吕爱梅-催化蒸馏醚化技术开发进展

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1、催化蒸馏醚化技术开发进展中国石化齐鲁分公司研究院吕爱梅“第四届全国精馏技术交流与展示大会”催化蒸馏醚化技术开发进展催化蒸馏技术是20世纪80年代初开发成功的一项新技术，属化学工程的前沿技术。美国CR&L公司（后来的CDTECH公司）于1981年建成了日产635kgMTBE的催化蒸馏装置。中石化齐鲁分公司研究院于1991年建成2000t/a催化蒸馏合成MTBE工业示范装置，之后得到广泛的推广应用。1催化蒸馏技术原理普通精馏是汽液两相间的传质过程，其传质推动力是汽液两相间的组分浓度差。催化蒸馏是汽、液两相间传质和反应的复合过程，其传质推动力包括汽、液

2、两相间组分浓度差和反应效应。由于化学反应对汽液平衡的影响和精馏对化学平衡的影响，使催化蒸馏传质过程变得十分复杂。催化蒸馏技术具有显著的优点:①反应和精馏过程在一个设备内完成，投资少、操作费用低、能耗低；②反应和精馏同时进行，打破了反应的化学平衡，提高了反应转化率；③可抑制副反应的发生，提高目的产物的选择性；④温度易于控制，避免了出现“热点”问题；⑤缩短了反应时间，提高了生产能力；⑥催化剂使用寿命延长。1催化蒸馏技术原理2催化蒸馏塔及催化剂装填方式目前开发成功的催化蒸馏塔分为两种结构形式：一种是反应和精馏同时进行，化学反应发生在塔板上或具有催化作用的填

3、料层内，如CDTECH公司的催化蒸馏塔结构；另一种是催化反应和精馏分离交替进行，反应物先在反应段反应，产物再进入精馏段进行精馏，如中石化齐鲁分公司研究院的催化蒸馏塔结构。正在开发的还有框板式、填料隔栅式等催化蒸馏塔结构。催化蒸馏塔催化剂装填方式：板式塔装填填充式装填悬浮式装填散装式装填2催化蒸馏塔及催化剂装填方式目前应用较广泛的催化剂装填方式2.1填充式装填最早开发成功且应用较广泛的填充式催化剂装填方式是CDTECH公司的催化剂捆包。2催化蒸馏塔及催化剂装填方式催化剂捆包的缺点是催化剂被一层玻璃丝布包着，催化剂包内传质阻力大，催化剂效率不能充分发挥，

4、且催化剂捆包制作过程复杂，费用很高。2催化蒸馏塔及催化剂装填方式2.2散装式装填中石化齐鲁分公司研究院开发了散装式催化剂装填方式，其特点是，催化剂床层中设有汽相通道，两相邻催化剂床层间设有分馏塔盘。2催化蒸馏塔及催化剂装填方式催化剂直接散装在催化剂床层中，设有催化剂装入口、卸出口，可由装入口直接装入，从卸出口直接卸出，操作简便，催化剂费用很低。由于催化剂与液相反应物料直接接触，因此催化剂效率较高。2催化蒸馏塔及催化剂装填方式3催化蒸馏醚化技术的开发与应用按挥发度的大小可以将反应分为4类：①产物的挥发度都大于或小于反应物的挥发度；②产物的挥发度介于反应

5、物挥发度之间；③反应物挥发度介于产物的挥发度之间；④反应物和产物的挥发度相同。只有①、③类反应适合采用催化蒸馏技术。3催化蒸馏醚化技术的开发与应用中石化齐鲁分公司研究院自20世纪80年代中期开始致力于催化蒸馏醚化技术的研究开发催化蒸馏合成MTBE技术TAME合成及分解制高纯度叔戊烯技术轻汽油醚化技术ETBE合成技术间接烷基化技术甲醇脱水制二甲醚技术中石化齐鲁分公司研究院散装式催化蒸馏合成MTBE技术于上世纪90年代初开发成功，与CDTECH公司技术相比，除催化剂装卸方便外，每更换一次催化剂可节省70%的费用。迄今为止采用散装式催化蒸馏技术建成、在建的

6、MTBE生产装置近50套，规模最大的为15.0万吨/年，国内技术覆盖率85％以上。3.1MTBE生产技术获得10项中国专利和2项美国专利授权。该技术先后获得多项中石化科技进步奖，催化蒸馏技术和混相反应蒸馏技术达到国际领先水平，为中国石化专有技术，是中国石化首批成套出口技术之一。3.1MTBE生产技术随着环保法规的日益严格，清洁燃料标准不断提高、油品质量不断升级，MTBE作为一种最经济有效的汽油添加剂其市场需求日益增长。近年来我国新建的炼油和乙烯装置均配套MTBE装置。3.1MTBE生产技术为了节省投资和提高反应效率，催化蒸馏塔前一般设1个预反应器，异

7、丁烯在预反应器中转化90%后进入催化蒸馏塔中继续反应，总转化率可根据生产需要调节，最高可达99.5%以上，产品MTBE纯度98%。预反应器的形式根据原料中异丁烯含量的不同有混相固定床、外循环固定床等。3.1MTBE生产技术工艺及流程不断改进完善。例如由设置1个预反应器改为设置2个相同规格的预反应器，而且有2个大预反应器和2个小预反应器两种方案。可实现不停车更换预反应器催化剂；可延长催化剂使用周期，节省催化剂费用。3.1MTBE生产技术随着炼油规模的不断扩大，MTBE装置规模也向大型化发展。目前中石化齐鲁分公司研究院正与中石化工程建设公司（SEI）联

8、合进行大型化MTBE催化蒸馏工程技术研究，开发与2000万吨级炼油项目配套的30～40万t/aMTBE装置工