甲基叔丁基醚生产工艺及其安全性的提升策略

甲基叔丁基醚生产工艺及其安全性的提升策略

郭晓

大庆石化公司化工一厂，黑龙江 大庆 163000

摘要：随着我国社会经济的快速发展，国家对于环境的保护问题越来越重视，尤其是在燃油质量和降低汽车尾气排放量等方面提出了更新更高的要求。因甲基叔丁基醚自身的化学性质十分稳定，不仅燃烧效率高且还可以有效抑制臭氧的生成，在汽油中添加适量的甲基叔丁基醚可以使汽车的冷启动特性和加速性能得到有效改善，减少汽车尾气中一氧化碳的含量，也因此被称为“第三代石油化学品”。本文主要对甲基叔丁基醚的生产工艺展开了剖析，进而从预醚化系统、分馏系统和甲醇回收系统三个方面对其安全性的提升展开了探讨。

关键词：甲基叔丁基醚；生产技术；生产工艺；安全；分析

一、甲基叔丁基醚生产工艺分析

（一）固定床反应

在固定床工艺中通常需要使用到流式固定床反应器，其催化剂主要是以强酸阳离子交换树脂来进行进而生成甲基叔丁基醚。在这一过程中主要是利用外循环取热的方法来对反应温度进行控制，并使用冷却水作为介质将反应热进行有效移除。其产生在分离纯化时需要利用一个甚至多个分馏塔，并取得反应产物甲基叔丁基醚、如甲醇和异丁二烯等。

（二）膨胀床反应

在这一反应中C4原料和甲醇从上往下经过膨胀床反应器中的催化剂床层。在催化流床层中的膨胀情况会跟随反应物的流量而产生相应的变化，待反应物流经到达限值时，因膨胀而致使催化剂床层受到一定的扰动。出现这一变化会致使催化剂颗粒出现自转，进而导致反应床层内的传质及传热速率进一步增大，从而使整体反应速度加快，使反应热进一步扩散。径向温度分布均匀可以确保不会出现局部过热的问题，同时，床层中的催化剂也不会受到温度的影响而致使其活性降低，且还可以有效减少副反应的产生。

（三）催化蒸馏反应

催化蒸馏反应的实施需要利用特殊的催化蒸馏塔来实现。在催化蒸馏塔内需完成催化生产和蒸馏分离，且二者一同进行，在反应的过程中还可以很好地利用反应过程中的释放出来的热量，该热量可以用作蒸馏热量的来源。另外，还可以实现外部设备的冷却和对反应温度的控制。这样不仅可以有效减少由于反应内局部温度过高而致使催化剂失去活性，而且还可以有效节约能耗。

（四）混相反应

该类反应工艺的一种显著特点在于能够有效结合分流技术和混相固定床反应技术，通过对反应压力实施管控来让反应得以在沸点温度下进行，一些物料会在反应热中发生气化进而被吸收，反应物料能够形成气液混相的状态，并且在气液两相中同时发生反应，大大降低能源消耗以及设备的使用量。不仅如此，该项反应技术还能够解决了膨胀床以及固定床工艺中需要使用外循环取热来对反应物进行稀释还有加大反应推动力的不足，无需使用过于复杂的催化蒸馏技术装置，让催化剂的利用效率得到了大幅提升。概括说来混相反应技术的一大重要特征在于能够将固定床混相反应段设置于混相反应蒸馏塔中，而不用再使用任一冷却设备。

二、甲基叔丁基醚生产安全性的提高策略分析

（一）提升预醚化系统的安全性

预醚化系统主要是用于控制预醚化体系的正常运作，是控制烯醇比和温度的重要部分。预醚化系统的核心就是催化剂，在系统中对催化剂进行更换后往往会出现许多副产物，同时还会出现能耗增加、工艺参数不合理等情况。反应温度上升会致使催化剂的活性有所降低，预醚化系统的反应压力也随之下降，同时也会减少分馏塔的能耗，但效果并不明显。当更换催化剂后一定时间内反应温度会受到影响，催化塔内温度也会影响到预醚化反应，如果无法有效地对反应塔塔釜和塔内温度进行有效控制，一旦温度过高就会发生聚合反应。由于异丁烯的自聚反应属于放热反应，如果异丁烯过多就会导致反应释放大量的热而导致床层温度快速升高，进而致使催化剂的活性受到极大的影响。随着反应的持续进行，合适的温度升高可以很好地补偿催化剂活性，使反应转化率得到提升，进而提升收率。而想要保证催化剂的活性和转化率，那么就需要对预醚化系统的温度进行有效控制。反应阶段不同其所需要的温度也是各不相同的，因此需要适当地予以控制，这样不仅可以用有效降低催化剂失去活性问题，而且也可以很好地提升分馏塔的安全性。

（二）提升分馏系统的安全性

从甲基叔丁基醚的生产过程来看，分馏系统发挥着十分重要的作用。想要保证分馏系统得以高效利用还需要有适量的烯醇比，如果烯醇比过大会加大分离的难度，如果烯醇比过小则会致使异丁烯发生自聚合而降低转化率。另外，回流量也会影响到分馏系统，一旦流量过大就会对催化剂孔径造成堵塞而引发危险，如果流量过小则会出现干板问题，所以，在实际操作过程中需要把回流量和实际情况有机结合起来，确保分馏系统得以正常有序进行。可见，想要确保分馏系统的安全就需要对烯醇比加以控制。此外，分馏系统还会受到压力和温度方面的影响，如果压力过大会出现液泛现象，而致使分离效果受到影响，且还会对装置造成腐蚀而引发安全隐患；如果压力过小便会出现干塔而致使塔板受损。因此，可以从分馏塔温度和压力的控制上进行控制，不断提升分馏系统的安全性。

（三）提升甲醇回收系统的安全性

在甲醇回收系统中常常会有腐蚀问题的产生，这是因为醚化过程中需要使用到阳离子交换树脂催化剂，这种催化剂主要是使用催化剂和98％的浓硫酸进行酸化而制成的，其表面附着大量磺酸根，也因此有着极强的腐蚀性。该腐蚀可以分为两种，一种是析氢：Fe+2H⁺=Fe²⁺；一种是吸氧：2Fe+0²+2H₂O=2Fe(OH)₂。所以，想要减少腐蚀反应的发生就可以适当减少反应原料中甲醇内甲酸和水的含量。在甲醇回收系统中盐水置换装置是极易发生腐蚀的，可以通过对流量的改变来实现优化，如改变水含量或是注入碱液来实现对其PH值的调节，从而减少腐蚀的产生。此外，在甲醇回收塔中的压力也会对其安全性造成影响。由于甲醇回收塔是由常压塔与萃取塔两个相连起来的，如果萃取塔的压力过高，就会致使C4原料异丁烯进入到甲醇回收塔内，并随着塔顶放空而排出，但由于C4原料异丁烯属于易燃易爆的气体，当其与大气相遇后极易发生爆炸而引发火灾等。所以，在萃取塔在进入甲醇回收系统以前需增设中间罐，同时将其并入瓦斯管网并设置监控系统以便时刻关注系统内部压力，全面保证系统的安全。

4结束语

总体来讲，因甲基叔丁基醚的用途越来越广，生产技术简单投资成本较低及见效快等特点，再加上环保工作的不断加紧，含铅汽油的使用加大了管控，而使得甲基叔丁基醚发展速度飞快。在具体的生产过程中可以结合其实际需求来对其生产方式进行选择，如固定床反应技术的应用对原料有着较强的适应性要求，而膨胀床反应技术的应用对异丁烯转化率并没有过高的要求等。

参考文献：

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