作者：金天胜
来源：《科技创新导报》 2011年第20期
金天胜
(大庆石化公司化工一厂甲丁车间 黑龙江大庆 163714)
摘 要:本文主要是对目前甲基叔丁基醚的工艺技术进行探讨,对几种主要的工艺进行了比较总结。在此基础上,对甲基叔丁基醚的应用范围及发展前景进行了研究探索。
关键词:甲基叔丁基醚(甲基叔丁基醚) 工艺技术 应用
中图分类号:TQ223 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)07(b)-0117-01
引言
甲基叔丁基醚(methyl tertiary-butyl ether,简称MTBE),其生产工艺仅醚化反应和反应后的物料处理阶段,制作非常简单。甲基叔丁基醚可以和汽油调和,提高汽油的辛烷值。它的含氧量相对较高,能有效降低 尾气中一氧化碳的含量。还可广泛应用于生物分析技术中。因而得到广泛应用。然而近几年的研究发现,甲基叔丁基醚具有毒性,会污染地下水源。世界上一些国家已经禁止使用甲基叔丁基醚,但在亚洲,目前仍无禁用意向。在未来一段时间内,甲基叔丁基醚仍会继续使用。因此,研究合成甲基叔丁基醚的各种工艺技术,开发其新的应用领域,仍具有重要价值。本文对几种主要的生产工艺技术进行了比较总结,并展望甲基叔丁基醚未来发展前景。以使其更好地服务于生产领域。
1 甲基叔丁基醚的生产工艺技术
合成甲基叔丁基醚主要是醚化工艺,根据醚化反应器的不同,甲基叔丁基醚的合成技术主要包括:固定床反应技术、膨胀床反应技术、催化蒸馏反应技术、膨胀床——催化蒸馏反应技术、混相反应技术和混相反应蒸馏技术。 1.1 固定床反应技术
固定床反应技术采用下流式固定床反应器,主要是甲醇和异丁烯在70℃～100℃左右进行反应,反应器外多用冷却水移走反应热,产物用一个或多个分馏塔分离甲基叔丁基醚和甲醇以及剩下的碳四馏分。这种方法适用于含异丁烯浓度变化较大的碳四原料。由于在生产过程中,反应器用水冷却仍会出现热点,导致反应速率下降,因此在近年来新建的厂房中已经很少采用。
1.2 膨胀床反应技术
膨胀床反应技术的反应器采用上流式膨胀床,与固定床不同的是,在生产过程中,反应物了自下而上流经膨胀床反应器催化剂床层。其中催化剂处于蠕动状态,活性较高,可以加快反应床层的传热过程,有利于反应的进行和反应热的扩散。整个床层径向温度分布均匀,不存在热点不均的问题。催化剂可以得到较高程度的利用,降低副产物的生成。这种方法降低了能耗和成本,结构简单、装卸方便,但对催化剂要求较高。
1.3 催化蒸馏反应技术
催化蒸馏技术主要在蒸馏塔中进行,合成甲基叔丁基醚的时候分离出反应产物,其核心是反应和共沸蒸馏同时进行。这种技术的优点是减少外部冷却设备的使用,防止了反应区热点超温现象,控制了反应的温度,降低能耗节省投资。同时,由于催化蒸馏塔中可以使甲基叔丁基醚和反应物分离。反应物中的甲基叔丁基醚浓度降低,克服了平衡的障碍,可以提高异丁烯的转化率。但其缺点也多。其中催化剂的填装比较困难,包装要求较高,而且摆放的位置要能使气液两相对流。
1.4 膨化床——催化蒸馏反应技术
膨化床——催化蒸馏主要是一级反应器采用一台膨胀床反应器,外循环物料取热。原料在膨胀床反应器内完成一级反应后,反应产物进入催化蒸馏塔进行二级反应。二级反映和共沸蒸馏由一台催化蒸馏塔来完成,在催化蒸馏塔内,催化剂和残余异丁烯继续反应,从而提高了甲基叔丁基醚的产出量。这种工艺
操作方便。
1.5 混相反应技术
混相反应技术克服了固定床和膨胀床外循环取热稀释反应物浓度及增加反应推动力的弊端。该技术是在混相反应蒸馏塔内设置一个固定床混相反应段,不再需要冷却设施。混相固定床反应技术和分馏技术有机的结合起来。通过控制反应压力使反应在沸点温度下进行。这种技术减少了设备,提高了设备的使用效率。
1.6 混相反应蒸馏技术
这种技术是齐鲁石化研究院研究的甲基叔丁基醚生产新工艺,在混相反应的基础上开发出的。这种技术分为炼油型和化工型。炼油型技术工艺的反应塔中部是混相反应段,上部和下部是精馏段和提留段。催化剂容易填装,节省投资。化工型技术工艺是将炼油型工艺反应塔的上部精馏段改为催化蒸馏反应段。这种技术可以提高异丁烯的转化效率。这两种技术将混相反应与分离相结合。融合了混相反应技术和蒸馏技术的优点。
2 甲基叔丁基醚的应用
2.1 作为汽油添加剂
甲基叔丁基醚主要用于辛烷值汽油改进。它可以和汽油以任意比例互溶而不发生分层现象,与汽油分组调和时,有良好的调和效应,调和辛烷值高于其净辛烷值。而且,甲基叔丁基醚的化学性质稳定,抗爆炸性能也很稳定,在空气中不易生成过氧化物。含氧量相对较高,可以改善汽车尾气排放,降低尾气中的一氧化碳含量。燃烧效率高,可以抑制臭氧的生成。同时减少了苯、丁二烯等的排放,降低对人体健康的危害。目前人们普遍认为甲基叔丁基醚在有氧条件下是可以被降解的,但在无氧条件下却不可以。鉴于甲基叔丁基醚的危害性及难降解性,必须尽早为甲基叔丁基醚的生产寻新的出路,才能在它作为汽油成分停止使用后占据主动。
2.2 裂解制取高纯度的异丁烯
异丁烯在化工中的应用非常广泛,是一种重要的化工原料。在合成弹性体、农药中间体和叔丁烯、叔丁基苯等的生产中应用广泛。甲基叔丁基醚裂解异丁烯是一种比较新的工艺技术。利用甲基叔丁基醚生产纯度高的异丁烯,具有无污染、无腐蚀、产品纯度高、流程转化效率高、装置独立性强等特点。进而产生附加值高的一系列下游产品,可以缓解禁用甲基叔丁基醚带来的危机。裂解甲基叔丁基醚生产异丁烯,在适当的酸性催化剂作用下,甲基叔丁基醚可以产出异丁烯和甲醇。经冷却、吸收、回收、精馏后,就可以得到高纯度的异丁烯。
2.3 用作反应溶剂和试剂
甲基叔丁基醚的稳定性良好,抗氧化,可以用于反应溶剂、萃取剂、谱液和试剂等。在用多聚甲醛、苯酚和二烷基氨制备临二烷基氨甲基苯酚中,甲基叔丁基醚就作为溶剂使用,在苯酚的烷基化、甲基叔丁基醚碳基化、甲酯的制备等,甲基叔丁基醚都是作为溶剂使用。除此之外,甲基叔丁基醚还是一种高效快速的胆固醇结石溶解剂,在目前所有的胆固醇溶解剂中,甲基叔丁基醚的溶解能力最强。能有效溶解大部分结石。
3 展望
甲基叔丁基醚的抗爆炸性和化学性质稳定,应用领域非常广泛。通过以上几种生产工艺可以看出,它的操作简单,投资少见效快,可以根据不同的要求选择不同的甲基叔丁基醚生产工艺,制作非常灵活。然而,作为目前使用广泛的高辛烷值汽油的添加剂,对于空气、地下水的污染问题使得这种用途的甲基叔丁基醚备受质疑。作为甲基叔丁基醚的生产者来说,应尽早研究开发甲基叔丁基醚新的应用领域。为甲基叔丁基醚寻新的出路。
参考文献
[1]李文波,付静,高步良等.我国汽油添加剂的现状与发展趋势[J].齐鲁石油化工,2002,30(2).
[2]徐移珊.甲基叔丁基醚的研究进展[J].化工环保,2004,24(6).
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