2I-с4н8 ↔ I-с8н16;

- гидратация изобутилена водой, содержащейся в исходном сы­рье с образованием изобутилового спирта;

i-С₄Н₈ + H₂O ↔ i-С₄Н₉–OH;

- дегидроконденсация метанола с образованием диметилового эфира:

2СН₃ОН ↔ СН₃ОСН₃ + Н₂О;

- если в углеводородном сырье содержится изоамилен, то при его О-алкилировании с метанолом образуется третичный амиловый эфир (ТАЭ):

iC₅H₁₀ + СН₃ОН ↔ С₅Н₁₁–О–СН₃;

- если в метаноле содержится этанол, то образуется этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ):

iC₄H₈ + СН₃ОН ↔ С₄Н₉–О–С₂Н₅;

Влияние побочных реакций на процесс синтеза МТБЭ можно устранить подбором оптимальных режимных параметров.

Влияние параметров на процесс синтеза МТБЭ

1 Давление. При жидкофазном О-алкилировании изменение давления не оказывает существенного влияния на про­цесс. Давление должно ненамного превышать упругость паров угле­водородов сырья при температуре катализа. Обычно в реакторах с внутренней системой охлаждения при О-алкилировании метанола изобутиленом давление поддерживают 0,7-0,75 МПа.

2 Температура. При повышении температуры снижается вязкость метанола и углеводородов, и создаются условия более благоприятные для их контактирования и диспергирования. Это обусловливает большую скорость всех протекающих реакций. При этом снижают­ся затраты энергии, что улучшает экономические показатели процесса.

Однако чрезмерное повышение температуры интенсифицирует побочные реакции в большей степени, чем целевую реак­цию. При этом снижается избирательность реакций О-алкилирования и ухудшается качество получаемого эфира.

Снижение температу­ры в определенных преде­лах оказывает благоприят­ное влияние на селектив­ность реакций, выход и ка­чество МТБЭ. Лимити­рующим фактором при снижении температуры реакции является чрезмер­ное снижение скорости основной реакции.

На практике оптимальный интервал температур при О-алкилировании метанола изобутиленом составляет 60-70 °С.

3 Качество сырья. Изобутилен обычно получают из ББФ газов пиролиза или ББФ газов КК. В пиролизном сырье содержание i- бутилена доходит до 50 и выше %, в га­зах КК примерно 15%.

Так как процесс проводят в присутствии кислотных катализаторов, сырье предварительно подвергается очистке от основных соединений. В сырье ограничи­вается содержание воды.

4 Соотношение метанол:олефин является одним из важнейших параметров О-алкилирования. Избыток метанола интенсифициру­ет целевую и подавляет побочные реакции О-алкилирования.

Чрезмерное повышение этого соотношения увеличивает капи­тальные и эксплуатационные затраты, поэтому поддерживать его выше 10:1 нерентабельно (если ББФ с КК).

5 Объемная скорость подачи сырья выражается отношением объе­ма сырья, подаваемого в единицу времени, к объему катализатора в реакторе. Влияние этого параметра на результаты О-алкилирования во многом зависит от конструкции реактора и, поскольку процесс диффузионный, от эффективности его перемешивающего устрой­ства. Если перемешивание недостаточно эффективное, то может оказаться, что не вся масса кислоты контактирует с углеводородным сырьем. Экспериментально установлено, что при оптимальных зна­чениях всех остальных оперативных параметров значение объемной скорости подачи сырья составляет порядка 1,5 ч^-1.

6 Катализаторы. Из предложенных гомогенных (серная, фосфорная, борная кислоты) и гетерогенных (оксиды алюми­ния, цеолиты, сульфоугли и др.) кислотных катализаторов в промыш­ленных процессах синтеза МТБЭ наибольшее распространение полу­чили сульфированные ионообменные смолы (КУ-2, КУ-23, КИФ-2 и др.).

Описание технологической схемы

Процесс осуществляется в реакторе 5 со стационарным слоем катализатора, совмещенным с двумя ректификационными колоннами 6 и 7. Как правило, используют два реактора, работающих поочередно.

Сырье бутан-бутиленовая фракция (ББФ) с температурой 60 ºС поступает в реактор 5, под каждый из трех слоев катализатора подается свежий и циркулирующий метанол с температурой 60 ºС.

С куба реактора 5, снабженного кипятильником, отводится целевой продукт МТБЭ. С верха реактора отводится отработанный ББФ, метанол и увлеченный МТБЭ. Продукты конденсируются в конденсаторе-холодильнике 11 и поступают в сепаратор 8, где отделяются газы. Сконденсированные продукты частично поступают в реактор в виде холодного орошения, а балансовое количество в емкость 3, из которой метанол и отработанный ББФ разделяются в экстракторе 6 водой при температуре 40 ºС и давлении 0,9 МПа.

Отработанная ББФ, отводимая сверху экстрактора 6, после охлаждения в конденсаторе-холодильнике 6 и разделении в сепараторе 9 отправляется в товарный парк.

Отгонка циркулирующего метанола от воды осуществляется в ректификационной колонне 7 (температура низа колонны 120 ºС, температура верха 70 ºС). Метанол выводится сверху колонны 7. Часть его используется как орошение колонны, а балансовая часть циркулирует. Вода снизу колонны 7 после охлаждения подается в экстрактор 6 для разделения ББФ и метанола.

Примерный материальный баланс процесса

Взято, % масс.

ББФ 95,00

в том числе

изобутилен 10,00

свежий метанол 5,00

Получено, % масс.

МТБЭ 14,00

Отработанная ББФ 85,00

в том числе

изобутилен 0,05

Потери 1,00

6