CHEMICKÉ TECHNOLOGIE PRO PROCESNÍ INŽENÝRSTVÍ N VÝROBA MTBE

Transkript

1 CHEMICKÉ TECHNOLOGIE PRO PROCESNÍ INŽENÝRSTVÍ N VÝROBA MTBE Fyzikální a chemické vlastnosti Suroviny Reakce Technologie Dvoustupňová výroba Jednostupňová výroba Charakteristiky technologií Zdroje informací

2 Fyzikální a chemické vlastnosti Bod tání -108,6 C Bod varu 55,3 C Viskozita Meze výbušnosti 0,36 mpas Bod vznícení - 28 C Spalná entalpie 1,65 % - 8,4 % (obj.) 34,88 MJ/kg MTBE zvyšuje oktanové číslo a je zdrojem kyslíku Cena MTBE je přibližně 600 $/t Poprvé testováno během druhé světové války Poptávka po MTBE je v létě vyšší než v zimě Světová výroba 18 milionů tun ročně (2005) V USA nahrazeno bioethanolem, v Evropě částečně ETBE, v Asii nadále používáno Teplota [ C] P 0 [kpa] Hustota [kg/m 3 ] Voda v MTBE [hm. %] 0 10,9 761,3 1,19 7, ,59 751,0 1,22 5, ,21 740,7 1,28 3, ,88 730,4 1,36 2, ,69 720,1 1,47 1,5 MTBE je neomezeně mísitelné s uhlovodíky a běžnými organickými rozpouštědly Je stabilní v alkalickém i kyselém prostředí, působením konc. kyselin se rozkládá na metanol a isobuten MTBE ve vodě [hm. %]

3 isobuten Suroviny SUROVINY (Isobuten) Rafinát 1 Pseudorafinát 1 C 4 frakce z FCC Dehydrogenace isobutanu Dehydrogenace isobutanolu Rafinát 1: isobuten je vedlejším produktem při výrobě butadienu (proces: krakování s vodní párou, C 4 frakce) Pseudorafinát 1: hydrogenace butadienu pocházejícího z krakování C 4 frakce s vodní párou C 4 frakce z FCC: Dehydrogenace isobutanu Dehydrogenace isobutanolu Pozn.: Krakování s vodní párou krak vyšších uhlovodíků s párou (zřejmě jen jako inert), destilací se oddělí C 4 frakce, extrakce pomocí polárních aprotických činidel (acetonitril, dimethylformamid ) do extraktu přechází butadien Metanol, mohou tady být vlastnosti surovin

4 isobuten Reakce KATALYZÁTORY Obecně pevné kyseliny Bentonity Zeolity Kyselý ionex Bentonit: zvětralá čedičová hornina Zeolit: hlinitokřemičitany s molekulárními póry daných rozměrů Kyselý ionex (Amberlyst 15) Reakční mechanismus - adice Langmuir-Hinshelwood / Eley-Rideal Kinetika Rehfinger Slabě exotermní reakce: -37,7 kj/mol Rovnovážná konverze (ekvimolární nástřik): 92 % Vedlejší (nežádoucí) reakce: dimerizace, oligomerizace isobutenu; lze potlačit mol. 10 % přebytkem metanolu

5 Technologie LICENSOŘI Saipem (dříve Snamprogetti) Evonik Oxeno (dříve Hüls) Lyondell Basell (dříve Arco) IFP CBI Lummus a Chemical Research & Licensing Phillips Petroleum Sumitomo PROCES Reakce v reaktoru následovaná separační sekcí Reaktivní destilace Evonik Oxeno (Marl, Antverpy) Obch. Označení: Driveron

6 Dvoustupňová výroba Oxeno proces a) Trubkový reaktor b) Primární adiabatický reaktor c) Debutanizér d) Sekundární adiabatický reaktor e) Sekundární debutanizér f) Extrakce metanolu g) Zesílení metanolu c - destilát: směs C4 a MeOH c - zbytek: MTBE přídavek metanolu e - destilát: směs C4 a MeOH e - zbytek: MTBE přídavek metanolu f extrakce metanolu vodou g - destilace bináru MeOH/voda Rafinát 2: směs C4 bez isobutenu

7 Jednostupňová výroba Hulls Ethermax proces a) Reaktor b) Reaktivní kolona c) Extrakce metanolu d) Zesílení metanolu b - destilát: směs C4 a MeOH b - zbytek: MTBE přídavek metanolu c extrakce metanolu vodou d - destilace bináru MeOH/voda Rafinát 2: směs C4 bez isobutenu

8 Teplota reakce C Jednostupňová výroba Reactor pressure [MPa] Saipem Evonik - Oxeno Lyondel Basell 1 1,5 1 1,5 1 1,5 IFP CBI Phillips Sumitomo

9 Charakteristiky technologií Vysokotlaké výroby udržují reakční směs kapalnou, zvyšuje se selektivita a životnost katalyzátoru, ale není možné chladit odparem Reaktory pro suroviny s nízkým obsahem suroviny (typicky FCC C4) mohou být adiabatické, pro suroviny s vysokým obsahem isobutenu (Rafinát 1) jsou trubkové, nebo s recyklem (kvůli chlazení) Odpadající Rafinát 2 se používá pro výrobu alkylátu (nebo dále krakuje) Jestliže postačuje konverze isobutenu %, stačí jednostupňový proces. Jestliže se má rafinát 2 použít k získání čistého 1-butenu (polymerační čistota), je třeba a) zvýšit přebytek metanolu (z produktu lze odstranit destilací), nebo b) zařadit další stupeň, nebo c) použít jako debutanizér reaktivní destilační kolonu a) Sekundární adiabatický reaktor b) Sekundární debutanizér c) Extrakce metanolu d) Zesílení metanolu

10 Zdroje informací Ullman encyclopedia