MTBE装置产品质量影响因素分析及相关措施

裴培

（大庆石化公司化工一厂，黑龙江 大庆 163000）

摘 要：本文主要是对甲基叔丁基醚装置(即MTBE装置)产品质量的相关因素进行了深入分析，主要是就C₄原料游离水含量、甲醇原料含水量、醇烯比例等方面进行分析。特别是着重分析了C₄原料中C₅含量过大的影响情况。进而对提高MTBE装置产品质量的相关对策进行了有效探讨，希望能够为提高油品调和以及实现装置的平稳运行提供有益参考。

关键词：MTBE；产品质量；影响因素；分析；对策

一、影响MTBE生产装置产品质量的因素分析

（一）醇烯比

醇烯比，指的是甲醇和C₄中异丁烯的摩尔比。甲醇、异丁烯在大孔径强酸性阳离子交换树脂的催化作用下生成MTBE，这个过程发生的是等摩尔反应，然而在实际生产过程中，通常需要将醇烯比控制在1:1以上。若是醇烯比过低，则会导致二聚物含量上升反之则会导致二甲醚含量提升。此外，催化蒸馏塔压力不同，甲醇和C₄共沸物中甲醇含量也是各不相同，甲醇过量会随着MTB进入塔釜，使得产品分离难度增加，也不利于甲醇回收利用。

（二）醚化反应装置床层温度

在醚化反应装置中甲醇与C₄原料中的异丁烯进行可逆放热反应。若是在合适的温度下进行反应则可实现90%左右的转化率。如果醚化反应装置中床层温度较低则会导致转化率较低，若是温度过高则会导致逆向反应的产生，不但异丁烯的转化率下降，同时也会导致二聚物、二甲醚等副产品含量提升，以及高温导致催化剂失去活性。

（三）催化蒸馏塔床层温度

醚化反应得到的物料在净化器中进行杂质去除然后进入到催化蒸馏塔，甲醇和C₄中未反应的异丁烯于塔中继续发生反应，得到的粗产品受到塔压力在塔底排出，对甲醇与未反应C₄形成共沸物中进行MTBE的分离。若是催化蒸馏塔床层温度合适，则得到的粗产品纯度能够达到98%以上。若是温度过低则反应转化率降低，分离效果不理想，粗产品C₄含量变大；若是温度过高则会导致二甲醚、甲基仲丁基醚等在粗产品中的含量变大。

（四）催化蒸馏塔压力

若是催化蒸馏塔的压力能够长时间保持在较为稳定的状态，则能在基本上维持反应温度的稳定、恒定，以免出现床层飞温现象。在成本等条件允许时可对催化蒸馏塔压力进行适当提高，提高塔釜温度，有助于提高异丁烯转化率，同时反应原料共沸物中甲醇含量也相对较高，对反应速率提升也较为有利，在一定范围能催化蒸馏塔压力的增加能够有助于产品分离。

（五）原料纯度

C₄原料中C₅含量较高也会对产品产生较大影响。由于C₅沸点较C₄要高，这就导致了C₅落入塔釜内，而不是与C₄一起从催化蒸馏塔塔顶馏出。较之MTBE，C₅沸点也比较低，这就导致C₅不能很好的随着产品一同产出塔外。大量C₅在塔中沉积使得催化蒸馏塔物料平衡、热平衡遭到破坏，导致灵敏板温度增大，而使得产品C₅含量增加。若是C₄原料中的C₃以下的轻组分含量过高则会导致催化蒸馏塔出现超压现象。C₄原料中的硫含量过高，极易导致产品硫含量超标，不利于催化剂活性发挥，以及导致脱硫能耗增加，以及C₄原料含水量过大也会导致产品叔丁醇含量增加。除此之外，原料中碱性物质、金属离子会导致催化剂中毒失活，所以必须重视和加强对原料中金属阳离子和碱性化合物含量的严格控制。

二、提高MTBE装置产品质量相关措施

（一）加强对醇烯比进行合理调节

在反应过程中，需对甲醇原料泵进行先开后停以保证甲醇适量，以免发生异丁烯自聚热量过大而使得催化剂失活，有效保护设备，以免C₄原料反串到甲醇泵入口导致甲醇泵抽空损坏。在甲醇原料泵出口管线处安装止回阀，确保甲醇全部进入反应装置。在出口位置设置最小回流线，确保装置在进行低负荷运行过程保障机泵较好的使用性能。在进行提降量操作过程中需先进行提量再进行提温，先进行降温再进行降量，需将C₄原料提降量速度控制在1t/h左右较为合理，不可超过2t/h。先进行甲醇进料提升再进行C₄进料提升，先进行C₄降料再进行甲醇降量，确保反应中醇烯比较为接近1:1。在实际生产过程中需及时结合C₄原料量和C₄中异丁烯的含量对醇烯比进行合理调整，按照产品化验情况进行分析调节，确保较高的反应转化率，保障催化剂较高活性。

（二）加强对醚化反应器床层温度的合理控制

采用调整醇烯比、反应预热温度来对醚化反应器床层温度进行调节。正常运行状态下需将反应入口温度控制在25℃～45℃之间。反应初始催化剂活性较高，预热温度较低，在反应后期催化剂活性不断下降，对此需要对预热温度进行合理提高。若是原料异丁烯含量较低应对预热温度进行适当提高，否则就需降低预热温度。

（三）加强对催化蒸馏塔床层温度的合理控制

对催化蒸馏塔进行调节需结合灵敏板温度变化趋势，对塔底重沸器蒸汽流量进行合理调节，确保塔釜温度大于125℃，而灵敏板温度需控制在95℃～115℃。合理调节塔釜蒸汽流量，维持塔压平稳，避免出现MTBE大量汽化现象。采用设置催化蒸馏塔反应段80℃设温度联锁的方式避免出现催化蒸馏塔床层超温现象，确保生产安全高效。在进行调节过程需确保塔底产品脱硫流量稳定，否则催化剂跑漏进入催化蒸馏塔，会导致MTBE发生逆反应，而降低产品质量。对此，若是催化剂轻微泄漏，则可通过于塔釜加入适量二乙胺使这一部分催化剂失活。对于泄漏较为严重的则应立即停止，查找、排出原因之后进行催化剂重新填充。

（四）加强对醚化反应器及催化蒸馏塔压力的合理控制

若是醚化反应器中催化剂活性较高，则可通过适当降低反应器压力的方式控制催化反应合理速率。若是活性较低，则可采用适当增加压力的方式提高反应温度，确保较高的转化率。若是催化蒸馏塔压力过高，则需加强对塔釜蒸汽流量适当减小，以及合理提高塔顶冷凝器冷却水流量，以保障较好的冷凝作用。同时加强对循环水的应用控制，将塔压控制在适当范围，实现降本增效。

（五）加强对原料质量的有效控制

加强对原料质量的严格控制，特别是加强对C₃、C₅、硫含量的严格控制，分别控制在0.3% (wt)、1.5% (wt)、65ppm (wt) 以内。对于上游装置操作不当使得原料C₅组分含量过大的情况，应及时调整上游装置原料，合理降低催化蒸馏塔塔底重沸器蒸汽避免出现灵敏板飞温现象，降低醇烯比，避免出现甲醇过量。开工前需进行催化剂醇洗置换出其中水分，减少叔丁醇产生。对原料进行充分的金属阳离子、碱性化合物、水分的脱除，在确保原料罐液位稳定的同时控制甲醇回收温度。一般来说，C4原料的水分必须清除完整，金属阳离子、碱性物质含量、甲醇水含量分别需要控制在1ppm (wt)、3ppm (wt)、500ppm (wt)以内。

三、结束语

总而言之，在实际反应与生产过程中MTBE装置产品质量会受到多方面因素的影响，所以要求工作人员能够正确认识其主要影响因素类型以及原因，并采取针对性的处理对策，以切实有效的提高产品质量。

参考文献：

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