一種利用混合碳四生產甲基叔丁基醚的組合裝置的製作方法

2023-12-08 10:31:16 2

專利名稱：一種利用混合碳四生產甲基叔丁基醚的組合裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種甲基叔丁基醚的合成裝置，尤其是涉及一種利用混合碳四生產甲基叔丁基醚的組合裝置。
技術背景 甲基叔丁基醚是一種重要的汽油添加劑，亦可用來作製取高純度異丁烯。利用混合碳四與甲醇進行醚化反應，是當前甲基叔丁基醚的主要來源。醚化反應是一种放熱可逆反應，低溫有利於促使反應向生成甲基叔丁基醚的反應方向進行，並能夠抑制副反應的發生。根據反應器結構形式和取熱方式的不同，甲基叔丁基醚合成技術存在以下幾種具體形式I、固定床反應技術固定床技術採用的是下流式固定床反應器，在60 80°C的液相條件下，甲醇與異丁烯在強酸陽離子交換樹脂的作用下，反應生成甲基叔丁基醚。該技術採用外循環取熱方式來控制反應溫度，用冷卻水在反應器外移走反應熱，用分餾塔實現反應產物甲基叔丁基醚與甲醇以及剩餘碳四的分離。此法適用於含異丁烯濃度變化較大的碳四原料。然而儘管用水冷卻，反應器內部仍會出現局部熱點，發生副反應，影響MTBE質量。2、膨脹床反應技術該技術採用上流式膨脹床反應器，在生產過程中，反應原料自下而上流經膨脹床反應器催化劑床層，原料流速達到一定值後，催化劑床層便開始膨脹，由於催化劑床層受到輕微的擾動，有利於碳四原料、甲醇與催化劑的充分接觸，加快反應床層的傳熱，使床層溫度分布均勻。此方法投資少，結構簡單，催化劑裝卸方便，但操作彈性較小，仍需要採用外循環取熱方式來控制反應溫度。3、混相床反應技術該技術的主要特徵是合成甲基叔丁基醚的反應不是在純液相條件下進行，而是控制較低壓力，工藝物料部分氣化，使其在相應壓力的沸點下進行醚化反應。反應物料呈氣液混相狀態，反應熱由混合碳四在泡點下汽化帶走。這樣就消除了固定床和膨脹床工藝溫升大的弊端，儘量減少副反應發生。混相床反應技術只能應用於異丁烯含量小於30%的情況。因為異丁烯含量太高，反應放熱量很多，進料中隋性碳四即使全部汽化也吸收不了反應熱，此時，床層溫度就不能有效控制了。4、催化精餾反應技術催化精餾反應技術是在催化精餾塔中，同時進行甲基叔丁基醚的合成與產物的分離過程。反應放出的熱量直接用來分餾，既減少了外部冷卻裝置又控制了反應的溫度，防止了反應器熱點超溫現象，有效的降低了能耗，節省了投資。另外，在催化精餾塔中，由於生成物甲基叔丁基醚被及時分離，降低了反應混合物中甲基叔丁基醚的濃度，促使反應平衡向正反應方向移動，從而有效的提高了異丁烯的轉化率。但催化精餾反應技術投資高，催化劑裝填難度大，不適於處理異丁烯含量高的原料，一般與其他技術聯合使用。

實用新型內容本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種原料適應性強、反應溫度低、副反應少、異丁烯轉化率高的利用混合碳四生產高質量甲基叔丁基醚的組合裝置。本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現一種利用混合碳四生產甲基叔丁基醚的組合裝置，該裝置採用一級混相床反應器、外取熱與增壓系統、二級液相床反應器和催化蒸餾塔組合系統，由混合碳四中的異丁烯與甲醇反應合成甲基叔丁基醚。該裝置包括原料淨化器、一級混相床反應器、外取熱與增壓系統、二級液相床反應器、催化蒸餾塔及管線。原料淨化器與一級混相床反應器的下入口相連，一級混相床反應器上出口連接外取熱與增壓系統的入口，外取熱與增壓系統的出口管線分成兩路，一路返回混相床反應器下入口，一路連接二級液相床反應器入口，二級液相 床反應器出口與催化蒸餾塔入口相連，催化蒸餾塔帶有塔頂冷凝器、回流罐、回流泵和塔釜再沸器。其中外取熱與增壓系統由冷凝冷卻器、冷凝罐、泵及管線組成，外取熱與增壓系統入口連接冷凝冷卻器，冷凝冷卻器連接冷凝罐，冷凝罐連接泵，泵連接外取熱與增壓系統出□。經過除雜的混合碳四和甲醇混合原料，經原料淨化器淨化後，進入混相床反應器進行醚化反應，反應過程中部分液體氣化，吸收反應過程中放出的熱量，反應後氣液混合物從混相床反應器上出口出來，進入外取熱與增壓系統，經冷凝冷卻器冷卻，全部變成液相進入冷凝罐，用泵加壓後，離開外取熱與增壓系統，分成兩部分，一部分返回混相床反應器入口，調節反應器進料中異丁烯的濃度和醚化反應的溫度，另一部分進入液相床反應器入口，在液相床反應器內進一步發生醚化反應，反應後物料從液相床反應器出口出來，進入催化蒸懼塔。催化蒸懼塔能夠在反應的同時分離出反應產物，促使反應平衡向正反應方向移動，提高反應物料中異丁烯的轉化率。催化蒸餾塔頂出來的物料經冷凝器冷凝後，進入回流罐，不凝氣排出裝置，冷凝液用回流泵加壓後一部分作為塔頂回流返回催化蒸餾塔，另一部分去後續的甲醇回收工序。催化蒸餾塔釜物料一部分經再沸器氣化後返回催化蒸餾塔，另一部分去後續的甲基叔丁基醚產品精製工序。所述的一級混相床反應器為在反應器內部發生反應的同時有液相氣化的反應器，反應器內部含有氣液兩相。所述的一級混相床反應器可以是I臺，也可以有多臺，反應器之間可以任意串聯，也可以並聯操作。所述的二級液相床反應器為單一液相或含有少量氣相的反應器，該反應器內液相的溫度低於操作壓力下的泡點溫度，包括固定床反應器和膨脹床反應器。所述的固定床反應器為反應器內催化劑床層固定的反應器，反應原料自上而下流經催化劑床層。所述的膨脹床反應器為上流式反應器，反應原料自下而上流經膨脹床反應器催化劑床層，原料流速達到一定值後，催化劑床層便開始膨脹，床層顆粒能夠輕微擾動，可避免溝流，有利於反應物料與催化劑充分混合。[0021]所述的二級液相床反應器可以是I臺，也可以有多臺，反應器之間可以任意串聯，也可以並聯操作。所述的催化蒸餾塔由三部分構成上部為精餾段；中部為反應段，裝有醚化反應催化劑；下部為提餾段。與現有技術相比，本實用新型具有如下優點I、採用混相床反應器、液相床反應器和催化蒸餾塔進行組合，將這三種技術的優點科學有機的組合在一起，反應溫度低，原料適應性強，副反應少，異丁烯轉化率高；2、增加了外取熱與增壓系統，作為混相床反應器的外循環取熱流程，既保持了混相床反應器反應推動力大的優點，又提高了混相床反應器的原料適應性。當原料中異丁烯濃度較低時，不投用外循環取熱流程，混相床反應器與普通混相床反應器相同；當原料中異 丁烯濃度較高時，投用外循環取熱流程，因為存在氣化吸熱，所需要的外循環流量較其它技術要少得多，從而保持了混相床的反應物濃度高和反應產物濃度低的優點；3、混相床反應產物經外取熱與增壓系統升壓後作為液相床反應器與催化蒸餾塔進料，使得混相床反應器與催化蒸餾塔可以獨立的調控操作壓力，即可滿足混相床反應器低壓操作、部分氣化調控溫度的要求，又能保證催化蒸餾塔在合適的壓力下操作；4、一級混相床操作壓力不受後續系統壓力平衡的制約，可以使用較低的壓力、較低的溫度進行反應。二級液相床反應器和催化蒸餾塔進料中異丁烯的濃度較低，反應放熱少，反應溫度也較低。所以整個醚化反應過程都是在較低的溫度下進行的，抑制了副反應的發生；5、甲基叔丁基釀廣品中的副廣物含量少，易於提純，提純後的聞純甲基叔丁基釀產品，可用來裂解生產聚合級異丁烯；6、採用催化蒸餾塔異丁烯轉化率高；醚後碳四中異丁烯含量低，可作為生產正丁烯的原料，而不需考慮異丁烯和正丁烯這對難分離組分的分離問題。

圖I為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。實施例一種利用混合碳四生產甲基叔丁基醚的組合裝置，其結構如圖I所示，採用混相床反應器、外取熱與增壓系統、膨脹床反應器和催化蒸餾塔組合系統，由混合碳四中的異丁烯與甲醇反應合成甲基叔丁基醚，該裝置包括原料淨化器I、混相床反應器2、外取熱與增壓系統AB (包括冷凝冷卻器3、冷凝罐4和泵5)、膨脹床反應器6、催化蒸餾塔7和連接管線。原料淨化器I與混相床反應器2的下入口相連，混相床反應器2上出口連接外取熱與增壓系統AB入口 A，入口 A連接冷凝冷卻器3，冷凝冷卻器3連接冷凝罐4，冷凝罐4連接泵5，泵5連接外取熱與增壓系統出口 B，外取熱與增壓系統出口 B管線分成兩路，一路返回混相床反應器2下入口，一路連接膨脹床反應器6入口，膨脹床反應器6出口與催化蒸餾塔7入口相連。催化蒸餾塔7帶有塔頂冷凝器8、回流罐9、回流泵10和塔釜再沸器11。[0034]本實用新型在使用時，混合原料先進入混相床反應器2進行醚化反應，反應後混合物料經外取熱與增壓系統冷卻和增壓後，如果原料中異丁烯濃度較低，則冷卻增壓後的混合物料直接去膨脹床反應器進行進一步醚化反應。如果原料中的異丁烯濃度較高，則冷卻增壓後的混合物料一部分返回混相床反應器2，調節反應物料的濃度和醚化反應的溫度，剩餘部分進入膨脹床反應器6。在膨脹床反應器6內進行進一步醚化反應，此時異丁烯的轉化率可達到92%以上，然後進入催化蒸餾塔7進行深度醚化反應，提高異丁烯的轉化率。原料混合碳四和工業甲醇中含有C5+、C3-、水、有機鹼、無機鹼、氮化合物和微量金屬元素等雜質。這些雜質會對反應催化劑和產品質量產生影響，應在進入裝置前脫除。具體如下所示經過除雜的混合碳四和甲醇混合原料20經原料淨化器I淨化後，進入混相床反應器2進行醚化反應，反應過程中部分液體氣化，吸收反應過程中放出的熱量，反應後氣液混合物21從混相床反應器2上出口出來，進入外取熱與增壓系統AB，經冷凝冷卻器3冷卻，全部變成液相進入冷凝罐4，用泵5加壓後，通過出口 B離開外取熱與增壓系統，分成物流22 和物流23，物流23返回混相床反應器2，調節混相床反應器2進料中異丁烯的濃度和醚化反應的溫度，物流22進入膨脹床反應器6，在膨脹床反應器6內進一步發生醚化反應，反應後物料從膨脹床反應器6出口出來，進入催化蒸餾塔7。催化蒸餾塔7塔頂出來的物料24經塔頂冷凝器8冷凝後，進入回流罐9，不凝氣27去管網，冷凝液用回流泵10加壓後一部分作為塔頂回流返回催化蒸餾塔7塔頂，另一部分作為抽餘碳四26去後續的甲醇回收工序。催化蒸餾塔7塔釜物料一部分經再沸器氣化後返回催化蒸餾塔7，一部分作為粗甲基叔丁基釀廣品25去後續的甲基叔丁基釀廣品精製工序。以此方式利用混合碳四生產甲基叔丁基醚，混相床反應器和催化蒸餾塔的壓力可以獨立操控，混相床反應器原料適應性強，反應溫度低，副反應少，異丁烯轉化率高，醚後碳四中異丁烯含量少，甲基叔丁基醚產品質量高。
權利要求1.一種利用混合碳四生產甲基叔丁基醚的組合裝置，其特徵在於，該裝置包括原料淨化器、一級混相床反應器、外取熱與增壓系統、二級液相床反應器、催化蒸餾塔及管線，所述的原料淨化器與一級混相床反應器的下入口相連，一級混相床反應器上出口連接外取熱與增壓系統的入口，外取熱與增壓系統的出口管線分成兩路，一路返回混相床反應器下入口，一路連接二級液相床反應器入口，二級液相床反應器出口與催化蒸餾塔入口相連，所述的催化蒸餾塔帶有塔頂冷凝器、回流罐、回流泵和塔釜再沸器。
2.根據權利要求I所述的一種利用混合碳四生產甲基叔丁基醚的組合裝置，其特徵在於，所述的外取熱與增壓系統包括冷凝冷卻器、冷凝罐、泵及管線，外取熱與增壓系統入口處連接冷凝冷卻器，冷凝冷卻器連接冷凝罐，冷凝罐連接泵，泵連接外取熱與增壓系統出□。
3.根據權利要求I所述的一種利用混合碳四生產甲基叔丁基醚的組合裝置，其特徵在於，所述的一級混相床反應器為在反應器內部發生反應的同時有液相氣化的反應器，反應器內部含有氣液兩相。
4.根據權利要求I所述的一種利用混合碳四生產甲基叔丁基醚的組合裝置，其特徵在於，所述的一級混相床反應器為I臺或多臺，反應器之間採用串聯或並聯。
5.根據權利要求I所述的一種利用混合碳四生產甲基叔丁基醚的組合裝置，其特徵在於，所述的二級液相床反應器為單一液相或含有少量氣相的反應器，包括固定床反應器和膨脹床反應器。
6.根據權利要求5所述的一種利用混合碳四生產甲基叔丁基醚的組合裝置，其特徵在於，所述的固定床反應器為反應器內催化劑床層固定的反應器，反應原料自上而下流經催化劑床層。
7.根據權利要求5所述的一種利用混合碳四生產甲基叔丁基醚的組合裝置，其特徵在於，所述的膨脹床反應器為上流式反應器，反應原料自下而上流經膨脹床反應器催化劑床層。
8.根據權利要求I所述的一種利用混合碳四生產甲基叔丁基醚的組合裝置，其特徵在於，所述的二級液相床反應器為I臺或多臺，反應器之間採用串聯或並聯。
9.根據權利要求I所述的一種利用混合碳四生產甲基叔丁基醚的組合裝置，其特徵在於，所述的催化蒸餾塔由三部分構成上部為精餾段；中部為反應段，裝有醚化反應催化劑；下部為提餾段。
專利摘要本實用新型涉及一種利用混合碳四生產甲基叔丁基醚的組合裝置，包括原料淨化器、一級混相床反應器、外取熱與增壓系統、二級液相床反應器、催化蒸餾塔及管線，原料淨化器與一級混相床反應器的下入口相連，一級混相床反應器上出口連接外取熱與增壓系統的入口，外取熱與增壓系統的出口管線分成兩路，一路返回混相床反應器下入口，一路連接二級液相床反應器入口，二級液相床反應器出口與催化蒸餾塔入口相連，催化蒸餾塔帶有塔頂冷凝器、回流罐、回流泵和塔釜再沸器。本實用新型保留了混相床反應技術、催化反應蒸餾技術的優點，對原料的異丁烯含量適應範圍廣(10-70％)，異丁烯轉化率高，副反應少，MTBE質量好。
文檔編號C07C43/04GK202465559SQ201220034349
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月3日 優先權日2012年2月3日
發明者張韓, 武長江 申請人:上海河圖工程股份有限公司