Материал: Технология глубокой переработки нефти и газа.

Вторым сырьевым реагентом процесса синтеза МТБЭ является метанол марки А (по ГОСТ 2222 - 78), имеющий следующий свойства:

Основы управления процессом О-алкилирования метанола изо­ бутиленом. Важными оперативными параметрами, влияющими на выход и качество МТБЭ, являются температура, давление, объем­ ная скорость подачи сырья и соотношение метанол '.изобутен. Зако­ номерность влияния этих параметров на синтез МТБЭ примерно идентичны влиянию их на процесс С-алкилирования изобутана бутенами. Ниже приводим оптимальные пределы режимных парамет­ ров синтеза МТБЭ:

При этих условиях в ректификационно-реакторном аппарате конверсия изобутилена составляет 99,5 % масс.

Технологическая схема отечественной установки О-алкилиро­ вания метанола изобутеном представлена на рис. 8.15.

Процесс синтеза М ТБЭ осущ ествляется в ректиф икацион­ но-реакционном аппарате, состоящем из средней реакторной зоны, разделенной на 3 слоя катализатора, и верхней и нижней ректификационных зон с двумя тарелками в каждой. Н а уста-

496

Рис. 8.15. Принципиальная технологическая схема установки получения метилтретбутилового эфира: I - сырье (бутан-бутиленовая фракция); II - свежий мета­ нол; III - циркулирующий метанол; IV - метилтретбутиловый эфир; V - отработан­ ная бутан-бутиленовая фракция; VI - сброс воды; VII - раствор щелочи

новке имеются два таких аппарата; на одном из них после по­ тери активности катализатора (через 4000 ч работы) осущ еств­ ляется предварительная очистка исходной сырьевой смеси от серо- и азотсодерж ащ их примесей, а такж е для поглощ ения ка­ тионов ж елеза, присутствую щ их в рециркулирую щ ем метано­ ле вследствие коррозии оборудования. Таким образом, пооче­ редно первый аппарат работает в режиме форконтактной очис­ тки сырья на отработанном катализаторе, а другой - в режиме синтеза М ТБЭ на свеж ем катализаторе. К атализатор после выгрузки из форконтактного аппарата (на схеме не показан) не подвергается регенерации (направляется на захоронение).

Исходная бутан-бутиленовая ф ракция с установки катали ­ тического крекинга, подвергнутая дем еркаптанизации, и цир­ кулирую щ ий метанол через емкость Е поступаю т в верхнюю часть реактора форконтактной очистки. Очищ енная смесь пос­ ле нагрева в теплообменнике до 60 °С поступает в зону синте­ за под каждый слой катализатора Р-1(2). В верхнюю часть ре­ акционной зоны во избеж ание перегрева катализатора пода­ ется такж е подогретый в теплообменнике до 50 - 60 °С свежий метанол.

497

Жидкие продукты реакции, состоящие из МТБЭ о примесью метанола и углеводородов, выводятся из куба Р-1 (2) и направляют­ с я на сухую отпарку примесей в отпарную колонну К р , снабжен­ ную паровым кипятильником. Целевой продукт - МТБЭ - выводит­ ся с куба К-2 и после теплообменников и холодильников откачива­ ется в товарный парк.

Паровая фаза Р-1 (2), состоящая из отработанной ББФ, метано­ ла и из следов МТБЭ, поступает на конденсацию МТБЭ в колонну К-1, являющуюся по существу конденсатором смешения. Конденси­ рованный МТБЭ возвращается на верхнюю тарелку ^-1(2) и выпол­ няет функции холодного орошения.

С верха К-1 отводятся несконденсировавшиеся пары отработан­ ной ББФ и метанола, которые после охлаждения и конденсации в холодильниках поступают в емкость-сепаратор С-1.

Разделение конденсата в С-1 на отработанную ББФ и мета­ нол осуществляется экстракцией последнего водой в экстракто­ ре К-3 (при температуре 40 °С и давлении 0,9 МПа). Отработан­ ная ББФ , выводимая с верха К-3, после охлаждения в холодиль­ никах давлением системы направляется в товарный парк и да­ лее для последующей переработки (например, на С-алкилирова- ние).

Отгонка циркуляционного метанола от воды производится в ректификационной колонне К-4 при давлении 0,02 - 0,06 МПа и тем пературе в кубе 120 °С и верха колонны =70°С. М етанол, выводимый с верха К-4, охлаж дается и конденсируется в воз­ душных и водяных конденсаторах-холодильниках и собирает­ ся в рефлю ксной емкости С-3. Часть метанола подается в каче­ стве холодного орош ения К-4, а остальная часть поступает в емкость Е.

Вода, выводимая из куба К-4, после охлаждения в теплообмен­ нике и холодильнике подается в экстрактор К-3 для отмывки мета-

5чНола от отработанной ББФ .

Материальный баланс установки синтеза МТБЭ следующий, % *®масс.:

498

Вопросы

1.Дайте определение катализу и классификацию катализаторов.

2.Каковы основные требования к гетерогенным катализаторам?

3.Укажите причины физической и химической дезактивации катализаторов.

4.Какова роль носителей гетерогенных катализаторов?

5.Дайте классификацию теорий катализа.

6. Укажите основные различия между физической и химической адсорбцией.

7. Перечислите наиболее важные для предвидения каталитичес­ кого действия термодинамические и кинетические принципы и пра­ вила.

8. Дайте краткую характеристику основных положений теорий кислот и оснований.

9.Назовите катализаторы ионного (гетеролитического) катализа.

10.Каковы основные свойства и реакции карбений ионов?

11.Объясните физико-химическую сущность электронного (ге­ молитического) катализа и назовите катализаторы этого типа.

12.Какие процессы нефтепереработки осуществляются по би­ функциональному катализу? Укажите состав катализаторов бифун­ кционального действия.

13.Задача для творческого размышления : предложите катали­ затор для процесса каталитического пиролиза бензина.

14.Дайте определение науке макрокинетика химических про­ цессов и вывод уравнения для расчета приведенной константы ско­ рости реакций.

499

15.Назовите области гетерогенного реагирования и/объясните влияние технологических параметров на режим гетерогенного реа­ гирования.

16.Дайте определение закону действующих поверхностей и его математическое выражение.

17.Приведите вывод уравнения изотермы Лэнгмюра.

18.Сопоставьте и укажите основные отличия кинетических мо­ делей гетерогенных реакций, основанных соответственно на законе действующих масс и законе действующих поверхностей.

19.Объясните сущность метода стационарных концентраций и рассмотрите пример составления с использованием этого метода кинетической модели для бимолекулярной каталитической реакции.

20.Каково целевое назначение каталитического крекинга? На­ зовите этапы эволюции этого процесса.

21.Каково влияние фракционного и химического состава сырья на процесс каталитического крекинга?

22.Какие процессы облагораживания сырья каталитического крекинга применяются в современной мировой нефтепереработке? Дайте им краткую характеристику.

23.Дайте характеристику цеолитам и промышленным катали­ заторам крекинга. Какова кристаллическая структура цеолитов?

24.Охарактеризуйте этапы совершенствования катализаторов крекинга.

25.Объясните химизм основных каталитических реакций кре­ кинга: распада, изомеризации, циклизации, Н-переноса, конденса­ ции и т.д.

26.Объясните химизм и роль коксообразования и укажите типы образующегося при крекинге кокса.

27.Укажите по качеству продуктов преимущества каталитичес­ кого крекинга перед термическим.

28.Объясните влияние оперативных параметров на качество и материальный баланс каталитического крекинга.

29.Каковы разновидности (по аппаратурному оформлению) со­ временных процессов каталитического крекинга? Укажите их дос­ тоинства и недостатки.

30.Приведите принципиальную технологическую схему уста­ новки каталитического крекинга с лифт-реактором, ее технологи­ ческий режим и материальный баланс.

500