利用隔板催化精馏塔制备高纯度甲基叔丁基醚的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油化工领域，利用隔板催化精馏塔制备高纯度MTBE(甲基叔丁基醚)的装置及方法。
【背景技术】
[0002]MTBE是一种高辛烷值的无铅汽油添加剂，也是制取异丁烯的重要原料。与其他化合物相比，MTBE作为汽油添加剂，能够有效改善汽油稳定性。随着我国经济的发展，对汽油的需求量不断增加；同时汽车尾气对环境的污染日益严重，因此我国的汽油质量标准全面升级，这增加了对MTBE的需求。
[0003]MTBE是富含异丁烯的C4混合物与甲醇进行醚化反应的产物。合成MTBE的C4原料来源于催化裂化工艺，其含硫量很高。降低MTBE产品的含硫量可以采用C4原料脱硫技术和MTBE产品脱硫技术。C4原料脱硫技术只能利用碱洗塔脱除硫化氢和硫醇硫，并且需要不断更换碱液，MTBE产品的硫含量难以达到要求，所以MTBE产品脱硫技术是降低产品含硫量的必然选择。目前工业上所采用的MTBE脱硫技术一般是在催化精馏塔后增设脱硫塔，对MTBE进行脱硫处理，此方法降低了 MTBE收益率，并且增加处理成本，使经济效益大大降低。
[0004]MTBE催化精馏工艺已经发展成熟，但不论是单纯的催化精馏工艺还是催化精馏组合工艺，仍存在能量利用率低等问题。
【发明内容】
[0005]本发明提出了一种利用隔板催化精馏技术制取高纯度MTBE的装置及方法。将烯醇催化反应、精馏分离、脱硫工艺耦合于一塔内进行，对工艺流程进行高度集成，大幅降低了设备成本及能耗。基于这种思想，设计出本套MTBE隔板催化精馏装置及方法。异丁烯与甲醇首先在预反应器内进行反应，然后产物进入隔板催化精馏塔，在塔中完成反应、分离、脱硫过程，塔顶馏出物依次通过水萃取塔和甲醇回收塔，回收的甲醇通过循环继续参与反应。
[0006]本发明所涉及的醚化反应为:CH2 = C (CH 3) 2+CH30H = C (CH3) 30CH3，一般情况下，MTBE的选择性均大于99%，并生成微量的(:8和C 12。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]利用隔板催化精馏塔制备高纯度甲基叔丁基醚的装置；包括隔板催化精馏塔，冷凝器和再沸器；其特征是隔板催化精馏塔中，隔板为长方形钢板，通过与精馏主塔内壁连接将精馏塔分为公共精馏段、催化精馏段、采出段和公共提馏段；隔板位于提馏段，隔板高度占整个主塔总填料高度的20% - 50% ;采出段上端利用钢板将隔板与主塔内壁焊接进行封闭；下端位置位于公共提馏段。
[0009]所述的隔板下端位置位于公共提馏段MTBE含量最大位置。
[0010]利用隔板催化精馏塔制备高纯度甲基叔丁基醚的方法；反应物甲醇与含异丁烯的C4混合物进入预反应器，反应产物送入隔板精馏塔催化精馏段，在催化精馏段进行催化反应及产物的预分离；公共精馏段对流股进行进一步分离；塔顶采出C4馏分与甲醇的共沸物，馏出物通过水萃取塔与甲醇回收塔，回收甲醇组分重新进入循环参与反应；公共提馏段与采出段对MTBE进行精馏脱硫，采出段采出MTBE，塔底排出硫化物。
[0011]甲醇与含异丁烯的C4混合物的醇烯比为0.8 - 2。
[0012]隔板精馏塔回流比为0.5—5，压力0.2 - 5Mpa。
[0013]具体说明如下:
[0014]此工艺流程包括预反应器、隔板催化精馏塔、冷凝器、再沸器、水萃取塔和甲醇回收塔。所述的隔板催化精馏塔主要分为五个部分，11 一公共精馏段；12—催化精馏段；13—采出段；14一公共提馏段；15隔板
[0015]所述的隔板催化精馏塔中，隔板为长方形钢板，通过与精馏主塔内壁焊接将主塔分为公共精馏段、催化精馏段、采出段和公共提馏段。隔板位于提馏段，隔板高度约占整个主塔总填料高度的20%-50%。采出段上端利用钢板将隔板15与主塔内壁焊接进行封闭，防止返混发生；下端位置位于公共提馏段MTBE含量最大处。
[0016]所述的隔板催化精馏塔公共精馏段用于反应物与产物的分离；公共提馏段与采出段用于MTBE与硫化物的分离。由于硫化物沸点绝大多数高于MTBE的沸点，所以硫化物通过塔底排出进行处理，而MTBE通过侧线采出段采出。
[0017]所述的工艺流程为反应物甲醇与含异丁烯的C4混合物以一定比例进入预反应器，反应产物送入隔板精馏塔催化精馏段，在催化精馏段进行催化反应及产物的预分离。公共精馏段对流股进行进一步分离。塔顶采出C4馏分与甲醇的共沸物，馏出物通过水萃取塔与甲醇回收塔，回收甲醇组分重新进入循环参与反应，C4馏分送入其他工段。公共提馏段与采出段对MTBE进行精馏脱硫，采出段采出MTBE，塔底排出硫化物。
[0018]所述的水萃取塔将甲醇萃取，C4组分由管线排出进入其他工段，萃取液进入甲醇回收塔，回收的甲醇循环至预反应器，继续参与反应，水作为萃取剂重新进入水萃取塔。
[0019]本发明的效果在于:将催化精馏技术与隔板塔技术耦合，形成隔板催化精馏技术工艺，将MTBE合成的催化反应、精馏分离、脱硫过程集中于一塔操作。异丁烯的转化率达到99%, MTBE纯度与含硫量都达到标准，反应器与分离塔耦合，节省了设备投资，简化了反应流程，能够充分利用反应热，更有效推动反应向正方向进行，提高了反应物的转化率，未反应的原料循环重复利用，提高总转化率，并且对MTBE进行脱硫处理，使其含硫量符合国家节能环保标准。
【附图说明】
[0020]图1:一种隔板催化精馏塔制取高纯度MTBE的装置及工艺流程图
[0021]其中:1 一甲醇进料管；2 — C4组分进料管；3—甲醇、异丁烯、部分MTBE产品出料管；4一甲醇、异丁烯共沸物出料管；5—产品MTBE出料管；6—硫化物出料管；7—萃取液出料管；8 — C4组分出料管；9一出水管；10—甲醇回收循环管；11 一公共精馏段；12—催化精馏段；13—采出段；14一公共提馏段；15隔板。a—预反应塔；b—隔板催化精馏塔；c一冷凝器；(1一再沸器；e—水萃取塔；f—甲醇回收塔。
【具体实施方式】
[0022]结合附图对本发明专利所提供的装置及工艺进一步