CN202465559U - 一种利用混合碳四生产甲基叔丁基醚的组合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用混合碳四生产甲基叔丁基醚的组合装置，包括原料净化器、一级混相床反应器、外取热与增压系统、二级液相床反应器、催化蒸馏塔及管线，原料净化器与一级混相床反应器的下入口相连，一级混相床反应器上出口连接外取热与增压系统的入口，外取热与增压系统的出口管线分成两路，一路返回混相床反应器下入口，一路连接二级液相床反应器入口，二级液相床反应器出口与催化蒸馏塔入口相连，催化蒸馏塔带有塔顶冷凝器、回流罐、回流泵和塔釜再沸器。本实用新型保留了混相床反应技术、催化反应蒸馏技术的优点，对原料的异丁烯含量适应范围广(10-70％)，异丁烯转化率高，副反应少，MTBE质量好。

Description

一种利用混合碳四生产甲基叔丁基醚的组合装置

技术领域

本实用新型涉及一种甲基叔丁基醚的合成装置，尤其是涉及一种利用混合碳四生产甲基叔丁基醚的组合装置。

背景技术

甲基叔丁基醚是一种重要的汽油添加剂，亦可用来作制取高纯度异丁烯。利用混合碳四与甲醇进行醚化反应，是当前甲基叔丁基醚的主要来源。醚化反应是一种放热可逆反应，低温有利于促使反应向生成甲基叔丁基醚的反应方向进行，并能够抑制副反应的发生。

根据反应器结构形式和取热方式的不同，甲基叔丁基醚合成技术存在以下几种具体形式：

1、固定床反应技术

固定床技术采用的是下流式固定床反应器，在60～80℃的液相条件下，甲醇与异丁烯在强酸阳离子交换树脂的作用下，反应生成甲基叔丁基醚。该技术采用外循环取热方式来控制反应温度，用冷却水在反应器外移走反应热，用分馏塔实现反应产物甲基叔丁基醚与甲醇以及剩余碳四的分离。此法适用于含异丁烯浓度变化较大的碳四原料。然而尽管用水冷却，反应器内部仍会出现局部热点，发生副反应，影响MTBE质量。

2、膨胀床反应技术

该技术采用上流式膨胀床反应器，在生产过程中，反应原料自下而上流经膨胀床反应器催化剂床层，原料流速达到一定值后，催化剂床层便开始膨胀，由于催化剂床层受到轻微的扰动，有利于碳四原料、甲醇与催化剂的充分接触，加快反应床层的传热，使床层温度分布均匀。此方法投资少，结构简单，催化剂装卸方便，但操作弹性较小，仍需要采用外循环取热方式来控制反应温度。

3、混相床反应技术

该技术的主要特征是：合成甲基叔丁基醚的反应不是在纯液相条件下进行，而是控制较低压力，工艺物料部分气化，使其在相应压力的沸点下进行醚化反应。反应物料呈气液混相状态，反应热由混合碳四在泡点下汽化带走。这样就消除了固定床和膨胀床工艺温升大的弊端，尽量减少副反应发生。混相床反应技术只能应用于异丁烯含量小于30％的情况。因为异丁烯含量太高，反应放热量很多，进料中隋性碳四即使全部汽化也吸收不了反应热，此时，床层温度就不能有效控制了。

4、催化精馏反应技术

催化精馏反应技术是在催化精馏塔中，同时进行甲基叔丁基醚的合成与产物的分离过程。反应放出的热量直接用来分馏，既减少了外部冷却装置又控制了反应的温度，防止了反应器热点超温现象，有效的降低了能耗，节省了投资。另外，在催化精馏塔中，由于生成物甲基叔丁基醚被及时分离，降低了反应混合物中甲基叔丁基醚的浓度，促使反应平衡向正反应方向移动，从而有效的提高了异丁烯的转化率。但催化精馏反应技术投资高，催化剂装填难度大，不适于处理异丁烯含量高的原料，一般与其他技术联合使用。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种原料适应性强、反应温度低、副反应少、异丁烯转化率高的利用混合碳四生产高质量甲基叔丁基醚的组合装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种利用混合碳四生产甲基叔丁基醚的组合装置，该装置采用一级混相床反应器、外取热与增压系统、二级液相床反应器和催化蒸馏塔组合系统，由混合碳四中的异丁烯与甲醇反应合成甲基叔丁基醚。该装置包括原料净化器、一级混相床反应器、外取热与增压系统、二级液相床反应器、催化蒸馏塔及管线。原料净化器与一级混相床反应器的下入口相连，一级混相床反应器上出口连接外取热与增压系统的入口，外取热与增压系统的出口管线分成两路，一路返回混相床反应器下入口，一路连接二级液相床反应器入口，二级液相床反应器出口与催化蒸馏塔入口相连，催化蒸馏塔带有塔顶冷凝器、回流罐、回流泵和塔釜再沸器。其中外取热与增压系统由冷凝冷却器、冷凝罐、泵及管线组成，外取热与增压系统入口连接冷凝冷却器，冷凝冷却器连接冷凝罐，冷凝罐连接泵，泵连接外取热与增压系统出口。

经过除杂的混合碳四和甲醇混合原料，经原料净化器净化后，进入混相床反应器进行醚化反应，反应过程中部分液体气化，吸收反应过程中放出的热量，反应后气液混合物从混相床反应器上出口出来，进入外取热与增压系统，经冷凝冷却器冷却，全部变成液相进入冷凝罐，用泵加压后，离开外取热与增压系统，分成两部分，一部分返回混相床反应器入口，调节反应器进料中异丁烯的浓度和醚化反应的温度，另一部分进入液相床反应器入口，在液相床反应器内进一步发生醚化反应，反应后物料从液相床反应器出口出来，进入催化蒸馏塔。催化蒸馏塔能够在反应的同时分离出反应产物，促使反应平衡向正反应方向移动，提高反应物料中异丁烯的转化率。催化蒸馏塔顶出来的物料经冷凝器冷凝后，进入回流罐，不凝气排出装置，冷凝液用回流泵加压后一部分作为塔顶回流返回催化蒸馏塔，另一部分去后续的甲醇回收工序。催化蒸馏塔釜物料一部分经再沸器气化后返回催化蒸馏塔，另一部分去后续的甲基叔丁基醚产品精制工序。

所述的一级混相床反应器为在反应器内部发生反应的同时有液相气化的反应器，反应器内部含有气液两相。

所述的一级混相床反应器可以是1台，也可以有多台，反应器之间可以任意串联，也可以并联操作。

所述的二级液相床反应器为单一液相或含有少量气相的反应器，该反应器内液相的温度低于操作压力下的泡点温度，包括固定床反应器和膨胀床反应器。

所述的固定床反应器为反应器内催化剂床层固定的反应器，反应原料自上而下流经催化剂床层。

所述的膨胀床反应器为上流式反应器，反应原料自下而上流经膨胀床反应器催化剂床层，原料流速达到一定值后，催化剂床层便开始膨胀，床层颗粒能够轻微扰动，可避免沟流，有利于反应物料与催化剂充分混合。

所述的二级液相床反应器可以是1台，也可以有多台，反应器之间可以任意串联，也可以并联操作。

所述的催化蒸馏塔由三部分构成：上部为精馏段；中部为反应段，装有醚化反应催化剂；下部为提馏段。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、采用混相床反应器、液相床反应器和催化蒸馏塔进行组合，将这三种技术的优点科学有机的组合在一起，反应温度低，原料适应性强，副反应少，异丁烯转化率高；

2、增加了外取热与增压系统，作为混相床反应器的外循环取热流程，既保持了混相床反应器反应推动力大的优点，又提高了混相床反应器的原料适应性。当原料中异丁烯浓度较低时，不投用外循环取热流程，混相床反应器与普通混相床反应器相同；当原料中异丁烯浓度较高时，投用外循环取热流程，因为存在气化吸热，所需要的外循环流量较其它技术要少得多，从而保持了混相床的反应物浓度高和反应产物浓度低的优点；

3、混相床反应产物经外取热与增压系统升压后作为液相床反应器与催化蒸馏塔进料，使得混相床反应器与催化蒸馏塔可以独立的调控操作压力，即可满足混相床反应器低压操作、部分气化调控温度的要求，又能保证催化蒸馏塔在合适的压力下操作；

4、一级混相床操作压力不受后续系统压力平衡的制约，可以使用较低的压力、较低的温度进行反应。二级液相床反应器和催化蒸馏塔进料中异丁烯的浓度较低，反应放热少，反应温度也较低。所以整个醚化反应过程都是在较低的温度下进行的，抑制了副反应的发生；

5、甲基叔丁基醚产品中的副产物含量少，易于提纯，提纯后的高纯甲基叔丁基醚产品，可用来裂解生产聚合级异丁烯；

6、采用催化蒸馏塔异丁烯转化率高；醚后碳四中异丁烯含量低，可作为生产正丁烯的原料，而不需考虑异丁烯和正丁烯这对难分离组分的分离问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

一种利用混合碳四生产甲基叔丁基醚的组合装置，其结构如图1所示，采用混相床反应器、外取热与增压系统、膨胀床反应器和催化蒸馏塔组合系统，由混合碳四中的异丁烯与甲醇反应合成甲基叔丁基醚，该装置包括原料净化器1、混相床反应器2、外取热与增压系统AB(包括冷凝冷却器3、冷凝罐4和泵5)、膨胀床反应器6、催化蒸馏塔7和连接管线。原料净化器1与混相床反应器2的下入口相连，混相床反应器2上出口连接外取热与增压系统AB入口A，入口A连接冷凝冷却器3，冷凝冷却器3连接冷凝罐4，冷凝罐4连接泵5，泵5连接外取热与增压系统出口B，外取热与增压系统出口B管线分成两路，一路返回混相床反应器2下入口，一路连接膨胀床反应器6入口，膨胀床反应器6出口与催化蒸馏塔7入口相连。催化蒸馏塔7带有塔顶冷凝器8、回流罐9、回流泵10和塔釜再沸器11。

本实用新型在使用时，混合原料先进入混相床反应器2进行醚化反应，反应后混合物料经外取热与增压系统冷却和增压后，如果原料中异丁烯浓度较低，则冷却增压后的混合物料直接去膨胀床反应器进行进一步醚化反应。如果原料中的异丁烯浓度较高，则冷却增压后的混合物料一部分返回混相床反应器2，调节反应物料的浓度和醚化反应的温度，剩余部分进入膨胀床反应器6。在膨胀床反应器6内进行进一步醚化反应，此时异丁烯的转化率可达到92％以上，然后进入催化蒸馏塔7进行深度醚化反应，提高异丁烯的转化率。

原料混合碳四和工业甲醇中含有C5+、C3-、水、有机碱、无机碱、氮化合物和微量金属元素等杂质。这些杂质会对反应催化剂和产品质量产生影响，应在进入装置前脱除。

具体如下所示：

经过除杂的混合碳四和甲醇混合原料20经原料净化器1净化后，进入混相床反应器2进行醚化反应，反应过程中部分液体气化，吸收反应过程中放出的热量，反应后气液混合物21从混相床反应器2上出口出来，进入外取热与增压系统AB，经冷凝冷却器3冷却，全部变成液相进入冷凝罐4，用泵5加压后，通过出口B离开外取热与增压系统，分成物流22和物流23，物流23返回混相床反应器2，调节混相床反应器2进料中异丁烯的浓度和醚化反应的温度，物流22进入膨胀床反应器6，在膨胀床反应器6内进一步发生醚化反应，反应后物料从膨胀床反应器6出口出来，进入催化蒸馏塔7。催化蒸馏塔7塔顶出来的物料24经塔顶冷凝器8冷凝后，进入回流罐9，不凝气27去管网，冷凝液用回流泵10加压后一部分作为塔顶回流返回催化蒸馏塔7塔顶，另一部分作为抽余碳四26去后续的甲醇回收工序。催化蒸馏塔7塔釜物料一部分经再沸器气化后返回催化蒸馏塔7，一部分作为粗甲基叔丁基醚产品25去后续的甲基叔丁基醚产品精制工序。

以此方式利用混合碳四生产甲基叔丁基醚，混相床反应器和催化蒸馏塔的压力可以独立操控，混相床反应器原料适应性强，反应温度低，副反应少，异丁烯转化率高，醚后碳四中异丁烯含量少，甲基叔丁基醚产品质量高。

Claims (9)

1.一种利用混合碳四生产甲基叔丁基醚的组合装置，其特征在于，该装置包括原料净化器、一级混相床反应器、外取热与增压系统、二级液相床反应器、催化蒸馏塔及管线，所述的原料净化器与一级混相床反应器的下入口相连，一级混相床反应器上出口连接外取热与增压系统的入口，外取热与增压系统的出口管线分成两路，一路返回混相床反应器下入口，一路连接二级液相床反应器入口，二级液相床反应器出口与催化蒸馏塔入口相连，所述的催化蒸馏塔带有塔顶冷凝器、回流罐、回流泵和塔釜再沸器。

2.根据权利要求1所述的一种利用混合碳四生产甲基叔丁基醚的组合装置，其特征在于，所述的外取热与增压系统包括冷凝冷却器、冷凝罐、泵及管线，外取热与增压系统入口处连接冷凝冷却器，冷凝冷却器连接冷凝罐，冷凝罐连接泵，泵连接外取热与增压系统出口。

3.根据权利要求1所述的一种利用混合碳四生产甲基叔丁基醚的组合装置，其特征在于，所述的一级混相床反应器为在反应器内部发生反应的同时有液相气化的反应器，反应器内部含有气液两相。

4.根据权利要求1所述的一种利用混合碳四生产甲基叔丁基醚的组合装置，其特征在于，所述的一级混相床反应器为1台或多台，反应器之间采用串联或并联。

5.根据权利要求1所述的一种利用混合碳四生产甲基叔丁基醚的组合装置，其特征在于，所述的二级液相床反应器为单一液相或含有少量气相的反应器，包括固定床反应器和膨胀床反应器。

6.根据权利要求5所述的一种利用混合碳四生产甲基叔丁基醚的组合装置，其特征在于，所述的固定床反应器为反应器内催化剂床层固定的反应器，反应原料自上而下流经催化剂床层。

7.根据权利要求5所述的一种利用混合碳四生产甲基叔丁基醚的组合装置，其特征在于，所述的膨胀床反应器为上流式反应器，反应原料自下而上流经膨胀床反应器催化剂床层。

8.根据权利要求1所述的一种利用混合碳四生产甲基叔丁基醚的组合装置，其特征在于，所述的二级液相床反应器为1台或多台，反应器之间采用串联或并联。

9.根据权利要求1所述的一种利用混合碳四生产甲基叔丁基醚的组合装置，其特征在于，所述的催化蒸馏塔由三部分构成：上部为精馏段；中部为反应段，装有醚化反应催化剂；下部为提馏段。

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