1.2 Роль термодинамики и кинетики в выборе условий процесса

Важными оперативными параметрами, влияющими на выход и качество МТБЭ, являются температура, давление, объем­ная скорость подачи сырья и соотношение метанол:изобутен. Зако­номерность влияния этих параметров на синтез МТБЭ примерно идентичны влиянию их на процесс С-алкилирования изобутана бутенами. Ниже приводим оптимальные пределы режимных парамет­ров синтеза МТБЭ.

Температура в зоне реакции……..…………………………….60—70 ^oС

Давление….…………………………………………………….0,7—0,75 МПа

Объемная скорость подачи ББФ каталитического крекинга 1,5 ч^-1

Соотношение метанол:изобутан ……………………………………..10:1

Кратность циркуляции

метанола к изобутену…….……………………………………………..9,4:1

При этих условиях в ректификационно-реакторном аппарате конверсия изобутилена составляет…..……………………………99,5 % масс.[2]

При понижении температуры ниже 60°С скорость реакции образования МТБЭ падает.

Повышение температуры более 80°С приводит к увеличению скорости протекания побочных реакций, с образованием повышенного количества третбутанола, а при нехватке в системе метанола, к образования димеров изобутилена.

Дальнейшее повышение температуры в слоях катализатора, свыше 110°С, приводит к спеканию катализатора.

С повышением давления продукта в реакторе растет доля жидкой фазы в реакционной смеси, химическое равновесие реакции смещается в сторону образования МТБЭ.

Оптимальным давлением продукта для процесса синтеза МТБЭ является давление в 1,0 МПа.

Существующий в типовых реакторах противоток жидкой и газовой фаз, способствует быстрому выведению образовавшегося МТБЭ из зоны реакции (со слоев катализатора) для предотвращения обратной реакции, реакции распада МТБЭ на исходные продукты.

1.3 Пути промышленного применения основного и побочных продуктов

Применяется в качестве добавки к моторным топливам, повышающей октановое число бензинов (антидетонатор). Максимальное законодательное содержание МТБЭ в бензинах Европейского союза — 15 %, в Польше — 5 %, в России — 15 %. В России в среднем составе бензинов содержание МТБЭ составляет до 6 % для АИ92 и до 15 % для АИ95, АИ98.

МТБЭ широко применяется в производстве высокооктановых бензинов, при этом выступает как нетоксичный, но менее теплотворный высокооктановый компонент и как оксигенат (носитель кислорода), способствующий более полному сгоранию топлива и предотвращению коррозии металлов. Мировое потребление МТБЭ находится на уровне 20-22 млн т. в год.

Изобутиловый спирт применяется в различных областях и, благодаря низкой стоимости, может служить заменой бутанолу-1. Он используется в качестве растворителя, добавки к нитроцеллюлозе и резинам, осушителя, компонента чернил для печати.

Диметиловый эфир:

• Используется для метилирования ароматических аминов

• Используется для получения диметилсульфата

• Пропеллент для аэрозольных баллонов

• Растворитель и экстрагент

• Хладагент

• Топливо для газовой сварки и резки

• Многоцелевое топливо[3]

2. Технологические основы процесса

2.1 Требование к исходному сырью

В качестве углеводородного сырья в процессах синтеза МТБЭ наибольшее применение получила бутан-бутиленовая фрак­ция (ББФ) двух процессов - каталитического крекинга и пиролиза. Примерный состав этих фракций следующий (в % масс.):

Таблица 1. Фракционный состав ББФ

Компонент	ББФ каталитического крекинга	ББФ пиролиза после очиcтки от бутадиена
С3	1,9	<1,0
Изобутан	32,0	2,0
Н-бутан	10,0	12,0
Бутен-1+бутен-2	44,4	37,0
изобутилен	10,0	48,0
С5	1,7	<0,1

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

1. Внешний вид бесцветная прозрачная жидкость

2. Плотность, г/см³ …………………………………………0,792

3. Температура кипения ……………………………….64-65,5

4. Массовая доля, % масс.

метанола ……………………………………………………….99,92

воды ………………………………………………………..0,05

свободных кислот

(в пересчете на муравьиную кислоту) …………………….0,015

альдегидов и кетонов(в пересчете на ацетон) ……………0,003

этилового спирта ……………………………………….0,0001[2]