Меню Рубрики

Установки для получения мтбэ

Принципиальная технологическая схема процесса производства метил-третбутилового эфира(МТБЭ). Сырье и целевые продукты, и их применение.

I — сырье (бутан-бутиленовая фракция); II — свежий метанол; III — циркулирующий метанол; IV — метилтретбутиловый эфир; V — отработанная бутан-бутиленовая фракция; VI — сброс воды; VII — раствор щелочи.

Принципиальная технологическая схема установки получения метилтретбутилового эфира.

Исходная бутан-бутиленовая фракция установки КК, подвергнутая демеркаптанизации, и циркулирующий метанол через ёмкость Е поступает в верхнюю часть реактора форконтактной очистки. Очищенная смесь после нагрева в теплообменнике до 60 0С поступает в зону синтеза под каждый слой катализатора Р1(2). В верхнюю часть реакционной зоны во избежания перегрева катализатора подаётся также подогретый в теплообменнике до 50 – 60 0С свежий метанол.

Жидкие продукции реакции, состоящие из МТБЭ с примесью метанола и углеводородов, выводятся из куба Р1(2) и направляются на сухую отпарку примесей в отпарную колонну К2, снабжённую паровым кипятильником. Целевой продукт – МТБЭ – выводится с куба К2 и после теплообменников и холодильников откачивается в товарный парк.

Паровая фаза Р1(2), состоящая из отработанной ББФ, метанола и из следов МТБЭ, поступает на конденсацию МТБЭ в колонну К1, являющуюся по существу конденсатором смешения. Конденсированный МТБЭ возвращается на верхнюю тарелку Р1(2) и выполняет функцию холодного орошения.

С верха К1 отводятся несконденсировавшиеся пары отработанной ББФ и метанола, которые после охлаждения и конденсации в холодильниках поступает в ёмкость – сепаратор С1.

Разделение конденсата в С1 на отработанную ББФ и метанол осуществляется экстракцией последнего водой в экстракторе К3 (при температуре 40 0С и давлении 0,9 МПа). Отработанная ББФ, выводимая с верха К3, после охлаждения в холодильниках давлением системы направляется в товарный парк и далее для последующей переработки.

Отгонка циркулирующего метанола от воды производится в ректификационной колонне К4 при давлении 0,02 – 0,06 МПа и температуре в кубе 120 0С и верха колонны 70 0С. Метанол, выводимый с верха К4, охлаждается и конденсируется в воздушных и водяных конденсаторах – холодильниках и собирается в рефлюксной ёмкости С3. Часть метанола подаётся в качестве холодного орошения К4, а остальная часть поступает в ёмкость Е.

Вода выводимая из куба К4, после охлаждения в теплообменнике и холодильнике подаётся в экстрактор К3 для отмывки метанола от отработанной ББФ.

Сырье процесса получения МТБЭ

МТБЭ получают на основе метанола и изобутена. Метод синтеза метанола основан на газофазной реакции оксида углерода с водородом в присутствии специальных катализаторов. 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. 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), содержащую (после экстракции бутадиена) — 50% изобутена, и фракцию С4 каталитического крекинга, отличающуюся от первой более низким (15-17%) содержанием изобутена. Основные принципы «каталитической перегонки

Синтез МТБЭ из метанола и изобутена представляет собой равновесную экзотермическую реакцию (тепловой эффект составляет 44 кДж/моль), протекающую в присутствии катализатора кислотного типа: сульфированного сополимера стирола с дивинилбензолом. Этот катализатор в отличие от широко используемых катализаторов данного типа (Lewatit SPG 108/Н, КУ-2, КУ-23п и др.) изготовлен в виде колец Рашига или шариков формованием сульфокатионита со специальным образцом полимера.На данной установке производства МТБЭ можно получать высокооктановую добавку к топливам, отвечающую современным экологическим требованиям, в количестве 26515,15 кг/ч чистотой выше 98,5%.Отработанная углеводородная фракция предназначена для производства бутадиена — основного вида сырья для изготовления каучуков общего и специального назначения. В случае невозможности реализации отработанной фракции в указанном направлении, она может быть направлена на установку олигомеризации с получением высокооктанового компонента для того же вида топлива (бензина).

Основная реакция производства метилтретбутилового эфира — каталитическое алкелирование метанола изобутиленом

СН2 = С + СН3ОН ↔ СН3 – С – О – СН3

Целевой продукт – метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) . МТБЭ, по сравнению с алкилатом, обладает более высоким октановым числом и низкой температурой кипения, что в совокупности позволяет повысить октановое число преимущественно головных фракций базового бензина.

В товарные автобензины МТБЭ добавляют в количестве 5 – 15 %. Эфирсодержащие бензины характеризуются дополнительно таким достоинством, как большая полнота сгорания и меньшая токсичность выхлопных газов.

Читайте также:  Установка nero 9 trial

В качестве углеводородного сырья в процессах синтеза МТЭБ наибольшее применение получила бутан-бутиленовая фракция (ББФ) двух процессов — каталитического крекинга и пиролиза.

Ресурсы изобутилена для производства МТБЭ можно увеличить за счёт н-бутана, содержащегося в попутных нефтяных газах или газоконденсатах, используя процессы дегидрирования и последующей изомеризации бутиленов. Источником изобутиленов могут стать газы термодиструктивных или нефтехимических процессов, в частности, производств изобутиленового спирта. Вторым сырьевым реагентом процесса является метанол марки А.

25.Схема переработки нефти на топливо и сырье нефтехимии.

источник

МТБЭ: Свойства, получение и применение.

Метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) является кислородсодержащим октаноповышающим компонентом и применяется для повышения октанового числа автобензинов.

В современном мире встал вопрос экономичной эксплуатации транспортных средств и предотвращения загрязнения атмосферного воздуха выхлопными газами, что требует внедрения новых технологий при производстве топлив.

Необходимость обеспечения качественной окружающей среды привела к принятию правительствами многих стран законодательных мер. К примеру, в странах ЕС было запрещено потребление в качестве присадки бензинов высокотоксичного тетраэтилсвинца. В США — введены поправки в Закон о чистом воздухе с ужесточением нормативов к качеству топлив. И во всем мире произошли аналогичные действия. Это привело к появлению понятия «экологически чистое моторное топливо».

Также в США появилось определение «реформулированные бензины» — это бензины, которые прошли дополнительную обработку и относятся к новому поколению топлив, удовлетворяя современным и будущим требованиям к качеству топлива.

Вне зависимости от этапов развития нефтепереработки вопрос обеспечения высоких показателей детонационной стойкости остается открытым в связи с новыми требованиями к неэтилированным бензинам новых поколений, которые исключают применение таких октаноповышающих компонентов, как олефины, бензол и другие ароматические углеводороды, олефины.

Для обеспечения конкурентоспособности любого нефтеперерабатывающего предприятия России необходимо строго соответствовать требованиям мирового рынка, предъявляемым к эксплуатационным и экологическим свойствам автобензинов. Причем, одного выпуска просто неэтилированных бензинов недостаточно, поскольку экологически чистые топлива подразумевают и исключение из топлива тетраэтилсвинца, и уменьшение содержания олефинов, концентрации ароматики с заменой их на изопарафиновые углеводороды. Помимо этого, положительное воздействие на качество топлива оказывает введение кислородсодержащих октаноповышающих добавок (МТБЭ, МТАЭ, ИПТБЭ, ДИПЭ). Во-первых, это улучшение параметров детонационной стойкости. Во-вторых, снижение содержания в выхлопных газах окиси углерода и углеводородов. В результате важно ещё и повысить их дорожное октановое число (

С развитием автомобильной техники и выходом России на зарубежные рынки возникает необходимость значительно улучшить технологии и оборудования, основные процессы в комплексе технологических систем выпуска и компаундирования автомобильных бензинов.

Известна способность двигателей внутреннего сгорания работать на низших спиртах. Примером является метанол, на котором и по сей день продолжает ездить транспорт. В США широко популярно использование нового топлива gasohol, представляющего собой смесь бензина и этанола. В Италии с целью увеличения ОЧИ в качестве присадки применяют смесь спиртов (от C1 до С5), полученную из оксида углерода и водорода.

Как правило, кислородсодержащие соединения характеризуются высокими октановыми числами, которые по исследовательскому методу достигают 100. Наибольшей уникальностью среди таких веществ отличается метил-трет-бутиловый эфир (2-метил-2-метоксипропан) (CH3)3COCH3, октановое число смешения которого в зависимости от составляющих бензин углеводородов может доходить до 135.

Применение МТБЭ не требует добавления гомогенизатора для предотвращения расслоения водной фазы, поскольку он растворяется только в бензине. А использование метанола и этанола, пусть даже с хорошими показателями детонационной стойкости, приводит к дополнительным затратам в связи с их растворимостью в воде с последующим отслоением в низ резервуара.

Из-за более низкой теплоты сгорания низших спиртов по сравнению с бензинами возникает необходимость большего запаса топлива либо затрат времени на частые заправки. Ещё одним достоинством МТБЭ является их схожие с бензином топливные характеристики, а наличие кислорода ещё и увеличивает экономичность двигателя и способствует уменьшению продуктов неполного сгорания в выхлопах.

Использование метил-трет-бутилового эфира позволяет сократить расход нефти при выпуске указанного количества товарного автобензина, достичь оптимальных октановых характеристик компонентов продукта.

Получение МТБЭ основано на простой одностадийной технологии присоединения метилового спирта CH3OH к изобутилену (2-метилпропену) C4H8 без воздействия высоких температур и давлений. Протекание реакции в специальном катализаторе, чаще с применением ионообменных смол, обеспечивает полную конверсию и высокую селективность, где сырьем является фракция С4 каталитического крекинга с присутствием изобутилена и н-бутилена (1- и 2-бутены) C4H8. Избирательность при образовании МТБЭ заключается в реагировании только изобутилена, что позволяет разделить фракцию С4 и использовать непрореагировавшие н-бутилены в качестве товарной продукции.

Читайте также:  Установка прицела на крикет

Свойства МТБЭ

По исследовательскому методу МТБЭ характеризуется высокими октановыми числами – 115-135, по моторному методу – 98-100. Растворяется только в бензине, не ядовит.

Получение МТБЭ основано на простой одностадийной технологии присоединения метилового спирта CH3OH к изобутилену (2-метилпропену) C4H8 без воздействия высоких температур и давлений. Протекание реакции в специальном катализаторе, чаще с применением ионообменных смол, обеспечивает полную конверсию и высокую селективность, где сырьем является фракция С4 каталитического крекинга с присутствием изобутилена и н-бутилена (1- и 2-бутены) C4H8.

Благодаря использованию бензина в смеси с МТБЭ:

— увеличивается антидетонационная стойкость топлива;

— снижается температура запуска двигателя и негативное воздействие выхлопных газов на окружающую среду;

— уменьшается износ деталей двигателя, образование нагара и лаковых отложений;

— уменьшается расход топлива.

При производстве бензинов происходит механическое смешение низкооктанового бензина и МТБЭ. Установлено, что наиболее оптимальное содержание МТБЭ в бензинах находится в районе 5-15%. Добавление 10% эфира повышает ОЧИ на 2,1 – 5,8 единиц, исходя из компонентного состава углеводородного сырья.

Физико-химические и топливные свойства МТБЭ

Структурная формула (СН3)3СОСН3
Показатель
Молекулярная масса 88,146
Цвет Бесцветная прозрачная жидкость с эфирным запахом
Температура замерзания — 108,6 ˚С
Температура кипения 55,2 ˚С
Плотность при 20 ˚С 0,7405 г/см 3
Коэффициент преломления при 20 ˚С 1,369
Удельная теплоемкость 2,1кДж/кг.К
Теплота парообразования 332,5кДж/кг
Температура вспышки -27 ˚С
Температура самовоспламенения — 443 ˚C
Концентрационные пределы воспламенения 1,4 — 10%
Предельно-допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 100 мг/м 3
Предельно-допустимая концентрация в атмосфере населенных мест 0,1 мг/м 3
Октановое число по исследовательскому методу 115-135
Октановое число по моторному методу 100-101

МТБЭ растворим в этаноле, диэтиловом эфире, плохо — в воде (4,6% при 20˚С)

Образует азеотропные смеси:

— с метанолом (МТБЭ — 85% мас.), температура кипения – 52˚C;

— с водой (МТБЭ — 96%мас.), температура кипения — 52,6˚C.

При высоких температурах (460˚C) или использовании катализатора происходит разложение на метанол и изобутилен.

Кроме МТБЭ во всем мире имеет место применение и других топливных оксигенатов. В таблице отражены их основные характеристики.

Основные характеристики эфиров, применяемых в бензинах

источник

Технология производства метил-трет-бутилового эфира

Физические свойства метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ), способы его синтеза с использованием различных катализаторов. Сырье для промышленного производства МТБЭ, технологии его получения. Расчет теплового и материального балансов установки синтеза МТБЭ.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

В последнем десятилетии ХХ и начале ХХI века проблемы экономичности транспортных средств и загрязнения воздуха выхлопными газами как никогда ранее потребовали существенных изменений в технологии производства моторных топлив.

Борьба за улучшение экологии окружающей среды вынудила правительства многих стран мира принять ряд мер в законодательном порядке. В странах ЕС были введены ограничения на использование высокотоксичного тетраэтилсвинца в качестве высокооктановой присадки автомобильных бензинов, а принятые в США дополнения к Закону о чистом воздухе установили новые жёсткие нормативы к качеству топлив, что вызвало аналогичные последствия в странах Западной Европы и во всем мире. Впервые в мировой практике было сформулировано понятие «экологически чистого моторного топлива».

В США модифицированные бензины новых поколений, удовлетворяющие перспективным требованиям предстоящего десятилетия, получили название реформулированных бензинов. Впервые эти требования были выдвинуты в 1990 году в Дополнениях к «Акту по чистому воздуху» («САА»), подготовленному Агентством по охране окружающей среды США. Выход такого Акта означал конец эпохи этилированных бензинов, и с 1994 года они практически исчезли с рынка США. Использование первого поколения реформулированных бензинов в 1995-2000 гг. позволило сократить на 15% токсичные выхлопы и выхлопы летучих органических компонентов, образующих смог в городах.

Проблема обеспечения высокой детонационной стойкости бензинов остается актуальной на любом этапе развития нефтепереработки. На современном этапе эта проблема стоит не менее остро, чем в период перехода к поколению неэтилированных бензинов. Причиной тому являются новые экологические требования к неэтилированным бензинам новых поколений, ограничивающие использование ряда высокооктановых компонентов: бензола, других ароматических углеводородов, олефинов.

Доводка эксплуатационных и экологических свойств автомобильных бензинов до требований мирового рынка является важнейшей проблемой выживания любого НПЗ России и конкурентоспособности российской нефтепереработки в целом. При этом нужно четко представлять, что выработка просто неэтилированных бензинов еще не означает, что создана технология производства экологически чистых автобензинов мирового уровня. Для достижения в России требований мировых стандартов на экологически чистые автобензины необходимо не только исключить из технологии применение тетраэтилсвинца, но и существенно снизить содержание в товарных бензинах ароматики и в частности бензола, осуществить замену ароматики на изопарафиновые углеводороды. Ввести в состав бензинов высокооктановые кислородосодержащие добавки (МТБЭ, МТАЭ, ИПТБЭ, ДИПЭ и др.), которые, наряду с положительным эффектом по снижению содержания в выхлопных газах окиси углерода и углеводородов, обеспечат прирост октанового индекса автобензинов. Снизить содержание в бензинах олефинов и при всем этом повысить их дорожное октановое число ([ИОЧ + МОЧ] / 2) до уровня минимальных требований общеевропейских норм.

Читайте также:  Установка заглушек для трубопроводов

Развивающаяся автомобильная техника и выход России на европейский и другие рынки требуют существенного совершенствования технологии и оборудования, а также основных процессов, входящих в комплексные технологические системы производства и компаундирования автобензинов.

Давно известно, что двигатели внутреннего сгорания прекрасно работают, например, на низших спиртах, а метанол уже применялся (и применяется) как автомобильное топливо. В США давно уже заправляют автомобили смесью бензина и этанола (синтетического или ферментативного) и называется это новое топливо gasohol (газохол) — гибрид от слова gasoline (бензин) и alcohol (спирт). В Италии получают из оксида углерода и водорода смесь спиртов от C1 до С5 и добавляют эту присадку в автомобильные бензины для повышения их октанового числа.

Одним из наиболее эффективных веществ является метил-трет-бутиловый эфир (2-метил-2-метоксипропан). Это соединение как компонент автомобильных бензинов уникально во всех отношениях. Известно, что практически все низшие кислородсодержащие соединения имеют высокое октановое число — до 100 ИОЧ (октановое число по исследовательскому методу). А вот у МТБЭ октановое число смешения доходит до 135 ИОЧ, в зависимости от углеводородного состава бензина, к которому добавляется МТБЭ.

Метанол CH3OH и этанол C2H5OH прекрасно растворяются в бензине, имеют неплохие октановые числа смешения, но растворимы и в воде. А поскольку в товарных бензинах всегда есть вода, то спирт будет переходить в водную фазу и с ней отслаиваться. В резервуарах при хранении он окажется внизу. Чтобы расслоения не происходило, требуется добавка гомогенизатора, например, изобутилового спирта C4H9OH. В результате потребуются дополнительные затраты. С МТБЭ этой проблемы нет, так как он растворим только в бензине и в водную фазу не переходит.

Низшие спирты имеют значительно более низкую, чем бензин, теплоту сгорания. Это значит, что запас топлива в баке автомобиля должен быть увеличен, либо чаще надо тратить время на заправку. МТБЭ имеет равную с бензином топливную характеристику. Мало того, наличие в нем кислорода существенно улучшает процесс сгорания топлива в цилиндрах, повышая экономичность двигателя и снижая содержание в выхлопе продуктов неполного сгорания.

При использовании МТБЭ сокращается расход нефти на производство заданного количества товарного бензина, а также достигается её заметная экономия благодаря смягчению требований к октановой характеристике традиционных углеводородных компонентов бензина.

Впервые промышленное производство МТБЭ было организованно в Италии в 1973г. на одном из заводов фирмы «Anech» в г. Равенне. Мощность этой установки в период пуска составила 100 тыс. т/год по целевому продукту.

Период до 1987г. характеризуется интенсивным вводом в строй установок по производству МТБЭ в большинстве промышленно развитых стран.

Общая мощность их к 1987г. в десяти странах Западной Европы достигла 877,5 тыс.т/год. Тогда же сообщалось о ближайшей перспективе ввода в строй в странах Западной Европы еще 15 установок общей мощностью 2,7 млн.т/год.

В России в 1987 г. получены первые партии МТБЭ по технологии, разработанной НИИМСК. Намечаемое строительство установок каталитического крекинга большой мощности должно было обеспечить в 2002г. получение 0,7-0,8 млн.т. изобутена, на основе которого можно будет вырабатывать более 1 млн.т. МТБЭ.

Использование кислородсодержащих компонентов в бензинах США и ряда других стран является обязательным. Производство только МТБЭ в 2000 г. достигло 23 млн.т/год. Однако в России производство МТБЭ и Фэтерола составляет 0,2% от общего выпуска автомобильных бензинов (за 1997), что в десять раз ниже, чем в странах Западной Европы.

Структура мировых мощностей по производству МТБЭ по основным регионам мира в настоящее время выглядит следующим образом, %:

источник