行变化,所以筒式外循环反应器所用原料不受异丁烯含量限制。但当原料中异丁烯含量低于10%时,即使全部新鲜进料也不会使反应器超温,此时不再需要外循环。因此,此时只要使用普通反应器即可。但当筒式外循环反应器确定以后,外循环量就给定了最大值,此时操作中应注意不能使混合进料中的异丁烯含量和进料温度超出范围,以避免“飞温”。 34.
MTBE反应器装填催化剂之前应做哪些工作?
答:新建的MTBE装置开工前都要进行吹扫、清洗、出脂、除锈,之后装填钢丝网(三层,上下是20目,中间80目,边角处理好),再装填石英砂(φ2~φ5,100~200mm厚,铺平)。之后上紧卸催化剂口上法兰,装填催化剂。
35. 醚化反应器投料前催化剂为什么必须先用甲醇浸泡? 答:醚化用树脂催化剂必须在含水(约50%)状态保存,因为干基一旦遇水,催化剂小球会急速溶胀碎裂,从而影响床层的状态。而水对醚化反应有害,必须用甲醇加以置换,达到预定指标后,才可投入使用。
36. 水对醚化反应有何危害?
答:①水在催化剂作用下,会与异丁烯反应生成叔丁醇,其反应速度比合成MTBE反应要快,会使产品中存在大量的叔丁醇。②水与C4不互溶,催化剂床层吸附大量水后,使得C4通过床层时的阻力降大大增加,有时会超过1MPa,甚至对反应器造成破坏性事故。③由于水占据了催化剂的活性中心,使得MTBE转化率达不到预期目的。因此,水对醚化反应危害很大,必须予以控制。 37. 如何用甲醇置换催化剂中的水?
答:甲醇和水具有良好的互溶性,只要甲醇与催化剂中的水有接触,依据浓度作用原理,甲醇和水就会互相溶解,逐渐形成近似一个
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浓度的甲醇水溶液。但仅仅用甲醇将反应器充满的方法来置换催化剂中的水是远远不够的。必须用循环泵从反应器下部抽出甲醇,经泵增压,从反应器上部再进入,如此循环4~8h或更长时间,才能将催化剂中的水置换合格。
38. 醚化反应器内催化剂用甲醇浸泡的指标是多少?
答:醚化反应器内催化剂用甲醇浸泡的指标到目前为止,没有严格的要求,如果从床层压降来考虑,含水量20%左右就可以了。当然,含水量越少越好,所以,一般要求含水量15%左右。 39. 如何计算浸泡催化剂所需甲醇?
答:催化剂含水量在浸泡期间不便分析,一般认为甲醇与水充分混合,分析循环甲醇中的水含量就代表催化剂中的水含量。假如催化剂水含量为50%,用两倍水体积的甲醇浸泡,完全混合后,催化剂水含量为:50/(1+2)=16.7%,如果分两次浸泡,则催化剂水含量为:50/(1+1)2=12.5%,可见,每次少用甲醇,多次浸泡,有利于甲醇水含量降低。
40. 筒式外循环反应器的开工方法和注意事项是什么? 答:醚化反应器开工最大的问题是防止反应器的超温。特别是原料中异丁烯含量高时尤其要注意。开工步骤如下:
① ②
投料前就将外循环系统冷却器投冷却水备用。 反应器中的催化剂在甲醇浸泡时,催化剂表面和微孔中
还有大量甲醇,此时进料可不必进甲醇,也不必预热,有惰性气体憋压时,适当放空。 ③
当C4充满反应器后,立即停止C4进料,启动外循环泵,
是C4和甲醇经外循环系统自身循环,不进料,不出料。 ④
观察反应器温度和压力变化,用调节外循环冷却器冷却
水量的方法,控制反应器内床层温度在50~70℃之间。反应开始
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放热量由小到大,再由大到小,床层温度也随之变化,最后逐渐平稳,此时分析转化率,若达不到要求,则要继续循环。 ⑤
当反应器中异丁烯转化率达到预定要求后,转入正常投
料开工。
正常投料时,先设置反应器出口压力控制参数,然后依次启动甲醇泵和C4进料,控制好C4进料量并按规定的醇烯比进甲醇。投料后注意床层温度变化、并依床层温度的变化来调整外循环量,使床层温度在65~70℃之间为宜。当甲醇、C4进料量稳定后,预热器开始进蒸汽预热,并逐渐调整蒸汽量,使预热后温度达到预定温度。
在开工初期,宁肯让甲醇过量些,也不可让甲醇不够,以避免异丁烯自聚产生大量的热,烧坏催化剂。 41. 根据反应器出口组成如何计算异丁烯转化率?
答:异丁烯总转化率=转化了的异丁烯质量/进料中的异丁烯质量=(进料中的异丁烯质量-反应后剩余异丁烯质量)/进料中异丁烯质量=1-反应器出口异丁烯质量含量/(反应器出口异丁烯质量含量+反应器出口MTBE质量含量×56/88+反应器出口叔丁醇质量含量×56/74+2×反应器出口二异丁烯质量含量) 42. 根据反应器出口组成如何计算MTBE选择性?
答:MTBE选择性=生成MTBE所消耗的异丁烯摩尔数/反应消耗的异丁烯摩尔数=反应器出口MTBE质量含量/88/(反应器出口MTBE质量含量/88+反应器出口叔丁醇质量含量/74+2×反应器出口二异丁烯质量含量)
43. 根据反应器出口组成如何计算进料的醇烯比?
答:计算进料醇烯比的方法有两种,一是直接分析进料,此种方法一般由于甲醇和C4不互溶,所以不十分准确.二是根据醚化反应器出
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口采样分析推算出反应器入口的醇烯比的方法比较准确.两种醇烯比的计算方法如下:
?直接分析进料:醇烯比=进料甲醇摩尔数/进料异丁烯摩尔数=(进料甲醇质量含量/32)/(进料异丁烯质量含量/56)=1.75×(进料甲醇质量含量/进料异丁烯质量含量) ?从醚化反应器出口采样分析的计算方法;
醇烯比=(生成MTBE消耗的甲醇摩尔数+反应后剩余甲醇摩尔数)/(生成MTBE消耗的异丁烯摩尔数+反应后剩余异丁烯摩尔数+生成叔丁醇消耗的异丁烯摩尔数)
本计算方法忽略了二甲醚和二异丁烯的含量,是在纯醚化的条件下计算的,如果是叠合醚化联产,则需要把它们计算进去。则:醇烯比=(生成MTBE消耗的甲醇摩尔数+反应后剩余甲醇摩尔数+生成二甲醚消耗的甲醇摩尔数)/(生成MTBE消耗的异丁烯摩尔数+反应后剩余异丁烯摩尔数+生成叔丁醇消耗的异丁烯摩尔数+生成二异丁烯消耗的异丁烯摩尔数)
44. 个别MTBE装置投料后床层阻力特别大是什么原因?如何克服?
答:个别MTBE装置开工时,由于前期工作准备不完善,催化剂未进行处理。使催化剂含水量在50%左右,这些水吸附在催化剂活性基团上,具有很强的吸附力。而进料中的C4与水互溶性极差,C4在经泵加压后经过催化剂床层时,只能靠挤压催化剂表面的水层,阻力很大,根据液体在密闭容器中的压强传递相等原理,作用在床层底部的压力会达到100多吨,甚至会把催化剂支撑栅板压坏垮塌。克服以上因素的方法是把催化剂进行充分的甲醇浸泡预处理,使催化剂含水量降到20%以下。
45. 个别MTBE装置投料后会发生床层超温现象,原因是什么?
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如何克服?
答:在正确开工条件下开工,个别MTBE装置投料后会发生床层超温现象,原因是原料中所含异丁烯太多,且催化剂低温活性很好,使得一进料就开始反应,产生温升,温升反过来又促进反应加快,形成恶性循环,使得外循环尚未建立就已经超温。克服方法:现用惰性C4充填反应器,在外循环建立后逐渐增加新鲜进料。或者在投料前先将反应器出口压力提高到0.7MPa,使之达到甲醇和C4混合物在75℃时的饱和蒸气压,这样,当温度达到75℃时,部分C4汽化,使温度不再升高,此操作类似于混相床工作原理。当外循环建立后,恢复正常操作。
46. 如何防止催化剂泄漏?
答:为了防止催化剂泄漏,在反应器底部铺设了不锈钢丝网,再装填φ1~φ16的陶瓷小球。但由于操作不当,比如超温或者水洗催化剂不彻底,导致部分酸根脱落或携带部分酸进入反应器,加之所购不锈钢丝网不合格,产生腐蚀破损,就会导致催化剂泄漏。克服方法:①选用合格的不锈钢丝网。②操作上遵守操作规程。③催化剂厂要严格水洗。
47. 醚化催化剂使用后期如何延长其使用寿命?
答:醚化催化剂失活原因主要有中毒性失活、酸根脱落性失活和微孔堵塞性失活三种。使用到后期以后,由于以上原因,会导致催化剂催化能力下降,相同温度下反应速度下降,MTBE转化率降低,此时可提高反应温度来增加催化剂活性,但当温度提高到一定程度时,催化剂活性逐渐失去,此时应更换催化剂。 48. MTBE装置如何实现醇烯比闭环控制? 答:①自动采样并分析进料中异丁烯和甲醇含量。 ②自动计算,并显示和打印醇烯比。
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