專利名稱：一種乙基叔丁基醚的合成方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種乙基叔丁基醚的合成方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
乙基叔丁基醚是一種性能優(yōu)良的高辛烷值汽油調(diào)和組分。乙基叔丁基醚與乙醇及甲基叔丁基醚都是高辛烷汽油改良劑，也叫“生物汽油添加劑”。
隨著甲基叔丁基醚的逐漸被禁用，乙基叔丁基醚的生產(chǎn)技術(shù)越來(lái)越為人們所關(guān)注。目前，國(guó)外采用烯醇加成合成乙基叔丁基醚技術(shù)已經(jīng)十分成熟，甲基叔丁基醚、甲基叔戊基醚、乙基叔丁基醚均有工業(yè)生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)甲基叔丁基醚實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，甲基叔戊基醚合成技術(shù)正處于工業(yè)實(shí)施階段，而乙基叔丁基醚合成技術(shù)尚處于研究階段。
汽油中乙基叔丁基醚的最大添加量可達(dá)17 Vol%。乙基叔丁基醚不但能提高汽油辛烷值的效果，而且還可以作為共溶劑使用。乙基叔丁基醚沸點(diǎn)較高，與烴類物質(zhì)相混不生成共沸化合物；這既可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的氣阻，又可降低蒸發(fā)損耗。此外，乙基叔丁基醚還能被好氧性微生物分解。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有工藝技術(shù)中存在的不足，提供一種原料適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)物能夠重復(fù)利用，多反應(yīng)系統(tǒng)物流耦合的乙基叔丁基醚的合成方法及設(shè)備。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種乙基叔丁基醚的合成方法，以異丁烯和乙醇、叔丁醇和乙醇聯(lián)合生產(chǎn)乙基叔丁基醚。異丁烯和乙醇在第一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)，叔丁醇和乙醇在第二個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)；第一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)生成的叔丁醇進(jìn)入第二個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)再利用；第二個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)生成的異丁烯進(jìn)入第一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)作為反應(yīng)物回收利用。第一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)中，異丁烯、水與乙醇的摩爾比為1:O.12:0. 88 ;第二個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)中，異丁醇與乙醇的摩爾比為1:1。
一種乙基叔丁基醚的合成設(shè)備，包括第一反應(yīng)系統(tǒng)、第二反應(yīng)系統(tǒng)、水洗塔以及分離系統(tǒng)；第一反應(yīng)系統(tǒng)包括反應(yīng)器和第一反應(yīng)精餾塔，原料進(jìn)料管線與反應(yīng)器進(jìn)料口連接， 反應(yīng)器出口與第一反應(yīng)精餾塔進(jìn)料口連接，第一反應(yīng)精餾塔塔頂出料口與水洗塔下部進(jìn)料口連接，塔底出料口與分離系統(tǒng)的真空精餾塔進(jìn)料口連接；第二個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)包括第二反應(yīng)精餾塔，原料進(jìn)料管線與第二反應(yīng)精餾塔進(jìn)料口連接，第二反應(yīng)精餾塔進(jìn)料口還連接水洗塔底部的出料口和分離系統(tǒng)的真空精餾塔的塔底出料口，第二反應(yīng)精餾塔頂氣相出料經(jīng)過(guò)換熱器降溫后與第一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)器進(jìn)料口連接，與分離系統(tǒng)的真空精餾塔進(jìn)料口連接，塔底出料口與水洗塔上部進(jìn)料口連接；所述分離系統(tǒng)包括真空精餾塔，真空精餾塔進(jìn)料口連接第一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的第一反應(yīng)精餾塔底出料口和第二個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的第二反應(yīng)精餾塔頂液相出料口，真空精餾塔頂產(chǎn)品出裝置，塔底出料口連接第二反應(yīng)系統(tǒng)的第二反應(yīng)精餾塔進(jìn)料口。
利用上述設(shè)備合成乙基叔丁基醚的方法， 包括如下步驟(1)異丁烯、乙醇和水在第一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)后首先進(jìn)入反應(yīng)器反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入第一反應(yīng)精餾塔；物料在第一反應(yīng)精餾塔中進(jìn)一步反應(yīng)并實(shí)現(xiàn)分離，分離后塔底物流進(jìn)入分離系統(tǒng)，塔頂物流進(jìn)入水洗塔；(2)水洗塔底水洗物進(jìn)入第二反應(yīng)系統(tǒng)回收利用，塔頂氣體是脫除了異丁烯的其余烴類；(3)分離系統(tǒng)采用真空精餾，塔頂采出產(chǎn)品乙基叔丁基醚，塔底物料進(jìn)入第二反應(yīng)系統(tǒng)循環(huán)利用；(4)第二反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)料為叔丁醇、乙醇和水，第二反應(yīng)精餾塔頂氣相采出異丁烯，通過(guò)冷凝器冷卻后，進(jìn)入第一反應(yīng)系統(tǒng)，液相分為兩股，一部分回流，另一部分是塔頂液相進(jìn)入分離系統(tǒng)，塔底物流部分進(jìn)入水洗塔頂部，部分作為廢水排出；(5)分離系統(tǒng)的真空精餾塔塔頂?shù)玫疆a(chǎn)物乙基叔丁基醚，塔底物流返回第二反應(yīng)系統(tǒng)循環(huán)利用。
在上述方法中，所述第一反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)器壓力O. 65 O. 68MPa、反應(yīng)溫度為 82 86°C，第一反應(yīng)精餾塔壓力為O. 6 O. 65MPa，溫度為80 84°C ;第二反應(yīng)系統(tǒng)壓力為O. 5 O. 6MPa，溫度為60 67°C;水洗塔壓力為O. 3 O. 35MPa，水洗溫度為20 25°C; 分離系統(tǒng)壓力為O. 01 O. 012MPa，塔頂溫度為14 15. 3°C。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果(1)乙醇的濃度比烯醇直接加成生產(chǎn)乙基叔丁基醚時(shí)低，原料適應(yīng)性增大，原料成本降低；(2)異丁烯來(lái)源受石油制約，增加叔丁醇的量，可以保證乙基叔丁基醚的生產(chǎn)，增強(qiáng)了裝置的適應(yīng)性；(3)反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物可以在系統(tǒng)間循環(huán)使用，使反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大；(4)叔丁醇是生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的副產(chǎn)物，反應(yīng)物來(lái)源方便。


圖1為乙基叔丁基醚合成設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖及工藝流程圖。
其中，I為反應(yīng)器， 2、5為反應(yīng)精餾塔(第一反應(yīng)系統(tǒng)、第二反應(yīng)系統(tǒng))，3為水洗塔， 4為真空精餾塔。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種乙基叔丁基醚的合成設(shè)備，包括第一反應(yīng)系統(tǒng)、第二反應(yīng)系統(tǒng)、 水洗塔以及分離系統(tǒng)；第一反應(yīng)系統(tǒng)包括反應(yīng)器I和第一反應(yīng)精餾塔2，原料進(jìn)料管線與反應(yīng)器I進(jìn)料口連接，反應(yīng)器I出口與第一反應(yīng)精餾塔2進(jìn)料口連接，第一反應(yīng)精餾塔2塔頂出料口與水洗塔3下部進(jìn)料口連接，塔底出料口與分離系統(tǒng)的真空精餾塔4進(jìn)料口連接；第二個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)包括第二反應(yīng)精餾塔5，原料進(jìn)料管線與第二反應(yīng)精餾塔5進(jìn)料口連接，第二反應(yīng)精餾塔5進(jìn)料口還連接水洗塔3底部的出料口和分離系統(tǒng)的真空精餾塔4的塔底出料口，第二反應(yīng)精餾塔5塔頂氣相出料經(jīng)過(guò)換熱器降溫后與第一反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)器I進(jìn)料口連接，與分離系統(tǒng)的真空精餾塔4進(jìn)料口連接，塔底出料口與水洗塔3上部進(jìn)料口連接；所述分離系統(tǒng)包括真空精餾塔4，真空精餾塔4進(jìn)料口連接第一反應(yīng)系統(tǒng)的第一反應(yīng)精餾塔2塔底出料口和第二反應(yīng)系統(tǒng)的第二反應(yīng)精餾塔5塔頂液相出料口，真空精餾塔4塔頂產(chǎn)品出裝置，塔底出料口連接第二反應(yīng)系統(tǒng)的第二反應(yīng)精餾塔5進(jìn)料口。
反應(yīng)時(shí)，將含水乙醇與含異丁烯的C4混合進(jìn)料進(jìn)入第一反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)器(異丁烯、水與乙醇的摩爾比為1:0. 12:0. 88)，將含水乙醇與叔丁醇組成的混合進(jìn)料進(jìn)入第二反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)精餾塔，異丁醇與乙醇的摩爾比為1:1，催化劑采用固體裝填式，采用上述流程進(jìn)行反應(yīng)分離。第一反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)器壓力為O. 65MPa，反應(yīng)溫度為84°C;反應(yīng)精餾塔壓力為O. 6MPa，溫度為82V ;水洗塔壓力為O. 3MPa，溫度為22°C ;分離系統(tǒng)壓力為O. OlMPa，溫度為15°C ;第二反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)精餾塔壓力為O. 6MPa，溫度為65°C。
運(yùn)用化工流程模擬軟件ASPEN PLUS對(duì)反應(yīng)器、反應(yīng)精餾塔、真空精餾塔全流程進(jìn)行模擬計(jì)算，真空精餾塔計(jì)算結(jié)果如表I所示，乙基叔丁基醚產(chǎn)品純度可達(dá)到98. 5 wt %，乙醇含量為1. 3wt %，水含量為O. 2 wt % ;水洗塔計(jì)算結(jié)果如表2所示，水洗后C4中乙醇含量為 O.0082wt%o
表I表明，通過(guò)實(shí)施此工藝，在真空精餾塔的塔頂幾乎可以得到全部的乙基叔丁基醚；表2表明，在水洗塔中，幾乎所有的乙醇能被水吸收，使得乙醇能被回收再利用。與傳統(tǒng)生產(chǎn)乙基叔丁基醚的工藝相比，本工藝對(duì)原料精度要求較低，而且整個(gè)過(guò)程幾乎沒(méi)有原料浪費(fèi)；并可從過(guò)程強(qiáng)化的角度，通過(guò)采用合金材質(zhì)反應(yīng)器、高效塔板技術(shù)和金屬材質(zhì)高效填料、新型換熱器，分別從加快反應(yīng)速率、提高精餾效率、增加換熱效率和裝置的集約度擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
表I Aspen Plus真空精懼塔模擬計(jì)算組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))
權(quán)利要求
1.一種乙基叔丁基醚的合成方法，其特征在于以異丁烯和乙醇、叔丁醇和乙醇聯(lián)合生產(chǎn)乙基叔丁基醚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙基叔丁基醚的合成方法，其特征在于異丁烯和乙醇在第一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)，叔丁醇和乙醇在第二個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)；第一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)生成的叔丁醇進(jìn)入第二個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)再利用；第二個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)生成的異丁烯進(jìn)入第一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)作為反應(yīng)物回收利用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙基叔丁基醚的合成方法，其特征在于第一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)中，異丁烯、水與乙醇的摩爾比為1:0. 12:0. 88 ;第二個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)中，異丁醇與乙醇的摩爾比為1:1。
4.一種乙基叔丁基醚的合成設(shè)備，其特征在于包括第一反應(yīng)系統(tǒng)、第二反應(yīng)系統(tǒng)、水洗塔以及分離系統(tǒng)；第一反應(yīng)系統(tǒng)包括反應(yīng)器(I)和第一反應(yīng)精餾塔(2)，原料進(jìn)料管線與反應(yīng)器(I)進(jìn)料口連接，反應(yīng)器(I)出口與第一反應(yīng)精餾塔(2 )進(jìn)料口連接，第一反應(yīng)精餾塔(2)塔頂出料口與水洗塔(3)下部進(jìn)料口連接，塔底出料口與分離系統(tǒng)的真空精餾塔(4)進(jìn)料口連接；第二個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)包括第二反應(yīng)精餾塔(5)，原料進(jìn)料管線與第二反應(yīng)精餾塔(5 )進(jìn)料口連接，第二反應(yīng)精餾塔(5 )進(jìn)料口還連接水洗塔(3 )底部的出料口和分離系統(tǒng)的真空精餾塔(4)的塔底出料口，第二反應(yīng)精餾塔(5)塔頂氣相出料經(jīng)過(guò)換熱器降溫后與第一反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)器(I)進(jìn)料口連接，與分離系統(tǒng)的真空精餾塔(4)進(jìn)料口連接，塔底出料口與水洗塔(3)上部進(jìn)料口連接；所述分離系統(tǒng)包括真空精餾塔(4)，真空精餾塔(4)進(jìn)料口連接第一反應(yīng)系統(tǒng)的第一反應(yīng)精餾塔(2)塔底出料口和第二反應(yīng)系統(tǒng)的第二反應(yīng)精餾塔(5)塔頂液相出料口，真空精餾塔(4)塔頂產(chǎn)品出裝置，塔底出料口連接第二反應(yīng)系統(tǒng)的第二反應(yīng)精餾塔(5)進(jìn)料口。
5.利用權(quán)利要求4所述設(shè)備合成乙基叔丁基醚的方法，其特征在于包括如下步驟 (1)異丁烯、乙醇和水在第一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)后首先進(jìn)入反應(yīng)器反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入第一反應(yīng)精餾塔；物料在第一反應(yīng)精餾塔中進(jìn)一步反應(yīng)并實(shí)現(xiàn)分離，分離后塔底物流進(jìn)入分離系統(tǒng)，塔頂物流進(jìn)入水洗塔； (2)水洗塔底水洗物進(jìn)入第二反應(yīng)系統(tǒng)回收利用，塔頂氣體是脫除了異丁烯的其余烴類； (3)分離系統(tǒng)采用真空精餾，塔頂采出產(chǎn)品乙基叔丁基醚，塔底物料進(jìn)入第二反應(yīng)系統(tǒng)循環(huán)利用； (4)第二反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)料為叔丁醇、乙醇和水，第二反應(yīng)精餾塔頂氣相采出異丁烯，通過(guò)冷凝器冷卻后，進(jìn)入第一反應(yīng)系統(tǒng)，液相分為兩股，一部分回流，另一部分是塔頂液相進(jìn)入分離系統(tǒng)，塔底物流部分進(jìn)入水洗塔頂部，部分作為廢水排出； (5)分離系統(tǒng)的真空精餾塔塔頂?shù)玫疆a(chǎn)物乙基叔丁基醚，塔底物流返回第二反應(yīng)系統(tǒng)循環(huán)利用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述第一反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)器壓力O.65 O.68MPa、反應(yīng)溫度為82 86°C，第一反應(yīng)精餾塔壓力為O. 6 O. 65MPa，溫度為80 84°C;第二反應(yīng)系統(tǒng)壓力為O. 5 O. 6MPa，溫度為60 67V ;水洗塔壓力為O. 3 O. 35MPa，水洗溫度為20 25°C ;分離系統(tǒng)壓力為O. 01 O. 012MPa，塔頂溫度為14 15. 3°C。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種乙基叔丁基醚的合成方法及設(shè)備，本發(fā)明以異丁烯和乙醇、叔丁醇和乙醇聯(lián)合生產(chǎn)乙基叔丁基醚。異丁烯和乙醇在第一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)，叔丁醇和乙醇在第二個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)；第一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)生成的叔丁醇進(jìn)入第二個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)再利用；第二個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)生成的異丁烯進(jìn)入第一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)作為反應(yīng)物回收利用。乙醇的濃度比烯醇直接加成生產(chǎn)乙基叔丁基醚時(shí)低，原料適應(yīng)性增大，原料成本降低；異丁烯來(lái)源受石油制約，增加叔丁醇的量，可以保證乙基叔丁基醚的生產(chǎn)，增強(qiáng)了裝置的適應(yīng)性；反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物可以在系統(tǒng)間循環(huán)使用，使反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大；叔丁醇是生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的副產(chǎn)物，反應(yīng)物來(lái)源方便。
文檔編號(hào)C07C43/04GK103044216SQ20131001253
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者易碧紅, 張冰劍, 李德良, 陳清林 申請(qǐng)人:中山大學(xué)