Получение МТБЭ алкилированием метанола изобутиленом

Метил-третбутиловый эфир (МТБЭ) представляет собой высокооктановый кислородосодержащий компонент автомобильных бензинов, применяемый для повышения октанового числа при производстве автомобильных бензинов, взамен высокотоксичного тетраэтилсвинца.

Реакция протекает по ионному механизму с образованием карбкатионов в присутствии кислых катализаторов:

Метанол привозной, и изобутилен -путем дегидрирования, кат.крекинга вакуумного газойля, пиролиза.

Катализатор: SO₃H, КУ-2 - ктионит универсальный, ФПП- чуть крупнее песка (формован полипропиленом).

Побочные реакции:

1. олигомеризация олефинов. Поэтому необходимо брать метанол в избытке

2. образование диметилового эфира. Поэтому необходимо ограничивать температуру 75-80 ºС. Еа ниже, чем у целевой.

Кроме того, в процессе образуется небольшое количество побочных продуктов, таких как димеры изобутилена, триметилкарбинол (ТМК), диметиловый эфир.

Используются различные приемы для получения наибольших конверсий:

- снижение температуры в заключительном пространстве реакционной зоны: синтез МТБЭ проводят при температуре не более 77 °С. В нижней части каждого яруса катализатора регистрируется температура: после 1-го слоя не более 77 °С, после 2-го и 3-го слоев не более 70 °С.

- увеличение мольного соотношения спирт/изоолефин: характерно использование избыточного от эквимолярного количества метанола с целью увеличения степени превращения изобутилена и исключения процесса димеризации последнего. Мольное соотношение метанол/изобутилен 1,075:1

Процесс синтеза МТБЭ проводят при повышенном давлении - не более 1,15 МПа, обеспечивающем перевод всех компонентов реакционной массы в жидкое состояние.

Процесс является экзотермический, необходимо тепло отводить, применяют КТА, адиабатический реактор с выносными элементами.

Реакционная смесь из реактора Р-1 поступает в ректификационную колонну Кт-1.

Колонна Кт-1 предназначена для отгонки отработанной С₄ фракции из реакционной смеси. Пары фракции С₄ с верха колонны Кт-1 конденсируется и сливаются в емкость Е-1.

В шлемовую линию колонны Кт-1, подается пар для отмывки отработанной С₄ фракции от не прореагировавшего метанола. В емкости Е-1 происходит отстой и расслоение смеси С₄ фракции и метанольной воды. Отработанная С₄ фракция подается в колонну Кт-1 в виде флегмы. Избыток отработанной С₄ фракции откачивается на склад.

Метанольная вода с низа емкостей Е-1 отводится на сжигание на установку обезвреживания химически загрязненных сточных вод.

Кубовая жидкость колонны Кт-1 (МТБЭ-ректификат) при необходимости дальнейшей очистки МТБЭ поступает в колонну Кт-2.

Кубовый продукт колонны Кт-2, содержащий МТБЭ, димеры изобутилена и ТМК (МТБЭ технический) откачивается на склад.

1. нагрев смеси→адиабатический реактор Р-1

2.Из Р-1→в К-1, сверху непрев сырье, из куба - техн.МТБЭ (МТБЭ, изобутилен, ТМК)

3. в Е-1 - разделение на метанол и фр. С₄

4. Ректификат из К-1→ в К-2 (выделение МТБЭ чистый и техн) S=99%

3.Сущность массообмена. Движущая сила массопередачи.Основные массообменные процессы. Диффузионный поток. Основное ур-е массопередачи. Фазовое равновесие.

Массообмен - переход одного или нескольких компонентов бинарных или много компонен систем ч/з межфазную поверхность (поверхность контактных фаз) из одной фазы в другую или в обратном направлении. Под межфазной поверхностью, например в системе Г-Ж, понимают поверхность капель и пузырьков. Массообменные процессы применяют как правило для разделения однофазных, гомогенных, газов., жидких и тв систем. Исключение-сушка. В этом процессе разделяют системы жид-тв. Основные массообменные процессы -сорбционные(поглотительные, т.е. аб-,ад-,хемосорбция), перегонка(простая дистилляция и ректификация), растворение и кристаллизация, экстракция, сушка, сублимация(возгонка) и мембранный процесс. Адсорбция -поглощение отдельных компонентов из газа или жид смеси тв поглотителем (адсорбентом). Мембранный процесс-разделение газ. или жидкой смеси пропусканием её ч/з твердую пористую полупроницаемую разделительную перегородку, т.е. мембрану.

Движущая сила процесса массопереноса, выражающая отклонение системы от равновесия, равна разности рабочей и равновесной концентраций вещества в данной фазе. Размерности коэффициентов массоотдачи и массопередачи одинаковы. Движущая сила массопереноса – величина переменная, т.к. концентрации изменяются вдоль межфазной поверхности. Общая скорость массообмена определяется диффузионным потоком-М. М - кол-во распределяемого компонента, которая переходит ч/з всю межфазную поверхность F за 2с из одной фазы в другую. [M]=[кг/с],[кмоль/с] Интенсивность массооб. определяется удельным диф. потоком-m. m =M/F,кг/м²с

Диффузионный поток пропорционален поверхности контакта фаз и средней конц.потока: M=KF∆C_ср основное ур-е массопередачи. Тогда К-сложная функция многих переменных(плотность, вязкость и т.д.), ∆С_ср=(С-С^*)_ср – средняя движ сила процесса массопер или положт средняя разность рабочей и равнов конц распределяемого компонента в одной и той же фазе