[实用新型]一种合成甲基叔丁基醚的反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及有机催化反应，具体地说是一种合成MTBE的反应器，主要应用于液态物料的固体酸催化反应。

背景技术

众多有机化学反应，需要在催化剂的作用下，才能在适宜的条件下得以完成。如何更充分、更有效的发挥催化剂的作用，始终是化工界研究的重要课题。

现以异丁烯和甲醇的醚化反应，合成甲基叔丁基醚(MTBE)为例，对此加以说明。

在现有的MTBE生产装置中，绝大多数装置配备的醚化反应系统均由三段固定床叠加而成。为防止催化剂中毒，延长催化剂的使用周期，在醚化反应器前设置了两台离子过滤保护器(参见附图1所示)。催化剂的使用寿命设计为一年。

醚化反应使用的催化剂是一种大孔型强酸性阳离子交换树脂。该树脂具有催化反应、离子交换、有机吸附等三种功能。作为催化剂使用时，由于其具有良好的活性和选择性，可以使异丁烯的转化率达到90％以上。当其活性逐渐下降以后，就需要及时予以更换。(注意：此时树脂催化剂的催化功能不能满足使用要求时，其各种功能仍有利用价值。)在这种状况下，装置停产换剂实属无奈，对树脂催化剂而言，无疑是一种浪费。

现有的反应系统存在以下缺点：

1.更换催化剂时，装置必须停产，无法做到长周期运转，并且物料损耗较多。

2.离子过滤保护器和醚化反应器，它们内装填的是同类型产品，均具有催化反应的功能。由于温度、压力、停留时间等工况条件的差异，前者的作用是除去反应物料中的有害杂质，而不能发挥其催化反应的功能，将树脂催化剂的“离子交换”和“催化”两种功能人为的隔裂开；

3.以固定床方式运行的醚化反应器，极易出现液体物料沿截面分布不均匀的现象，使得催化床层温度局部偏高；同时，催化剂被压实、结块的现象时有发生，导致反应系统因压力降过大而停产。

实用新型内容

本实用新型提供一种可成功应用于工业装置的新型反应器配置，可以做到不停产换剂(催化剂)，提高了生产的效率，从而使装置“高效、稳定、长周期”运转的目标得以实现。同时，还可以充分发挥树脂催化剂的各种功效，做到物尽其用，降低了生产成本。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案：

一种合成MTBE的反应器，包括醚化反应器、换热器、反应原料进口管道和产物出口管道，所述醚化反应器为≥3个醚化反应段的分体式结构，分体式结构是指每一个醚化反应段均具有各自独立的、内部填充有催化剂的罐体，在罐体的下端设置有进料口，在罐体的上端设置有出料口；

原料进口管道分别经阀门与罐体进料口相连，产物出口管道分别经阀门与罐体出料口相连；

每一个醚化反应段的罐体出料口均经阀门通过管道与另一罐体进料口相连，各个不同的罐体依次串接，构成一个连续的环状串联体系；

换热器的入口经阀门通过管道与每一个醚化反应段的罐体出料口相连，换热器的出口经阀门通过管道与每一个醚化反应段的罐体进料口相连。

所述醚化反应器最好为具有3个醚化反应段的分体式结构；所述各个醚化反应段的不同的罐体的空间位置为平行设置、且安放的底面高度一致。

所述反应器用于异丁烯和甲醇为原料醚化反应合成甲基叔丁基醚的过程中，醚化反应段罐体的设计参数为：体积空速SV为0.5-5.0，物料在反应器内线速为5-20m/h；树脂催化剂装填的高径比为2-5；单台反应器的装填系数为0.7-0.85；合成甲基叔丁基醚过程时，反应器操作时的工艺条件为：原料中异丁烯的含量为10-60％wt，甲醇与异丁烯进料的醇烯mol比为0.9-1.1；反应温度为30-80℃，操作压力为0.6-0.9MPa；

当所述醚化原料中异丁烯含量＜30％wt时，换热器直接通过管道与罐体A、B、C的进料口相连即可；而当醚化原料中异丁烯含量≥30％wt时，需要在换热器的出品管道上增设一台泵，再通过管道与罐体A、B、C的进料口相连，即可实现外循环取热。

反应系统采用三段膨胀床反应器(A、B、C)平行、串联配置(参见附图2所示)。其技术特点为：

1.在正常操作状况下，三台反应器中使用其中的两台(如A、B)，即可满足使用要求，另一台(此时为C)反应器备用。这种做法通常称为“开二备一”。

2.反应器内装填的树脂催化剂在使用过程中，其活性将缓慢下降；同时采用膨胀床操作时，反应区域将是活塞状自下而上缓慢移动。当反应器中的树脂催化剂的反应活性下降时，仍有较强的离子交换功能。(试验数据表明：当树脂催化剂的全交换容量低于3.6-3.8mmol/g(干)时，其反应活性将明显降低，而此时其离子交换能力仅降低～30％)。