1.2 Сырье процесса получения мтбэ.

МТБЭ получают на основе метанола и изобутена.

В настоящее время мировое производство метанола превышает 20 млн. т/год [2].

Метод синтеза метанола основан на газофазной реакции оксида углерода с водородом в присутствии специальных катализаторов. В промышленном масш­табе реализованы две схемы, различающиеся используемым в них катализатором и позволяющие вести процесс при высоком (20-35 МПа) давлении и температуре 370-420°С или низком (3-5 МПа) давлении и температуре 250-300°С. Второй метод вытесняет первый как менее энергоемкий, более простой в аппаратурном оформлении и более экономичный. Наибольшее распространение получили технологии фирм «Lurgy» и ICI.

Разработан ряд перспективных процессов производства метанола, в частности прямое парциальное окисление метана (CH₄+0,5O₂=CH₃OH). Однако в обозримом будущем этот процесс вряд ли сможет конкурировать с широко распространенным процессом производства метанола из синтез-газа. В мировом производстве на различные сырьевые источники метанола приходятся следующие доли: 74% - на природный газ, 20% - на нефтяные дистилляты и остатки, 4% - на сжиженные нефтяные газы и 2% - на уголь.

Вторым сырьевым источником для промышленного производства МТБЭ является изобутен. Его получают в промышленном масштабе различными методами, обычно используя в качестве сырья фракцию С₄ пиролиза прямогонного бензина (а в некоторых случаях и рафинат с установки каталитического риформинга с экстракцией [5]), содержащую (после эк­стракции бутадиена) - 50% изобутена, и фракцию С₄ каталитического крекинга, отличающуюся от первой более низким (15-17%) содержанием изобутена.

Как видно, фракция С₄ процесса пиролиза более предпочтительна как сырье для производства МТБЭ, однако ресурсы ее ограниченны. Следовательно, установки пиролиза не в состоянии обеспечить сырьем крупнотоннажное производство МТБЭ, потребность в котором из года в год растет. В последние годы все шире используют изобутен, получаемый дегидрированием изобутана в псевдоожиженном слое алюмохромового катализатора. Данный процесс был разработан и впервые осуществлен в нашей стране [2].

Сырьевые источники в основном и обусловливают различие структур производства МТБЭ в разных регионах. Например, в странах Северной Америки этот продукт получают из изобутена, производимого на установках каталитического крекинга или пиролиза. В США ввиду большого спроса на бензин каталитического крекинга и применения в качестве сырья процесса пиролиза легких углеводородов бутены, содержащиеся в газах пиролиза, составляют небольшую долю от общего количества производимых углеводородов С₄. С переводом пиролиза на более тяжелое сырье эта доля может несколько возрасти. Сегодня изобутен получают в основном из фракции каталитического крекинга флюид. Его содержание в этой фракции колеблется от 10 до 20%.

В европейских странах каталитический крекинг не получил столь широкого распространения, а для установок пиролиза используют более тяжелое сырье. В результате около 40% бутенов производят из фракции С₄ пиролиза. В нефтедобывающих странах из попутных газов выделяют н-бутан, из которого и получают изобутен, направляемый на производство МТБЭ.

Таким образом, основным фактором, сдерживающим развитие производства МТБЭ, является дефицит изобутена [4].

Ниже приведены основные физико-химические и тепловые характеристики исходных продуктов (метанола и изобутилена) и МТБЭ.

Таблица 2

Характеристика	Метанол (ж)	Изо- бутен (г)	МТБЭ (ж)
Молярная масса, г/моль	32	56	88
Относительная плотность, 420	0,791	0,618	0,740
Температура кипения, ОС	64,5	7,01	55,2
Температура застывания, ОС	-97,9	-140,35	-108,6
Скрытая теплота парообразования, кДж/кг	1120	379,8	342
Теплота сгорания, мДж/кг			35,2
Давление насыщенных паров при 25 ОС, кПа	28,9	197,1	32,2
Стандартная теплота сгорания соединения -H298сгор, кДж/моль	704,1	2659,2	3300,1
Стандартная теплота образования соединения из простых веществ (изменение энтальпии в результате реакции образования одного моля данного соединения из простых веществ в стандартных условиях), H298обр, кДж/моль	-234,9	-16,6	-333,3
Стандартная энергия образования Гиббса, G298обр, кДж /моль	-163,7	57,2	-144,9
Абсолютное значение энтропии соединения в стандартных условиях, S298, Дж/градмоль	124,8	289,1	250,9
Истинная мольная стандартная теплоемкость соединения при p=const, CР 298, Дж/градмоль	80,3	87,8	206
Критическая температура, Tкр, К	512,6	417,9	663,6
Критическое давление, Pкр, атм.	81	39,5	37,3
Коэффициент сжимаемости при критических параметрах, Zкр	0,222	0,27	0,26