專利名稱：一種乙基叔丁基醚的合成方法及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種乙基叔丁基醚的合成方法及設備。
背景技術：
乙基叔丁基醚是一種性能優(yōu)良的高辛烷值汽油調和組分。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技術越來越為人們所關注。目前，國外采用烯醇加成合成乙基叔丁基醚技術已經十分成熟，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。國內甲基叔丁基醚實現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)生產，甲基叔戊基醚合成技術正處于工業(yè)實施階段，而乙基叔丁基醚合成技術尚處于研究階段。
汽油中乙基叔丁基醚的最大添加量可達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。乙基叔丁基醚沸點較高，與烴類物質相混不生成共沸化合物；這既可以減少發(fā)動機內的氣阻，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)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有工藝技術中存在的不足，提供一種原料適應性強，產物能夠重復利用，多反應系統(tǒng)物流耦合的乙基叔丁基醚的合成方法及設備。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案予以實現(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)合生產乙基叔丁基醚。異丁烯和乙醇在第一個反應系統(tǒng)的反應，叔丁醇和乙醇在第二個反應系統(tǒng)反應；第一個反應系統(tǒng)生成的叔丁醇進入第二個反應系統(tǒng)再利用；第二個反應系統(tǒng)生成的異丁烯進入第一個反應系統(tǒng)作為反應物回收利用。第一個反應系統(tǒng)中，異丁烯、水與乙醇的摩爾比為1:O.12:0. 88 ;第二個反應系統(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備，包括第一反應系統(tǒng)、第二反應系統(tǒng)、水洗塔以及分離系統(tǒng)；第一反應系統(tǒng)包括反應器和第一反應精餾塔，原料進料管線與反應器進料口連接， 反應器出口與第一反應精餾塔進料口連接，第一反應精餾塔塔頂出料口與水洗塔下部進料口連接，塔底出料口與分離系統(tǒng)的真空精餾塔進料口連接；第二個反應系統(tǒng)包括第二反應精餾塔，原料進料管線與第二反應精餾塔進料口連接，第二反應精餾塔進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，第二反應精餾塔頂氣相出料經過換熱器降溫后與第一個反應系統(tǒng)的反應器進料口連接，與分離系統(tǒng)的真空精餾塔進料口連接，塔底出料口與水洗塔上部進料口連接；所述分離系統(tǒng)包括真空精餾塔，真空精餾塔進料口連接第一個反應系統(tǒng)的第一反應精餾塔底出料口和第二個反應系統(tǒng)的第二反應精餾塔頂液相出料口，真空精餾塔頂產品出裝置，塔底出料口連接第二反應系統(tǒng)的第二反應精餾塔進料口。
利用上述設備合成乙基叔丁基醚的方法， 包括如下步驟(1)異丁烯、乙醇和水在第一個反應系統(tǒng)后首先進入反應器反應，反應產物進入第一反應精餾塔；物料在第一反應精餾塔中進一步反應并實現(xiàn)分離，分離后塔底物流進入分離系統(tǒng)，塔頂物流進入水洗塔；(2)水洗塔底水洗物進入第二反應系統(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，塔頂采出產品乙基叔丁基醚，塔底物料進入第二反應系統(tǒng)循環(huán)利用；(4)第二反應系統(tǒng)進料為叔丁醇、乙醇和水，第二反應精餾塔頂氣相采出異丁烯，通過冷凝器冷卻后，進入第一反應系統(tǒng)，液相分為兩股，一部分回流，另一部分是塔頂液相進入分離系統(tǒng)，塔底物流部分進入水洗塔頂部，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物乙基叔丁基醚，塔底物流返回第二反應系統(tǒng)循環(huán)利用。
在上述方法中，所述第一反應系統(tǒng)的反應器壓力O. 65 O. 68MPa、反應溫度為 82 86°C，第一反應精餾塔壓力為O. 6 O. 65MPa，溫度為80 84°C ;第二反應系統(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乙基叔丁基醚時低，原料適應性增大，原料成本降低；(2)異丁烯來源受石油制約，增加叔丁醇的量，可以保證乙基叔丁基醚的生產，增強了裝置的適應性；(3)反應產生的副產物可以在系統(tǒng)間循環(huán)使用，使反應物轉化率增大；(4)叔丁醇是生產環(huán)氧丙烷的副產物，反應物來源方便。


圖1為乙基叔丁基醚合成設備結構示意圖及工藝流程圖。
其中，I為反應器， 2、5為反應精餾塔(第一反應系統(tǒng)、第二反應系統(tǒng))，3為水洗塔， 4為真空精餾塔。
具體實施方式
如圖1所示，一種乙基叔丁基醚的合成設備，包括第一反應系統(tǒng)、第二反應系統(tǒng)、 水洗塔以及分離系統(tǒng)；第一反應系統(tǒng)包括反應器I和第一反應精餾塔2，原料進料管線與反應器I進料口連接，反應器I出口與第一反應精餾塔2進料口連接，第一反應精餾塔2塔頂出料口與水洗塔3下部進料口連接，塔底出料口與分離系統(tǒng)的真空精餾塔4進料口連接；第二個反應系統(tǒng)包括第二反應精餾塔5，原料進料管線與第二反應精餾塔5進料口連接，第二反應精餾塔5進料口還連接水洗塔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，第二反應精餾塔5塔頂氣相出料經過換熱器降溫后與第一反應系統(tǒng)的反應器I進料口連接，與分離系統(tǒng)的真空精餾塔4進料口連接，塔底出料口與水洗塔3上部進料口連接；所述分離系統(tǒng)包括真空精餾塔4，真空精餾塔4進料口連接第一反應系統(tǒng)的第一反應精餾塔2塔底出料口和第二反應系統(tǒng)的第二反應精餾塔5塔頂液相出料口，真空精餾塔4塔頂產品出裝置，塔底出料口連接第二反應系統(tǒng)的第二反應精餾塔5進料口。
反應時，將含水乙醇與含異丁烯的C4混合進料進入第一反應系統(tǒng)的反應器(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料進入第二反應系統(tǒng)的反應精餾塔，異丁醇與乙醇的摩爾比為1:1，催化劑采用固體裝填式，采用上述流程進行反應分離。第一反應系統(tǒng)反應器壓力為O. 65MPa，反應溫度為84°C;反應精餾塔壓力為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 ;第二反應系統(tǒng)反應精餾塔壓力為O. 6MPa，溫度為65°C。
運用化工流程模擬軟件ASPEN PLUS對反應器、反應精餾塔、真空精餾塔全流程進行模擬計算，真空精餾塔計算結果如表I所示，乙基叔丁基醚產品純度可達到98. 5 wt %，乙醇含量為1. 3wt %，水含量為O. 2 wt % ;水洗塔計算結果如表2所示，水洗后C4中乙醇含量為 O.0082wt%o
表I表明，通過實施此工藝，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)生產乙基叔丁基醚的工藝相比，本工藝對原料精度要求較低，而且整個過程幾乎沒有原料浪費；并可從過程強化的角度，通過采用合金材質反應器、高效塔板技術和金屬材質高效填料、新型換熱器，分別從加快反應速率、提高精餾效率、增加換熱效率和裝置的集約度擴大生產規(guī)模。
表I Aspen Plus真空精懼塔模擬計算組成(質量分數(shù))
權利要求
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)合生產乙基叔丁基醚。
2.根據(jù)權利要求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反應系統(tǒng)的反應，叔丁醇和乙醇在第二個反應系統(tǒng)反應；第一個反應系統(tǒng)生成的叔丁醇進入第二個反應系統(tǒng)再利用；第二個反應系統(tǒng)生成的異丁烯進入第一個反應系統(tǒng)作為反應物回收利用。
3.根據(jù)權利要求1所述的乙基叔丁基醚的合成方法，其特征在于第一個反應系統(tǒng)中，異丁烯、水與乙醇的摩爾比為1:0. 12:0. 88 ;第二個反應系統(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備，其特征在于包括第一反應系統(tǒng)、第二反應系統(tǒng)、水洗塔以及分離系統(tǒng)；第一反應系統(tǒng)包括反應器(I)和第一反應精餾塔(2)，原料進料管線與反應器(I)進料口連接，反應器(I)出口與第一反應精餾塔(2 )進料口連接，第一反應精餾塔(2)塔頂出料口與水洗塔(3)下部進料口連接，塔底出料口與分離系統(tǒng)的真空精餾塔(4)進料口連接；第二個反應系統(tǒng)包括第二反應精餾塔(5)，原料進料管線與第二反應精餾塔(5 )進料口連接，第二反應精餾塔(5 )進料口還連接水洗塔(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，第二反應精餾塔(5)塔頂氣相出料經過換熱器降溫后與第一反應系統(tǒng)的反應器(I)進料口連接，與分離系統(tǒng)的真空精餾塔(4)進料口連接，塔底出料口與水洗塔(3)上部進料口連接；所述分離系統(tǒng)包括真空精餾塔(4)，真空精餾塔(4)進料口連接第一反應系統(tǒng)的第一反應精餾塔(2)塔底出料口和第二反應系統(tǒng)的第二反應精餾塔(5)塔頂液相出料口，真空精餾塔(4)塔頂產品出裝置，塔底出料口連接第二反應系統(tǒng)的第二反應精餾塔(5)進料口。
5.利用權利要求4所述設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、乙醇和水在第一個反應系統(tǒng)后首先進入反應器反應，反應產物進入第一反應精餾塔；物料在第一反應精餾塔中進一步反應并實現(xiàn)分離，分離后塔底物流進入分離系統(tǒng)，塔頂物流進入水洗塔； (2)水洗塔底水洗物進入第二反應系統(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，塔頂采出產品乙基叔丁基醚，塔底物料進入第二反應系統(tǒng)循環(huán)利用； (4)第二反應系統(tǒng)進料為叔丁醇、乙醇和水，第二反應精餾塔頂氣相采出異丁烯，通過冷凝器冷卻后，進入第一反應系統(tǒng)，液相分為兩股，一部分回流，另一部分是塔頂液相進入分離系統(tǒng)，塔底物流部分進入水洗塔頂部，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物乙基叔丁基醚，塔底物流返回第二反應系統(tǒng)循環(huán)利用。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于所述第一反應系統(tǒng)的反應器壓力O.65 O.68MPa、反應溫度為82 86°C，第一反應精餾塔壓力為O. 6 O. 65MPa，溫度為80 84°C;第二反應系統(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)明公開了一種乙基叔丁基醚的合成方法及設備，本發(fā)明以異丁烯和乙醇、叔丁醇和乙醇聯(lián)合生產乙基叔丁基醚。異丁烯和乙醇在第一個反應系統(tǒng)的反應，叔丁醇和乙醇在第二個反應系統(tǒng)反應；第一個反應系統(tǒng)生成的叔丁醇進入第二個反應系統(tǒng)再利用；第二個反應系統(tǒng)生成的異丁烯進入第一個反應系統(tǒng)作為反應物回收利用。乙醇的濃度比烯醇直接加成生產乙基叔丁基醚時低，原料適應性增大，原料成本降低；異丁烯來源受石油制約，增加叔丁醇的量，可以保證乙基叔丁基醚的生產，增強了裝置的適應性；反應產生的副產物可以在系統(tǒng)間循環(huán)使用，使反應物轉化率增大；叔丁醇是生產環(huán)氧丙烷的副產物，反應物來源方便。
文檔編號C07C43/04GK103044216SQ20131001253
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權日2013年1月15日
發(fā)明者易碧紅, 張冰劍, 李德良, 陳清林 申請人:中山大學