【正文】 T501A塔頂，剩余部分流向冷卻器（E507）冷卻至40℃。MTBE反應(yīng)本來是一個(gè)可逆平衡反應(yīng)，由于反應(yīng)與分離兩個(gè)單元操作在一個(gè)設(shè)備中進(jìn)行，因此在每個(gè)反應(yīng)、分離單元中，反應(yīng)物料中的MTBE含量低于平衡濃度，破壞了反應(yīng)平衡，促使每個(gè)反應(yīng)、分離單元向有利于醚化反應(yīng)方向進(jìn)行，即使在異丁烯濃度較低時(shí)，異丁烯的轉(zhuǎn)化率也能達(dá)到我們預(yù)期的值。這樣每一個(gè)床層和分離塔板構(gòu)成一個(gè)反應(yīng)、分離單元。沒有反應(yīng)完全的C4餾分與甲醇共沸物流至上一層塔板，再一次進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱。熱、質(zhì)傳遞后的液相物料向下流動(dòng)，經(jīng)分布器流向固定床。在每相鄰兩個(gè)床層之間設(shè)至少有一個(gè)理論塔板，在這些塔板上進(jìn)行汽、液兩相物料的傳質(zhì)、傳熱。齊魯分公司研究院的專利結(jié)構(gòu)是散裝MPⅢ型結(jié)構(gòu)。在反應(yīng)段中，必須使汽相、液相的物料都能同時(shí)對(duì)流通過并完成傳質(zhì)傳熱，又要能進(jìn)行醚化反應(yīng)。既可以是板式塔，也可以是填料塔。從設(shè)備結(jié)構(gòu)上看，它是一個(gè)分離塔，但這個(gè)塔與一般的塔不一樣，它有精餾段、反應(yīng)段和提餾段。但是，預(yù)反應(yīng)后的物料經(jīng)E503換熱后，有少量是汽相狀態(tài)，能節(jié)省少量的蒸汽。為了更進(jìn)一步降低能耗，在進(jìn)入T501B的預(yù)反應(yīng)后的物料，先進(jìn)入E503換熱器，該換熱器的熱源是T501B塔底出料的MTBE產(chǎn)品，它的溫度是138℃左右。預(yù)反應(yīng)器采用混相床時(shí)，反應(yīng)放出的熱量使原料從進(jìn)料溫度開始升高，當(dāng)溫度升高到70℃時(shí)，從反應(yīng)器出口抽出部分物料經(jīng)冷卻器（E502）冷卻、外循環(huán)泵（P503A/B）增壓后，返回到靜態(tài)混合器M502，與新鮮物料混合進(jìn)到預(yù)反應(yīng)器R503中，循環(huán)的物料不參與反應(yīng)，僅起到稀釋原料和吸收反應(yīng)熱的作用。R503內(nèi)裝填有樹脂催化劑，并經(jīng)甲醇脫去其中水分，所以當(dāng)反應(yīng)物料進(jìn)入R503中，在催化劑的作用下立即發(fā)生醚化反應(yīng)。C4從碳四罐（V501）中出來，經(jīng)C4進(jìn)料泵（P501）計(jì)量增壓后，向凈態(tài)混合器（M501）流去。 醚化反應(yīng)正常操作程序當(dāng)開車條件具備后，準(zhǔn)備開車?？账伲捍呋瘎┗钚耘c它的孔結(jié)構(gòu)，孔結(jié)構(gòu)與交換容量，二者不可偏廢。這里所說的催化劑品質(zhì)，一是指它的交換容量的高低，交換容量越高，它的轉(zhuǎn)化率越高，交換容量越低，它的轉(zhuǎn)化率越低，它的轉(zhuǎn)化率就低于90%，如圖1所示。這里所說的與操作條件有關(guān)，主要是指在生產(chǎn)時(shí)催化劑是否超過80℃、醇/烯比失調(diào)等原因。這里還要說明的是引起催化劑中毒的毒物，不僅是金屬離子，如k+、Na+、Ca++、Fe++等金屬離子引起催化劑失活，而且有些有機(jī)物，如胺類、乙腈也能使催化劑中毒。一年后催化劑就需要更新。反應(yīng)溫度就需要慢慢提高來彌補(bǔ)催化劑活性的降低。交換容量越高，反應(yīng)活性越高，反之亦然。表1不同溫度下極大轉(zhuǎn)化率溫度/℃506065708090轉(zhuǎn)化率/%從表1中可知，反應(yīng)溫度控制在65~70℃時(shí)，異丁烯最大轉(zhuǎn)化在95%左右。反應(yīng)溫度最好控制在70℃左右。所以反應(yīng)進(jìn)料中甲醇又不能過量很多，反應(yīng)溫度也不能超過80℃。叔丁醇是在原料中含水才產(chǎn)生，所以進(jìn)料原料中盡可能的不含水，避免叔丁醇的產(chǎn)生。2萬噸MTBE工藝簡(jiǎn)述 工藝原理、工藝特點(diǎn)MTBE是由氣分生產(chǎn)的C4原料（含異丁烯組分）和甲醇在樹脂催化劑的作用下生成的。該反應(yīng)是個(gè)可逆平衡放熱過程，其反應(yīng)式如下： CH3 CH3CH2=CCH3 + CH3 OH → CH3 COCH3 + (⊿H) CH3異丁烯 甲醇 甲基叔丁基醚反應(yīng)的選擇性很高，其它C4組分幾乎不參加反應(yīng)，但反應(yīng)中有如下副反應(yīng)： CH3 CH3 CH3 CH3CH2=CCH3 + CH2=CCH3 → CH3 C=CHCCH3 + (⊿H) CH3異丁烯 異丁烯 2,4,4三甲基2戊烯 CH2 CH3CH2=CCH3 + H2 O → CH3 COH CH3異丁烯 水 叔丁醇CH3 OH + CH3 OH → CH3 OCH3 + H2 O 甲醇 甲醇 二甲醚 水異丁烯二聚物是在進(jìn)料中甲醇配料比不足時(shí)，才發(fā)生。二甲醚是在進(jìn)料中甲醇過量很多并且反應(yīng)溫度超過80℃才產(chǎn)生。從以上反應(yīng)原理來看：醚化反應(yīng)的進(jìn)料配比中。 操作變量分析 眾所周知，溫度是反應(yīng)速的函量，溫度越高、反應(yīng)速度越快、溫度越低，反應(yīng)速度越慢，MTBE的平衡轉(zhuǎn)化率越高，如表1所示。反應(yīng)速度和反應(yīng)轉(zhuǎn)化率是兩個(gè)概念，對(duì)工業(yè)反應(yīng)反應(yīng)器來說，較好反應(yīng)條件是：新裝催化劑 反應(yīng)溫度60~65℃中期催化劑 反應(yīng)溫度65~70℃后期催化劑 反應(yīng)溫度70~75℃末期催化劑 反應(yīng)溫度75~80℃我們所用的催化劑是強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂，它的活性和樹脂交換容量成比例。通常原料中都含有或多或少金屬離子（正常在1—2ppm），這些金屬離子與催化劑接觸后，把催化劑的活性中心H+置換出來，引起催化劑失活，所以催化劑隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，它的活性慢慢的降低。對(duì)預(yù)反應(yīng)器來說，內(nèi)裝的催化劑可以使用一年。當(dāng)然，這與貴公司用的原料中對(duì)催化劑的毒物含量多少有關(guān)，與操作有關(guān)，與所用催化劑的品質(zhì)好壞有關(guān)。這些毒物的對(duì)催化劑中毒情況是不一樣的，金屬離子與催化劑中毒是層析的，是一層一層向下層中毒，乙腈引起催化劑中毒是擴(kuò)散型的，是緩慢的，能使整個(gè)床層的催化劑都部分失活。超溫時(shí)催化劑活性中心脫落，引起催化劑失活；而醇烯比失調(diào)造成異丁烯聚合，這時(shí)有結(jié)焦和焦前物堵塞催化劑的微孔，引起催化劑失活。2040608010012345異丁烯轉(zhuǎn)化率，%交換容量 m molH+/g(干)圖1 交換容量與催化劑活性的關(guān)系壓力：；溫度60—70℃；醇/烯比：:11。2 正常操作程序 MTBE生產(chǎn)過程，一般分三個(gè)操作單元，即醚化反應(yīng)單元、催化蒸餾單元和甲醇回收單元，現(xiàn)分別敘述如下。啟動(dòng)甲醇進(jìn)料泵（P502），使甲醇自甲醇罐（V502）流出，經(jīng)甲醇泵（P502）計(jì)量增壓后，向凈態(tài)混合器（M501）流去。C4和甲醇經(jīng)凈態(tài)混合（M501）充分混合后，又流至離子過濾器（R501A/B），脫除其中攜帶的堿性化合物，再與外循環(huán)的物料在靜態(tài)混合器（M502）混合，混合后的物料進(jìn)到預(yù)熱器（E501），在E501中混合物料預(yù)熱到反應(yīng)溫度后，向醚化反應(yīng)器（R503）流去。醚化反應(yīng)是個(gè)放熱反應(yīng)，計(jì)算表明，%時(shí)，反應(yīng)放出的熱量可使床層升溫32℃左右。當(dāng)異丁烯轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上時(shí)，即可向催化蒸餾塔（下塔）（T501B）進(jìn)料。預(yù)反應(yīng)器出來的物料溫度是70℃左右，在E503中與MTBE換熱后，溫度約在70~80℃；而MTBE產(chǎn)品的溫度也降至約在80~90℃。 催化蒸餾塔正常操作程序所謂催化蒸餾塔，顧名思義這個(gè)設(shè)備有兩個(gè)功能：即催化反應(yīng)功能和產(chǎn)物分離功能。精餾段和提餾段的作用與一般分離塔的精餾段、提餾段一樣，目的都是保證塔頂、塔底產(chǎn)品純度。它的不同點(diǎn)是反應(yīng)段。~，如果直接裝在催化蒸餾塔的反應(yīng)段，阻力很大，難以實(shí)現(xiàn)汽相、液相的物料都能同時(shí)對(duì)流通過反應(yīng)段，所以反應(yīng)段必須設(shè)計(jì)特殊的催化劑裝填結(jié)構(gòu)。它是由多個(gè)重疊設(shè)置的固定床，在每一個(gè)固定床中都留有汽相通道，汽相通道不裝填催化劑，以使塔內(nèi)向上流動(dòng)的汽相物料通過催化劑床層。熱、質(zhì)傳遞后的汽相物料經(jīng)汽相通道穿過催化劑床層，進(jìn)而流向上一層塔板，繼續(xù)進(jìn)行熱、質(zhì)傳遞。在催化劑的作用下，使沒反應(yīng)完全的異丁烯與甲醇進(jìn)行醚化反應(yīng)。熱、質(zhì)傳遞后的液相物料再在催化劑作用下進(jìn)行醚化反應(yīng)，沒有反應(yīng)完全的C4餾分與甲醇共沸物流至上一層塔板，再一次進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱。如此的多次反應(yīng)、分離單元后，使C4中異丁烯含量減少到我們預(yù)期的含量為止。 反應(yīng)段的頂部是精餾段，反應(yīng)物料經(jīng)過精餾段的精密分離后，從塔頂餾出。其流量由回流罐V503液位來控制。流出物MTBE的溫度約138℃，在E503與進(jìn)料換熱后，再經(jīng)MTBE冷卻器（E504），降溫到40℃以后出裝置。為了保證催化蒸