，还有一种是水解脱硫，在水分充足的情况下也会使催化剂上的硫酸根产生脱落现象，造成 MTBE 装置催化剂产生失活现象。

三、MTBE 装置催化剂失活的解决措施（一）严格把控原材料质量
首先，化工企业必须认识原材料的质量对 MTBE 装置生产的重要决定作用，深刻认识到只有严格使用符合标准的化工原材料，才能在这个基础上保障产品质量。

为此，需要做到以下两点。

首先，管理人员必须端正自己的思想态度，坚持认真负责的工作态度，从自身角度出发，拒绝使用不合格原材料。

其次，相关采购人员在采购原材料过程中要做到认真审核，保证所采购用料符合标准。

不仅如此，化工企业还应该建立起一个完善的生产管理制度，要求生产现场管理人员应当树立科学管理的思想，以制度作为标准去开展工作。

其次，应当制定合理完善的生产管理制度，不仅仅注重对生产工作的监管，更注重生产现场各方面的细微之处，从细节入手，严格制定标准。

此外，还需要制定完善生产计划，MTBE 装置作业毕竟是一项需要按照一定步骤进行的工作。

因此一个良好的计划可以帮助更好的进行生产工作。

在实际情况中要衡量现场生产的具体情况，结合各方面因素，制定细致的生产计划，从生产人员的工作内容，到机械设备的具体使用，以及化工原料的使用等等方面，都应当在计划中体现出来。

（二）对工艺操作进行优化
在生产催化剂的使用过程中，要优化工艺操作，从根本上来说，操作优化的时间是要根据装置设备的开工时间来开展的，以便保护好催化剂的性能，在刚开始开工的时候，如果异丁烯的转化率在 90% 以上，那么催化剂的质量分数也不会小于 90%，然后便可以适当的降低一下装置的预热温度，同时还要合理的降低反应温度，在生产的过程中，催化剂一旦出现了活性下降的现象，就需要提升预热温度和反应温度，在装置开工将要完期的时候，还要再一次的提升预热温度和反应温度，通过对反应温度合理的进行控制，就能加长催化剂的使用时间，使产品能够达到节能减耗的目的。

（三）做好醇烯比调整
在工艺生产的过程中，还要做好醇烯比的调整，以便得到高质量的 MTBE 产品。

在装置中的异丁烯含量较少的条件下，可以进行醇烯比的适当提高，以便使醚化反应更彻底的进行。

而根据工艺生产情况，则需要进行醇烯比的不断调整。

在装置运行初期，可以将醇烯比控制为 (1.20-1.30):1。

在装置运行中期，可以将醇烯比控制为 (1.15-1.20):1。

在反应进行末期，可以将醇烯比控制为(1.05-1.15):1。

而通过不断调整反应醇烯比，则能够使异丁烯转化率超过 99.5%，并且能够防止异丁烯多聚物的生成，因此可以得到高质量的 MTBE 产品。

（四）防止磺酸跟脱落的方法
一方面是反应床层温度高，60-70℃为大孔径强酸性阳离子交换树脂催化剂的正常使用温度。

在放热反应中，一旦温度过高，易使磺酸根基团脱落，导致活性下降，从而缩短催化剂的寿命，是该催化剂的缺点。

因此在开工和正常生产时要严格控制反应温度，控制合适的醇烯比，在产品达到公司的要求前提下，不要控制过高的反应温度。

二是原料带水问题，也会使催化剂上的磺酸根脱落而失活。

除控制原料碳四和甲醇的换水量外，还要严格控制甲醇回收系统的平稳操作，尽量降低回收甲醇的含水量。

为减少甲醇醚化副反应生成的水，控制合适的醇烯比。

四、结束语
然导致 MTBE 催化剂失活的原因多种多样，但只要从净化原料着手，脱除原料中使催化剂中毒的杂质，并及时采用科学有效的方法，就能延长催化剂的使用寿命，提高装置的经济效益。

参考文献
[1] 詹静 .MTBE 装置反应器催化剂失活原因分析 [J]. 化工管理,2019,000(018):152-153.
[2] 李虎 .MTBE/ 丁烯 -1 装置延长催化剂寿命的措施 [J]. 中国化工贸易,2019,11(015):199.。