MTBE生产技术知识问答Word格式.docx

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③只能加速热力学上可能进行的化学反应，而不能加速热力学上不能进行的反应。

5.什么是催化剂活性？

合成MTBE催化剂活性的一般表示方法是什么？

催化剂活性是表示催化剂加快化学反应速度的一种量度。

换言之，催化剂活性是指催化反应速度及非催化反应速度之差。

非催化反应速度小到可以忽略不计时，催化剂活性就相当于催化反应速度。

在给定温度、压力、空速的条件下，合成MTBE的催化剂活性一般用原料异丁烯的转化率来表示。

6.什么是催化剂的选择性？

催化剂在反应物料中并不是对热力学所允许的所有化学反应都能起到催化作用，而是特别有效地加速平行反应或串联反应中的一个或几个反应。

催化剂对这种复杂反应有选择的发生催化作用的性能，称为催化剂的选择性。

选择性的量度方法是主产物的产率。

7.什么是催化剂的稳定性？

催化剂的稳定性通常以寿命表示，指催化剂在使用条件下维持一定活性水平的时间（单程寿命）或者每次下降后经再生又恢复到许可活性水平的累计时间（总寿命）。

催化剂的稳定性包括对高温热效应的热稳定性，对摩擦、冲击、重力作用的机械稳定性和对毒物作用的抗毒稳定性；

此外还有对结焦积碳的抗衰变稳定性和对反应条件的化学稳定性等。

8.强酸性树脂催化剂有哪些主要特征？

用于合成MTBE的树脂催化剂特征之一就是强酸性。

量度其酸性大小的方法就是交换容量，交换容量越高，催化剂活性越好。

特征之二是含水性。

无论在催化剂生产过程中，或储存运输过程中，催化剂必须是含水的状态；

绝对不含水的催化剂球体，再遇水时，就要崩裂成碎片。

特征之三是它的溶胀性。

不含水的催化剂（干基）遇水后它的容积要增大（称为溶胀）。

特征之四是它的安全性。

该催化剂在反应中表现为强酸性，但它对操作人员来讲是安全的，无论是干基还是湿基，及人体短时接触时，是无毒无腐蚀性的。

9.强酸性树脂催化剂的主要技术指标有哪些？

主要有：

含水量、交换容量、堆密度、湿密度、真密度、粒度、比表面积、平均半孔径、孔容、溶胀比、交联度以及强度等。

其中交换容量是最主要的技术指标之一，交换容量越高越好，好的树脂催化剂交换容量可达5.0mmolH＋/g（干）以上。

10.为什么醚化催化剂标牌上允许使用温度为120℃，但在生产过程中，床层温度到100℃以上时，催化剂就会失活？

催化剂说的允许使用温度是由外部供热来说的，当外部供热结束，温度下降到60℃时，催化剂的转化率和交换容量虽稍有下降，但能基本恢复。

而在实际生产中，热量是由反应热产生的，超温会导致副反应急剧增加，催化剂上的酸根脱落，同时产生积炭，堵塞催化剂微孔，使催化剂失活。

这及单纯的高温操作是不同的，所以应精心操作，避免超温现象发生。

11.醚化催化剂的失活原因有几种？

能引起树脂催化剂失活如下三种原因：

1催化剂活性中心的氢离子被碱性阳离子取代，使催化剂失去活性。

2超温使催化剂上的磺酸根脱落，催化剂失活，同时腐蚀设备。

3催化剂微孔被堵塞，使反应物无法进入微孔内进行反应，这种失活一般及超温失活同时发生。

12.辛烷值的物理意义是什么？

什么叫马达法辛烷值？

什么叫研究法辛烷值？

辛烷值是表示点燃发动机燃料抗暴的一个约定值。

研究法辛烷值是研究低速运转下的抗爆性能，马达法是研究高速运转下的抗爆性能。

13.提高汽油辛烷值的途径有多少？

可以靠用辛烷值高的物质加以调和。

如MTBE、烷基化油、重整油、ETBE、TAME等。

14.炼油型MTBE工艺及化工型MTBE工艺有何区别？

炼油型MTBE工艺主要生产MTBE用以调和汽油，对异丁烯转化率和产品纯度要求不高。

化工型MTBE工艺以生产高纯度的1－丁烯，或以生产高纯度的异丁烯为目的，要求异丁烯转化率很高（使剩余物料中不含异丁烯），产品纯度很高（以利于裂解产生高纯度的异丁烯）

15.MTBE产品中的杂质有哪些？

那些是有害杂质？

那些是无害杂质？

MTBE产品中的杂质有C4、甲醇、叔丁醇、异丁烯聚合物、甲基仲丁基醚等。

如果MTBE是用来调和汽油，则以上杂质除了异丁烯聚合物外都是无害杂质。

如果MTBE是用来裂解生产高纯度的异丁烯的，则C4和甲基仲丁基醚是有害杂质。

16.什么是体积空速？

空速也叫空间速度，对于均相反应来说，空速等于单位时间通过反应物的体积除以反应器的体积。

对于装有固体催化剂的非均相反应来说，单位时间通过的反应物料的体积除以固体催化剂表观体积称为体积空速。

17.合成MTBE的主反应和副反应是什么？

在纯醚化反应中，合成MTBE的主反应为：

异丁烯＋甲醇→MTBE

副反应为：

异丁烯＋水→叔丁醇、甲醇自聚→二甲醚、异丁烯自聚→二异丁烯

在叠合醚化中，除合成MTBE反应外，异丁烯自聚生成二异丁烯也是主反应。

18.什么叫单一反应？

什么叫可逆反应？

反应物中A和B反应生成C，不伴随任何副反应，也不发生逆向反应的化学反应称之为单一反应。

单一反应一般大多是无机反应。

而大多数有机化学反应都不是单一反应，此类反应大都是合成反应的同时进行着分解反应，即合成反应及分解反应并存，且无论使用什么手段，都不能使转化率达到100％，这种反应叫可逆反应。

当可逆反应的正负反应速率相等时，反应达到平衡。

19.异丁烯的平衡转化率及反应条件中哪个因素有关？

异丁烯及甲醇合成MTBE的反应是一个可逆放热反应，根据平衡式推出平衡常数K，可以得出，温度越低，异丁烯的平衡转化率越高，温度越高，异丁烯的平衡转化率越低。

由于反应温度的高低直接决定了反应速度的快慢，因此，需要综合考虑，选择适宜的反应温度，既能使异丁烯尽可能转化，又能有满意的反应速度。

20.什么叫反应速度？

影响反应速度的主要因素是什么？

反应速度是指单位时间内原料组分的减少量。

影响反应速度的因素有催化剂、反应温度、反应物浓度、空速等。

21.什么叫反应转化率？

它和反应速度有什么关系？

反应组分中已转化的原料组分和进料中原料组分的比值叫转化率。

以异丁烯为例：

异丁烯转化率＝已转化的异丁烯的量／进料异丁烯量。

反应转化率和反应速度是两个不同概念的问题，但二者又紧密相连。

（见19题）

22.在工业装置上，如何使异丁烯转化率增大？

①增加催化剂量。

②减少进料量。

③改变反应温度。

④改变醇烯比。

23.MTBE工业生产中进料醇烯比多少最合适？

MTBE合成反应中，甲醇和异丁烯是等摩尔反应的，在纯醚化反应中，为了提高异丁烯转化率和避免异丁烯二聚，甲醇进料量一般比理论值大一点，但如果甲醇进料量过大时，甲醇会自聚产生大量的二甲醚，另外，由于甲醇和MTBE沸点相近，过量甲醇也不利于后续分离。

因此，一般醇烯比控制在1.0～1.2之间。

在叠合醚化反应中，由于MTBE和二异丁烯都是目的产品，所以可以依据目的产物的需求量来确定醇烯比，一般来说，醇烯比高，MTBE产品增加，醇烯比降低，二异丁烯产品增加。

24.根据醚化反应器的进料和出料组成，如何计算醇烯比？

计算进料中的醇烯比计算公式有如下三种方法：

1以C4、甲醇进料的混合物的组成分析结果来计算：

进料醇烯比（摩尔比）＝（进料甲醇质量含量／32）／（进料异丁烯质量含量／56）

2以混合C4进料量、甲醇进料量来计算：

醇烯比＝（甲醇进料量／32）／（混合C4进料量×

混合C4中异丁烯质量含量／56）

3以醚化反应器出口的组成分析来计算：

醇烯比＝（反应器出口物料中的MTBE质量含量／88＋反应器出口物料中甲醇的质量含量／32）／（反应器出口物料中异丁烯的质量含量／56＋反应器出口物料中MTBE的质量含量／88＋反应器出口物料中叔丁醇的质量含量／74＋反应器出口物料中二异丁烯的质量含量／56）

25.在实际操作中如何实现规定的醇烯比？

保持醇烯比的稳定，对于MTBE的产量、质量和催化剂寿命都是非常重要的。

在装置建成达到开车条件时，要先对C4进料和甲醇组成进行分析，然后依据定好的醇烯比确定甲醇进料量。

甲醇进料量＝（混合C4进料量×

混合C4中异丁烯质量含量／56）×

32×

醇烯比

计算出甲醇进料量以后，可以用质量流量计或高精度的涡轮流量计计量控制C4、甲醇进料量。

也可以设在线分析色谱仪控制醇烯比，只是费用较高。

26.原料在进醚化反应器之前，为什么要加设一个静态混合器？

C4、甲醇的物性相差较大，二者互溶性不好，特别当甲醇在C4中含量较高时，很难达到理想混合，为了使其混合良好，促使醚化反应顺利进行，通常要加设一个静态混合器。

27.什么是静态混合器？

有何特点？

所谓静态混合器，是在一定长度的管段内，装上一定型号的混合元件，当物流通过时，在混合元件内分割－合并－变换流向，使两种物流达到理想的混合。

静态混合器具有混合效果好，操作易于连续化、易控制、维持费用低及装置小型化等特点。

28.甲醇进料泵突然不上量，有何危害？

甲醇对合成MTBE反应十分重要，甲醇进料泵突然不上量，此时只有C4进料，C4中的异丁烯在催化剂作用下发生自聚反应，放出大量的热，高温下反应更快，放热更多，恶性循环，造成“飞温”。

高温不但会使多聚物自身碳化，也会使催化剂烧成黑色团块，不能使用。

高温下催化剂上的磺酸根脱落，随物料流出，造成设备腐蚀和穿孔。

所以，在MTBE生产装置中，甲醇进料泵是一个重要的设备，选型要得当，操作要格外重视。

29.甲醇进料泵出口管线上为什么必须设止回阀？

甲醇进料量对合成MTBE反应十分重要，为了保证甲醇全部进入反应器而不会进入甲醇罐（发生这种情况时，表面看一切正常，实际上甲醇没有进入反应器，而是C4进人了甲醇罐，结果发生了催化剂烧坏、设备腐蚀等一系列因“飞温”引起的事故）因此甲醇进料泵出口管线上必须设止回阀。

30.C4进料泵不上量有哪些原因？

如何排除？

原因：

①泵体内有惰性气体没有排除干净。

②泵的入口压力偏低。

③C4进料罐液位偏低。

④C4进料罐出口阀门未完全打开。

⑤C4进料中含不凝气太多。

⑥冬季气温太低。

⑦泵出口管线上有局部堵塞。

⑧夏季气温高，产生汽蚀。

排除方法：

1打开放空，放掉不凝气。

2提高入口压力。

3补充原料罐液位。

4打开阀门。

5联系气分解决问题。

6原料罐充压。

7打开管线清理。

8降低原料温度。

31.筒式外循环反应器的特点是什么？

筒式外循环醚化反应器的构型就是一个普通的固定床反应器，反应物从顶部进入，产物从底部排出。

产物的一部分经冷却后，经增压、计量及新鲜进料一起返回反应器。

其特点是结构简单、造价低、催化剂装卸方便、操作弹性大、对原料要求不严格，易于控制反应温度，缺点是催化剂装填量大。

32.筒式外循环反应器的外循环量是如何控制的？

合成MTBE是个放热反应，随着异丁烯转化率的提高，放出较多的反应热，由于筒式外循环反应器是绝热的，因此这些热量全部用于床层温度的提高。

筒式外循环反应器就是用产物的一部分经冷却后，经增压、计量及新鲜进料一起返回反应器，从而达到控制反应温度的目的。

而依据公式，我们可以推出：

循环量／新鲜进料量＝生成1摩尔MTBE的放热量×

每小时异丁烯进料量（摩尔）×

（异丁烯出口转化率－异丁烯入口转化率）／（反应器温升×

总进料的平均热容×

新鲜进料量）－1，在其它数值确定后，外循环量就可以确定了。

33.筒式外循环反应器适用于那些生产场合？

筒式外循环反应器的外循环量可以依据原料中异丁烯含量进行变化，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？

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？

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？

①水在催化剂作用下，会及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水及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？

甲醇和水具有良好的互溶性，只要甲醇及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？

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？

催化剂含水量在浸泡期间不便分析，一般认为甲醇及水充分混合，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？

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投料前就将外循环系统冷却器投冷却水备用。

2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？

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？

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×

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:

⑴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）

⑵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？

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及水互溶性极差，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？

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？

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。

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？

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？

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。

③将计算结果及设定值比较。

④将计算结果及前两次值比较，找出调节方向，自动调节甲醇进料量。

49.反应器床层温度偏高如何调节？

①适当降低预热器预热温度。

②适当加大外循环比例或降低外循环温度。

③适当增加醇烯比有利于降低床层温度。

50.醚化反应器温度波动大的原因及处理方法？

原因：

①因C4进料或C4进料中的异丁烯含量不稳以及甲醇进料量不稳造成醇烯比波动，从而造成反应温度波动。

②反应系统压力波动造成反应温度波动。

③下游设备压力波动造成反应温度波动。

处理方法：

①稳定C4进料或C4进料中的异丁烯含量以及甲醇进料量，适当增大醇烯比有利于反应温度稳定。

②稳定反应系统压力。

③稳定下游设备压力。

51.如何判定反应器内催化剂的跑损及处理方法？

判定方法：

①反应器内温度分布不均匀，提高入口温度后，反应床层温升不明显，反应效率降低，甚至达不到反应要求。

②催化剂流失后，会落入共沸蒸馏塔底部，导致塔底MTBE分解，塔釜中出现甲醇和异丁烯。

③塔釜底采样和放料时，会发现催化剂颗粒。

如果只是发现催化剂细微颗粒轻微泄漏，一般无需停工处理，只需在后续塔釜加入部分钝化剂，使这一部分催化剂颗粒失活即可。

但如果发现催化剂泄漏严重，应立即停车，找出原因，重新装填催化剂，并对下游设备加钝化剂处理后，重新开车。

52.如何判断和检查甲醇流量指示是否正确？

检查和判断甲醇流量指标正确及否的方法是：

1检查甲醇泵和压力指示是否大于反应器操作压力。

2检查甲醇流量调节阀的阀芯开度是否合适。

3检查甲醇流量一次表是否和二次表流量一致。

4检查反应床层温度是否有超温现象。

5检查甲醇原料液位及近几个小时的累积量是否一致。

6从反应器出口组成分析结果，推算进料醇烯比是否合适。

53.为什么必须控制反应器进料中的C5含量？

因为C5的平均沸点为35℃，而C4的平均沸点为0℃，在进行MTBE产品分离时，C5不能随C4从塔顶馏出，这样会导致塔底产品中夹杂大量C5，影响MTBE的质量。

另外，C5又比MTBE的沸点偏低，导致C5也不能很好的从塔底排出，这样，C5会大量积聚于塔底，改变塔的物料平衡和热平衡，使塔的灵敏点位置升高，使操作不正常，还必须调节灵敏点参数，才能恢复正常操作。

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