MTBE装置催化剂介绍装填醇洗(钦州讲课4).doc

第五节 催化剂介绍及装填
一．催化剂介绍
炼油分部MTBE装置甲基叔丁基醚（MTBE）的生产使用的催化剂为大孔型强酸性树脂催化剂，外观为球形颗粒。其分子结构是由三个部分组成的，可以用R-SO3-H+表示。其中，R为具有交联网状结构的高分子聚合物母体：-SO3-为连接在聚合物链节上的极性官能团；H+为可被交换的离子，与SO3-结合在一起时，形成具有催化作用的活性中心。
固态的大孔强酸性树脂催化剂应用于醚化反应是在维持反应物为液相的压力下进行的，期间需要经历以下四个步骤：
1．反应物分子到达树脂催化剂颗粒外表面；
2．反应物分子经催化剂颗粒的内孔穴，扩散到颗粒内表面；
3．在带有磺酸基团的催化活性中心作用下，异构烯烃与醇进行反应，生成醚化产物；
4．产物分子离开催化剂颗粒外表面，随物流离开反应体系。
二．催化剂装填
（一）装催化剂之前的准备工作：
1．检查催化剂支持网有无破损。
2．钢丝网包边与支持格栅周边密封焊接是否符合要求，催化剂支持盘安装完毕必须将支持盘之间及与支持盘器壁之间的缝隙用石棉绳塞满。
3．石英砂按要求进行过筛，备好。
（二）石英砂及催化剂装填步骤及注意事项：
A．醚化反应系统：
（1）按施工要求装填石英砂或瓷球105mm并铺平。
（2）将反应器人孔堵板堵上并封人孔。
（3）用长布袋做导向，将催化剂从顶部放入。
（4）逐步安装支持盘，装入催化剂。
（5）催化剂装填合格后，安装顶部液体分布器。
B．反应塔：
（1）反应段内构件安装合格后，将石英砂或瓷球从卸料孔装入。
（2）石英砂或瓷球装入推平后将卸料孔封死。
（3）将催化剂从装料孔装入。
三．催化剂的预处理
1、树脂催化剂在出厂前已用纯水进行洗涤，装入反应器后可不再进行水洗。若使用单位希望再水洗也没有坏处，但必须用除盐水洗涤，绝不能使用精制水。
2、树脂催化剂必须在含水状态下保存，使用前需要用甲醇进行预处理。利用甲醇与水可以互溶的特点，根据浓度作用原理，甲醇能与水形成一定浓度的甲醇-水溶液，从而将树脂催化剂中含有的水份带出反应系统。
如果不使用甲醇进行预处理，将会出现以下弊端：
一是：水与反应原料（C4或轻汽油组分）是互相不容的介质，当树脂催化剂含水量较高，不经预处理而直接送入反应原料时，催化剂床层的阻力降很大，有可能超过1.0MPa，导致反应器发生破坏性事故。
二是：树脂催化剂含水较多时，水将与异丁烯发生水合反应，生成大量的叔丁醇，致使MTBE纯度下降。由于水合反应速度高于醚化反应速度，因而在催化剂颗粒内含水时是以水合反应为主，醚化反应为辅，等到催化剂颗粒内的水份消耗贻尽时，醚化反应才得到正常进行。
综上所述，在新换树脂催化剂的装置投料前，必须用甲醇将反应器床层内催化剂颗粒的水份置换出来。
3、甲醇预处理的时间一般为12~24小时（最低不少于6~8小时），甲醇处理液最终浓度以80~85％为宜。
四、催化剂在使用过程中的注意事项
1、严格控制醚化反应温度，醇烯比等工艺参数，并及时调整，防止误操作。
2、生产原料必须洁净，防止带入金属离子、水、碱性氧、硫醚等杂质，因为这些杂质将与树脂催化剂发生化学反应，导致催化剂失去活性。
3、在合成MTBE过程中，除主反应以外，还有许多副反应发生，其中异丁烯二聚是最可能发生且影响最大的副反应。如果甲醇进料量不足，异丁烯易于发生自聚，同时放出大量的热，高温下二聚反应速度更快，往往导致恶性循环。由于树脂催化剂颗粒的多孔性结构，使其具有很强的吸附能力，异丁烯的二聚或多聚物将存留在催化剂颗粒的孔道内，阻碍物料与催化活性中心的接触，致使催化剂中毒失活。因此，在开、停车时甲醇泵应该先开、后停，以保证有较高的醇烯比。

第七节 催化剂醇洗
一．催化剂淋洗及浸泡
1．水洗催化剂（根据催化剂实际情况执行）
（1）联系调度及外装置供除盐水。
（2）从顶部引除盐水进R-001、R-101，对反应器和离子过滤器内催化剂进行连续的冲洗，并在底部排放污水。
（3）反应器和离子过滤器底部水呈茶色后，关闭排凝阀，继续引水浸泡24小时。
（4）打开排凝阀，排净R-001、R-101内污水。
（5）继续冲洗R-001、R-101，待水为淡茶色后，停止淋洗，排净R-001、R-101内存水。
（6）开E-109出口阀后精制水，采用喷淋的方法淋洗催化剂，塔底排凝。
（7）水呈茶色后，关闭水进反应塔阀门，停止反应塔淋洗，排净反应塔内存水。
2．甲醇浸泡催化剂
2.1、甲醇浸泡反应（R-001A/B、R101 A/B）系统催化剂
（1）排净R-001、R101及管线内存水。
（2）关闭R101至T-101阀门。
（3）通知调度，引甲醇进V-102罐，待液面在50%左右。
（4）启动P-101，投用FIC-102并调整流量在3t/h左右，向R-001A/B、R101A/B进甲醇。
（5）打开R-001A/B的顶部放空阀排N2, 见甲醇后关闭放空阀。 打开 R001A/B至R101A/B工艺流程，使R101A/B甲醇溢流至R001A/B。
（6）R001A连续进甲醇约6t、R001B和R101A/B系统连续进甲醇约12t后停甲醇进料泵，关泵出口阀。
（7）分别启动P-001、002，注意控制(FIC-001、002)流量约10T/h，醚化反应（R-001A/B、R101A/B）系统循环，甲醇浸泡催化剂时间为12~24小时。
（8）联系化验室，做采样分析。
（9）待甲醇水溶液浓度为52～55％时，用R-001 A/B、R-101 A/B顶部N2压甲醇至T-103系统进行回收。
2.2、甲醇浸泡催化精馏（R-002A/B、T-101）系统催化剂
（1）排净T-101及管线内存水。
（2）关闭与T-101系统有关阀门。
（3）通知调度，引甲醇进V-102罐，投用LIC-103，待液面在50%左右。
（4）启动P-101，FIC-003投用并由其调整流量在3t/h左右向R-002A/B、T-101进甲醇（走催化剂上部醇洗线）。
（5）当T-101塔釜液面达到50%，打开T-101底至P-106醇洗线阀门，关闭去T102管线LIC-105的上下截止阀及旁路阀门，打开P-106去T-101塔顶回流阀门（量不要太大，防止跳停），进行催化剂甲醇淋洗。
（6）T-101建立循环，若T-101液面低，继续补甲醇循环，当T-101甲醇循环稳定后，停甲醇进料泵P-101，关泵出口阀。
（7）T-101系统甲醇循环，甲醇淋洗时间为24小时。分析甲醇含水量符合要求止。
（8）T-101甲醇淋洗完毕后，关闭T101顶FIC-105回流阀，开LIC-105上下游阀门，用P-106送或用T-101顶部N2压甲醇至T-102，然后进T-103系统进行甲醇回收。
二．开回收系统，回收甲醇
1．投用甲醇回收系统所有的冷却器。
2．从塔102底向T-102垫水至5-10％，T-103至50％
3．引氮气入R-001、R-101，充压，把甲醇退入T-103。
4．引氮气入T-101，充压，把甲醇压向T-103。
5．全面检查回收系统流程，启动仪表、调节阀。
6．启动重沸器E-106给T-103升温，升温速度为30℃／h，当温度达到90℃时缓慢升温。
7．当T-103底液面长期超高，不能降下来时，可送往T-102或维持底温不低于105℃时排OD线。
8．当T103顶达到60℃，V-108液面达到80％时，开P-107给T-103打回流。
9．联系分析站做回流甲醇纯度，合格后送甲醇原料罐（V-102）。
10．当甲醇回收完毕后，关闭T101的氮气，切断反应塔至T-103进料，建立T-102、T-103双塔循环。

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