MTBE đợc tạo thành bởi phản ứng cộng hợp metyl alcohol (metanol) vào liên kết đôi hoạt động của isobutylen, phản ứng nh sau:
Với sự có mặt của một lợng nhỏ xúc tác nhựa trao đổi cation mang tính axit, phản ứng xảy ra nhanh hơn rất nhiều theo số lợng.
Một vài quá trình đợc thiết kế nhằm mang isobutylen chứa trong pha Raphinat-I ra khỏi vùng phản ứng một cách có hiệu quả, pha Raphinat-I là kết quả của việc tách butadien từ phân đoạn C4 của quá trình cracking hơi hoặc quá trình cracking xúc tác .
Phân đoạn C4 đợc dùng nhiều hơn bởi vì nồng độ isobutylen của nó cao hơn. Trong phân đoạn này ngoài isobutylen nó còn chứa buten-1 và buten-2. Việc tách isobutylen từ pha Raphinat-I sẽ nhận đợc một hỗn hợp chứa n-buten, đợc gọi là pha Raphinat-II .
Phản ứng isome hoá n-butan là một phản ứng rất đợc phổ dụng nhằm tạo ra isobutan, một nguyên liệu đợc chuẩn bị với lợng lớn phục vụ cho các phản ứng alkyl hoá trong nhà máy lọc dầu .
Một hớng khác tạo ra isobutylen là sử dụng quá trình isome hoá n-buten . Các phản ứng sau chỉ ra cho thấy bản chất của quá trình:
Chi phí vốn đầu t cao là do có liên quan đến các thiết bị phản ứng dehydro hoá và isome hoá.
SVTH: Đỗ Mạnh Cờng - Hoá dầu 2-K44 27 CH3CH2CH2CH3 CH3CH CH3 CH2 CH3 C CH3 CH3 + H2 xúc tác xúc tác
n-Butan isobutan isobutylen
CH2CH CH CH3CH2 xúc tác C CH2 CH3 CH3 isobutylen Buten-1 CH3 CH3 CH3 C=CH2 + CH3OH CH3 C OH CH3 MTBE xt
Tert Butyl Alcohol (TBA) đợc sản xuất bởi hãng ARCO và Texaco nh một đồng sản phẩm của nhà máy sản xuất oxit propylen, đây là một nguồn cung cấp isobutylen khác. Isobutylen nhận đợc nhờ tách nớc của TBA, đợc biểu diễn trong phơng trình sau đây:
Mặc dù có nhiều Công ty sản xuất MTBE trên thế giới nhng tất cả các h- ớng sản xuất đều dựa trên quá trình ête hoá pha lỏng của isobutylen và metanol.
Các n-butylen và các olefin không phân nhánh (non-tertiary-olefins) đều trơ trớc sự tấn công của metanol, tức là không phản ứng và đi qua thiết bị phản ứng mà vẫn không thay đổi.
Ngời ta cho rằng những phản ứng cracking và phản ứng alkyl hoá, nguyên nhân tạo thành cốc trên bề mặt xúc tác, là những phản ứng cạnh tranh và làm giảm độ chọn lọc, độ chuyển hoá chính .
n-butan hay isobutan, đợc lấy ra từ khí tự nhiên, cũng là nguồn cung cấp isobutylen chủ yếu. n-butan đợc đồng phân hoá thành isobutan, sau đó dehydro hoá isobutan sẽ thu đợc isobutylen với hiệu suất cao .
Phản ứng đồng phân hoá n-butan đợc cho dới đây minh hoạ quá trình trên:
Phản ứng isome hoá diễn ra tại nhiệt độ thấp (150 oC – 200 oC) và áp suất khoảng 200 – 400 psia ở pha hơi .
Hydro, hợp chất clorua hữu cơ, xúc tác chọn lọc cao, hoạt tính cao, nh Platin hay Nhôm đều kích động tới phản ứng . Dới những điều kiện công nghệ nh trên, nguyên liệu n-butan đợc chuyển tới cân bằng gần và biến đổi thành isobutan chỉ với một lần đi qua thiết bị phản ứng .
CH3CH2CH2CH3 CH3CH CH3 CH3 xúc tác CH3COH CH3 CH3 - H2O CH 2 C CH3 CH3 isobutylen tert Butyl Alcohol
Quá trình tách loại hydro của isobutan tạo thành isobutylen đợc thực hiện ở khoảng nhiệt độ 540 oC đến 760 oC, và sự chuyển đổi diễn ra ở áp suất thấp. Phản ứng đợc kích động bởi xúc tác Cl/Al, ví dụ nh trong quá trình Houdry Catofin/Catadiene .
Hãng UOP sử dụng độc quyền quá trình dùng xúc tác có chứa Platin. Sản phẩm của quá trình tách loại hydro cuối cùng chứa 75-85% isobutylen và phần còn lại là isobutan không phản ứng.