El objetivo es producir un mejorador octanico de optima calidad a partir de la combinación de isobutileno (bajo valor comercial) y alcohol metílico (metanol).
Ventajas de la utilizacion de MTBE
Reemplazo del tetraetilo de plomo como antidetonante.
Aporta oxigeno al combustible, asegurando una combustión completa.
C.a.a. exige un mínimo desde 2.0 a 2,7 % en peso de oxigeno.
No aporta contaminantes y permite reducir la participación de los aromáticos.
Existen otros compuestos oxigenados como: ETBE, TAME, TAEE.
Carga a la unidad
La unidad utiliza como carga corrientes de butanos de las unidades de cracking catalítico.
El proceso es altamente selectivo hacia el isobutileno contenido en dichas corrientes.
La unidad también usa como carga alcohol metílico (metanol) el cual se combina con el isobutileno.
El diseño contempla una especificacion de isobutileno en la carga de 16% a 26%.
Esta limitado el contenido de agua y compuestos básicos (NAOH, DEA, acetonitrilo) ya que son venenos del catalizador.
Reacciones químicas
La reacción principal en el proceso de MTBE es la combinación en fase liquida del isobutileno y el metanol usando como catalizador una resina de intercambio cationico fuertemente ácida.
La reacción es exotérmica y finaliza con una alta conversión (>97%) hacia MTBE.
Dicha reacción es altamente selectiva sobre el isobutileno de la corriente de butanos el cual se combina en fase liquida con metanol.
Reacción principal
Reacciones secundarias
Además de esta reacción, pueden ocurrir distintas reacciones secundarias indeseables por falencia de reactivos limitantes o por excesivas concentraciones de agua o metanol durante la reacción, que inciden sobre la calidad del MTBE o afectan la vida útil del catalizador.
Por presencia de agua
Por sobre exceso de metanol
Por exceso de isobutileno
Catalizador
Resina sintética de intercambio catiónico fuertemente ácida y de arquitectura esferoidal.
Esta compuesto por largas cadenas de poliestireno unidas por medio de encadenamiento con divinilbenceno en forma tridimensional.
La resina es de intercambio catiónico con ácido sulfónico en forma de protón.
La reacción tiene lugar primariamente en los sitios ácidos fácilmente accesible localizados en la superficie interna de la estructura macroporosa de la resina.
Cinética de la reacción
La reacción de formación de MTBE es exotérmica y produce 10.2 kcal/mol de MTBE.
La función del catalizador es acelerar la velocidad de la reacción, sin afectar el equilibrio químico.
Esto permite que reacciones cinéticamente lentas pueden ocurrir con la sola presencia del catalizador.
Actividad
Disminuye rápidamente por encima de los 90 °C
Decrece con la formación de polímeros
Degradación térmica a partir de los 120 °C
Venenos
Compuestos básicos (NAOH, DEA, acetonitrilo)
Metales (Ni, FE, etc.)
Generales
Se compacta en presencia de compuestos no-polares (C4)
Altamente selectivo al iso-butileno.
Siempre se utiliza un exceso de metanol sobre C4.
Variables operativas
Temperatura de reacción
La temperatura de reacción barre un rango entre 40°C (entrada reactor) y 76°C (salida reactor), con un delta de reacción de 30°C a 40°C.
Velocidad espacial en peso (WHSV)
Esta definida como el cociente entre el la carga al reactor (kg/hora) sobre el volumen de catalizador por su densidad en fase acuosa.
El valor de diseño es de 1.5 1/s.
Relación molar metanol / isobutileno
La reacción metanol e isobutileno es esencialmente 100 % selectiva hacia MTBE a relaciones cercanas a 1.1.
La selectividad cae abruptamente a relaciones molares menores por los que opera con un leve exceso de metanol sobre isobutileno.
Relación reciclo / carga
Regula la concentración de isobutileno (15.5%) en la entrada del primer reactor.
Presión en la separadora de butanos : 6 kg/cm2
Selectividad a la reacción de MTBE según la relación metanol / isobutileno
PROPIEDADES
FLOW SHEET DE MTBE
