专利名称：一种乙基叔丁基醚的合成方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种乙基叔丁基醚的合成方法及设备。
背景技术：
乙基叔丁基醚是一种性能优良的高辛烷值汽油调和组分。乙基叔丁基醚与乙醇及甲基叔丁基醚都是高辛烷汽油改良剂，也叫“生物汽油添加剂”。
随着甲基叔丁基醚的逐渐被禁用，乙基叔丁基醚的生产技术越来越为人们所关注。目前，国外采用烯醇加成合成乙基叔丁基醚技术已经十分成熟，甲基叔丁基醚、甲基叔戊基醚、乙基叔丁基醚均有工业生产。国内甲基叔丁基醚实现了大规模工业生产，甲基叔戊基醚合成技术正处于工业实施阶段，而乙基叔丁基醚合成技术尚处于研究阶段。
汽油中乙基叔丁基醚的最大添加量可达17 Vol%。乙基叔丁基醚不但能提高汽油辛烷值的效果，而且还可以作为共溶剂使用。乙基叔丁基醚沸点较高，与烃类物质相混不生成共沸化合物；这既可以减少发动机内的气阻，又可降低蒸发损耗。此外，乙基叔丁基醚还能被好氧性微生物分解。发明内容
本发明的目的是针对现有工艺技术中存在的不足，提供一种原料适应性强，产物能够重复利用，多反应系统物流耦合的乙基叔丁基醚的合成方法及设备。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现一种乙基叔丁基醚的合成方法，以异丁烯和乙醇、叔丁醇和乙醇联合生产乙基叔丁基醚。异丁烯和乙醇在第一个反应系统的反应，叔丁醇和乙醇在第二个反应系统反应；第一个反应系统生成的叔丁醇进入第二个反应系统再利用；第二个反应系统生成的异丁烯进入第一个反应系统作为反应物回收利用。第一个反应系统中，异丁烯、水与乙醇的摩尔比为1:O.12:0. 88 ;第二个反应系统中，异丁醇与乙醇的摩尔比为1:1。
一种乙基叔丁基醚的合成设备，包括第一反应系统、第二反应系统、水洗塔以及分离系统；第一反应系统包括反应器和第一反应精馏塔，原料进料管线与反应器进料口连接， 反应器出口与第一反应精馏塔进料口连接，第一反应精馏塔塔顶出料口与水洗塔下部进料口连接，塔底出料口与分离系统的真空精馏塔进料口连接；第二个反应系统包括第二反应精馏塔，原料进料管线与第二反应精馏塔进料口连接，第二反应精馏塔进料口还连接水洗塔底部的出料口和分离系统的真空精馏塔的塔底出料口，第二反应精馏塔顶气相出料经过换热器降温后与第一个反应系统的反应器进料口连接，与分离系统的真空精馏塔进料口连接，塔底出料口与水洗塔上部进料口连接；所述分离系统包括真空精馏塔，真空精馏塔进料口连接第一个反应系统的第一反应精馏塔底出料口和第二个反应系统的第二反应精馏塔顶液相出料口，真空精馏塔顶产品出装置，塔底出料口连接第二反应系统的第二反应精馏塔进料口。
利用上述设备合成乙基叔丁基醚的方法， 包括如下步骤(1)异丁烯、乙醇和水在第一个反应系统后首先进入反应器反应，反应产物进入第一反应精馏塔；物料在第一反应精馏塔中进一步反应并实现分离，分离后塔底物流进入分离系统，塔顶物流进入水洗塔；(2)水洗塔底水洗物进入第二反应系统回收利用，塔顶气体是脱除了异丁烯的其余烃类；(3)分离系统采用真空精馏，塔顶采出产品乙基叔丁基醚，塔底物料进入第二反应系统循环利用；(4)第二反应系统进料为叔丁醇、乙醇和水，第二反应精馏塔顶气相采出异丁烯，通过冷凝器冷却后，进入第一反应系统，液相分为两股，一部分回流，另一部分是塔顶液相进入分离系统，塔底物流部分进入水洗塔顶部，部分作为废水排出；(5)分离系统的真空精馏塔塔顶得到产物乙基叔丁基醚，塔底物流返回第二反应系统循环利用。
在上述方法中，所述第一反应系统的反应器压力O. 65 O. 68MPa、反应温度为 82 86°C，第一反应精馏塔压力为O. 6 O. 65MPa，温度为80 84°C ;第二反应系统压力为O. 5 O. 6MPa，温度为60 67°C;水洗塔压力为O. 3 O. 35MPa，水洗温度为20 25°C; 分离系统压力为O. 01 O. 012MPa，塔顶温度为14 15. 3°C。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果(1)乙醇的浓度比烯醇直接加成生产乙基叔丁基醚时低，原料适应性增大，原料成本降低；(2)异丁烯来源受石油制约，增加叔丁醇的量，可以保证乙基叔丁基醚的生产，增强了装置的适应性；(3)反应产生的副产物可以在系统间循环使用，使反应物转化率增大；(4)叔丁醇是生产环氧丙烷的副产物，反应物来源方便。
图1为乙基叔丁基醚合成设备结构示意图及工艺流程图。
其中，I为反应器， 2、5为反应精馏塔(第一反应系统、第二反应系统)，3为水洗塔， 4为真空精馏塔。
具体实施方式
如图1所示，一种乙基叔丁基醚的合成设备，包括第一反应系统、第二反应系统、 水洗塔以及分离系统；第一反应系统包括反应器I和第一反应精馏塔2，原料进料管线与反应器I进料口连接，反应器I出口与第一反应精馏塔2进料口连接，第一反应精馏塔2塔顶出料口与水洗塔3下部进料口连接，塔底出料口与分离系统的真空精馏塔4进料口连接；第二个反应系统包括第二反应精馏塔5，原料进料管线与第二反应精馏塔5进料口连接，第二反应精馏塔5进料口还连接水洗塔3底部的出料口和分离系统的真空精馏塔4的塔底出料口，第二反应精馏塔5塔顶气相出料经过换热器降温后与第一反应系统的反应器I进料口连接，与分离系统的真空精馏塔4进料口连接，塔底出料口与水洗塔3上部进料口连接；所述分离系统包括真空精馏塔4，真空精馏塔4进料口连接第一反应系统的第一反应精馏塔2塔底出料口和第二反应系统的第二反应精馏塔5塔顶液相出料口，真空精馏塔4塔顶产品出装置，塔底出料口连接第二反应系统的第二反应精馏塔5进料口。
反应时，将含水乙醇与含异丁烯的C4混合进料进入第一反应系统的反应器(异丁烯、水与乙醇的摩尔比为1:0. 12:0. 88)，将含水乙醇与叔丁醇组成的混合进料进入第二反应系统的反应精馏塔，异丁醇与乙醇的摩尔比为1:1，催化剂采用固体装填式，采用上述流程进行反应分离。第一反应系统反应器压力为O. 65MPa，反应温度为84°C;反应精馏塔压力为O. 6MPa，温度为82V ;水洗塔压力为O. 3MPa，温度为22°C ;分离系统压力为O. OlMPa，温度为15°C ;第二反应系统反应精馏塔压力为O. 6MPa，温度为65°C。
运用化工流程模拟软件ASPEN PLUS对反应器、反应精馏塔、真空精馏塔全流程进行模拟计算，真空精馏塔计算结果如表I所示，乙基叔丁基醚产品纯度可达到98. 5 wt %，乙醇含量为1. 3wt %，水含量为O. 2 wt % ;水洗塔计算结果如表2所示，水洗后C4中乙醇含量为 O.0082wt%o
表I表明，通过实施此工艺，在真空精馏塔的塔顶几乎可以得到全部的乙基叔丁基醚；表2表明，在水洗塔中，几乎所有的乙醇能被水吸收，使得乙醇能被回收再利用。与传统生产乙基叔丁基醚的工艺相比，本工艺对原料精度要求较低，而且整个过程几乎没有原料浪费；并可从过程强化的角度，通过采用合金材质反应器、高效塔板技术和金属材质高效填料、新型换热器，分别从加快反应速率、提高精馏效率、增加换热效率和装置的集约度扩大生产规模。
表I Aspen Plus真空精懼塔模拟计算组成(质量分数)
权利要求
1.一种乙基叔丁基醚的合成方法，其特征在于以异丁烯和乙醇、叔丁醇和乙醇联合生产乙基叔丁基醚。
2.根据权利要求1所述的乙基叔丁基醚的合成方法，其特征在于异丁烯和乙醇在第一个反应系统的反应，叔丁醇和乙醇在第二个反应系统反应；第一个反应系统生成的叔丁醇进入第二个反应系统再利用；第二个反应系统生成的异丁烯进入第一个反应系统作为反应物回收利用。
3.根据权利要求1所述的乙基叔丁基醚的合成方法，其特征在于第一个反应系统中，异丁烯、水与乙醇的摩尔比为1:0. 12:0. 88 ;第二个反应系统中，异丁醇与乙醇的摩尔比为1:1。
4.一种乙基叔丁基醚的合成设备，其特征在于包括第一反应系统、第二反应系统、水洗塔以及分离系统；第一反应系统包括反应器(I)和第一反应精馏塔(2)，原料进料管线与反应器(I)进料口连接，反应器(I)出口与第一反应精馏塔(2 )进料口连接，第一反应精馏塔(2)塔顶出料口与水洗塔(3)下部进料口连接，塔底出料口与分离系统的真空精馏塔(4)进料口连接；第二个反应系统包括第二反应精馏塔(5)，原料进料管线与第二反应精馏塔(5 )进料口连接，第二反应精馏塔(5 )进料口还连接水洗塔(3 )底部的出料口和分离系统的真空精馏塔(4)的塔底出料口，第二反应精馏塔(5)塔顶气相出料经过换热器降温后与第一反应系统的反应器(I)进料口连接，与分离系统的真空精馏塔(4)进料口连接，塔底出料口与水洗塔(3)上部进料口连接；所述分离系统包括真空精馏塔(4)，真空精馏塔(4)进料口连接第一反应系统的第一反应精馏塔(2)塔底出料口和第二反应系统的第二反应精馏塔(5)塔顶液相出料口，真空精馏塔(4)塔顶产品出装置，塔底出料口连接第二反应系统的第二反应精馏塔(5)进料口。
5.利用权利要求4所述设备合成乙基叔丁基醚的方法，其特征在于包括如下步骤 (1)异丁烯、乙醇和水在第一个反应系统后首先进入反应器反应，反应产物进入第一反应精馏塔；物料在第一反应精馏塔中进一步反应并实现分离，分离后塔底物流进入分离系统，塔顶物流进入水洗塔； (2)水洗塔底水洗物进入第二反应系统回收利用，塔顶气体是脱除了异丁烯的其余烃类； (3)分离系统采用真空精馏，塔顶采出产品乙基叔丁基醚，塔底物料进入第二反应系统循环利用； (4)第二反应系统进料为叔丁醇、乙醇和水，第二反应精馏塔顶气相采出异丁烯，通过冷凝器冷却后，进入第一反应系统，液相分为两股，一部分回流，另一部分是塔顶液相进入分离系统，塔底物流部分进入水洗塔顶部，部分作为废水排出； (5)分离系统的真空精馏塔塔顶得到产物乙基叔丁基醚，塔底物流返回第二反应系统循环利用。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述第一反应系统的反应器压力O.65 O.68MPa、反应温度为82 86°C，第一反应精馏塔压力为O. 6 O. 65MPa，温度为80 84°C;第二反应系统压力为O. 5 O. 6MPa，温度为60 67V ;水洗塔压力为O. 3 O. 35MPa，水洗温度为20 25°C ;分离系统压力为O. 01 O. 012MPa，塔顶温度为14 15. 3°C。
全文摘要
本发明公开了一种乙基叔丁基醚的合成方法及设备，本发明以异丁烯和乙醇、叔丁醇和乙醇联合生产乙基叔丁基醚。异丁烯和乙醇在第一个反应系统的反应，叔丁醇和乙醇在第二个反应系统反应；第一个反应系统生成的叔丁醇进入第二个反应系统再利用；第二个反应系统生成的异丁烯进入第一个反应系统作为反应物回收利用。乙醇的浓度比烯醇直接加成生产乙基叔丁基醚时低，原料适应性增大，原料成本降低；异丁烯来源受石油制约，增加叔丁醇的量，可以保证乙基叔丁基醚的生产，增强了装置的适应性；反应产生的副产物可以在系统间循环使用，使反应物转化率增大；叔丁醇是生产环氧丙烷的副产物，反应物来源方便。
文档编号C07C43/04GK103044216SQ20131001253
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者易碧红, 张冰剑, 李德良, 陈清林 申请人:中山大学