2百万吨每年甲基叔丁基醚装置的工艺设计Word文件下载.doc
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Methanol;
MTBEprocessdesign
目录
一、绪论 6
1.1MTBE概述、理化性质、应用、在中国的发展 6
1.1.1MTBE概述 6
1.2MTBE工艺设计依据、技术来源、合成工艺 8
1.2.1MTBE工艺设计依据 8
1.2.2技术来源 8
1.2.3本次设计采用的合成工艺 9
1.3厂址选择、设备布置、部门设置 9
1.3.1厂址选择 9
1.3.2设备布置 10
1.3.3部门设置 10
1.4反应原理、生产工艺及流程叙述 10
1.4.1、反应原理 10
1.4.2生产工艺及流程叙述 11
二、精馏塔的设计 13
2.1精馏方案的选择与塔的选择 13
2.1.1精馏方案选择 13
2.1.2塔的选择 14
2.2物料衡算 14
2.2.1MTBE的流量计算 14
2.2.2甲醇的流量计算 15
2.2.3粗产品的流量 16
2.3脱C4塔的工艺计算 17
2.3.1系统物料衡算 17
2.3.2.脱C4塔的物料衡算 18
2.4工艺参数的计算 20
2.4.1进料温度与压力 20
2.4.2回流罐的操作温度和压力 20
2.4.3塔顶操作温度与压力 22
2.4.4塔底温度与压力 22
2.4.5塔板数计算 22
2.4.6塔板效率及实际塔板数 23
2.4.7进料位置的确定 24
2.5脱C4塔热量衡算 25
2.5.1塔顶冷却器的热负荷QC 25
2.5.2塔底再沸器的热负荷QB 26
2.6脱C4塔的结构设计 28
2.6.1精馏段、提馏段上升、下降的汽液相负荷 28
2.6.2脱C4塔工艺尺寸的计算 29
2.6.3塔板设计 31
2.6.4塔板水力学验算 33
2.6.5塔板的汽液相负荷性能图 35
2.7附属设备选型计算 37
2.7.1换热设备的选择 37
2.7.2罐的选取:
38
2.7.3泵的选取:
39
三、MTBE精馏塔工艺计算 41
3.1MTBE物料衡算 41
3.2MTBE精制塔工艺参数的计算 42
3.2.1进料温度与压力 42
3.2.2塔顶温度和压力的计算 42
3.2.3回流罐温度和压力的计算 43
3.2.4塔底温度与压力的计算 43
3.2.5回流比塔板数计算 43
2.2.6塔板数计算 44
3.2.7塔板效率及实际塔板数 45
3.2.8进料位置的确定 46
3.3MTBE精馏塔热量衡算 46
3.3.1塔顶冷却器的热负荷QC 46
3.3.2塔底再沸器的热负荷QB 48
3.4MTBE精制塔的结构设计 49
3.4.1精馏段、提馏段上升、下降的汽液相负荷 49
3.4.2MTBE精制塔工艺尺寸计算 51
3.4.3塔板设计 53
3.4.4塔板水力学验算 55
3.4.5塔板的汽液相负荷性能图 56
3.5附属设备的选型 58
3.5.1换热设备的选择 58
3.5.2罐的选取 60
3.5.2泵的选取 61
结论 62
参考文献 63
致谢 64
1绪论
1.1MTBE概述、理化性质、应用、在中国的发展
1.1.1MTBE概述
甲基叔丁基醚，英文缩写为MTBE（methyltert-butylether），溶点-109℃，沸点55.2℃，是一种无色、透明、高辛烷值的液体，具有醚样气味，是生产无铅、高辛烷值、含氧汽油的理想调合组份，作为汽油添加剂已经在全世界范围内普遍使用。
它不仅能有效提高汽油辛烷值，而且还能改善汽车性能，降低排气中CO含量，同时降低汽油生产成本。
另外，MTBE还是一种重要化工原料，如通过裂解可制备高纯异丁烯。
MTBE是含氧量为18.2%的有机醚类。
它的蒸汽比空气重，可沿地面扩散，与强氧化剂共存时可燃烧。
1.1.2MTBE理化性质
表1-1MTBE物理性质
密度（kg/m3,20℃）
740.6
临界温度（°
C）
223.9
比热容（°
2.135
蒸发热（J/（g·
K））
30.10
燃烧热（MJ/kg）
38.21
临界压力（MPa）
3.37
雷德蒸汽压（bar）
0.55
折光指数（20°
1.3689
着火点（°
480
空气中爆炸极限（%V）
上限15.1；
下限1.6
研究法辛烷值
117
马达法辛烷值
101
水在MTBE中的溶解度（20℃，g/100g）
1.5
MTBE在水中的溶解度（20℃，g/100g）
4.3
MTBE化学性质如下：
①MTBE与氧气或空气接触时，不能形成爆炸性过氧化物。
②MTBE与强无机酸相接触，则会发生分解反应，生成异丁烯、甲醇及烃类。
③MTBE在酸性三氧化二铝存在下，于20℃和压力条件下，生成异丁烯、甲醇，由此性质可生成高纯度异丁烯。
④MTBE与甲醛在阳离子树脂上于140℃反应生成异戊二烯、甲醇。
⑤MTBE在230～280℃，在有催化剂存在下与空气氧化可以生成异戊二烯。
1.1.3MTBE的应用
甲基叔丁基醚是目前四乙基铅的替代产品。
以碳四中的异丁烯和甲醇为原料，在大孔磺酸阳离子交换树脂催化作用下生成，并经精制而成。
产品性能：
该品有类似樟脑的气味，无色透明，在室温下，能与醇、醚、脂肪烃、芳烃、卤化溶剂等完全互溶。
该品同其他甲基叔烷基醚一样，还有另一个非常重要的性能，即很强的抗自动氧化性，不易生成过氧化物。
主要供炼油厂作高辛烷值汽油的调合剂，也可作石蜡、油品、香料、生物碱、树脂、橡胶的溶剂、有机合成反应剂。
易燃易挥发，遇火种、热源有爆炸的危险。
20世纪70年代，MTBE作为提高汽油辛烷值的汽油调和组分开始被人们注意。
MTBE可以增加汽油的辛烷值，而且化学性质稳定。
添加MTBE的汽油还能改善汽车的行车性能，降低尾气中一氧化碳的含量。
而且燃烧效率高，可以抑制臭氧的生成。
它可以替代四乙基铅作为抗暴剂，生产无铅汽油。
现在约有95%的MTBE用作辛烷值提高剂和汽油中含氧剂。
MTBE也是制取聚合级异丁烯的重要原料。
还用于甲基丙烯醛和甲基丙烯酸的生产。
1.1.4、MTBE在中国的现状与发展
据C1统计数据显示，中国MTBE装置产能扩张迅速，未来五年或超千万吨，新投产的MTBE装置单套产能较大，直接生产原料亦有所改变。
与此同时，中国生产高标号汽油对MTBE需求持续增加，而下游的丁基橡胶等深加工装置发展迅速，中国MTBE的产业发展日趋成熟。
但需求或将难以跟上MTBE的产能扩张，未来或将显露产能过剩，不排除有大量的MTBE出口。
（1）截止到2010年底产能超过600万吨，地方炼厂开工率偏低
C1统计截止到2010年底中国MTBE装置产能达到619.15万吨，其中三大主营炼厂（中石油、中石化和中海油）的产能为315.5万吨，地方炼厂的产能为303.65万吨。
2010年的产量为398万吨，其中主营炼厂的装置开工率约在80-90%，而地方炼厂的装置开工率约在40-50%。
单套装置产能超过10万吨的约有9套，最大的是盘锦和运2010年投产的单套产能20万吨/年MTBE装置，其次是燕山石化产能为15万吨/年。
其余炼厂MTBE装置产能多在5万吨/年左右。
（2）2011年产能扩张速度不减
2011年上半年诚恒化工（产能14.4万吨/年），安徽泰和森（产能5万吨/年），中普石油（产能5万吨/年），惠州中创（产能2.4万吨/年）等炼厂的MTBE装置陆续投产。
下半年盘锦和运，宁夏炼化，京博石化，胜华化工，浙江美福等炼厂有MTBE装置计划陆续投产。
预计2011年中国MTBE的产能将增加百万吨以上。
（3）近三年市场整体供应偏紧，大量进口资源进入中国市场
从2009年起中国的一系列成品油的政策调整，包括汽油品质升级，炼厂环节征税等使得生产汽油对MTBE的需求增长较
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