关于正丁烯异构化反应器应用

2017-03-20唐闯盘锦和运新材料有限公司辽宁盘锦124221

化工管理 2017年6期

关键词：异构化丁烯进料

唐闯(盘锦和运新材料有限公司,辽宁盘锦 124221）

关于正丁烯异构化反应器应用

唐闯(盘锦和运新材料有限公司,辽宁盘锦 124221）

本文介绍正丁烯骨架异构化应用于碳四综合利用装置，将原料中的正丁烯利用骨架异构反应生成含有异丁烯的反应产物，送入MTBE装置进行合成反应，生成MTBE（甲基叔丁基醚）。

正丁烯；异丁烯；异构化装置；影响因素

含有正丁烯的混合物料通过Z系沸石催化剂，进行高温常压反应，生成含有一定浓度的异丁烯的混合产物，反应为微放热反应，副反应主要为丁烯的二聚和裂解，并产生一定量的积碳。此反应器在实际应用中采用三开一备的模式，运行的三台反应器采用不同的控制温度。当反应器初投用时，采用较低的反应运行温度，随着催化剂的活性降低，不断的提高反应运行温度，以提高反应的活性，当反应器温度提高至最高运行温度时，若反应器活性依旧无法满足生产要求，则切出反应系统，利用生产系统进行催化剂再生。

1 反应机理

异构化反应机理复杂，国内外专家提出多种反应机理，本报告选用两种较典型的反应机理。

1.1 单分子反应机理

由丁烯与分子筛上的氧原子发生作用，生成丁氧基复合物的机理，同时，其中的甲基可发生分子内转移反应；丁烯和分子筛上的质子发生作用，反应形成伯碳鎓离子的异构化反应，并具有类甲基环丙烷中间产物。如下图

图1 丁烯异构化的单分子反应

1.2 双分子反应机理

酸性分子筛催化剂提供一个质子给予丁烯，先形成仲碳离子；

仲碳离子可能与自身异构发生二聚反应，生成一个异丁烯和正丁烯，同时产生一定量的副产物丙烯和戊烯生成；

也有可能与另1个丁烯分子发生二聚反应，裂解得到两个异丁烯

二聚反应的竞争导致形成支链的C8分子，这些分子通过伯碳离子或叔碳离子容易骨架异构为更多的分子。

由于反应机理的复杂性，不同催化剂体系引用不同的反应机理，本装置反应是主要产生异构化反应产物，反应前期产生较多的重组分产物、C3轻烃、C5产物，因此，选用第二种反应机理。

2 反应情况

本装置采用进口催化剂，反应效果较好，催化剂单程寿命45天~90天，异丁烯收率38~45%，反应选择性50~90%，总寿命24月。在反应器投入时，催化剂拥有较高的吸附热，在短时间内反应器温度达到最高150℃以上，消除吸附热后，反应器拥有较高的活性，反应器主反应和副反应收率都较高，但是选择性较低，为最低值50%，随着反应器运行，初期反应器选择性上升较快，主反应收率下降不明显，反应选择性能在几天内上升到75%，上升速率越来越慢，最终到反应结束时，反应选择性达到90%，催化剂在使用过程反应效果较好，反应稳定，收率较高，再生效果好，基本满足生产需要，但是在投入初期，反应器选择性较低（50%），产生大量的重组分，造成了大量的丁烯损失，使得装置MTBE产量大量降低，增高了装置的丁烯单耗，对装置造成了一定的经济损失。

虽然装置运行时间较长，自投产以来，已运行多年，催化剂再生周期已经有很多次，累计了较多的生产数据，使得反应产生的重组分有所降低，但是反应初期问题依然明显。因为装置生产条件多变，装置一直在进行生产优化，不同反应器内催化剂的活性表现有所差距，所以在统计的数据中，几乎很难找到两组同中生产工况的参数对比，缺少系统的数据分析，异构化反应器的数据统计并不全面，因此造成了反应器数据分析的不利条件。因为反应器三台进料，装置总进料负荷调节，但是反应器单台进料流量无仪表测量，因此反应器进料分配无从得知，也对分析造成了不便。而主反应的变化速率不明显，在一个生产周期内，主反应的收率变化不大于2%，因此，可不考虑主反应的变化趋势。装置的上游及下游丁烯收率基本能达到95%和96%，而异构化的选择性在投入前期和后期在72~88%之间波动，对装置丁烯收率影响较大，如何降低异构化副反应，提高选择性，降低丁烯单耗，成为装置提高单产量的关键。