本发明属于化工领域，尤其涉及一种生产高纯甲基叔丁基醚的方法。
背景技术：
甲基叔丁基醚，英文缩写为MTBE(methyl tert-butyl ether)，是一种无色、透明、高辛烷值的液体，具有醚样气味，是生产无铅、高辛烷值、含氧汽油的理想调合组份，作为汽油添加剂已经在全世界范围内普遍使用。它不仅能有效提高汽油辛烷值，而且还能改善汽车性能，降低排气中CO含量，同时降低汽油生产成本。
甲基叔丁基醚一般由异丁烯与甲醇经醚化反应制成，其具体制备工艺包括：异丁烯和甲醇先在醚化反应器中反应得到反应液；然后反应液在催化蒸馏塔中继续反应并蒸馏分离得到塔釜液(MTBE粗品)和醚后碳四；之后MTBE粗品在脱轻塔中脱除粗品中的甲醇、碳四等轻组分；最后在脱重塔中脱除粗品中的聚合物、重质硫等重组分，得到纯度较高的甲基叔丁基醚产品。由于在高纯MTBE的生产过程中需要使用脱轻塔和脱重塔对MTBE粗品进行精制，造成高纯MTBE生产的能耗较高。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种生产高纯甲基叔丁基醚的方法，本发明提供的方法在不使用脱轻塔的情况下依然能够制备得到高纯度的甲基叔丁基醚。
本发明提供了一种生产高纯甲基叔丁基醚的方法，包括以下步骤：
a)、将甲醇和异丁烯按照摩尔比(1.07～1.09)：1加入到设置有催化层的醚化反应器中，甲醇和异丁烯在催化层存在下进行醚化反应，得到的反应液从醚化反应器的出料口排出；
b)、排出的反应液在催化蒸馏塔中继续进行反应并蒸馏分离，得到塔底液；所述催化精馏塔的塔顶压力为0.65～0.7MPa；所述催化精馏塔的塔底温度为135～140℃；
c)、所述塔底液在脱重塔中进行精馏分离，得到甲基叔丁基醚；所述重脱塔的塔顶压力为0.15～0.2MPa；所述重脱塔的塔底温度为90～95℃。
优选的，步骤a)中，所述出料口排出的反应液的温度为50～65℃。
优选的，步骤a)中，所述出料口排出的反应液的温度为55～60℃。
优选的，步骤a)中，所述甲醇和异丁烯加入醚化反应器时的温度为40～42℃。
优选的，步骤a)中，所述甲醇和异丁烯加入醚化反应器时的温度为41～41.1℃。
优选的，步骤a)中，所述甲醇和异丁烯在醚化反应器中的停留时间为1～3h。
优选的，步骤b)中，所述催化精馏塔的塔顶压力为0.67～0.69MPa。
优选的，步骤b)中，所述催化精馏塔的塔底温度为137.3～138.3℃。
优选的，步骤c)中，所述重脱塔的塔顶压力为0.17～0.19MPa。
优选的，步骤c)中，所述重脱塔的塔底温度为92～94℃。
与现有技术相比，本发明提供了一种生产高纯甲基叔丁基醚的方法。本发明提供的方法包括以下步骤：a)、将甲醇和异丁烯按照摩尔比(1.07～1.09)：1加入到设置有催化层的醚化反应器中，甲醇和异丁烯在催化层存在下进行醚化反应，得到的反应液从醚化反应器的出料口排出；b)、排出的反应液在催化蒸馏塔中继续进行反应并蒸馏分离，得到塔底液；所述催化精馏塔的塔顶压力为0.65～0.7MPa；所述催化精馏塔的塔底温度为135～140℃；c)、所述塔底液在脱重塔中进行精馏分离，得到甲基叔丁基醚；所述重脱塔的塔顶压力为0.15～0.2MPa；所述重脱塔的塔底温度为90～95℃。本发明通过对甲基叔丁基醚生产过程中的工艺参数进行优化控制，能够在停脱轻塔的情况下制备高纯度的甲基叔丁基醚。实验结果表明：采用本发明提供的方法制备得到的甲基叔丁基醚的纯度≥99.5％。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种生产高纯甲基叔丁基醚的方法，包括以下步骤：
a)、将甲醇和异丁烯按照摩尔比(1.07～1.09)：1加入到设置有催化层的醚化反应器中，甲醇和异丁烯在催化层存在下进行醚化反应，得到的反应液从醚化反应器的出料口排出；
b)、所述反应液在催化蒸馏塔中继续进行反应并蒸馏分离，得到塔底液；所述催化精馏塔的塔顶压力为0.65～0.7MPa；所述催化精馏塔的塔底温度为135～140℃；
c)、所述塔底液在脱重塔中进行精馏分离，得到甲基叔丁基醚；所述重脱塔的塔顶压力为0.15～0.2MPa；所述重脱塔的塔底温度为90～95℃。
在本发明提供的制备方法中，首先将甲醇和异丁烯按照摩尔比(1.07～1.09)：1加入到设置有催化层的醚化反应器中。其中，所述甲醇和异丁烯的摩尔比还可表达为1.08±0.01；所述甲醇和异丁烯加入醚化反应器时的温度优选为40～42℃，更优选为41～41.1℃。在本发明中，所述催化层中的催化剂型号优选为D-005型催化剂，所述D-005型催化剂由丹东明珠特种树脂有限公司提供。在本发明提供的一个实施例中，所述醚化反应器内共计装有三段催化层。在本发明提供的一个实施例中，所述醚化反应器的总容积为50～100mm，具体可为75m。在本发明提供的一个实施例中，所述醚化反应器的内径为2000～3000mm，具体可为2400mm；厚度为15～20mm，具体可为18mm；高度为20000～25000，具体可为22655mm。甲醇和异丁烯加入醚化反应器后，在催化层存在下进行醚化反应，得到的反应液从醚化反应器的出料口排出。其中，所述出料口排出的反应液的温度优选为50～65℃，更优选为55～60℃；所述甲醇和异丁烯在醚化反应器中的停留时间优选为1～3h，更优选为2h。
排出的反应液在催化蒸馏塔中继续进行反应并蒸馏分离，得到塔底液。在本发明中，所述催化精馏塔上半段为催化段，下半段为精馏段，催化段的催化剂型号优选为D-005T型催化剂，所述D-005T型催化剂由丹东明珠特种树脂有限公司提供。在本发明提供的一个实施例中，所述催化蒸馏塔的内径为2600～3000mm。在本发明提供的一个实施例中，催化蒸馏塔的催化段高度为500～1200mm，具体可为900mm。在本发明提供的一个实施例中，催化蒸馏塔的精馏段的塔盘层数为69层。催化精馏塔运行过程中，所述催化精馏塔的塔顶压力为0.65～0.7MPa，优选为0.67～0.69MPa，即0.68±0.01MPa；所述催化精馏塔的塔底温度为135～140℃，优选为137.3～138.3℃，即137.8±0.5℃。
催化蒸馏塔的塔底液泵送到脱重塔中，在脱重塔中进行精馏分离。在本发明提供的一个实施例中，所述催化精馏塔的内径为1500～2000mm，具体可为1800mm；所述催化精馏塔的高度为35000～40000mm，具体可为37325mm；所述催化精馏塔的总容积为70～90m3，具体可为79.4m3；所述催化精馏塔的塔盘层数为40～80层，具体可为60层。脱重塔运行过程中，所述重脱塔的塔顶压力为0.15～0.2MPa，优选为0.17～0.19MPa，即0.18±0.01MPa；所述重脱塔的塔底温度为90～95℃，优选为92～94℃，即93±1℃。脱重塔的馏出液即为本发明制备的甲基叔丁基醚产品。
本发明通过对甲基叔丁基醚生产过程中的工艺参数进行优化控制，能够在停脱轻塔的情况下制备高纯度的甲基叔丁基醚。实验结果表明：采用本发明提供的方法制备得到的甲基叔丁基醚的纯度≥99.5％。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例
本实施例使用的甲醇纯度为99％，异丁烯纯度为43～45％；
本实施例涉及的醚化反应器的内径2400mm、厚度18mm、高22655mm、总容积75m，反应器内共计装有3段催化剂，催化剂型号为D-005型催化剂；
本实施例涉及的催化精馏塔上半段为催化段，下半段为精馏段，催化段的催化剂型号为D-005T型催化剂，催化蒸馏塔的内径2600～3000mm、催化段高度900mm、精馏段的塔盘层数为69层；
本实施例涉及的脱重塔的内径1800mm、高度37325mm、总容积79.4m33、含有塔盘60层；
本实施例涉及的甲基叔丁基醚制备过程如下：
甲醇和异丁烯按照摩尔比1.08±1混合后加入到醚化反应器中，进料流量为49.5m3/h，醚化反应器进料口温度控制在41.1℃；甲醇和异丁烯进入反应器后在反应器中进行醚化反应器，得到反应液从反应器的出料口排出，原料物在反应器中的停留时间控制在2h，出料口排出的反应液的温度控制在55～60℃；
排出的反应液在催化蒸馏塔中继续进行反应并蒸馏分离，催化蒸馏塔运行过程中的塔顶压力控制在0.68±0.01MPa，塔底温度控制在137.8±0.5℃，塔底液位控制在50±10％
催化蒸馏塔的塔底液泵送至脱重塔中进行精馏分离，脱重塔过程中的塔顶压力控制在0.18±0.01MPa，塔底温度控制在93±1℃，塔液位控制在50±10％，脱重塔的馏出液即为甲基叔丁基醚产品。
对制备的甲基叔丁基醚产品进行成分分析，结果如表1所示：
表1实施例制备的甲基叔丁基醚的成分分析表
通过表1的数据可以看出，本实施例制备得到的甲基叔丁基醚的纯度≥99.5％。
对比例
参照实施例的制备过程，其区别仅在于：1)甲醇和异丁烯的摩尔比为1.2:1，2)醚化反应器进料口温度控制在50℃，醚化反应器出料口温度控制在66℃，催化蒸馏塔的塔顶压力控制在0.6MPa，催化蒸馏塔的塔底温度控制在121℃，脱重塔的塔顶压力控制在0.01MPa，脱重塔的塔底温度控制在91℃。
对制备的甲基叔丁基醚产品进行成分分析，结果如表2所示：
表2对比例制备的甲基叔丁基醚的成分分析表
对比表1和表2的数据可以看出，对比例的甲基叔丁基醚产品纯度远低于实施例，说明本发明通过对甲基叔丁基醚生产过程中的工艺参数进行优化控制，显著提高了甲基叔丁基醚产品的纯度，在停脱轻塔的情况下依然可以制备获得纯度满足市场要求的高纯甲基叔丁基醚。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。