影响醚化树脂催化剂寿命的因素及对策_杨凯.pdf
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1、2023 年 1 月第 31 卷 第 1 期工 业 催 化INDUSTIAL CATALYSISJan.2023Vol.31No.1精细化工与催化收稿日期:2022 08 10;修回日期:2022 12 21作者简介:杨凯,1983 年生,男,本科,工程师。通讯联系人:杨凯。影响醚化树脂催化剂寿命的因素及对策杨凯*,张丽丽,万苗苗(陕西延长石油(集团)有限责任公司延安石油化工厂,陕西 洛川 727406)摘要:阐述影响合成甲基叔丁基醚(MTBE)树脂催化剂使用寿命的各种原因,对影响催化剂寿命的原因进行分析,通过严格要求回收甲醇原料质量、调整脱水频次、严格控制反应器和催化蒸馏塔催化剂床层温度等系
2、列措施,延长 MTBE 装置醚化树脂催化剂的使用寿命,降本增效 245.4 万元。关键词:精细化学工程;甲基叔丁基醚;原因分析;使用寿命;降本增效doi:10.3969/j.issn.1008-1143.2023.01.013中图分类号:TQ426.6;TQ223.2+4文献标识码:A文章编号:1008-1143(2023)01-0073-04Factors affecting the life of etherification resin catalyst and countermeasuresYang Kai*,Zhang Lili,Wan Miaomiao(Yan an Petroch
3、emical Plant,Shaanxi Yanchang Petroleum(Group)Co.,Ltd.,Luochuan 727406,Shaanxi,China)Abstract:This paper expounds various reasons that affect the service life of the catalyst for the synthesisof methyl tert butyl ether resin.Through the analysis of the reasons that affect the service life of thecata
4、lyst,a series of measures such as strict requirements for the quality of recycled methanol raw materials,adjusting the dehydration frequency,and strictly controlling the temperature of the catalyst bed of thereactor and catalytic distillation tower are adopted,and the service life of the catalyst in
5、 MTBE unit isprolonged.The cost is reduced and the efficiency is increased by 2.454 million yuan.Key words:fine chemical engineering;methyl tert butyl ether;cause analysis;service life;reducing costand increase efficiencydoi:10.3969/j.issn.1008-1143.2023.01.013CLC number:TQ426.6;TQ223.2+4Document co
6、de:AArticle ID:1008-1143(2023)01-0073-04甲基叔丁基醚(MTBE)辛烷值高(马达法 101,研究法 117),性质与汽油相近,与烃类完全互溶,具有良好的抗爆性,且调合性能优良,用作高辛烷值无铅车用汽油的添加组分。陕西延长石油(集团)有限责任公司延安石油化工厂12 104ta1的 MTBE 装置,采用混相床 催化蒸馏技术,以活化后的大孔径强酸性阳离子交换树脂为催化剂,一次性装填1。随着工艺技术的不断成熟,持续优化工艺指标,2017 年 4 月更换催化剂,针对催化剂的失活,分析原因并采取有效措施,不仅延长了催化剂的使用寿命,同时对装置的长周期运行及降本增效具有
7、重要意义。本文对影响合成 MTBE 树脂催化剂寿命的因素及对策进行研究。1MTBE 装置催化剂的设计指标MTBE 催化剂的设计使用量和寿命,如表 1 所示。MTBE 装置中醚化反应器的设计异丁烯转化率90%,催化蒸馏塔的设计异丁烯转化率98%。表 1MTBE 催化剂的设计使用量和寿命Table 1Design dosage and life of MTBE catalyst装填设备一次装入量/t干基1使用寿命/a甲醇净化器 D 10311醚化反应器 101271催化蒸馏塔 C 10115374工 业 催 化2023 年第 1 期2影响醚化催化剂使用寿命的原因2.1原料中水分混合碳四原料和甲醇原
8、料中都含有少量游离水,游离水可与混合碳四中异丁烯在合适的温度下反应生成叔丁醇(TBA)。醚化催化剂与水可以发生水解脱硫反应,使催化剂失去活性。2.2超温醚化反应器和催化蒸馏塔反应床层温度过高(85),会使醚化催化剂的反应基团脱落,催化剂没有磺酸根会失去活性。原料中的游离水和脱落的反应基团形成强酸,对反应器和催化蒸馏塔床层格栅造成腐蚀。2017 年装置检修更换催化剂时,反应器和催化蒸馏塔丝网腐蚀情况如图 1 所示。图 1反应器床层丝网和催化蒸馏塔床层丝网腐蚀情况Figure 1Corrosion of reactor bed screen and catalyticdistillation to
9、wer bed screen2.3醇烯比当醇烯比过低时,混合碳四中的异丁烯在催化剂作用下,发生异丁烯低聚反应,释放大量热量,使催化剂床层急剧升温,聚合反应更快,释放热量更多,形成更多异丁烯低聚物(DIB);当醇烯比过高时,大量的甲醇会发生脱水缩合反应,生成副产物二甲醚(DME)和水,生成的水会继续生成副反应 TBA或与脱落的磺酸根形成强酸。低聚物和二甲醚会缓慢堵塞催化剂反应孔道,使催化剂失活,同时反应器及催化蒸馏塔反应床层阻力增大,易造成反应器内部热电偶套管变形和损坏。2.4原料中碳五组分因为常压下碳五的平均沸点约 35,碳四的平均沸点约 0,二者相差约 35,在原料中碳五含量增加后,由于碳五
10、的沸点温度较 MTBE(常压下 55)低,汽化时需要更多热量,塔底温度下降,此时为控制催化蒸馏塔灵敏板温度,随着塔底升温,催化剂床层温度升高,造成异丁烯二聚、三聚或多聚反应产物增多(见表 2),此聚合物有一定黏性,起初附着于催化剂表面及反应孔道,严重时堵塞孔道,催化剂失活,缩短催化剂使用寿命。表 2碳四原料中碳五质量分数、床层温度与 MTBE 低聚物质量分数的数值(2019 年 5 月)Table 2Values of C4raw material C5mass fraction,bed temperature and MTBE oligomer mass fraction(May 2019)
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