[发明专利]一种低异丁烯含量混合碳四与甲醇反应合成MTBE的方法

说明书

技术领域

    本发明属于有机化学领域，具体涉及一种低异丁烯含量混合碳四与甲醇反应合成 MTBE的方法。

背景技术

MTBE（甲基叔丁基醚）具有调和辛烷值高、蒸汽压低的特点，并且是氧的载体，有较低的大气活性，能显著减少CO和未燃烧烃类的排放，是理想的成品油调和组分，以碳四中异丁烯与甲醇为原料生产MTBE是现在工业生产的主要方法。

   目前低异丁烯含量混合碳四生产甲基叔丁基醚（MTBE）的主要方法是：含有异丁烯的混合碳四经过轻重分离后与甲醇经静态混合器充分混合，混合原料经进料加热器预热后进入装用阳离子交换树脂催化剂的净化器中，脱除其中的碱及碱金属离子，然后经原料冷却器冷却后进入反应器进行醚化反应，最后经过催化分馏塔边反应边分离，得到产品MTBE的流程模式。

从工艺流程上看，低异丁烯含量混合碳四生产MTBE的主要包括以下几个步骤：

①原料轻重分离：通过轻重分离塔将原料混合碳四中的异丁烯含量提高到大于18w%。②原料预处理：轻重分离以后的混合碳四和甲醇经过静态混合器充分混合后进入装有阳离子交换树脂催化剂的净化器中，脱除其中的碱及碱金属离子。③反应及产品分离：净化器出来的物料经过蒸汽加热器后进入反应器，在反应器中阳离子交换树脂催化剂的作用下，发生预醚化反应生成MTBE，反应后的物料以汽液混合的形式进入催化蒸馏塔继续发生醚化反应和进行产品分离，甲醇和未反应碳四以共沸物的形式从塔顶馏出，馏出物经塔顶冷凝器冷凝后进入回流罐，其中一部份作为塔的回流，回流比为0.9-1.2，另一部分作为萃取塔的进料。从催化蒸馏塔塔底出来的物料经过冷却后成为MTBE产品。

从以上可以看出该流程在设计上还存在以下不足： ①轻重分离增加装置的能耗和投资，并且不可避免的会造成部分异丁烯的损失。②净化器的效果没有办法控制，一旦净化器的效果没有保证会增大下游工艺单元的负荷，使得装置异丁烯转化率和MTBE纯度没有办法达到要求。

发明内容

    本发明的目的是在于提供一种经济效益好且能保证装置长周期运行的一种低异丁烯含量混合碳四与甲醇反应合成MTBE的方法。

本发明采用的工艺流程包括以下步骤：①预醚化反应：含异丁烯10-15wt%的混合碳四与甲醇按异丁烯与甲醇分子比1：1-1：1.1经过静态混合器充分混合后经过反应进料加热器加热至30-50℃，进入预醚化反应器进行预醚化，预醚化反应器设置2-3层固定床催化剂床层。②醚化反应：从预醚化反应器出来的物料经中间冷却器冷却至30-50℃后，进入醚化反应器进行预醚化，醚化反应器设置2-3层固定床催化剂床层，醚化反应器出口异丁烯转化率≥90 %。③产品分离提纯：从醚化反应器出来的物料进入催化蒸馏塔进行进一步反应和分离，催化分馏塔上部设置3-12层催化剂床层，催化蒸馏塔出口异丁烯转化率≥99.5 %，催化蒸馏塔下部的MTBE经冷却后得到MTBE产品。

本发明较优的反应条件：预醚化反应器空速2-4h^-1（以混合碳四与甲醇共计，以下简称为湿基）,入口温度30-50℃，醚化反应器空速1-1.5h^-1（湿基）,入口温度30-50℃，预醚化反应器和醚化反应器的稳定温度控制在70-90℃左右，进料混合碳四中异丁烯与甲醇按分子比1：1-1：1.1，在催化蒸馏时回流比为0.9-1.2。

本发明在预醚化反应、醚化反应和催化蒸馏时使用催化剂为大型阳离子交换树脂，如D006催化剂。

    本发明的有效效果是：将原来的净化器改为预醚化反应器，预醚化反应器设置2-3层固定床催化剂床层，预醚化反应器空速3-4h^-1（湿基）,入口温度控制在30-50℃。通过这样改变，将原先净化器的辅助反应功能，变成了现在的预醚化反应器与醚化反应器的组合反应，使得醚化反应器的负荷变得更小，同时通过控制各床层的温升使得反应更加的温和，保证了反应在低异丁烯含量下也能得到合格的MTBE产品，并且通过预醚化反应器与醚化反应器的组合大大延长了催化剂的寿命和装置的开工周期。与现有工艺相比取消轻重分离塔以后，避免了异丁烯在轻重分离时的损失，提高了MTBE产品的收率。本发明提供了一种转化率高、成本低的低异丁烯含量混合碳四与甲醇反应合成MTBE的方法。

附图说明

    图1 为预醚化工艺流程图；