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催化蒸馏醚化技术开发进展中国石化齐鲁分公司研究院 吕爱梅 催化蒸馏醚化技术开发进展 1 催化蒸馏技术原理 普通精馏是汽液两相间的传质过程，其传质推动力是汽液两相间的组分浓度差。 催化蒸馏是汽、液两相间传质和反应的复合过程，其传质推动力包括汽、液两相间组分浓度差和反应效应。 由于化学反应对汽液平衡的影响和精馏对化学平衡的影响 ，使催化蒸馏传质过程变得十分复杂。 1 催化蒸馏技术原理 催化蒸馏技术具有显著的优点: ① 反应和精馏过程在一个设备内完成，投资少、操作费用低、能耗低； ②反应和精馏同时进行，打破了反应的化学平衡，提高了反应转化率； ③可抑制副反应的发生，提高目的产物的选择性； ④温度易于控制，避免了出现“热点”问题； ⑤缩短了反应时间，提高了生产能力； ⑥催化剂使用寿命延长。 2 催化蒸馏塔及催化剂装填方式 目前开发成功的催化蒸馏塔分为两种结构形式： 一种是反应和精馏同时进行，化学反应发生在塔板上或具有催化作用的填料层内，如CDTECH公司的催化蒸馏塔结构； 另一种是催化反应和精馏分离交替进行，反应物先在反应段反应，产物再进入精馏段进行精馏，如中石化齐鲁分公司研究院的催化蒸馏塔结构。 正在开发的还有框板式、填料隔栅式等催化蒸馏塔结构。 目前应用较广泛的催化剂装填方式 2.1 填充式装填 最早开发成功且应用较广泛的填充式催化剂装填方式是CDTECH公司的催化剂捆包。 催化剂捆包的缺点是催化剂被一层玻璃丝布包着，催化剂包内传质阻力大，催化剂效率不能充分发挥，且催化剂捆包制作过程复杂，费用很高。 2.2 散装式装填 中石化齐鲁分公司研究院开发了散装式催化剂装填方式，其特点是，催化剂床层中设有汽相通道，两相邻催化剂床层间设有分馏塔盘。 催化剂直接散装在催化剂床层中，设有催化剂装入口、卸出口，可由装入口直接装入，从卸出口直接卸出，操作简便，催化剂费用很低。 由于催化剂与液相反应物料直接接触，因此催化剂效率较高。 3 催化蒸馏醚化技术的开发与应用 按挥发度的大小可以将反应分为4类： ① 产物的挥发度都大于或小于反应物的挥发度； ②产物的挥发度介于反应物挥发度之间； ③反应物挥发度介于产物的挥发度之间； ④反应物和产物的挥发度相同。 只有①、③类反应适合采用催化蒸馏技术。 3 催化蒸馏醚化技术的开发与应用 中石化齐鲁分公司研究院自20世纪80年代中期开始致力于催化蒸馏醚化技术的研究开发 催化蒸馏合成MTBE技术 TAME合成及分解制高纯度叔戊烯技术 轻汽油醚化技术 ETBE合成技术 间接烷基化技术 甲醇脱水制二甲醚技术 3.1 MTBE生产技术 中石化齐鲁分公司研究院散装式催化蒸馏合成MTBE技术于上世纪90年代初开发成功，与CDTECH公司技术相比，除催化剂装卸方便外，每更换一次催化剂可节省70%的费用。 迄今为止采用散装式催化蒸馏技术建成、在建的MTBE生产装置近50套，规模最大的为15.0万吨/年，国内技术覆盖率85％以上。 获得10项中国专利和2项美国专利授权。 该技术先后获得多项中石化科技进步奖，催化蒸馏技术和混相反应蒸馏技术达到国际领先水平，为中国石化专有技术，是中国石化首批成套出口技术之一。 随着环保法规的日益严格，清洁燃料标准不断提高、油品质量不断升级，MTBE作为一种最经济有效的汽油添加剂其市场需求日益增长。 近年来我国新建的炼油和乙烯装置均配套MTBE装置。 3.1 MTBE生产技术 为了节省投资和提高反应效率，催化蒸馏塔前一般设1个预反应器，异丁烯在预反应器中转化90%后进入催化蒸馏塔中继续反应，总转化率可根据生产需要调节，最高可达99.5%以上，产品MTBE纯度?98%。 预反应器的形式根据原料中异丁烯含量的不同有混相固定床、外循环固定床等。 3.1 MTBE生产技术 工艺及流程不断改进完善。例如由设置1个预反应器改为设置2个相同规格的预反应器，而且有2个大预反应器和2个小预反应器两种方案。 可实现不停车更换预反应器催化剂；可延长催化剂使用周期，节省催化剂费用。 随着炼油规模的不断扩大，MTBE装置规模也向大型化发展。 目前中石化齐鲁分公司研究院正与中石化工程建设公司（SEI）联合进行大型化MTBE催化蒸馏工程技术研究，开发与2000万吨级炼油项目配套的30～40万t/aMTBE装置工艺包。 3.2 TAME合成及分解制高纯度叔戊烯技术 1996～1998年完成技术开发 技术特点： ①采用了水洗和选择加氢的原料净化处理技术，脱除了对催化剂有害的杂质，保证了生产装置的长周期连续运转； ②叔戊烯转化高，能耗低。 3.2 TAME合成及分解制高纯度叔戊烯技术 2001年，该技术于上海石化建成我国第一套1800t/aTAME、1000t/a叔