Сравнение МТБЭ и ЭТБЭ

Thread Content

Сравнение MTBE и ETBE. Повышающие октановое число бензина добавки (присадки) являются одним из аспектов технологии производства бензина с высоким октановым числом. В США существуют три законодательно разрешенных добавки для улучшения качества бензина: а) МТБЭ (метил-трет-бутиловый эфир), б) этанол (EtOH) и в) ЭТБЭ (этил-трет-бутиловый эфир). ETBE, этанол и MTBE — это все модификаторы или добавки для бензина. Смешивание их с бензином в определенных пропорциях не только улучшает его характеристики, но и способствует охране окружающей среды. (Без свинца, без загрязнений). (1) МТБЭ (метилтретичный бутиловый эфир): представляет собой алифатический эфир. Максимальное содержание МТБЭ в смеси составляет 15 об.%. Формула молекулы – C5H12O; молярная масса – 88,14. Плотность при 20°C – 0,741; вязкость при 20°C – 0,27. Имеет запах диэтилового эфира. Метилтритубутиловый эфир (MTBE) — это первый среди эфиров, разработанных и применяемых в качестве средства для повышения октанового числа. С момента, когда в 1979 году Агентство по охране окружающей среды США одобрило использование MTBE в качестве добавки к бензину без свинца, он получил широкое распространение в США для его дополнения. Температура кипения МТБЭ довольно низкая, поэтому его добавление в бензин приводит к снижению диапазона температур его дистилляции. Этот эффект принес значительную экономическую выгоду нефтеперерабатывающим заводам, производящим бензин с очень высоким октановым числом. В настоящее время широко используется MTBE (метилтрет-бутиловый эфир); из-за сложностей его производства многие страны, включая нашу, зависят от импорта. В последние годы научные исследования выявили недостатки МТБЭ: он плохо разлагается и оказывает определенное загрязняющее воздействие на грунтовые воды ； У него есть слабый запах, который вызывает дискомфорт у водителя, может спровоцировать тошноту, боль в глазах и появление герпеса. США недавно приняли «Закон о чистом топливе», согласно которому в течение следующих 4 лет будет запрещен использование MTBE. Ожидается, что подавляющая часть роста производства этанола в Европе будет приходиться на форму этил-трет-бутилового эфира (ETBE). (2) ETBE (Этил-тертиарный бутиловый эфир): Этил-тертиарный бутиловый эфир — максимальное количество, которое можно добавить, составляет 17% по объему. Он получается путем смешивания 47% этанола и 53% изобутилена. Как и в случае с MTBE, добавление этил-тертиарного бутилового эфира в бензин эквивалентно добавлению этанола в бензин. ЭТБЭ не только эффективнее МТБЭ в повышении октанового числа бензина, но и может использоваться в качестве косолвента. У ETBE высокая температура кипения, и при смешивании с углеводородами он не образует абсолютных смесей. Это позволяет снизить сопротивление воздуха в двигателе, а также уменьшить потери из-за испарения. ETBE может быть разложен аэробными микроорганизмами, но MTBE — нет. ETBE не только позволяет повысить октановое число бензина, но и делает его более экономичным и безопасным по сравнению с бензином, в котором используется MTBE; поэтому у него большой рыночный потенциал. Выводы сравнения: А. По сравнению с MTBE, ETBE не только способствует повышению октанового числа бензина, но и может использоваться в качестве сопромежуточного растворителя. К тому же экономичность и безопасность бензина с такими добавками лучше, чем у бензина с МТБЭ. Б. У ЭТБЭ более высокая температура кипения; при смешивании с углеводородами не образуется азеотропная смесь. Это позволяет снизить сопротивление воздуха в двигателе, а также уменьшить потери из-за испарения. C. Диапазон дистилляции ETBE и изооктана довольно узкий, что позволяет улучшить индекс управляемости (Drivability Index) ； Контроль DI) и VOC (летучих органических веществ) при смешивании. Д. ETBE имеет более высокое октановое число, более низкое давление паров по Риделю и меньшую растворимость в воде, чем MTBE; поэтому он более подходит в качестве кислородсодержащей добавки к бензину, чем этанол. Следовательно, ETBE обладает большим рыночным потенциалом. 3. Современное состояние технологий синтеза ЭТБЭ (подробности см. в «Приложении 2»). Технология каталитической дистилляции является направлением развития производства ЭТБЭ. Кроме того, технологии рекуперации этанола являются важной составляющей процесса производства ЭТБЭ. В настоящее время технология рекуперации этанола с использованием мембранного разделения при низком энергопотреблении имеет хорошие перспективы. В настоящее время зарубежные технологии производства ETBE уже вполне отработаны. Среди международных компаний, обладающих такими технологиями, можно выделить Французский нефтяной институт (IFP), американскую компанию Catalytic Distillation Technologies (CDTECH), компанию ARCO Chemical Technology, UOP и Phillips Petroleum. В Китае не так много организаций, занимающихся исследованием технологии производства ETBE; большинство из них находятся на стадии лабораторных испытаний. По мере постепенного запрета на MTBE исследования ETBE привлекают все больше внимания. В настоящее время зарубежные технологии синтеза эфиров уже вполне развиты; МТБЭ, ТАМЭ и ЭТБЭ производятся в промышленных масштабах. В Китае на промышленном уровне массово производится только MTBE; технология синтеза TAME находится на этапе внедрения в промышленность, а технология синтеза ETBE пока находится на стадии исследований. Обычно ЭТБЭ получают путем реакции изобутилена, содержащегося в смеси C4, с этанолом в присутствии кислотного катализатора. Эта реакция является экзотермической; в промышленном производстве в качестве катализатора почти всегда используется макропористая сульфокатионообменная смола. Побочными реакциями являются в основном димеризация и гидратация этилбутенола. С точки зрения конструкции реактора, технологии производства ETBE можно разделить на технологию с твердым слоем и технологию каталитического дистилляции. При использовании технологии с фиксированным слоем оборудование простое в конструкции и удобно в эксплуатации. Однако коэффициент преобразования изобутилена ограничен термодинамическим равновесием; максимальный показатель составляет 92% (при высокой температуре и давлении). Кроме того, тепло, выделяющееся в процессе реакции, не может быть использовано. Технология каталитической дистилляции нарушает термодинамический баланс реакции; коэффициент превращения изобутилена может достигать 99,5% и более. После этерификации смесь C4 практически не содержит изобутилена, что позволяет использовать её для производства таких основных химических продуктов, как 1-бутен и бутадиен. Кроме того, тепло, выделяющееся в процессе реакции, используется для разделения продуктов, что снижает энергопотребление. Таким образом, технология синтеза ЭТБЭ методом каталитической дистилляции является более конкурентоспособной в промышленном производстве; ключевым техническим моментом является способ загрузки катализатора в колонну каталитической дистилляции. Технология каталитической дистилляции является направлением развития технологии производства ETBE. Кроме того, технология восстановления этанола представляет собой важную составляющую этой технологии. В настоящее время технология разделения и восстановления этанола с использованием мембран для осмосного испарения характеризуется низким энергопотреблением, что делает её перспективной. В настоящее время зарубежные технологии производства ETBE уже вполне отработаны. Среди международных компаний, обладающих такими технологиями, можно выделить Французский нефтяной институт (IFP), американскую компанию Catalytic Distillation Technologies (CDTECH), компанию ARCO Chemical Technology, UOP и Phillips Petroleum. В Китае не так много организаций, занимающихся исследованием технологии производства ETBE; большинство из них находятся на стадии лабораторных испытаний.