[发明专利]甲基叔丁基醚的制备方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种醚类的生产工艺，特别涉及一种采用叔丁醇和甲醇反应制备甲基叔丁基醚的方法及其装置。 

背景技术

甲基叔丁基醚（MTBE）主要用途是：（1）是一种优良的高辛烷值汽油添加剂和抗爆剂。（2）还可作为化学试剂、反应溶剂。例如，在叔丁基化反应过程中作为叔丁基化试剂，也可代替二乙基醚或四氢呋喃作为反应溶剂。（3）也可用于分解制取高纯度异丁烯。 

我国现有炼厂装置结构不能满足高标号汽油的生产，即催化裂化汽油在各类汽油中占80%左右的比例，高标号汽油的主要生产装置—催化重整装置所占比例明显偏低，造成我国大部分炼油厂的高辛烷值组分不足。目前采用添加MTBE提高催化裂化汽油辛烷值是最经济、有效的手段。2011年，国内MTBE表观消费量约为5.20Mt。 

目前生产MTBE的主流工艺是异丁烯与甲醇反应，采用阳离子交换树脂为催化剂。2012年前后，环氧丙烷的生产装置在国内陆续投产，副产物叔丁醇的产量也将增加，一套年产环氧丙烷253kt的生产装置，每年联产叔丁醇332kt，这将导致叔丁醇的产能过剩，开发以叔丁醇为原料的MTBE非异丁烯制备工艺有较好前途。 

现有技术中，EP0659722A1以叔丁醇和甲醇为原料，采用两个醚化反应器进行反应，生成并提纯MTBE。该工艺没有考虑未反应的甲醇、叔丁醇、水的回收，并且以水作为萃取剂，没有考虑到叔丁醇、水的共沸问题，以及如何脱水，这些都导致了较低的反应转化率。经过第二醚化反应器反应之后，异丁烯转化率也只能达到81%左右。 

US5741953介绍了一种叔丁醇和甲醇反应生成MTBE的工艺。该专利使用了两个反应器和一个催化蒸馏塔，工艺流程复杂，投资费用大。在第二个反应器中，叔丁醇的转化率最高只能达到84%，后续催化蒸馏塔的负荷较大。该专利使用水作为萃取剂，也没有考虑到叔丁醇、水的共沸问题，从而影响反应的平衡。 

发明内容

本发明的目的是提供一种采用叔丁醇和甲醇反应制备甲基叔丁基醚的方法，该方法实现了异丁烯的完全转化，提高了MTBE的收率，避免了使用水作萃取剂产生的叔丁醇、水的共沸问题，本发明同时提供了生产装置。 

本发明所述的甲基叔丁基醚的制备方法如下： 

（1）反应：叔丁醇和甲醇混合以后进入到反应器中进行反应生成含有叔丁醇、甲醇、 MTBE、异丁烯和水的混合气； 

（2）萃取：步骤（1）得到的混合气进入到萃取塔进行萃取，异丁烯、MTBE从萃取塔塔顶馏出，叔丁醇、甲醇、微量的MTBE、水及萃取剂从萃取塔釜流出； 

（3）催化蒸馏：步骤（2）得到的异丁烯、MTBE补充甲醇后一起进入到催化蒸馏塔进行催化蒸馏，催化蒸馏塔塔顶含有甲醇、异丁烯的产物返回到反应器中继续反应，MTBE自催化蒸馏塔塔釜出口流出； 

（4）萃取剂回收：步骤（2）得到的叔丁醇、甲醇、微量的MTBE、水及萃取剂从萃取塔釜流出后进入第一萃取剂回收塔，叔丁醇、甲醇及微量的MTBE从第一萃取剂回收塔塔顶馏出，回到反应器进行反应，萃取剂和水从塔釜流出，进入到第二萃取剂回收塔中，通过减压蒸馏，水自塔顶馏出，萃取剂回到萃取塔循环使用。 

所述的反应器为1个或多个并联的固定床反应器。 

采用本发明提供的方法，叔丁醇的转化率和收率都很高，基本没有损失。萃取剂与水通过减压蒸馏，分离效果好，不存在共沸组成，基本完全分开。工艺流程简单，生产成本低，能得到合格的MTBE产品。 

所述的实现上述方法的装置，包括一个或多个并联的反应器，一个萃取塔，第一萃取剂回收塔、第二萃取剂回收塔和一个催化蒸馏塔；其中反应器与萃取塔、催化蒸馏塔依次相连，萃取塔还与第一萃取剂回收塔、第二萃取剂回收塔依次相连，催化蒸馏塔与反应器相连，第一萃取剂回收塔与反应器相连。 

所述的萃取塔是由塔板或填料组成的气液萃取塔。 

所述的第一萃取剂回收塔是塔板或填料组成的常压的蒸馏塔。 

所述的第二萃取剂回收塔是塔板或填料组成的减压的蒸馏塔。 

所述的催化蒸馏塔是由塔板或填料组成的气液反应蒸馏塔。 

所述的催化蒸馏塔是由塔板或填料组成的气液反应蒸馏塔。 

所述的反应器优选固定床反应器。 

上述技术方案中： 

所述的萃取塔操作条件为：溶剂摩尔比（即萃取剂与混合气体摩尔比）2:1～10:1，优选3:1～5:1；塔顶压力为0.2～1.5Mpa，优选0.5～1.2Mpa；萃取温度20～120℃，优选40～80℃。