影響M TBE產品質量的因素分析及優化措施探討

劉鎧僑（盤錦遼河油田大力集團有限公司環保貿易分公司 124022）

MTBE（甲基叔丁基醚），其辛烷值高(RO N：117，M ON：101)，可以任何比例與汽油互溶，對于直餾汽油、催化裂化汽油、催化重整汽油等各種汽油有著良好的調和效應，是生產無鉛、含氧、低芳、低烯的高辛烷值汽油的理想調合組分。本MTBE裝置建生產能力為1.2萬噸/年。產品MTBE主要用于將我公司催化裝置生產的汽油調和至93#汽油。本文結合MTBE裝置生產實際分析探討MTBE產品質量的影響因素，提出優化操作的具體方法，對指導生產高質量MTBE產品有非常重要的意義。

一、裝置工藝流程及醚化反應機理

1.工藝流程

MTBE裝置以氣體分餾裝置生產的混合碳四組分為原料，與甲醇以一定比例混合，經過預處理器、吸附器，脫除原料中少量的硫、堿性物質后，混合碳四與甲醇混合組分被加熱至60℃左右進入反應器，在大孔強酸性陽離子交換樹脂催化劑的作用下異丁烯與甲醇發生醚化反應，反應后的物料進入蒸餾塔共沸蒸餾，蒸餾塔底部產品為MTBE，塔頂混合碳四組分一部分作為蒸餾塔回流組分打回塔內，另一部分作為液化氣產品。

2.醚化反應機理

在一定的溫度和壓力下，異丁烯和甲醇的混合組分發生醚化反應生成MTBE。在合成MTBE的過程中，還同時發生少量的副反應：生成異辛烯/三甲基戊烯 、丁醇、二甲基醚。

二、產品質量影響因素

1.醇烴比對產品質量的影響

醇烯比是指進料中的原料甲醇與異丁烯的體積比，醇烴比的控制是影響MTBE產品質量的關鍵因素，醇烴比過大，過量的甲醇會被帶入MTBE產品中，降低產品純度，而且過量的甲醇在反應器中會引發生副反應，生成二甲醚、叔丁醇等副產物；醇烴比過小，會引發異丁烯自聚反應，常常由于強烈的放熱導致反應器超溫，甚至燒壞催化劑，同時高溫還會促成二甲醚等副反應的發生，導致MTBE產品中副產物含量增加，降低MTBE產品純度。

我們根據實際生產情況對反應的醇烴比進行了適當調整，當醇烴比一定時，隨著原料混合碳四中異丁烯含量的增加，產品MTBE中甲醇含量呈下降的趨勢；隨著醇烴比由1:27過渡至1:30，產品MTBE中甲醇含量有明顯降低的趨勢，我們將反應的醇烴比控制在1:30，產品中甲醇含量較好地控制在0.1%左右，比產品質量控制指標中甲醇含量小于0.5%有大幅下降，由于我公司MTBE裝置沒有甲醇萃取回收系統，因此控制好醇烴比，有效減低產品中甲醇含量對提高MTBE產品質量至關重要。

2.反應器操作溫度對產品質量的影響

異丁烯與甲醇在催化劑作用下生成MTBE的反應，是一個可逆放熱反應。在一定的異丁烯濃度和醇烯比下，反應溫度的高低不僅影響異丁烯的轉化率，而且也影響生成甲基叔丁基醚的選擇性、催化劑壽命和反應速度。

實際生產中，控制好原料預熱溫度則是控制好反應器溫度的關鍵，而且原料預熱溫度也影響著反應器床層的溫度分布，當反應器床層溫度超過60℃時，須及時對原料預熱器進行調節，避免原料預熱器出口溫度長時間偏高，若原料預熱器出口溫度長時間超過50℃，將會由于醚化反應的劇烈放熱導致反應器溫度在較短的時間內迅速上升，加劇副反應的發生，產品中副產物異辛烯和叔丁醇含量明顯增加，而且高溫極易導致催化劑磺酸基團脫落，降低催化劑活性，縮短催化劑的使用壽命。

3.分餾塔操作條件對產品質量的影響

經過反應器醚化反應后的混合物料為MTBE產品、未反應的混合碳四、甲醇及少量的副產物，MTBE的沸點是55.5℃，混合碳四的沸點是-7℃—6℃，由于MTBE和混合碳四的相對揮發度及沸點相差較大，生產中采用共沸蒸餾的方法將他們進行分離。混合碳四和甲醇的共沸物從塔頂采出，經塔頂冷凝器冷凝為液態后作為液化氣產品，塔底則采出MTBE產品和少量的副產物。

①分餾塔操作溫度對產品質量的影響，分餾塔底溫與M TB E純度關系；當分餾塔底溫控制在120℃-130℃范圍時，MTBE純度可達到93%以上，塔底溫度偏低，MTBE產品中未反應混合碳四含量偏高，影響產品純度，溫度超過130℃，雖然產品純度明顯提高，但一部分MTBE會被帶入到塔頂，降低塔底MTBE產品的收率，因此從產品純度和收率兩方面考慮，實際生產中塔底溫度控制在120℃-130℃為宜。

②分餾塔操作壓力對產品質量的影響

我單位MTBE裝置采用熱旁通壓力控制流程實現分餾塔壓力的控制：當塔底液位偏高時，塔底溫度往往達不到控制指標，通過開大塔底重沸器蒸汽調節閥來實現提高塔底溫度則需要較長的時間，一方面影響到分餾塔的操作平衡，導致塔底混合碳四含量增加，另一方面也增加了裝置的蒸汽能耗。

熱旁路冷凝器的傳熱面積比常規計算值大，所以冷凝速度很快，操作中通過適當關小熱旁路上的調節閥，使塔頂汽相物料經主管線上冷凝器冷凝量增大，則會在較短的時間內將塔底液位調整至操作控制指標范圍內，當塔底液位降低后，塔底溫度則會較快地達到操作控制溫度，在較短的時間內使分餾塔達到平衡。既縮短了操作調整時間，也很好地控制了塔底重沸器蒸汽的消耗量。

綜上所述，分餾塔運行的好壞，是控制MTBE產品質量的關鍵因素，操作中控制好塔底溫度和塔壓等關鍵參數正常平穩，才能保證MTBE產品純度合格。

結語

通過結合我公司MTBE裝置生產實際，分析MTBE產品質量的影響因素，進而提出優化產品質量的具體措施：根據原料異丁烯含量適當調整醇烴比將會對MTBE產品中甲醇含量起到至關重要的作用。在日常操作過程中，控制好反應器溫度能有效降低醚化反應副產物，延長催化劑使用壽命，穩定催化劑活性。選擇合適的分餾塔底溫和操作壓力，能有效控制塔底碳四含量，是提高MTBE產品純度的保障。

[1]中國石油遼河石化公司 1.2萬噸/年MTBE裝置操作規程.

[2]中國石化上海高橋石化公司 甲基叔丁基醚裝置操作工技能培訓教材.