轻烃与脂肪醇的醚化反应方法和设备技术

一种反应蒸馏生产醚的工艺和设备，采用的催化蒸馏设备同时进行选择加氢脱除双烯烃，叔烯烃与脂肪醇的醚化反应和产品的分离，反应蒸馏塔分上中下三段，中部的反应段包含两个混相反应区和一个催化蒸馏区，反应区中同时设有两个中分馏区，催化剂是散装的，装卸方便。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及烷基醚的一种新的制备方法，尤其是在含叔烯烃类与酯肪醇的醚化反应中使用的一种催化蒸馏方法和设备。人们已知在蒙脱粘土、硅钨酸、强酸性阳离子交换树脂或分子筛催化剂的作用下，由含叔烯烃的碳氢化合物与脂肪醇反应生产烷基醚。传统的方式采用固定床反应器，在液相状态下反应，为了取出反应热。多采用内部列管式反应器或有反应物料外循环冷却的筒式反应器(USP.4.198.530)和膨胀床反应器(Fr.2455019.Fr.2440931)由于反应受平衡转化率的限制，为了提高转化率，采用反应--分离--再反应--再分离的工艺流程长，设备投资大，能耗高；催化蒸馏技术的开发成功。使反应和分离在同一个设备中同时进行。简化了工艺流程。由于生成物不断的移出反应区，破坏了反应的平衡，也提高了转化率，(USP4.439.3507)。但塔中催化剂装填结构比较复杂；为了保证反应物的转化率，催化蒸馏塔的高度也比较高，投资也比较大。本专利技术的目的是简化反应蒸馏塔的催化剂装填结构，降低生产成本，减少能耗，降低塔高度，减少投资，提高反应物的转化率。为实现上述目的，本专利技术的构思是采用新型的催化蒸馏方法和设备本专利技术的反应蒸馏塔的特征是反应段中包括了两个混相催化反应区和一个反应蒸馏区；在反应区中设有两个中分馏区。反应物在第一催化反应区进行选择加氢脱除原料中的双烯烃，并进行叔烯烃与脂肪醇的醚化反应；在中分馏区中脱除在第一醚化反应区中生成的醚后，进入第二个催化反应区中继续进行醚化反应；脱除第二催化反应区生成的醚后，物料进入反应蒸馏区，在此醚化反应和产品分离同时进行，达到要求的转化率。现结合附图对本专利技术的反应蒸馏技术作详细说明我们将塔A和B作为一个整体来叙述(也可作成一个塔)。反应蒸馏塔分为三部分上部为常规的精馏段下部为常规的汽提段，中部反应段的特征包括催化反应区Ia(4)、中分馏区Ib(3)、催化反应区IIa(15)、中分馏区IIb(21)和其上部的催化蒸馏区IIc。催化反应区Ia.IIa中分别设有催化剂床层(4a.4b.4c和15)及至少1条液相通道(5.16)。和至少1条汽相通道(6.17)，床层Ia中装有选择加氢催化剂和醚化催化剂，也可以是有选择加氢功能的醚化催化剂。IIa(15)床层中装有醚化催化剂。中分馏区Ib.IIb中各为至少一块常规的分馏塔盘或填料；催化蒸馏区IIc中设有至少两个催化剂床层(22.23)，和床层间设至少一块分馏塔盘(25)，和至少一个汽相通道(24)。含有叔烯烃的碳氢化合物与氢、甲醇按一定比例混合经管线(1)，预热器(2)，进入反应区Ia顶部，并穿过催化剂床层(4a.4b.4c)，首先进行选择加氢脱除原料中的双烯烃，炔烃；然后进行醚化反应，放出反应热，当温度升高到操作压力下反应物料的泡点时，部分反应物料汽化吸收反应热，使温度稳定；反应后混合物流到汽提段；由上升的汽相物料和反应产生的汽相物料混合后，经汽相通道(6)进入中分离区Ib(3)；分离下的液相物料经液相通道(5)流到汽提段的顶部。分离后的汽相物料经管线(12)，进入换热器(13)，经换热液化后，由管线(14)进入催化反应区IIa(15)，进行醚化反应，部分反应物料汽化吸收反应热，反应后的混合物料流到B塔底部；汽相物料经汽相通道(17)流到中分离区IIb(21)；分离下的液相物料，经液相通道(16)流到B塔底部；经管线(17a)流出。一部分在换热器(13)中换热汽化，经管线(18)进入中分离区IIb的底部；另一部分经管线(19.20)进入A塔中分离区Ib的顶部。从IIb分离后的汽相物料经汽相通道(24)饶过催化剂床层，穿过并在塔板(25)上进行热质交换，汽相物料进入精馏段(26)；分离下的液相物料向下流动，穿过IIc的催化剂床层(23)，进行醚化反应；液相物料在分离塔盘(25)上与汽相物料进行热质传递。在汽提段(7)分离后的液相物料流到A塔底部经管线(8)流出，一部分在再沸器(9)汽化，经管线(10)返回A塔底；另一部分经管线(11)出装置，即醚化合物产品。在精馏段(26)分离后的汽相物料，经管线(27)进入冷凝器(28)冷凝后，进入回流罐(29)，一部经管线(30)回流到B塔顶部；另一部分经管线(31)进入下游装置。本专利技术的效果达到了专利技术的目的，由于设备和工艺的进步，采用多次反应分离破坏反应的平衡，使转化率得到提高；散装的催化剂使装填结构简单，降低运行成本，塔总高度比现有催化蒸馏设备有所降低。使催化蒸馏设备的投资节省。下面借助于实施例说明本专利技术的效果；实施例1.本专利技术用于混合碳四中的异丁烯与甲醇反应生成甲基叔丁基醚。原料碳四中的异丁烯为36.5％(M/M)，丁二烯含量为1.0％(M/M)按照本专利技术的工艺，在压力分别为0.7mPa(A塔)和0.6mPa(B塔)，回流比1.0，醇烯比1.05(mol/mol)，温度为25--140℃，异丁烯的转化率为99.％，丁二烯的含量≤20PPM，甲基叔丁基醚的纯度为98％。实施例2.本专利技术用于催化碳五馏份中的叔烯烃(2一甲基丁烯-1和2一甲基丁烯-2)与甲醇反应生成甲基叔戊基醚。原料碳五馏份中2-甲基丁烯-1为7.59％，2-甲基丁烯-2为15.52％，双烯烃(异戊二烯，环戊二烯，顺戊二烯)为1.2％；按照本专利技术的工艺，在压力为0.4MPa(A塔)和0.3MPa(B塔)，醇烯比为1.05(MOL/MOL)，回流比1.0，温度为25--140℃，2-甲基丁烯-1有99％转化为甲基叔戊基醚，2-甲基丁烯-2有95％转化为甲基叔戊基醚，双烯烃的含量降为100PPM以下，甲基叔戊基醚的纯度为98％。实施例3.本专利技术用于催化碳五馏份和碳六馏份中的叔烯烃(2-甲基丁烯-1，2-甲基丁烯-2，2.3一二甲基丁烯-1，2-甲基戊烯-1，2-甲基戊烯-2，顺-3-甲基戊烯-2和反-3-甲基戊烯-2)与甲醇反应生产甲醇叔戊基醚和甲醇叔巴基醚，原料中2-甲基丁烯-1为3.80％，2-甲基丁烯-2为7.76％，2.3—二甲基丁烯-1为0.26％，2-甲基戊烯-1为1.55％，2-甲基戊烯-2为2.46％，顺-3-甲基戊烯-2为2.38％，反-3-甲基戊烯-2为2.18％，双烯烃含量为1.52％；按照本专利技术的工艺，在压力分别为0.2MPa(A塔)和1.0mPa(B塔)，回流比1.0，醇烯比为1.05(moP/moP)，温度为25--140℃，2-甲基丁烯-1有99.％转化为甲基叔戊基醚，2-甲基丁烯-2有94％转化为甲基叔戊基醚；2-甲基戊烯-1，2-甲基戊烯-2，反-3-甲基戊烯-2和顺-3-甲基戊烯-2分别有99％，77％，65％和38％转化为甲基叔巴基醚，双烯烃含量降为150PPM，产品中有60％的甲基叔戊基醚和38％的甲基叔己基醚。权利要求1.一种烷基醚的制备方法，由含叔烯烃的轻烃和脂肪醇按一定比例混合，予热到一定温度，在催化剂作用下进行醚化反应，该醚化反应及产品的分离同时在催化蒸馏塔中进行，其特征是a.采用本专利技术的催化蒸馏设备，b.予热到一定温度的反应原料在催化反应区Ia中在催化剂作用下进行选择加氢脱除双烯烃和醚化反应，直接下流到汽提段，c.经汽相通道上流的汽相物料在中分馏区Ib中分离醚化的产品和未反应的原料。d.在Ib后分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烷基醚的制备方法，由含叔烯烃的轻烃和脂肪醇按一定比例混合，予热到一定温度，在催化剂作用下进行醚化反应，该醚化反应及产品的分离同时在催化蒸馏塔中进行，其特征是： ａ．采用本专利技术的催化蒸馏设备， ｂ．予热到一定温度的反应原料在催化反应区Ⅰａ中在催化剂作用下进行选择加氢脱除双烯烃和醚化反应，直接下流到汽提段， ｃ．经汽相通道上流的汽相物料在中分馏区Ⅰｂ中分离醚化的产品和未反应的原料， ｄ．在Ⅰｂ后分离出来的未反应的物料经换热器［１３］与来自［１７］的液相物料换热，液化后进入催化反应区Ⅱａ，继续进行醚化反应， ｅ．反应物料经Ⅱａ的气相通道［１７］上流到中分馏区Ⅱｂ分离产品和未反应的物料， ｆ．经Ⅱｂ后的未反应物料经汽相通道［２４］再上流进入催化蒸馏区Ⅱｃ在催化剂床层间的塔盘上，进行热质传递， ｇ．来自Ⅱｃ的未反应的气相物料经蒸馏段［２６］分离后从塔顶流出，经冷凝后一部分回流，一部分出装置， ｈ．来自精馏段［２６］的液相物料直接进入反应蒸馏区Ⅱｃ，在催化剂床层间的塔盘上进行热质传递，并向下流动穿过催化剂床层同时进行醚化反应，经反应蒸馏区Ⅱｃ的液相物料在中分馏区Ⅱｂ中分离，分离后的液相物料经［１７］管线，一部分进热换器［１３］中汽化，经管线［１８］进入中分馏区Ⅱｂ的底部，另一部分经管［１９．２０］进入中分馏区Ⅰｂ的顶部，经Ⅰｂ分离出来的液相物料经Ⅰａ的液相通道进入汽提段的顶部． ｉ．经汽提段分离的液相物料流出经管线［８］，一部经再沸器［９］汽化后返回到塔底，另一部分经［１１］管出装置，即为产品醚， ｊ．当催化剂颗粒较大，或空隙率较大时，反应床层中也可不设汽相通道和液相通道，气液相物料可以对流的穿过床层。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郝兴仁，刘明久，相宗仁，王伟，王进善，
申请(专利权)人：中国石油化工总公司，中国石化齐鲁石油化工公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]