一種生產高純甲基叔丁基醚的方法與流程
2023-07-18 21:38:06
本發明屬於化工領域，尤其涉及一種生產高純甲基叔丁基醚的方法。
背景技術：
甲基叔丁基醚，英文縮寫為MTBE(methyl tert-butyl ether)，是一種無色、透明、高辛烷值的液體，具有醚樣氣味，是生產無鉛、高辛烷值、含氧汽油的理想調合組份，作為汽油添加劑已經在全世界範圍內普遍使用。它不僅能有效提高汽油辛烷值，而且還能改善汽車性能，降低排氣中CO含量，同時降低汽油生產成本。
甲基叔丁基醚一般由異丁烯與甲醇經醚化反應製成，其具體製備工藝包括：異丁烯和甲醇先在醚化反應器中反應得到反應液；然後反應液在催化蒸餾塔中繼續反應並蒸餾分離得到塔釜液(MTBE粗品)和醚後碳四；之後MTBE粗品在脫輕塔中脫除粗品中的甲醇、碳四等輕組分；最後在脫重塔中脫除粗品中的聚合物、重質硫等重組分，得到純度較高的甲基叔丁基醚產品。由於在高純MTBE的生產過程中需要使用脫輕塔和脫重塔對MTBE粗品進行精製，造成高純MTBE生產的能耗較高。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種生產高純甲基叔丁基醚的方法，本發明提供的方法在不使用脫輕塔的情況下依然能夠製備得到高純度的甲基叔丁基醚。
本發明提供了一種生產高純甲基叔丁基醚的方法，包括以下步驟：
a)、將甲醇和異丁烯按照摩爾比(1.07～1.09)：1加入到設置有催化層的醚化反應器中，甲醇和異丁烯在催化層存在下進行醚化反應，得到的反應液從醚化反應器的出料口排出；
b)、排出的反應液在催化蒸餾塔中繼續進行反應並蒸餾分離，得到塔底液；所述催化精餾塔的塔頂壓力為0.65～0.7MPa；所述催化精餾塔的塔底溫度為135～140℃；
c)、所述塔底液在脫重塔中進行精餾分離，得到甲基叔丁基醚；所述重脫塔的塔頂壓力為0.15～0.2MPa；所述重脫塔的塔底溫度為90～95℃。
優選的，步驟a)中，所述出料口排出的反應液的溫度為50～65℃。
優選的，步驟a)中，所述出料口排出的反應液的溫度為55～60℃。
優選的，步驟a)中，所述甲醇和異丁烯加入醚化反應器時的溫度為40～42℃。
優選的，步驟a)中，所述甲醇和異丁烯加入醚化反應器時的溫度為41～41.1℃。
優選的，步驟a)中，所述甲醇和異丁烯在醚化反應器中的停留時間為1～3h。
優選的，步驟b)中，所述催化精餾塔的塔頂壓力為0.67～0.69MPa。
優選的，步驟b)中，所述催化精餾塔的塔底溫度為137.3～138.3℃。
優選的，步驟c)中，所述重脫塔的塔頂壓力為0.17～0.19MPa。
優選的，步驟c)中，所述重脫塔的塔底溫度為92～94℃。
與現有技術相比，本發明提供了一種生產高純甲基叔丁基醚的方法。本發明提供的方法包括以下步驟：a)、將甲醇和異丁烯按照摩爾比(1.07～1.09)：1加入到設置有催化層的醚化反應器中，甲醇和異丁烯在催化層存在下進行醚化反應，得到的反應液從醚化反應器的出料口排出；b)、排出的反應液在催化蒸餾塔中繼續進行反應並蒸餾分離，得到塔底液；所述催化精餾塔的塔頂壓力為0.65～0.7MPa；所述催化精餾塔的塔底溫度為135～140℃；c)、所述塔底液在脫重塔中進行精餾分離，得到甲基叔丁基醚；所述重脫塔的塔頂壓力為0.15～0.2MPa；所述重脫塔的塔底溫度為90～95℃。本發明通過對甲基叔丁基醚生產過程中的工藝參數進行優化控制，能夠在停脫輕塔的情況下製備高純度的甲基叔丁基醚。實驗結果表明：採用本發明提供的方法製備得到的甲基叔丁基醚的純度≥99.5％。
具體實施方式
下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
本發明提供的一種生產高純甲基叔丁基醚的方法，包括以下步驟：
a)、將甲醇和異丁烯按照摩爾比(1.07～1.09)：1加入到設置有催化層的醚化反應器中，甲醇和異丁烯在催化層存在下進行醚化反應，得到的反應液從醚化反應器的出料口排出；
b)、所述反應液在催化蒸餾塔中繼續進行反應並蒸餾分離，得到塔底液；所述催化精餾塔的塔頂壓力為0.65～0.7MPa；所述催化精餾塔的塔底溫度為135～140℃；
c)、所述塔底液在脫重塔中進行精餾分離，得到甲基叔丁基醚；所述重脫塔的塔頂壓力為0.15～0.2MPa；所述重脫塔的塔底溫度為90～95℃。
在本發明提供的製備方法中，首先將甲醇和異丁烯按照摩爾比(1.07～1.09)：1加入到設置有催化層的醚化反應器中。其中，所述甲醇和異丁烯的摩爾比還可表達為1.08±0.01；所述甲醇和異丁烯加入醚化反應器時的溫度優選為40～42℃，更優選為41～41.1℃。在本發明中，所述催化層中的催化劑型號優選為D-005型催化劑，所述D-005型催化劑由丹東明珠特種樹脂有限公司提供。在本發明提供的一個實施例中，所述醚化反應器內共計裝有三段催化層。在本發明提供的一個實施例中，所述醚化反應器的總容積為50～100mm，具體可為75m。在本發明提供的一個實施例中，所述醚化反應器的內徑為2000～3000mm，具體可為2400mm；厚度為15～20mm，具體可為18mm；高度為20000～25000，具體可為22655mm。甲醇和異丁烯加入醚化反應器後，在催化層存在下進行醚化反應，得到的反應液從醚化反應器的出料口排出。其中，所述出料口排出的反應液的溫度優選為50～65℃，更優選為55～60℃；所述甲醇和異丁烯在醚化反應器中的停留時間優選為1～3h，更優選為2h。
排出的反應液在催化蒸餾塔中繼續進行反應並蒸餾分離，得到塔底液。在本發明中，所述催化精餾塔上半段為催化段，下半段為精餾段，催化段的催化劑型號優選為D-005T型催化劑，所述D-005T型催化劑由丹東明珠特種樹脂有限公司提供。在本發明提供的一個實施例中，所述催化蒸餾塔的內徑為2600～3000mm。在本發明提供的一個實施例中，催化蒸餾塔的催化段高度為500～1200mm，具體可為900mm。在本發明提供的一個實施例中，催化蒸餾塔的精餾段的塔盤層數為69層。催化精餾塔運行過程中，所述催化精餾塔的塔頂壓力為0.65～0.7MPa，優選為0.67～0.69MPa，即0.68±0.01MPa；所述催化精餾塔的塔底溫度為135～140℃，優選為137.3～138.3℃，即137.8±0.5℃。
催化蒸餾塔的塔底液泵送到脫重塔中，在脫重塔中進行精餾分離。在本發明提供的一個實施例中，所述催化精餾塔的內徑為1500～2000mm，具體可為1800mm；所述催化精餾塔的高度為35000～40000mm，具體可為37325mm；所述催化精餾塔的總容積為70～90m3，具體可為79.4m3；所述催化精餾塔的塔盤層數為40～80層，具體可為60層。脫重塔運行過程中，所述重脫塔的塔頂壓力為0.15～0.2MPa，優選為0.17～0.19MPa，即0.18±0.01MPa；所述重脫塔的塔底溫度為90～95℃，優選為92～94℃，即93±1℃。脫重塔的餾出液即為本發明製備的甲基叔丁基醚產品。
本發明通過對甲基叔丁基醚生產過程中的工藝參數進行優化控制，能夠在停脫輕塔的情況下製備高純度的甲基叔丁基醚。實驗結果表明：採用本發明提供的方法製備得到的甲基叔丁基醚的純度≥99.5％。
為更清楚起見，下面通過以下實施例進行詳細說明。
實施例
本實施例使用的甲醇純度為99％，異丁烯純度為43～45％；
本實施例涉及的醚化反應器的內徑2400mm、厚度18mm、高22655mm、總容積75m，反應器內共計裝有3段催化劑，催化劑型號為D-005型催化劑；
本實施例涉及的催化精餾塔上半段為催化段，下半段為精餾段，催化段的催化劑型號為D-005T型催化劑，催化蒸餾塔的內徑2600～3000mm、催化段高度900mm、精餾段的塔盤層數為69層；
本實施例涉及的脫重塔的內徑1800mm、高度37325mm、總容積79.4m33、含有塔盤60層；
本實施例涉及的甲基叔丁基醚製備過程如下：
甲醇和異丁烯按照摩爾比1.08±1混合後加入到醚化反應器中，進料流量為49.5m3/h，醚化反應器進料口溫度控制在41.1℃；甲醇和異丁烯進入反應器後在反應器中進行醚化反應器，得到反應液從反應器的出料口排出，原料物在反應器中的停留時間控制在2h，出料口排出的反應液的溫度控制在55～60℃；
排出的反應液在催化蒸餾塔中繼續進行反應並蒸餾分離，催化蒸餾塔運行過程中的塔頂壓力控制在0.68±0.01MPa，塔底溫度控制在137.8±0.5℃，塔底液位控制在50±10％
催化蒸餾塔的塔底液泵送至脫重塔中進行精餾分離，脫重塔過程中的塔頂壓力控制在0.18±0.01MPa，塔底溫度控制在93±1℃，塔液位控制在50±10％，脫重塔的餾出液即為甲基叔丁基醚產品。
對製備的甲基叔丁基醚產品進行成分分析，結果如表1所示：
表1實施例製備的甲基叔丁基醚的成分分析表
通過表1的數據可以看出，本實施例製備得到的甲基叔丁基醚的純度≥99.5％。
對比例
參照實施例的製備過程，其區別僅在於：1)甲醇和異丁烯的摩爾比為1.2:1，2)醚化反應器進料口溫度控制在50℃，醚化反應器出料口溫度控制在66℃，催化蒸餾塔的塔頂壓力控制在0.6MPa，催化蒸餾塔的塔底溫度控制在121℃，脫重塔的塔頂壓力控制在0.01MPa，脫重塔的塔底溫度控制在91℃。
對製備的甲基叔丁基醚產品進行成分分析，結果如表2所示：
表2對比例製備的甲基叔丁基醚的成分分析表
對比表1和表2的數據可以看出，對比例的甲基叔丁基醚產品純度遠低於實施例，說明本發明通過對甲基叔丁基醚生產過程中的工藝參數進行優化控制，顯著提高了甲基叔丁基醚產品的純度，在停脫輕塔的情況下依然可以製備獲得純度滿足市場要求的高純甲基叔丁基醚。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。