树脂催化剂装填及预处理方案

一、产品介绍

目前甲基叔丁基醚（MTBE）的生产和催化汽油醚化改质装置使用的催化剂均为大孔型强酸性树脂催化剂，外观为球形颗粒。其分子结构是由三个部分组成的，可以用R- SO3- H+表示。其中，R为具有交联网状结构的高分子聚合物母体：-SO3-为连接在聚合物链节上的极性官能团；H+为可被交换的离子，与SO 3-结合在一起时，形成具有催化作用的活性中心。

固态的大孔强酸性树脂催化剂应用于醚化反应是在维持反应物为液相的压力下进行的，期间需要经历以下五个步骤：

1、反应物分子到达树脂催化剂颗粒外表面；

2、反应物分子经催化剂颗粒的内孔穴，扩散到颗粒内表面；

3、在带有磺酸基团的催化活性中心作用下，异构烯烃与醇进行反应，生成醚化产物；

4、产物分子离开催化剂颗粒外表面，随物流离开反应体系。

二、催化剂的装填

1、催化剂装填前必须对设备进行认真检查，特别是不锈钢网的铺放及固定，以防催化剂泄漏。设备必须洁净，无铁锈等污物。

2、应一些客户的要求，若提供的催化剂为风干品时，在装填前需要测其膨胀率，并预留出膨胀空间。

膨胀率测定方法为：在100ml量筒内装入树脂催化剂70ml（将量筒在桌面上轻轻敲击，至体积不变为止），缓慢加入甲醇至满量程刻度。在常温下静置（时间不少于2小时），若催化剂层内有气泡，可用玻璃棒进行搅动除去。测定甲醇加入前、后催化剂的体积变化，计算出膨胀率，并据此确定催化剂的装填高度。

3、催化剂装填时应防止将包装物、纸片等杂物带入反应器。

4、催化剂装填至预定高度后应将其上表面摊平。

三、催化剂的预处理

1、树脂催化剂在出厂前已用纯水进行洗涤，装入反应器后可不再进行水洗。若使用单位希望再水洗也没有坏处，但必须用除盐水洗涤，绝不能使用软化水。

2、树脂催化剂必须在含水状态下保存，使用前需要用甲醇进行预处理。利用甲醇与水可以互溶的特点，根据浓度作用原理，甲醇能与水形成一定浓度的甲醇-水溶液，从而将树脂催化剂中含有的水份带出反应系统。

如果不使用甲醇进行预处理，将会出现以下弊端：

一、水与反应原料（C4或轻汽油组分）是互相不容的介质，当树脂催化剂含水量较高，不经预处理而直接送入反应原料时，催化剂床层的阻力降很大，有可能超过1.0mpa，导致反应器发生破坏性事故。

二、是树脂催化剂含水较多时，水将与异丁烯发生水合反应，生成大量的叔丁醇，致使MTBE纯度下降。由于水合反应速度高于醚化反应速度，因而在催化剂颗粒内含水时是以水合反应为主，醚化反应为辅，等到催化剂颗粒内的水份消耗贻尽时，醚化反应才得到正常进行。

综上所述，在新换树脂催化剂的装置投料前，必须用甲醇将反应器床层内催化剂颗粒的水份置换出来。

3、树脂催化剂用甲醇进行预处理时，仅仅用甲醇静置浸泡是不够的，需采用动态循环的办法（可以采用间歇式循环的方法，每隔2~3小时循环1~2遍）直到甲醇浓度不变时为止。甲醇预处理的时间一般为12 ~24小时（最低不少于6~8小时）甲醇处理液最终浓度以80~85％为宜。

四、催化剂在使用过程中的注意事项

1、严格控制醚化反应温度，醇烯比等工艺参数，并及时调整，防止误操作。

2、生产原料必须洁净，防止带入金属离子、水、碱性氧、硫醚等杂质，因为这些杂质将与树脂催化剂发生化学反应，导致催化剂失去活性。

3、在合成MTBE过程中，除主反应以外，还有许多副反应发生，其中异丁烯二聚是最可能发生且影响最大的副反应。如果甲醇进料量不足，异丁烯易于发生自聚，同时放出大量的热，高温下二聚反应速度更快，往往导致恶性循环。由于树脂催化剂颗粒的多孔性结构，使其具有很强的吸附能力，异丁烯的二聚或多聚物将存留在催化剂颗粒的孔道内，阻碍物料与催化活性中心的接触，致使催化剂中毒失活。因此，在开、停车时甲醇泵应该先开、后停，以保证有较高的醇烯比。

五、树脂催化剂在推荐使用条件

根据本公司长期现场调试积累的经验，我们推荐该催化剂的使用条件：

1.醇烯比（mmol比）0.98～1.05 ：1

2.反应温度50～80℃

最佳反应温度55～65℃

3.空速1～5 h-1

最佳空速 1.5～2.5 h-1

4.最大压降≤0.1MPa

开车初期，催化剂活性较高，推荐反应器最高温高在60～65℃之间，以此为根据调整加热温度。