环保汽油添加剂甲基叔丁基醚生产车间工艺设计可行性方案.docx
《环保汽油添加剂甲基叔丁基醚生产车间工艺设计可行性方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环保汽油添加剂甲基叔丁基醚生产车间工艺设计可行性方案.docx（76页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
环保汽油添加剂甲基叔丁基醚生产车间工艺设计可行性方案
环保汽油添加剂甲基叔丁基醚生产车间工艺设计可行性方案
目 录
第1章绪论
1.1概述
甲基叔丁基醚（MTBE）是一种高辛烷值汽油添加剂，用MTBE取代四乙基铅可减少环境污染。
MTBE也是一种不腐蚀、低污染、成本低的碳四分离新手段。
裂解得到的聚合级异丁烯，供丁烯橡胶使用。
含异丁烯0.5％以下的直链丁烯用作丁烯氧化脱氨制丁二烯的原料。
MTBE作为新兴的重要的化工产品，已广泛应用在法国、意大利、加拿大等国家。
在我国也有着广泛的开发前景。
1.1.1MTBE生产历史和生产前景
1979年我国才开始研究MTBE合成工业。
1983年我国第一套500万吨/年化工型MTBE工业装置建成后，增长的速度较快，已形成一定规模的生产能力。
制备MTBE的原料异丁烯的技术发展呈多样化的趋势，用一种异丁烷制异丁烯的技术生产MTBE极为理想。
总收率达95％.
MTBE生产工艺普遍采用用酸性的离子交换树脂合成MTBE，用MeoH和异丁烯在液相70～100％下通过酸性的离子交换树脂在填充床内进行。
离子交换树脂是磺化聚苯乙烯和二乙烯基苯共聚物。
第一套采用催化蒸馏新工艺的4万吨/年MTBE工业装置建成投产，标志着我国生产工艺水平达到80年代国际先进水平。
现在的中国石油吉林分公司的MTBE生产水平已达到5万吨/年.
1.1.2设计依据【12】
根据要求，设计年产10万吨MTBE的生产工艺。
由于MTBE取代四乙基铅可减少环境污染，且用途广泛，促使世界各国对MTBE的需求量日益增加，因此世界各国在寻求更先进的方法，投资建厂生产MTBE。
由此可见，建设项目具有十分重要的意义。
目前合成MTBE的方法主要有:
1、离子交换树脂法2、硫酸法3、催化蒸馏法。
目前催化蒸馏法最先进，但远没有广泛应用。
硫酸具有腐蚀性，因此本设计是采用离子交换树脂法。
此法工业应用最早，技术上比较成熟，采用一器一塔流程，能耗低，经济合算。
1.1.3厂址的选择及设计地区的自然条件车间的组成及人员
1.1.3.1厂址选择
本厂建于吉林市铁东，其原因是水电充足。
1.1.3.2设计地区的自然条件
吉林市自然条件如下：
平均气压755.66mmHg
最高温度36.6℃
最低温度-38℃
平均相对湿度71％
最大冻土深度7.4×10cm
最大降雪量420mm
平均风速2.7m/s
松花江水温15℃
最高水温25℃
1.1.3.3车间组成及结构
本厂包括生产车间和辅助车间。
辅助车间包括：
办公室、工艺组、设备组、化工班、机修。
1.1.3.4设备布置
由于生产无赖哦易燃易爆，主要设备露天布置，考虑到吉林地区冬季温度较低，而且时间较长的气候状况，泵集中安装在室内，反应器及塔并排安装，冷凝器及换热器安装在二楼和三楼上控，调节仪表安装在控制室。
1.2工艺说明
1.2.1原材料规格
本装置以吉化炼油厂液化气分离车间催化裂解碳四（含异丁烯18％）和本厂丁二烯抽提车间抽余碳四（含异丁烯34.1％）两者以51.326：
1（重量比）混合为碳四原料。
表1原材料规格
序号
原料名称
控制项目名称和指标
备注
1
混合碳四原料
异丁烯含量18～42％
﹤0.8％、﹤0.5％
ACN﹤20ppm、阳离子﹤4ppm
水﹤0.03％、其他碳四：
平衡
以计
2
甲醇
外观：
无色透明液体、比重：
0.791～0.792
初馏点;64～65.5℃、蒸馏量≥99.2％
游离酸：
≤0.002％、游离碱≤0.005％
水≤0.05％、酸值（koHmg/g）≤0.035
蒸馏残渣≤0.002％
以HAC计
以计
3
碱液
NaoH含量≥6％
4
盐酸溶液
HCL含量≥12％
5
触媒
外观：
灰白球状、孔容：
0.25～0.29ml/g
交换当量:
4.2～4.8mg当量/g干树脂
膨胀比：
1.3～1.75、强度：
99％
比表面;13～15、粒度：
10～60目
1.2.2副产品规格
表2副产品规格
序号
名称
规格
单位
设计定额
1
丁烯-1
丁烯-1～41％、～18.4％
异丁烯≤0.4％、甲醇≤0.15％
MTBE≤0.5％
T
19.07
2
残液馏分
MTBE≥98.7％
Kg
10
1.2.3安全标准【3】
1.2.3.1防火、防爆等级和卫生标准
根据生产所用原料，中间产品和成品的性质，对生产各部分的防火防爆标准规定如下：
表3防爆等级和卫生标准
序号
地点
防火等级
防爆等级
避雷等级
1
装置区
甲级
级
二类
2
泵房
甲级
级
二类
3
中间罐区
甲级
级
二类
1.2.3.2材料及成品的爆炸范围及卫生安全浓度
表4材料及成品的爆炸范围及卫生安全浓度
序
号
名称
闪点℃
自燃点℃
爆炸极限％
爆炸极限％
空气中允许浓度mg/L
上限
下限
1
碳三组分
—66.7
455～510
11
2
0.5
2
碳四组分
—40～—80
455
12
2
0.1
3
碳五组分
—40
6.9
1.25
4
甲醇
12
433
36.5
5.5
0.05
5
MTBE
—26.7
8.4
1.6
0.35
1.2.3.3安全措施
本装置安全特点：
原料碳四、甲醇、副产品丁烯-1馏分以及成品MTBE等都是易燃易爆介质。
闪点低于环境温度，其蒸气与空气在不正常操作情况下。
如误操作，设备拆卸检修等均有可能形成爆炸性混合物。
甲醇、MTBE有一定毒性，辅助材料和盐酸等的水溶液则有一定的腐蚀性，且系统操作压力也较高。
具体措施：
（1）控制可燃物质，文明生产，消除跑、冒、滴、漏，防可燃物质外流。
（2）格局空气和氧化剂，设备要密闭，采用氮封，水封等是可燃物与氧气隔绝。
（3）消除着火源。
（4）防火势和爆炸波的扩展和蔓延，不形成新的燃烧条件。
（5）提高安全技术，加强安全管理。
1.2.4产品性质【3】
1.2.4.1MTBE物理性质
表5MTBE物理性质
常数名称
单位
数据
沸点
℃
55.2
冰点
℃
—108.6
闪点
℃
26.7
生成自由能
（Gf298）
液相
KJ/mol
—119.90
气相
535.30
自燃点
℃
460
爆炸范围
空气vol％
1.6～8.4
液体比重（d15.56℃）
0.746
临界压力
amt
33.85
溶解度
20℃在100g水中溶醚
g
4.89
20℃在100g醚中溶水
1.5
燃烧热
KJ/㎏
35.1079
蒸发潜热
KJ/㎏
321.1776
液体热容
KJ/㎏K
2.1328
折光指数（20℃）
1.3689
绝对熵
液相
KJ/mol
265.1806
气相
357.6446
生成热
液相
KJ/mol
—313.3991
气相
1.2.4.2MTBE化学性质
MTBE化学性质如下：
（1）MTBE与氧气或空气接触时，不能形成爆炸性过氧化物。
（2）MTBE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。
（3）MTBE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。
（4）MTBE与甲醛在阳离子树脂上于140℃反应生成异戊二烯、甲醇。
（5）MTBE在230～280℃，在有催化剂存在下与空气氧化可以生成异戊二烯。
1.2.4.3生产原理
MTBE是由混合碳四中的异丁烯和甲醇在强酸性苯乙烯大孔阳离子交换树脂催化剂上进行合成。
主反应方程式:
+
副反应方程式:
+（TBA）
选择工艺参数，必须综合考虑动力学和热力学因素，采用外循环冷却绝热式固定床反应器，采用水萃取法回收过量甲醇后，以蒸馏方式使甲醇——水分离，甲醇循环使用。
1.2.5生产工序及工艺流程叙述
本车间分为反应、精馏、回收三个工序。
来自836#罐区的混合碳四原料经FRQ109进行流量记录与累积后进入碳四原料储罐V101，V101液面通过LICA101液面调节器保持稳定，来自845B区的工业甲醇经FRQ110进行流量记录与累积后进入甲醇储罐V102，其液面由LIA115进行液面指示与报警，当槽内压力过2389.03Pa后开启水喷淋降温。
由P108A/B泵来的回收甲醇，也进入V102槽，V101罐中的碳四经原料泵P101A抽出，由FRC101控制流量8.922T/Hr与P102A/B甲醇泵来的甲醇接触，醇烯比1.05～1.2：
1进入X101混合器混合。
碳四原料进入P101泵签经在线色谱AR101分析原料中异丁烯含量，V102中的甲醇经甲醇原料泵P102A/B抽出，经FI111计量后与P101来的碳四混合。
碳四原料、甲醇经X101混合后进入原料冷却器E123，以—12℃的冷冻盐冷却，出口温度由TIC102控制在25±5℃，冷却后的物料进入保护反应器R103A/B，以脱除原料的金属阳离子。
R103内装有树脂3.85立方米，物料经过床层后，氧离子浓度即可由4ppm降至1ppm以下。
脱除阳离子的新鲜物料由R103出来后，与第一醚化反应器R101A/B一段循环物料混合一起进入原料换热器E101，在E101中由TRC101表调节蒸汽加热或循环水冷却，控制出口温度为55℃，然后进入R101A/B的一段，原料中的异丁烯与甲醇在接触媒床层进行反应。
一段一器操作条件：
压力：
1570537.5Pa，入口温度：
55℃，出口温度76.43℃，充分利用热能和控制碳四转化率74％，一段一器反应终了后，由一段一器循环泵P103A/B抽出部分物料，循环到原料换热器E101，循环量由FRC102控制循环比为0.8，其余部分进入一段二器继续反应。
由二段流出的物料，温度为71.7℃，压力为1530007.5Pa，经一器二段循环泵P104A/B抽出，视情况一部分经一器二段经循环冷却器E101冷却后，循环回到二段上部，循环量由FRC103控制，冷却温度由TRC103控制为69℃，另一部分物料则通过一器二段出口冷却器E103冷却温度由TRC104控制为69℃之后进入R101B（A）,即一器三段中，三段操作条件：
出口压力：
1530007.5Pa，出口温度：
71.7℃.
当物料经过三段床层反应后，异丁烯转化率达93％，当一段或二段触媒严重失活时，A与B互换。
由反应器R101A/B流出的物料通过调节器PRC102维持第一醚化反应器系统压力和出口物料平衡。
该物料经醚踏底出料换热器E104与一醚塔T101底部排出物料MTBE进行热交换，使之加热到80℃，而后进入一醚塔预热器E105，用911925Pa蒸汽加热，用TRC105控制温度为89.8℃，进入第一脱醚塔第46块板。
T101塔的热量，根据处理物料的不同分别用30蒸汽或9蒸汽通过一醚塔底再沸器E106加热供给，通过TRC106控制35块板温度为156℃，塔底获得纯度为98.7％以上的产品MTBE，塔底排出物料由LICA控制，保持液面稳定的前提下，经一醚塔底出料换热器E104与进料换热后，其温度由159.7℃降至60℃，然后经MTBE成品冷却器E108冷却至40℃以下，进入MTBE成品储罐V107A/B。
当发现MTBE成品中胶质
升级会员 