MTBE装置催化剂失活的原因分析.doc

MTBE装置催化剂失活的原因分析 1、原料性质对催化剂的影响 原料性质对催化剂的影响大致可以从以下几个方面分析： ⑴原料中水对催化剂的影响 如果原料中含有水，则水可以使树脂中的磺酸根脱落，也可以和磺酸根以氢键相结合，从而造成树脂催化剂失活。 此外，水还可以和异丁烯生成TBA聚集在催化剂的表面，使催化剂的反应面积减少，影响催化剂的催化效果。 原料带水来源于两个渠道: ①C4原料中携带。一般情况下原料中不可能携带大量游离水，这是由于碳四原料来源于气体分馏装置的脱丙烷塔底，液化气中的水分均通过共沸作用至塔顶，况且每个班的液化气脱水都比较彻底，所以可以排除混合碳四中携带水的可能性。②甲醇带水。回收甲醇以及进装置的新鲜甲醇都经过化验室分析，水含量基本控制在不大于1％，所以可以看出甲醇携带的水是微量的，但也不可以忽视甲醇回收系统的精心操作，尽量把水对催化剂的影响降到最低。 ⑵ 金属离子及碱性物质对催化剂的影响 根据催化剂厂家对失活催化剂的研究和化验分析，70％的催化剂失活是由于阳离子的原因。因为阳离子置换了催化剂中的氢离子，再加上碱性物质中和了催化剂中的酸性，都会使树脂的酸性释放不出来，从而不能充分发挥其催化作用。由于我公司液化气采用碱洗＋水洗的脱硫工艺，因此MTBE装置原料混合碳四中不可避免将携带大量金属离子和碱性物质。分析和控制原料中金属离子含量、防止液态烃带碱对MTBE催化剂寿命至关重要。 为了最大限度地降低金属离子和碱性物质的含量，建议实行以下措施： ①加强脱硫醇的操作，防止液态烃带碱；增加水洗量，使用除盐水； ②减少上游装置停工检修次数，减少铁离子含量； ③加强液化气罐区脱水； ④必要时在MTBE装置前增加离子过滤器。 ⑶碳五烃类对催化剂的影响 原料中碳五组分的存在严重威胁催化剂的使用寿命，包括硫化物失活、生成TAME堵塞催化剂孔道。 原料中硫化物主要是硫醚对MTBE催化剂影响最大，二甲基硫醚主要性质与碳五相似，因此在碳五中含量较多，虽然其总量微小，但是影响显著，与磺酸根结合形成盐类，从而使催化剂损失。由于二甲基硫醚主要存在于碳五以上重组分中，因此降低液化气中碳五以上重组分含量，将大大减少因硫醚引起的催化剂失活。 在合成MTBE的过程中，伴随着生成DME、TAME、异丁烯多聚物等许多副反应产物，由于这类物质的分子结构非常复杂，而且体积较大，将占据催化剂反应孔道，致使其他反应物质无法接触磺酸根基团而造成催化剂失活。 2 工艺操作对催化剂的影响 ⑴醇烯比的影响 在生产操作中，如果醇烯比过低，异丁烯会自聚生成二聚物DIB而且放出大量的热量，使床层温度升高，对树脂催化剂的使用不利，同时异丁烯的二聚物还会堵塞催化剂树脂孔道，造成局部失活；醇烯比过高，则加重了甲醇回收系统的负荷，能耗增大。 ⑵反应温度对催化剂的影响 合成MTBE反应是一个放热反应，反应温度应控制在40-70℃，在这个温度范围内，MTBE纯度较高，副产物DIB和TBA较少，对催化剂的使用寿命很有利，并且催化剂的活性和选择性都很好。反应温度低对催化剂的使用寿命有利，长期在高于90-100℃下操作，磺酸根基团容易脱落，使催化剂活性显著降低。 3 结合装置原料及工艺现状，为了延长催化剂的使用寿命，可以采取以下相应措施： ①加强脱硫醇的操作，防止液态烃带碱；增加水洗量，使用除盐水； ②减少上游装置停工检修次数，减少铁离子含量； ③加强液化气罐区脱水； ④必要时在MTBE装置前增加离子过滤器； ⑤尽量减少MTBE原料中碳五等重组分的含量； ⑥加强MTBE生产工艺过程中的精心操作，及时控制好醇烯比和反应温度。