MTBE装置催化剂失活原因分析

MTBE装置催化剂失活原因分析

作者：宋垒

来源：《科学与财富》2011年第07期

[摘 要] 通过案例分析找出影响催化剂使用寿命的主要原因，并提出对策。 [关键词] MTBE 催化剂 失活 分析

MTBE（甲基叔丁基醚）是一种高辛烷值含氧汽油添加剂，具有良好的化学稳定性被广泛应用于汽油调和。因MTBE生产工艺成熟，加工成本低，现阶段还不可能被其它汽油添加剂取代。在MTBE生产过程中，其核心问题是如何延长催化剂的使用寿命和提高异丁烯的转化率。我公司对MTBE装置催化剂使用中出现得问题进行了深入的分析，并提出了解决方案，通过实践取得了良好的效果。 1、催化剂性能

MTBE装置使用的催化剂为D006大孔型苯乙烯系强酸性阳树脂，具有特殊的孔结构，较高的比表面积和功能基团容量。在工业使用上表现为催化活性好，选择性强，耐温性能好等特点。

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2、影响催化剂效果原因分析 2.1催化剂带水

催化剂出厂时一般含水量较大，再投用前必须将催化剂内水分置换干净，否则催化剂带水会在投用后产生大量的副产物（TBA）影响MTBE纯度。另外生成的副产物会附着在催化剂表面降低催化剂活性。因此操作员可采用甲醇浸泡和甲醇循环置换相结合的方式，可在短时间内将甲醇置换干净，最后通过分析甲醇含水量来判断置换效果。 2.2反应温度的控制

MTBE催化剂需要在一定温度下才能被激活，因合成MTBE反应为一放热反应，因此预热温度越低越好。随着催化剂生产技术的不断完善，其激活温度也是越来越低，因此催化剂在投用初期必须控制好预热温度使反应温度控制在40—70℃；反应温度过低则影响异丁烯转化率；过高则副产物较多，影响催化剂使用寿命。因催化剂在使用过程中活性会不断降低，物料中的副产物、杂质会不断的堵塞催化剂通道造成催化剂失活，因此反应最高温度点应由前向后推移。

2.3醇烯比的控制

醇烯比的控制关键在控制甲醇的用量，甲醇用量过大，则反应温度偏低，醚化后甲醇过量，再者过量甲醇生成二甲醚影响MTBE纯度。甲醇不足则造成反应温度升高，醚化后异丁烯偏高，副产物较多影响MTBE纯度，实际生产中因甲醇不足造成催化剂飞温时常发生。醇烯比的控制应通过原料分析、反应温度、醚化后物料分析及MTBE组分综合分析调整。 3、催化剂失活案例分析

我公司一万吨MTBE装置连续使用D006催化剂多年，但2009年10月装剂运行至2010年3月失活卸剂，运行时间仅4各月。车间为查找造成MTBE催化剂失活的原因对失活催化剂标本进行了指标分析。

附表2、失活催化剂转换前后对比

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3.1由附表1可以看出，失活的D006催化剂其交换容量几乎丧失殆尽，而用盐酸处理后交换容量基本上完全恢复，说明该批催化剂的磺酸基几乎没有损失。

3.2将盐酸洗脱液进行离子和元素分析的结果显示（表2），本批D006催化剂中毒失活的主要原因是由于氨氮类碱性化合物和少量的金属离子造成的。我们知道，MTBE原料碳四来源于催化装置液化气精制的脱硫醇工段，在进入气分装置前必须脱掉H2S和硫醇类等杂质，一般用一乙醇胺和二乙醇胺等胺类化合物除去H2S，然后用溶解了黄化酞菁钴催化剂的20%左右的NaOH溶液抽提除去硫醇类等有机物，反应式如下： H2S+NH2(CH2)2OH=NH2(CH2)OS+H2O RSH+NaOH=RSNa+H2O

3.3由此可见，碳四原料中不可避免的携带了胺液和NaOH溶液，这些碱性物质进入反应器床层，将酸性催化剂中的H+置换掉而失去活性，因此原料碳四中夹带的一乙醇胺脱硫剂是导致催化剂失活的主要原因。

3.4措施：我公司通过分析原因对碳四原料气进行了再水洗，效果显著，催化剂使用寿命延长了一倍。 4、结论

4.1金属离子和碱性物质是造成催化剂中毒的主要原因。因此应加强对原料质量的控制。

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4.2反应温度高破坏催化剂结构，在生产中操作不当造成的超温会使催化剂上的磺酸根脱落，催化剂就失去活性避免超温现象的发生。

4.3未失活催化剂的充分利用也是延长催化剂使用寿命的方法。