充分發揮催化劑在MTBE生產過程中的作用

楊勁松(中國石油吉林石化公司錦江油化廠 吉林 132022)

甲基叔丁基醚（MTBE）主要有兩個應用途徑，一個是用于車用汽油添加劑生產高標號汽油，從而有效的降低汽車尾氣對環境大氣的污染，另一個就是用于分解制備高純度的異丁烯。經過多年的發展，MTBE的生產技術和產量以及產品質量等都有了很大程度的飛躍。我國的MTBE生產開始的較晚，從技術與市場需求來看，與發達國家還存在一定的差距。催化劑是MTBE生產過程中占有非常重要的地位，對MTBE的產量以及產品質量等有著非常直接的影響。本文就MTBE裝置中催化劑失活的原因進行了分析，并且提出了可行有效的解決措施，希望對充分發揮催化劑在MTBE生產過程中的作用有一定的參考價值。

一、MTBE裝置中催化劑失活的原因

1.原料中的水

原料中的水分含量對催化劑的活性有一定的影響。如果原料中含有水，則會使樹脂催化劑中的磺酸基就會脫落，或者水與磺酸基以氫鍵的形式結合起來，從而造成樹脂催化劑的失活。另外，原料中的水還可以與異丁烯生產叔丁醇TBA，從而聚集在催化劑表面形成覆蓋膜，使得催化劑與原料的接觸面積減少，從而影響催化劑的使用效果。因此控制原料中的水分含量是保證催化劑能夠發揮作用的必要條件。

2.原料中C5含量

生產MTBE原料中的C5含量也對催化劑的活性有一定的影響。如果原料中的C5含量比較高，則會由于C5中含有異戊烯等不飽和烯烴而發生一些副反應，提高MTBE生產的副產物含量，影響MTBE的產品純度。生產實踐表明，隨著原料中C5含量的增加，MTBE中的副產物DIB、TBA、DME等都會有不同程度的增加。副產物含量的增加，就會搶占部分的酸性中心，從而使得催化劑的有效催化活性降低，影響其催化效果。

3.反應溫度的影響

反應溫度對催化劑的使用壽命有很大的影響。反應溫度較低，催化劑的使用壽命就長，如果長期處于90-100℃的反應溫度之下，催化劑中的磺酸基團很容易脫落，從而使催化劑的活性在很大程度上降低。MTBE的合成反應時一個放熱的反應，因此反應溫度控制在40-70℃時，產品中的副產物就會較少，能夠得到純度較高的MTBE，同時有利于催化劑的使用壽命和選擇性能。

4.醇烯比的影響

在MTBE的工業生產過程中，甲醇和C4中異丁烯的分子比一般會控制在0.95（摩爾比）左右。主要是為了保證異丁烯的轉化率以及催化劑的選擇性和使用壽命。如果醇烯比過低，也就是甲醇的配比不夠，異丁烯就會發生自聚反應，從而生產二聚物并且釋放出大量的熱量，提高床層的溫度，不利于催化劑的使用壽命。而異丁烯二聚物還會對催化劑的通道進行堵塞，造成催化劑的局部失活。如果醇烯比過高，則又會加重甲醇回收塔的復合，從而給甲醇回收工作帶來難度。

5.原料中的雜質離子

原料中存在某些雜質離子也會造成催化劑的失活。由于酸性的陽離子樹脂催化劑遇到堿性離子會發生中和反應，從而失活。所以一般要求混合C4以及甲醇原料中不能夠含有堿性離子，例如堿性氮、金屬離子等等，這就需要在購進原料時進行嚴格把關。

二、生產中充分發揮催化劑作用的方法

1.控制原料的含水率

通常，原料中帶水主要有兩個途徑，C4原料中帶水和甲醇帶水。通常原料中不會含有大量的游離水，C4原料帶水主要是由于C4原料會經過氣體分餾裝置的脫丙烷塔底。液化氣中的水分大部分會通過共沸到達塔頂。因此需要車間的液化氣切水工做好工作，從而排除C4與水氣的混合。甲醇主要有兩個來源，新鮮甲醇和回收甲醇。通常甲醇的含水率都會經過化驗室化驗合格后才進入反應系統，基本控制在1%以下。購置的新鮮甲醇的含水量也能夠低于1%。因此甲醇中含有的水量是可以忽略不計的。但是要注意甲醇回收的環節，保證回收甲醇的含水率，從而降低原料含水對催化劑性能的影響。

2.控制原料中的雜質含量

催化劑失活的主要原因之一就是受到陽離子的影響。因此對原料一定要嚴格把關，其含有的金屬陽離子或者堿性物質的含量一定要在合格范圍之內才能使用。另外，在生產過程中還可以采取一定的措施降低金屬離子和鍵型物質對催化劑的影響，例如加強脫硫醇的操作、防止液態烴帶堿、增加水洗罐換水頻率、使用軟化水、減少上游裝置的停工檢修次數、使用離子過濾器等等。

3.嚴格控制反應溫度

嚴格控制反應溫度也是保證催化劑發揮效果的有效措施。但是反應溫度與轉化率有很大的關系，因此要在保證轉化率的基礎之上盡量降低反應溫度，從而減少副產物的產生，避免副產物沉積在催化劑的表面使催化劑失活。生產實踐證明，當反應溫度控制在40-70℃時，既能夠保證轉化率，同時不會對催化劑的活性產生影響。

4.控制好烯醇比

控制好烯醇比也是令催化劑發揮效果的有效措施。因此需要每天對原料中的異丁烯的含量進行統計，并且制定相應的甲醇消耗量，從而有效的控制烯醇比在0.95左右，這樣就能夠有效的降低二甲醚、二聚物、DME等的生成與沉積。

結束語

可見，對MTBE生產中催化劑催化效果影響的因素有很多，想要充分的發揮催化劑在MTBE生產中的作用，就必須在日常操作和上游原材料的質量監控上做好工作，這樣才能夠保證催化劑的使用效果和壽命。

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