化工型MTBE装置开工过程中的优化措施

颜誉业 冯江元 杨二燕 中化泉州石化有限公司

甲基叔丁基醚（MTBE）主要作为提高汽油辛烷值添加剂。乙烯裂解副产碳四，经丁二烯抽提后，生产MTBE。本文结合实际生产，简要阐述装置开工初期存在的问题，分析并采取对应优化操作。

一、MTBE装置工艺流程简介

我 司10/3万吨/年MTBE/丁 烯-1装置，以丁二烯抽余碳四及甲醇为原料，采用绝热外循环反应+催化蒸馏组合工艺技术，年产10万吨MTBE，主要由两个工艺系统组成：一是醚化反应系统，原料碳四中的异丁烯和稍过量的甲醇在催化剂的作用下反应生成MTBE，主要包括醚化反应器和催化精馏塔。二是甲醇回收系统，回收醚化反应中的过量甲醇循环使用，主要包括甲醇萃取塔和回收塔。

二、不合格MTBE产品原因分析

我司MTBE装置开工初期催化蒸馏塔底MTBE产品不合格，主要为甲醇、碳四、二聚物、叔丁醇含量超标。

（1）新催化剂本身带水，在投用需用甲醇置换，置换后的催化剂含甲醇量较大，过量的甲醇将无法被C4携带至塔顶，而落入催化蒸馏塔塔底，导致MTBE产品中甲醇过量，产品不合格。

（2）设计一般要求催化剂甲醇的含量不小于90%即可，开工初期该部分水置换不到位，易和异丁烯反应生成叔丁醇，也易导致产品不合格。

（3）开工初期，催化蒸馏塔进料后塔底升温缓慢，轻组分碳四不能完全从塔底蒸至塔顶，也导致产品中携带碳四过高而不合格。

（4）开工初期，催化蒸馏塔催化剂床层温度过高，异丁烯易发生自聚，导致塔底MTBE产品中二聚物含量高而不合格。

三、应对措施及效果

（一）醇洗

为尽快达到产品合格，我们改进了操作方法，催化剂经甲醇浸泡后，水含量控制在5%以下，用氮气压出反应器催化剂中的甲醇。在引物料时充分排出系统内的不凝气，以避免不凝气未及时排出导致塔压力不好控制；二是将不合格MTBE产品导入开停工罐，再送入醚化反应器回炼。

（二）筒式外循环反应器开工

反应器中催化剂在甲醇浸泡时，催化剂表面和微孔中存有大量甲醇，C4冷料进到反应器中。此时惰性气体憋压，从反应器顶部排空。

当C4充满反应器后，立即停止C4进料泵，并启动外循环泵，使C4和甲醇经外循环系统自身循环，不进料、不出料。

观察醚化反应器的温度、压力变化。调节外循环冷却器水量，控制反应器内床层温度在36～55℃之间。反应开始放热量由下到大、由大到小，最后床层温度逐渐平稳。此时分析转化率，若异丁烯转化率未到预定指标，则反应器继续循环。

（三）调整催化蒸馏塔顶操作压力

C4原料中的异丁烯和甲醇在醚化反应器中生成MTBE，反应器出口物料中还含有未反应甲醇和剩余C4，在催化蒸馏塔中分离。常压下混合C4的沸点在-11℃～4℃之间，MTBE的沸点55℃，甲醇的沸点64.5℃，甲醇和C4形成低点共沸物。在蒸馏分离C4-MTBE时，甲醇能与C4形成共沸物从塔顶排出，MTBE从塔底排出。

C4和甲醇的共沸物组成，随压力的变化而变化，见表1。

表1 不同压力下 C4和甲醇共沸物组成

从表中可知，共沸蒸馏的操作压力越高，共沸物中C4携带的甲醇摩尔含量越多。

另外，反应器床层和催化蒸馏塔反应段温度高易副反应，主要表现为MTBE产品中MSBE、DIB增多。通过优化，蒸馏塔顶压力由0.55MPa调整到0.45MPa，反应床层温度由62℃调整到52℃，不仅减少了DIB、MSBE生成，提高MTBE产品质量，还降低了蒸汽的消耗量。

由此可见，开工初期反应物料系统中甲醇较多时可适当提高催化蒸馏塔压力，加快塔底得到较纯MTBE产品；控制甲醇进料量后，降低催化蒸馏塔压力，可节能降耗，提高产品纯度。

（四）控制醇烯比

醇烯比是操作控制的关键参数。通过不断调整反应进料甲醇量及催化蒸馏塔补甲醇量，将醇烯比调整为1.05～1.20。调整后，降低了反应床层温度，减少异丁烯二聚物生成，同时也降低MSBE含量。

四、结语

开工初期采取措施后：（1）节省中压蒸汽1.2t/h，可节省约130万元/年；（2）减小回流泵等机泵功率，可节省约10万元/年；（3）降低催化蒸馏塔操作温度，避免催化剂床层飞温，提高催化剂使用寿命，降低冷凝水用量；（4）加快开工初期产品MTBE合格，实现节约、环保生产，取得良好的经济效益。