MTBE裝置催化劑失活原因及解決方案

胡永濤(青島安邦煉化有限公司 266111)

MTBE是進行無鉛、高辛烷值、含氧汽油生產的重要調和成分，其在全球的汽油添加劑中得到了廣泛的應用。同時，MTBE還是一種重要的化工原料，例如在制備高純異丁烯中就有應用。通常，在制作MTBE的過程中，通常是將甲醇、異丁烯等作為原料，使用酸性催化劑最終得到。其中，工業中使用最多的催化劑是樹脂催化劑。而在實際的生產過程中，因為催化劑失活或者破碎而導致生產裝置減產。因此，有必要分析導致MTBE催化劑失活的原因，并針對具體的實際需要提出解決措施。

一、MTBE裝置催化劑失活案例分析

1.案例概況

某裝置需要的碳四原料是通過氣體分餾裝置提供的，其中所需要的甲醇原料由甲醇裝置直接提供，在反應之后沒有反應完全的碳四在滿足烷基化裝置進料要求的基礎上，將之作為烷基化裝置的生產原料，其生產能力達到20kt／a。后續為了擴大產能，對設備進行了檢修和擴量改造，總的生產能力提高到了30kt／a。在實際的生產過程中，因為MTBE裝置的催化劑活性與設備的生產效能直接相關，所以其決定了整個反應過程的轉化效率以及MTBE的總產量。從擴量改造之后，為了延長MTBE裝置的催化劑壽命，一直在找尋積極的措施來解決該問題。表1為該反應裝置催化劑的裝填量。

2.催化劑應用現狀

從理論上分析，當中斷進料之后，尤其是在甲醇中斷之后，系統合成MTBE的整個反應將停止工作。但是，因為異丁烯在整個反應裝置中的轉化率一般維持在80%左右，其余部分異丁烯與原料碳四、甲醇中的水反應生成叔丁醇，還有部分則通過自聚反應得到低聚物。由于這些產物生成之后都附著在催化劑的表層，這些非動態狀態下的垢狀物會減少催化劑的反應面積，導致催化劑失活。

二、造成催化劑失活的相關原因

1.催化劑含水量因素

催化劑在使用之前由于含水量較大，因此在使用之前必須將其中的水分充分處理干凈，否則將會導致在投入使用之后產生過多的副產物，例如TBA，造成MTBE的整體純度下降。

2.反應溫度因素

因為MTBE催化劑必須在對應的溫度下才具有對應的催化作用和催化效率，加之合成MTBE的過程屬于一個放熱反應，因此必須對溫度進行控制，通常要求溫度越低越好。隨著生產的持續進行，整個催化劑的工作環境溫度持續提高，一般將催化劑在初投使用的溫度控制在40-70℃之間。當反應溫度過低時，同樣會導致催化劑效率下降，影響異丁烯的轉化效率；當反應溫度過高時，則所產生的副產物過多，直接導致催化劑的使用壽命下降。

3.醇烯比因素

在生產過程中，必須對醇烯比進行控制，一般是通過對甲醇用量的控制來達到目標。當所使用的甲醇量過大時，會導致整個反應的溫度下降，且醚化之后的甲醇量過大，生成的二甲醚還會對MTBE的整體純度造成影響。若甲醇不足，則會導致反應溫度過高，醚化之后的異丁烯含量過高，所產生的副產物量和種類都增加，從而影響MTBE的整體純度。在實際的生產應用過程中，因為甲醇量的不足而導致催化劑溫度失控的問題經常出現。

三、MTBE裝置催化劑失活解決方案

1.增設MTBE裝置碳四原料水洗系統

在改造過程中，在碳四原料的進料裝置處增加了一個用于除胺的旋流設備，將原料當中的雜質胺去除，從而達到避免催化劑中毒問題的出現，有效延長催化的使用壽命。其中，將甲醇回收塔的萃取水作為旋流器中除胺的用水，不但能夠滿足原料的水洗要求，而且還能夠保證萃取水得到周期性的循環更新。從實際的應用情況來看，水洗罐中胺的濃度從改造前的0.143mg／L增加到了19.12mg／L，表明該裝置具有極強的除胺效果。同時，從實際的生產應用情況來看，該方法還使得過濾器的更換周期得到延長，流程更加簡單，具有投資少、效益高的特點。

2.增設一臺一級反應器

與傳統的膨脹床反應設備以及低醇烯比的制備工藝路線相比，通過增設一臺一級反應器的方式，將之與兩臺一級反應器相互串聯，來提高系統的整體性。通常，是采用單個應用，相互備用的方式。當系統的處理量大時，通過并聯相連的方式來提高MTBE的整體產量；而當系統的轉化率較低時，則可以采用串聯使用的方式，達到提高催化劑的使用率目的。在對催化劑進行更換時，可以采用切換使用的方式讓裝置繼續生產應用，減少設備由于停工而導致的損失。

3.增加預反應器裝置

在實際的生產運行過程中，因為原料中存在的陽離子等雜質整體含量較高，因此車間通過技術改造，在充分調查研究的基礎上，在物料進入反應器之前通過并聯連接的方式增加了兩臺離子過濾器，且在每一臺的離子過濾器中裝填了0.625t的催化劑。通過這種方式，即使在生產過程中原料中的陽離子雜質超標之后，只會對過濾器中的樹脂產生影響，而不會影響到反應器中的催化劑活性。

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