MTBE工艺说明

MTBE单元反应机理及工艺说明

一、反应机理

合成MTBE方程式反应机理及付反应(主要)

MTBE是由iC4=（异丁烯）与MeOH(甲醇)在催化剂阳离子交换树脂作用下，发生醚化反应而成化学反应方程式如下：

CH3CH3

││

CH3OH + CH3─C =CH2 === CH3─O─C─CH3+Q↑

│

CH3

(MeOH) (iC4=) (MTBE)

反应机理如下：

第一步：生成正碳离子

CH3CH3

││

CH3─C =CH2 + H+=== CH3─C ─CH3

(正碳离子)

第二步：链增长，生成新的阳离子集团

CH3 H CH3

│││

CH3─C ─CH3+CH3OH=== CH3─O─C ─CH3

│

CH3

第三步：放出氢离子，生成甲基叔丁基醚

H CH3 CH3

│││

CH3─O─C ─CH3=== CH3─O─C ─CH3 + H+

││

CH3 CH3

(MTBE)

注：合成MTBE的醚化反应中，主要伴随的付反应为：

1) 2CH3OH ===CH3─O─CH3+H2O

二甲醚(DME)

CH3 CH3

││

2) CH3─C = CH2+H2O ===CH3─CH─CH2OH

叔丁醇(TBA)

CH3

│

3) 2CH3─C = CH2 === ［C─CH2］2

│

CH3

二、工艺流程说明

本装置由原料配制──混相反应、催化蒸馏，甲醇回收三部分组成。

1、原料配制──混相部分

原料C4馏份自装置300#单元的产品罐V-1309，经产品P-1305A/B，经脱氢塔进料预热器E1415预热至59℃进入T-1401，脱去丙烷及其他轻组分。

T-1401底出料与T-1401进料相互换热后与装置外罐区来的新鲜甲醇两种物料混合后。混合物料借助于在线醇烯比控制仪表调节甲醇流量，使醇烯分子比维持在1.0，然后进入醚化反应器R-1401A顶部。

预反应器R-1401A/B中各装有S型离子交换树脂催化剂，该催化剂即可用作净化剂，又可用作反应催化剂。反应物料在适宜温度(35~40℃)下进行R-1401A，物料中的异丁烯和甲醇反应生成MTBE，同时可能有少量付反应生成物TBA、DME、DIB产生。反应为可逆放热反应，在所选择的压力下，通过反应器中物料部分汽化来带走反应热，以维持催化剂床层的温度。从反应器出来的物料以汽

液混相状态进入催化蒸馏部分。R-1401的压力是通过催化精馏塔顶的压力进行控制。

2、催化蒸馏部分

从预反应器来的汽液两相物料进入脱重塔进料预热器E-1405，与与脱重塔塔进料换热器后，以混相状态进入催化精馏塔T-1402。T-1402可分为三部分，上部分为精馏段，中部为催化反应段，下部为提馏段。T-1402的进料位于提馏段的上部，从保护反应器R-1402A/B来补充甲醇进入T-1402反应段的上部，在反应段中，物料中的剩余物异丁烯与甲醇继续反应生成MTBE，MTBE在塔内不断被蒸馏分出。抑制了逆反应，提高了异丁烯的转化率。在T-1402的操作条件下，甲醇与未反应C4形成低沸点共沸物从塔顶馏出。馏出物的绝大部分经催化精馏塔冷凝器E-1409冷凝，冷凝液进入催化精馏塔回流罐V-1402。小部分直接至V-1402借此控制塔顶压力，用催化精馏塔回流泵P-1405A/B从V-1402抽出冷凝，一部分作为T-1402回流打入塔内，一部分进入甲醇回收部分。

T-1402底部流出物为MTBE产品物料，该物流依靠塔的压力压出，经与T-1403进料在E-1405中换热后，进入脱重塔T-1403。

脱重塔T-1403将反应产物中的MTBE以下的重组分分离，在塔底排除塔外只罐区，产品MTBE由塔顶排除只罐区产品罐。脱重塔T-1403按照常规分馏塔操作。

为了使催化精馏塔T-1402反应段有足够的甲醇参与反应，需补充一定量的甲醇到反应段。补充甲醇用补充甲醇泵送出，经保护反应器R-1402A/B进入催化精馏塔反应段。（在常规MTBE装置中，在催化精馏塔的操作过程中，可能有极少量的催化剂粉末流入塔底，导致MTBE发生分解反应。为防止MTBE分解，要间断地向塔底打入钝化剂）。

T-1402底设有催化蒸馏塔重沸器E-1410，该重沸器是以导热油作为加热介质，为催化蒸馏补充热源重沸液从塔底进入重沸器，部分汽化后返回T-1402底部空间。

T-1402顶压力由热炉调节阀和回流罐放空阀控制，T-1402灵敏点温度，由重沸器加热蒸汽量调节阀串级控制。T-1402底液面由塔底出料管线上的液面调节阀控制。

3、甲醇回收部分

1）、甲醇萃取：

反应剩余甲醇与未反应C4的共沸物存在于T-1402回流罐V-1402中，由催化精馏塔回流泵抽出，一部分作为T-1402的回流，另一部分（40℃）则由水洗塔进料泵，送入甲醇萃取塔T-1404下部。甲醇萃取水用甲醇精馏塔底泵P-1409送出，经萃水洗水换热器E-1411A/B和水洗水冷却器E-1412冷却后从T-1404上部打入，循环C4缓冲罐液包中水经水洗水泵P-1410（隔膜计量泵）打入T-1404中。

在T-1404中甲醇与未反应C4的混合物为分散相，萃取水为连续相，两相连续逆流接触，用水把甲醇从C4馏分中萃取出来，萃余相(C4组分)即基本上不含甲醇的未反应C4从塔顶流出至循环C4缓冲罐V-1404。经C4循环泵P-1407打

至丁烷塔T-1102，再次利用。萃取相为甲醇水溶液，从塔底排出至甲醇精馏塔，将甲醇分离出来。

T-1404的压力由塔顶出口管线上的压力调节阀控制，T-1404中分散相和连续相的界面由塔底出口管线上的界面调节阀来控制。

2）、甲醇回收

甲醇精馏塔T-1405的进料，由水洗塔塔压（0.65MPa）压至甲醇精馏塔T-1405。

T-1405顶馏出物是甲醇，甲醇塔顶馏出物经甲醇精馏塔水冷器E-1413冷凝后进入甲醇精馏塔V-1413。冷凝液经甲醇精馏塔回流泵P-1408抽出。其中大部分作为回流送入T-1405顶部，少部分作为回收甲醇送出装置（或再返回反应系统重新使用）。

T-1405底部排出的含微量甲醇的水，经甲醇精馏塔底泵P-1409输送至水洗水换热器E-1411和水洗水冷器E-1412，将此物料冷由127℃冷却至40℃水洗塔T-1404，最终与循环C4缓冲罐水包中的水汇合进入水洗塔T-1404进行循环使用。

T-1405底部设有重沸器E-1414，该重沸器以导热油作为加热介质，为甲醇回收提供热源。重沸液从塔底流出进入重沸器，部分汽化后返回T-1405底部汽相空间。

T-1405精馏段温度由塔回流流量调节阀控制，塔底重沸器导热油设有流量调节阀，以调节塔底灵敏板温度。