樹脂催化劑裝填及預處理方案
一、產品介紹
目前甲基叔丁基醚（MTBE）的生產和催化汽油醚化改質裝置使用的催化劑均為大孔型強酸性樹脂催化劑，外觀為球形顆粒。其分子結構是由三個部分組成的，可以用R- SO3- H+表示。其中，R為具有交聯(lián)網狀結構的高分子聚合物母體：-SO3-為連接在聚合物鏈節(jié)上的極性官能團；H+為可被交換的離子，與SO3-結合在一起時，形成具有催化作用的活性中心。
固態(tài)的大孔強酸性樹脂催化劑應用于醚化反應是在維持反應物為液相的壓力下進行的，期間需要經歷以下五個步驟：
1、反應物分子到達樹脂催化劑顆粒外表面；
2、反應物分子經催化劑顆粒的內孔穴，擴散到顆粒內表面；
3、在帶有磺酸基團的催化活性中心作用下，異構烯烴與醇進行反應，生成醚化產物；
4、產物分子離開催化劑顆粒外表面，隨物流離開反應體系。
二、催化劑的裝填
1、催化劑裝填前必須對設備進行認真檢查，特別是不銹鋼網的鋪放及固定，以防催化劑泄漏。設備必須潔凈，無鐵銹等污物。
2、應一些客戶的要求，若提供的催化劑為風干品時，在裝填前需要測其膨脹率，并預留出膨脹空間。
膨脹率測定方法為：在100ml量筒內裝入樹脂催化劑70ml（將量筒在桌面上輕輕敲擊，至體積不變?yōu)橹梗?，緩慢加入甲醇至滿量程刻度。在常溫下靜置（時間不少于2小時），若催化劑層內有氣泡，可用玻璃棒進行攪動除去。測定甲醇加入前、后催化劑的體積變化，計算出膨脹率，并據(jù)此確定催化劑的裝填高度。
3、催化劑裝填時應防止將包裝物、紙片等雜物帶入反應器。
4、催化劑裝填至預定高度后應將其上表面攤平。
三、催化劑的預處理
1、樹脂催化劑在出廠前已用純水進行洗滌，裝入反應器后可不再進行水洗。若使用單位希望再水洗也沒有壞處，但必須用除鹽水洗滌，絕不能使用軟化水。
2、樹脂催化劑必須在含水狀態(tài)下保存，使用前需要用甲醇進行預處理。利用甲醇與水可以互溶的特點，根據(jù)濃度作用原理，甲醇能與水形成一定濃度的甲醇-水溶液，從而將樹脂催化劑中含有的水份帶出反應系統(tǒng)。
如果不使用甲醇進行預處理，將會出現(xiàn)以下弊端：
一、水與反應原料（C4或輕汽油組分）是互相不容的介質，當樹脂催化劑含水量較高，不經預處理而直接送入反應原料時，催化劑床層的阻力降很大，有可能超過1.0mpa，導致反應器發(fā)生破壞性事故。
二、是樹脂催化劑含水較多時，水將與異丁烯發(fā)生水合反應，生成大量的叔丁醇，致使MTBE純度下降。由于水合反應速度高于醚化反應速度，因而在催化劑顆粒內含水時是以水合反應為主，醚化反應為輔，等到催化劑顆粒內的水份消耗貽盡時，醚化反應才得到正常進行。
綜上所述，在新?lián)Q樹脂催化劑的裝置投料前，必須用甲醇將反應器床層內催化劑顆粒的水份置換出來。
3、樹脂催化劑用甲醇進行預處理時，僅僅用甲醇靜置浸泡是不夠的，需采用動態(tài)循環(huán)的辦法（可以采用間歇式循環(huán)的方法，每隔2~3小時循環(huán)1~2遍）直到甲醇濃度不變時為止。甲醇預處理的時間一般為12~24小時（最低不少于6~8小時）甲醇處理液最終濃度以80~85％為宜。
四、催化劑在使用過程中的注意事項
1、嚴格控制醚化反應溫度，醇烯比等工藝參數(shù)，并及時調整，防止誤操作。
2、生產原料必須潔凈，防止帶入金屬離子、水、堿性氧、硫醚等雜質，因為這些雜質將與樹脂催化劑發(fā)生化學反應，導致催化劑失去活性。
3、在合成MTBE過程中，除主反應以外，還有許多副反應發(fā)生，其中異丁烯二聚是最可能發(fā)生且影響最大的副反應。如果甲醇進料量不足，異丁烯易于發(fā)生自聚，同時放出大量的熱，高溫下二聚反應速度更快，往往導致惡性循環(huán)。由于樹脂催化劑顆粒的多孔性結構，使其具有很強的吸附能力，異丁烯的二聚或多聚物將存留在催化劑顆粒的孔道內，阻礙物料與催化活性中心的接觸，致使催化劑中毒失活。因此，在開、停車時甲醇泵應該先開、后停，以保證有較高的醇烯比。
五、樹脂催化劑在推薦使用條件
根據(jù)本公司長期現(xiàn)場調試積累的經驗，我們推薦該催化劑的使用條件：
1.醇烯比（mmol比） 0.98～1.05 ：1
2.反應溫度 50～80℃
******反應溫度 55～65℃
3.空速 1～5 h-1
******空速 1.5～2.5 h-1
4.最大壓降 ≤0.1MPa
開車初期，催化劑活性較高，推薦反應器最高溫高在60～65℃之間，以此為根據(jù)調整加熱溫度。
