[發明專利]一種微分反應精餾制備甲基叔丁基醚的工藝方法及其設備

有效

• 申請號: 201110415863.1
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102516036A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 呂建華;李春利;李柏春;劉繼東
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C07C43/04
• 分類號: C07C43/04;C07C41/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊生平

技術領域

本發明涉及一種制備甲基叔丁基醚的工藝方法及其設備，特別是一種微分反應精餾制備甲基叔丁基醚的工藝方法及其設備。

背景技術

甲基叔丁基醚(MTBE)是一種高辛烷值(研究法辛烷值115)汽油添加劑，化學含氧量較甲醇低得多，利于暖車和節約燃料，蒸發潛熱低，對冷啟動有利，常用于無鉛汽油和低鉛油的調合。甲基叔丁基醚也可以重新裂解為異丁烯，作為橡膠及其它化工產品的原料。質量最好的甲基叔丁基醚，可以用作醫藥，是醫藥中間體。

現有技術中，甲基叔丁基醚是以甲醇和異丁烯為原料，借助酸性催化劑合成，其中催化劑在工業上用得最多的是樹脂催化劑。合成甲基叔丁基醚的催化劑有氫氟酸、硫酸、苯乙烯系陽離子交換樹脂、固體酸、分子篩等。甲基叔丁基醚的反應是一個選擇性加成反應，烯烴中的叔碳原子在酸性催化劑的存在下形成正碳離子，再與醇結合形成醚。其反應是一個可逆放熱反應。

甲基叔丁基醚合成的裝備主要有固定床反應器和反應精餾設備兩種。

固定床反應器又稱填充床反應器，裝填有固體催化劑或固體反應物用以實現多相反應過程的一種反應器。固體催化劑堆積成一定高度(或厚度)的床層。床層靜止不動，流體通過床層進行反應。固定床反應器的優點是：①返混小，流體同催化劑可進行有效接觸，當反應伴有串聯副反應時可得較高選擇性。②催化劑機械損耗小。③結構簡單。固定床反應器的缺點是：①傳熱差，反應放熱量很大時，即使是列管式反應器也可能出現飛溫(反應溫度失去控制，急劇上升，超過允許范圍)。②操作過程中催化劑不能更換，催化劑需要頻繁再生的反應一般不宜使用，常代之以流化床反應器或移動床反應器。

反應精餾就是在進行反應的同時用精餾方法分離出產物的過程?；どa中，反應和分離兩種操作通常分別在兩類單獨的設備中進行。反應精餾設備，將反應生成的產物或中間產物及時分離，提高產品的收率，同時又可利用反應熱供產品分離，達到節能的目的。其優點是：①破壞了可逆反應平衡，增加了反應的選擇性和轉化率，使反應速度提高，從而提高了生產能力。②精餾過程可以利用反應熱，節省了能量。③反應器和精餾塔合成一個設備，節省投資。④對某些難分離的物系，可以獲得較純的產品。

中國專利CN1170609C公開了一種反應蒸餾裝備，它克服了現有技術中催化反應蒸餾塔壓力降大的缺點，增加了操作穩定性，而且不用將催化劑進行復雜的包裝，便于裝卸。這種催化蒸餾塔的催化劑裝填在反應段的分餾塔盤上，塔盤上設置了氣升管，氣升管之間的自由空間中裝填催化劑，液相反應物料穿過催化劑床層，并在催化劑作用下進行反應，反應后的液相物料在汽升管頂部與汽相物料進行熱、質傳遞。但是由于催化劑的裝填量比較大，所以升氣管高度比較高，床層阻力比較大，而升氣管內的氣速及升氣管上方的傳質原件依賴于升氣管的高度及液體的密度和粘度，所以塔壓降依然很高、容易造成塔板的液泛或者塔板上液體不能及時進入催化劑等催化反應效率低下等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種微分反應精餾制備甲基叔丁基醚的工藝方法及其設備，以提高甲基叔丁基醚制備過程中的催化反應效率。

本發明提供了一種微分反應精餾制備甲基叔丁基醚的工藝方法，采用異丁烯和甲醇作為原料制備甲基叔丁基醚，異丁烯與甲醇以一定的混合比例首先進入固定床反應器進行預反應，經過預反應后的原料進入催化反應精餾塔，在精餾下段塔內件的作用下，在預反應中生成的甲基叔丁基醚與未反應的原料得到初步分離，生成的甲基叔丁基醚在提餾段塔內件的作用下得到進一步提濃，最后在塔底得到甲基叔丁基醚合格產品；經過精餾下段塔內件初步分離后的未反應的原料進入微分催化反應精餾塔板繼續進行反應，在微分催化反應精餾塔板的最上一層塔板上補充甲醇進料，反應完畢后未反應的原料進入精餾上段塔內件脫除夾帶的甲基叔丁基醚組分，最后在塔頂得到未反應的原料；在所述微分催化反應精餾塔板上的催化反應與傳質分離過程為，上一層塔板流下的液體在傳質布液板的作用下進入上催化單元，在上催化單元反應過的液體一部分從塔板上液體出入通道經液體進口進入傳質單元內部與下層塔板上升的氣體進行傳質分離過程，從傳質單元的上噴射通道噴出的液體繼續進入上催化單元進行反應；上催化單元反應過的另一部分需要溢流的液體經過下催化單元和溢流管流到下一層塔板的傳質布液板上。

進一步優選，催化反應精餾塔的操作壓力為0.3-2.0MPa；催化反應精餾塔的操作溫度為10-180℃；催化反應精餾塔的操作回流比為0.5-3.0。

進一步優選，甲醇與異丁烯摩爾比為1∶1-1.5∶1。