MTBE生产技术知识问答

WORD完美格式学习培训资料（烷基化车间）2004年11月MTBE生产技术知识问答1.我厂用于制造MTBE的C4原料主要来源？组成？其中哪些杂质会造成催化剂失活？答：我厂用于制造MTBE的C4原料主要来自催化裂化装置产生的C4组分，其主要组成为：异丁烯含量在15％～20％之间，异丁烷含量在40％～45％之间，其余为正丁烷和其他C4烯烃。

由于原料在气体分离时经过脱硫和水洗，因此含水量较高。

水溶性金属离子如纳、钾、镁、铁等总含量在2～5mg/kg，有时可能会超过10mg/kg，这些金属阳离子进入催化剂后，会与催化剂中的磺酸根结合，生成磺酸盐，使催化剂失去酸性而使活。

2.C4原料中的杂质如何脱除？答：首先可以用水洗的方法将杂质脱除到1mg/kg以下，使它们的毒害作用减小到最低程度。

其次可以用酸性的凝胶树脂或大孔径阳离子交换树脂作净化剂，使C4在进醚化反应器前先经过内装净化剂的保护床，使有害杂质在保护床内先行脱除。

3.甲醇中含有的有害杂质如何脱除？碱性化合物的允许含量是多少？答：甲醇因制造过程和原料的差异，而使得有的甲醇呈弱酸性，有的甲醇呈弱碱性。

如果呈弱酸性，对醚化反应和催化剂基本没有影响，如果呈弱碱性，就会引起酸性催化剂失活。

对于甲醇中的碱性物，必须在进入反应器前先进入保护床，予以脱除。

为了使生产更顺利的进行，甲醇中碱性物的允许含量，最好是小于等于1mg/kg。

4.什么叫催化剂？催化剂作用的基本特征是什么？答：⑴催化剂是一种物质，它能改变化学反应速度，但它本身并不进入化学反应的化学计量。

例如：C4和甲醇混合物在60～70℃是不会发生醚化反应的，但在大孔径阳离子交换树脂的参与下，会有95％的物料参与反应，而大孔径阳离子交换树脂的性质却并未发生变化，我们就称大孔径阳离子交换树脂为醚化反应的催化剂。

⑵催化剂作用的基本特征是：①对化学反应具有选择性，一般来说，一种催化剂只对某一种或某一类化学反应起催化作用，而对其它化学反应则没有作用或作用不明显。

②它只能改变化学反应速度，而不能改变化学平衡。

③只能加速热力学上可能进行的化学反应，而不能加速热力学上不能进行的反应。

5.什么是催化剂活性？合成MTBE催化剂活性的一般表示方法是什么？答：催化剂活性是表示催化剂加快化学反应速度的一种量度。

换言之，催化剂活性是指催化反应速度与非催化反应速度之差。

非催化反应速度小到可以忽略不计时，催化剂活性就相当于催化反应速度。

在给定温度、压力、空速的条件下，合成MTBE的催化剂活性一般用原料异丁烯的转化率来表示。

6.什么是催化剂的选择性？答：催化剂在反应物料中并不是对热力学所允许的所有化学反应都能起到催化作用，而是特别有效地加速平行反应或串联反应中的一个或几个反应。

催化剂对这种复杂反应有选择的发生催化作用的性能，称为催化剂的选择性。

选择性的量度方法是主产物的产率。

7.什么是催化剂的稳定性？答：催化剂的稳定性通常以寿命表示，指催化剂在使用条件下维持一定活性水平的时间（单程寿命）或者每次下降后经再生又恢复到许可活性水平的累计时间（总寿命）。

催化剂的稳定性包括对高温热效应的热稳定性，对摩擦、冲击、重力作用的机械稳定性和对毒物作用的抗毒稳定性；此外还有对结焦积碳的抗衰变稳定性和对反应条件的化学稳定性等。

8.强酸性树脂催化剂有哪些主要特征？答：用于合成MTBE的树脂催化剂特征之一就是强酸性。

量度其酸性大小的方法就是交换容量，交换容量越高，催化剂活性越好。

特征之二是含水性。

无论在催化剂生产过程中，或储存运输过程中，催化剂必须是含水的状态；绝对不含水的催化剂球体，再遇水时，就要崩裂成碎片。

特征之三是它的溶胀性。

不含水的催化剂（干基）遇水后它的容积要增大（称为溶胀）。

特征之四是它的安全性。

该催化剂在反应中表现为强酸性，但它对操作人员来讲是安全的，无论是干基还是湿基，与人体短时接触时，是无毒无腐蚀性的。

9.强酸性树脂催化剂的主要技术指标有哪些？答：主要有：含水量、交换容量、堆密度、湿密度、真密度、粒度、比表面积、平均半孔径、孔容、溶胀比、交联度以及强度等。

其中交换容量是最主要的技术指标之一，交换容量越高越好，好的树脂催化剂交换容量可达5.0mmolH＋/g(干)以上。

10.为什么醚化催化剂标牌上允许使用温度为120℃，但在生产过程中，床层温度到100℃以上时，催化剂就会失活？答：催化剂说的允许使用温度是由外部供热来说的，当外部供热结束，温度下降到60℃时，催化剂的转化率和交换容量虽稍有下降，但能基本恢复。

而在实际生产中，热量是由反应热产生的，超温会导致副反应急剧增加，催化剂上的酸根脱落，同时产生积炭，堵塞催化剂微孔，使催化剂失活。

这与单纯的高温操作是不同的，所以应精心操作，避免超温现象发生。

11.醚化催化剂的失活原因有几种？答：能引起树脂催化剂失活如下三种原因：①催化剂活性中心的氢离子被碱性阳离子取代，使催化剂失去活性。

②超温使催化剂上的磺酸根脱落，催化剂失活，同时腐蚀设备。

③催化剂微孔被堵塞，使反应物无法进入微孔内进行反应，这种失活一般与超温失活同时发生。

12.辛烷值的物理意义是什么？什么叫马达法辛烷值？什么叫研究法辛烷值？答：辛烷值是表示点燃发动机燃料抗暴的一个约定值。

研究法辛烷值是研究低速运转下的抗爆性能，马达法是研究高速运转下的抗爆性能。

13.提高汽油辛烷值的途径有多少？答：可以靠用辛烷值高的物质加以调和。

如MTBE、烷基化油、重整油、ETBE、TAME等。

14.炼油型MTBE工艺与化工型MTBE工艺有何区别？答：炼油型MTBE工艺主要生产MTBE用以调和汽油，对异丁烯转化率和产品纯度要求不高。

化工型MTBE工艺以生产高纯度的1－丁烯，或以生产高纯度的异丁烯为目的，要求异丁烯转化率很高（使剩余物料中不含异丁烯），产品纯度很高（以利于裂解产生高纯度的异丁烯）15.MTBE产品中的杂质有哪些？那些是有害杂质？那些是无害杂质？、甲醇、叔丁醇、异丁烯聚合物、甲答：MTBE产品中的杂质有C4基仲丁基醚等。

如果MTBE是用来调和汽油，则以上杂质除了异丁烯聚合物外都是无害杂质。

如果MTBE是用来裂解生产高纯度的异丁烯的，则C和甲基仲丁基4醚是有害杂质。

16.什么是体积空速？答：空速也叫空间速度，对于均相反应来说，空速等于单位时间通过反应物的体积除以反应器的体积。

对于装有固体催化剂的非均相反应来说，单位时间通过的反应物料的体积除以固体催化剂表观体积称为体积空速。

17.合成MTBE的主反应和副反应是什么？答：在纯醚化反应中，合成MTBE的主反应为：异丁烯＋甲醇→MTBE副反应为：异丁烯＋水→叔丁醇、甲醇自聚→二甲醚、异丁烯自聚→二异丁烯在叠合醚化中，除合成MTBE反应外，异丁烯自聚生成二异丁烯也是主反应。

18.什么叫单一反应？什么叫可逆反应？答：反应物中A和B反应生成C，不伴随任何副反应，也不发生逆向反应的化学反应称之为单一反应。

单一反应一般大多是无机反应。

而大多数有机化学反应都不是单一反应，此类反应大都是合成反应的同时进行着分解反应，即合成反应与分解反应并存，且无论使用什么手段，都不能使转化率达到100％，这种反应叫可逆反应。

当可逆反应的正负反应速率相等时，反应达到平衡。

19.异丁烯的平衡转化率与反应条件中哪个因素有关？答：异丁烯与甲醇合成MTBE的反应是一个可逆放热反应，根据平衡式推出平衡常数K，可以得出，温度越低，异丁烯的平衡转化率越高，温度越高，异丁烯的平衡转化率越低。

由于反应温度的高低直接决定了反应速度的快慢，因此，需要综合考虑，选择适宜的反应温度，既能使异丁烯尽可能转化，又能有满意的反应速度。

20.什么叫反应速度？影响反应速度的主要因素是什么？答：反应速度是指单位时间内原料组分的减少量。

影响反应速度的因素有催化剂、反应温度、反应物浓度、空速等。

21.什么叫反应转化率？它和反应速度有什么关系？答：反应组分中已转化的原料组分和进料中原料组分的比值叫转化率。

以异丁烯为例：异丁烯转化率＝已转化的异丁烯的量／进料异丁烯量。

反应转化率和反应速度是两个不同概念的问题，但二者又紧密相连。

（见19题）22.在工业装置上，如何使异丁烯转化率增大？答：①增加催化剂量。

②减少进料量。

③改变反应温度。

④改变醇烯比。

23.MTBE工业生产中进料醇烯比多少最合适？答：MTBE合成反应中，甲醇和异丁烯是等摩尔反应的，在纯醚化反应中，为了提高异丁烯转化率和避免异丁烯二聚，甲醇进料量一般比理论值大一点，但如果甲醇进料量过大时，甲醇会自聚产生大量的二甲醚，另外，由于甲醇和MTBE沸点相近，过量甲醇也不利于后续分离。

因此，一般醇烯比控制在1.0～1.2之间。

在叠合醚化反应中，由于MTBE和二异丁烯都是目的产品，所以可以依据目的产物的需求量来确定醇烯比，一般来说，醇烯比高，MTBE产品增加，醇烯比降低，二异丁烯产品增加。

24.根据醚化反应器的进料和出料组成，如何计算醇烯比？答：计算进料中的醇烯比计算公式有如下三种方法：、甲醇进料的混合物的组成分析结果来计算：①以C4进料醇烯比（摩尔比）＝（进料甲醇质量含量／32）／（进料异丁烯质量含量／56）②以混合C4进料量、甲醇进料量来计算：醇烯比＝（甲醇进料量／32）／（混合C4进料量×混合C4中异丁烯质量含量／56）③以醚化反应器出口的组成分析来计算：醇烯比＝（反应器出口物料中的MTBE质量含量／88＋反应器出口物料中甲醇的质量含量／32）／（反应器出口物料中异丁烯的质量含量／56＋反应器出口物料中MTBE的质量含量／88＋反应器出口物料中叔丁醇的质量含量／74＋反应器出口物料中二异丁烯的质量含量／56）25.在实际操作中如何实现规定的醇烯比？答：保持醇烯比的稳定，对于MTBE的产量、质量和催化剂寿命都是非常重要的。

在装置建成达到开车条件时，要先对C4进料和甲醇组成进行分析，然后依据定好的醇烯比确定甲醇进料量。

甲醇进料量＝（混合C4进料量×混合C4中异丁烯质量含量／56）×32×醇烯比计算出甲醇进料量以后，可以用质量流量计或高精度的涡轮流量计计量控制C4、甲醇进料量。

也可以设在线分析色谱仪控制醇烯比，只是费用较高。

26.原料在进醚化反应器之前，为什么要加设一个静态混合器？答：C4、甲醇的物性相差较大，二者互溶性不好，特别当甲醇在C4中含量较高时，很难达到理想混合，为了使其混合良好，促使醚化反应顺利进行，通常要加设一个静态混合器。

27.什么是静态混合器？有何特点？答：所谓静态混合器，是在一定长度的管段内，装上一定型号的混合元件，当物流通过时，在混合元件内分割－合并－变换流向，使两种物流达到理想的混合。

静态混合器具有混合效果好，操作易于连续化、易控制、维持费用低及装置小型化等特点。