MTBE全装置开停工方案Word格式文档下载.docx
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5.2长期停工方法15
6事故处理原则16
6.1反应器R-1401A/B的临时停工方法16
6.2催化蒸馏塔T-1401的临时停工方法16
6.3甲醇萃取塔T-1402、甲醇回收塔T-1403脱碳三塔T-1404的临时停工方法17
7工艺危险因素分析及控制措施18
7.1职业危害因素及其影响18
7.2职业危害因素的防治及治理19
8环境保护19
8.1设计依据20
8.2污染物的排放及处理20
8.3噪声控制21
8.4环境监测机构及设施21
8.5环境保护工程投资21
9设备检查与维护21
9.1特征设备21
9.2设备的设计、制造、检验均执行最新版本的有关规定和规程22
1工艺说明
1.1工艺原理、工艺特点
本设计采用固定床（外循环备用）—催化反应精馏合成MTBE专利技术路线。
1.1.1MTBE合成原理
MTBE合成原理
cat
以异丁烯和甲醇为原料合成MTBE的反应式为：
（CH3）2－C=CH2＋CH3OH＝（CH3）3－C－O－CH3
在合成MTBE的过程中，还同时发生少量的下列副反应
2（CH3）2－C=CH2＝（CH3）3－CH2－C（CH3）=CH2
（CH3）2－C=CH2+H2O＝（CH3）3－C－OH
2CH3OH＝CH3－O－CH3＋H2O
工业使用的催化剂一般为磺酸型二乙烯苯交联的聚苯乙烯结构的大孔强酸性阳离子交换树脂。
使用这种催化剂时，原料必须净化以除去金属离子和碱性物质，否则金属离子会置换催化剂中的质子，碱性物质也会中和催化剂上的磺酸根，从而使催化剂失活。
此类催化剂不耐高温，在正常工况下（反应温度<
70℃）,催化剂寿命可达两年或两年以上。
上述反应生成的副产品的辛烷值都较高，对产品质量没有不利影响，可留在MTBE中，不必将其分离出来。
1.1.2产物分离原理
反应物料是液相，反应后的物流中除产物MTBE之外，还有未反应的甲醇及其它C4组分。
由于甲醇与C4或MTBE都会形成共沸物，本方案采用先将甲醇与C4的共沸物蒸出，从塔底得到MTBE产物，同时，为了提高异丁烯的转化率，本方案采用先进的催化反应精馏技术，在蒸馏塔的精馏段设置反应段，脱除MTBE后的混合物料中异丁烯和甲醇进一步反应，达到高转化率的目的，塔顶得到的C4和甲醇的混合物用水萃取的方法从共沸物中回收甲醇，最后再从甲醇水溶液中蒸出甲醇返回反应器。
1.1.3合成MTBE的工艺原理流程
1.反应器2.催化精馏塔3.甲醇萃取塔4.甲醇回收塔
1.2操作变量分析
1.2.1反应压力
催化醚化过程是液相反应，反应压力使反应物料在反应器内保持液相，工业中一般取0.6～1.5MPa即可。
1.2.2反应温度
合成MTBE的反应属中等程度的放热反应，反应热为37kJ·
mol-1。
反应可逆，不同温度下的平衡常数及平衡转化率见表1及图1，温度对转化率和选择性的影响见图2。
表1不同T下MTBE合成的K
反应温度,℃
25
40
50
60
70
80
90
平衡常数，KC
739
326
200
126
83
55
38
由表及图可见，一般情况下，异丁烯的平衡转化率可达90%～95%，采用较低的温度有利于提高平衡转化率，同时在较低的温度下还可以抑制甲醇脱水生成二甲醚以及异丁烯叠合等副反应，提高反应的选择性，但是温度不能过低，否则反应速度太慢。
综合考虑转化率和选择性两个方面，合成MTBE的反应温度一般选用50～80℃。
温度/℃
图1.温度、醇烯比与MTBE平衡转化率的关系
〈异丁烯浓度（质量分数20%）〉
图2.MTBE合成反应温度与转化率和选择性的关系
1.2.3醇烯比
提高醇烯比可抑制异丁烯叠合副反应，同时可以提高异丁烯的转化率，但是会增大反应产物分离设备的负荷和操作费用，工业中一般采用的甲醇与异丁烯摩尔比约为1.05～1.1：
1。
1.2.4空速
空速与催化剂性能、原料中异丁烯浓度、要求达到的异丁烯转化率、反应温度等有关。
工业上采用的空速一般为1～2h-1。
2正常操作程序
本装置由醚化、催化反应精馏、甲醇回收三个生产单元构成（见工艺管道及仪表流程图）。
2.1醚化单元
来自罐区的原料碳四进入装置与来自罐区的甲醇混合后，按甲醇与异丁烯的摩尔比维特在1.05～1.10间。
，然后送入静态混合器M-1401中进行充分混合，混合后的物料直接进到原料预热器E-1401，预热至30—35℃，反应进料经预热进入反应器R-1401A，原料C4中的异丁烯与甲醇反应生成MTBE，合成MTBE反应为放热反应，反应热使反应温度逐渐升高。
为了控制催化剂床层温度，设置了外循环冷却器，在反应器出口取一股物料，经物料循环泵P-1401A加压后送入反应器入口，用以稀释进料中的异丁烯浓度，控制反应器床层温度。
同时可能有少量副反应生成物叔丁醇（TBA）、二甲醚（DME）、水、甲基仲丁基醚（MSBE）生成，控制适当的操作条件，可以控制副反应。
入口，用以稀释进料中的异丁烯浓度，控制反应器床层温度。
（如果反应进料中异丁烯含量低于30%，反应温差低于40℃可不需要开启外循环泵）
开车初期
R-1041A单独使用。
物料经E-1041预热后进入R-1401A,从反应器下部抽出反应后物料经冷却后送往R-1041A入口作为循环物料，循环比控制在1.5，随着反应的进行R-1401A中催化剂从上部往下开始中毒失活，A系统会催化剂会失活。
中期
随着催化剂的失活，反应活性逐渐下降，通过提高R-1041A入口物料的温度来保证转化率，当此法不能保证转化率时（低于90%），将R-1401B也投入使用，刚投入R-1401B时，外循环仍在R-1401A上保留，R-1401B仅作为一个深度转化器
后期
随着R-101A中催化剂的失活，R-1401B中反应越来越多，此时R-1401A作为一个离子净化器使用，物料经R-1401A后，经过进入R-101B。
当R-4101A床层没有温升，完全失活时，将R-1401A切出，进入R-1401A中催化剂更换工序。
当R-1401B中催化剂开始失活时，投入R-1401A,步骤同上。
2.2催化精馏单元
催化蒸馏塔T-1401分为催化蒸馏上塔催化蒸馏上塔T-1401包括提馏段、精馏段、反应段。
在反应器未反应的异丁烯与来自罐区的甲醇继续在塔的反应段进一步反应，使异丁烯的转化率进一步提高，达到99.0%以上；
补充甲醇量以控制总醇烯比为1.1～1.15左右。
剩余甲醇与未反应C4形成低沸点共沸物从T-1401顶馏出，反应生成的MTBE塔底经E1402与T1401进料换热器换热后，经E1403冷却器送入常压罐区。
T-1401顶气态馏出物经催化蒸馏塔塔空冷A1401再经冷凝器E-1405冷凝后，进入催化蒸馏塔回流罐V-1401。
用催化蒸馏塔回流泵P-1402从V-1401抽出冷凝液，一部分作为T-1401的回流打入塔顶，其余部分作为出料进入甲醇萃取塔T-1402塔。
2.3甲醇回收单元
T-1401塔顶出料，即反应剩余甲醇与未反应C4的共沸物，进入甲醇萃取塔T-1402下部，萃取水从T-1402的顶部进入，来自T-1403塔底的萃取水经萃取水泵P-1403加压后送入甲醇回收塔进出料换热器E-1408与进料换热，再进入萃取水冷却器E-1407冷却后再送入T-1402塔顶。
在T-1402塔中，甲醇与未反应C4的混合物为分散相，萃取水为连续相，两相连续逆流接触，用水把甲醇从C4馏分中萃取出来，萃余液即不含甲醇的未反应C4，借助塔的压力送至罐区，萃取液为甲醇水溶液，从T-1402塔底排出。
从T-1402塔底排出的甲醇水溶液与T-1403塔釜的出料在换热器E-1408换热后进入T-1403。
在甲醇回收塔T-1403中将甲醇与水分离开，T-1403顶馏出物是含水量水小于0.1%（m/m）的甲醇，经甲醇回收塔塔顶空冷器A1202风冷后。
经冷凝器E-1410冷凝后进入甲醇回收塔回流罐V-1402。
回流罐操作压力为0.1MPaG。
甲醇回收塔回流泵P-1404从V-1402中抽出回收的甲醇，其中部分作为回流送入T-1403顶部，另一部分作回收的甲醇送入罐区，若分析合格可回甲醇原料罐，循环使用。
T-1403底部排出的含微量甲醇的水，经冷却后作为T-1402的萃取用水送入TT-1402上部，循环使用。
2.4脱C3塔单元
来自己罐区的混合C4含有15—20%的C3组分，经E1411换热后进入T1404,塔底C3组分经空冷A1403风冷后，经E1412冷凝器冷后进入V1403，P1405泵抽出V1403的物料一部分送入T1404塔顶做为回流。
另一部分经E1415冷却后送至罐区。
塔底物料经换热器E1411换热后，再经E1414冷却后进入罐区，然后做为芳构化装置的原料使用，另一路可直接进入芳构化装置。
根据罐区实际情况可调节使用。
催化蒸馏塔、甲醇回收塔、脱C3塔、的热源均为1.0MPa过热蒸汽，催化蒸馏塔由再沸器E-1404供热，甲醇回收塔由再沸器E-1409供热，脱C3塔再沸器E-1413供热。
装置安装完后，根据设计要求对系统进行试压、试密、吹扫验收合格后，方可进行开车准备。
3开车准备
3.1催化剂安装
3.1.1装前清扫
R-1401A/B的除锈，必须用铁刷、砂纸、干布多次擦刷，使反应器内壁无锈、无尘、无水才能装填催化剂。
3.1.2R-1401A/B醚化反应器催化剂的装填方法
R-1401A/B反应器的直径为Φ2600mm，人体可以进入反应器内施工装填。
所用醚化催化剂是直径为0.5mm-1.2mm的球体，流动性能好。
支撑格栅铺设后，其上面还要铺设不锈钢丝网，不锈钢扁条沿周边压实，并用螺丝钉紧固，周边多余的不锈钢丝网压入筒体与支撑格栅的边缝中，支撑板与筒体的间隙并用石棉绳充填，然后用扁铲捣实。
反应器的直径较大，支撑格栅是加工成6块条型从人孔中送入，工人在反应器内再拼合而成圆形，铺满底部。
不锈钢丝网铺设合格后，再在网上铺100mm厚的Φ2mm～Ф3mm的瓷球，平整后方可封闭反应器下面的人孔，从反应器上部的人孔加催化剂。
加催化剂的方法是用一个足够长的帆布袋，从上人孔伸到反应器的底部，催化剂从上流入，一人在器内手扶帆布袋口，均匀流出催化剂，装完催化剂后，器内工人从上人孔出来，抽出布袋。
平整后封闭上部人孔，试漏，等待投料。
反应器内的催化剂分为三段，催化剂装填时先装下段，下段催化剂装填完成后再装上两段的催化剂；
上两段的催化剂装填步骤与方法与下段相同。
R-1401A/B中装填树脂催化剂各为12000kg。
3.2T-1401塔的安装方法
T-1401塔反应段由8个反应床层和16块浮阀塔板组成，反应段塔径为Φ2600mm*2000mm，设8个人孔，安装时施工人员可从人孔进入塔内作业。
安装从最下一个塔盘，即第1层塔盘开始。
安装塔盘属常规作业，最下一层塔板安装后，再安装第1层催化剂床层的构件（顺序从下向上排列）。
先将支撑格栅放好，再铺设20目、80目、20目三层不锈钢丝网，周边用不锈钢板条压紧，螺丝钉紧固，周边多出的不锈钢丝网用扁铲压入格栅与塔壁的间隙内，再充填无灰石棉绳，用扁铲和重锤捣实，不留空隙和孔洞。
在网上铺100mm厚的Φ2mm～Ф3mm的瓷球，然后装催化剂，再安装液体分布器。
液体分布器分几块向塔盘一样组装，用卡子固定在周边支撑圈上。
每层装填方式相同，第8催化剂床层的构件安装完成后，再安装该床层上部的19层浮阀塔板，每层催化剂装量为1000kg。
装催化剂后，封死催化剂床层上部的手孔和反应段上部的人孔。
在安装时要特别注意，催化剂床层下人孔的短管部分，要安放不锈钢圆柱堵头，以防止短管内形成死区。
接触催化剂的塔壁均为含钛不锈钢材质。
为保护酸性树脂催化剂不被金属离子中毒失活，塔壁在装填催化剂前必须除锈，并用干布擦试干净。
3.3T-1402、T-1403T-1404塔的安装
甲醇萃取塔T-1402普通为筛板塔，甲醇回收塔T-1403塔为普通浮阀塔，脱C3塔T-1404无特殊要求，均按常规塔安装。
3.4投料前催化剂的脱水
3.4.1R－101A/B中醚化催化剂的脱水
醚化催化剂是阳离子交换树脂，储运期内部含有大量水，约40±
2%,含水的树脂催化剂影响醚化活性和选择性，因此开工前需将其中的水用甲醇置换出来。
装置装完催化剂后，用氮气将全系统置换合格，保持微正压。
首先启动甲醇进料泵P-102，向R-1401A/B中进甲醇，同时向火炬气管线排放氮气，使甲醇充满R-1401A和R-1401/B，浸泡24小时。
重新启动甲醇进料泵，打开反应器去催化蒸馏塔T-1401的管线，使含水甲醇进入催化蒸馏塔，利用催化蒸馏塔底临时线进入P1402泵，进入萃取塔T1402，利用氮气对萃取塔T1402加压至0.4Mpa然后进入甲醇回收塔T1403。
塔顶采出一部分用于回流，一部分化验合格后送后的甲醇送入罐区，一条进入不合格罐，别一条线进入精甲醇罐。
直到催化剂放出的甲醇中水含量小于10%。
关闭R-1401A/B的出料阀，使R-1401A/B中充满甲醇，停止进甲醇。
用氮气把反应器内的甲醇吹至蒸馏塔，把反应器内甲醇和T1401塔内甲醇进入后继系统，做完精馏回收。
醚化系统此时达到开工条件。
3.4.2蒸馏塔催化剂的脱水
T-101A塔装填有8000kg干基催化剂，该催化剂中含水量也在40%左右之间。
其中的水也要置换出来。
利用甲醇进料泵向催化蒸馏塔T1404进甲醇，塔底液位60%时开启塔底临时线至P1402泵，采用喷淋的方式对塔内催化剂进行置换，置换后的水溶液，送至萃取塔，（步骤同上），至到塔内甲醇中水含量小于10%，此时塔内催化剂的置换过程结束。
操作过程中各塔压力高则是置换时的氮气所至，可向火炬排放。
3.5T-103甲醇回收塔操作
甲醇回收塔T-103按正常精馏塔操作，其开工方法为：
来自R-1401的含水甲醇送到T-1403，当T-1403的塔釜液面达30%时，重沸器E-111开始进蒸汽加热，此时控制进蒸汽速度，保持塔釜有40-60%液面为准。
塔顶温度逐步上升，当塔顶回流罐出现液面并达到40%左右时，启动回流泵P-1404，开始全回流操作，回流量开始为4T/h左右，调整塔釜供热蒸汽量，在维持回流罐液面的前提下，逐渐加大回流量到7T/h左右。
全回流时停止进料。
当塔顶甲醇纯度达99%以上时，塔顶可以出料，否则不得出料。
塔顶出料时，根据情况开始进料。
塔釜蒸汽加热，R1401A/B和T1401的物料处理完后，停止进料。
在洗涤甲醇处理过程中，它的操作压力可保持在0.1MPa。
由于开始时有大量的氮气，塔顶温度同塔顶甲醇纯度都在变化。
所以塔顶物料的采出要根据分析数据。
塔釜累积的水随操作的运行越来越多，调整灵敏点温度，使塔釜温度大于125℃，分析水中甲醇含量，若甲醇含量小于1%，则开始将污水排到污水管道。
若甲醇含量较高，提高灵敏温度直至合格再排放。
在操作过程中，系统压力过高则向火炬系统排放氮气，若压力低，则补充氮气。
甲醇物料处理完后，全塔低负荷全回流，等待装置开车。
4装置的开工过程和开工方法
4.1醚化系统开车
首先启动甲醇进料泵抽取甲醇确定上量后（需根据碳四中异丁烯含量进行调整按甲醇与异丁烯的摩尔比维特在1.05～1.10间提前按C4量10T/h计算）。
同时启动碳四进料泵以10T/h。
C4与甲醇在静态混合器M-1401中充分混合后，进入原料预热器E-1401（物料无需加热），然后进入反应器R-101A，碳四中的异丁烯同甲醇在反应器中反应。
打开循环物料线，启动物料循环泵P-1401，使循环物料和进料物料在M-1401充分混合，让物料循环反应，（如果反应进料中异丁烯含量低于30%，反应温差低于40℃可不需要开启外循环泵，根据实际情况调节），调节出口阀的开度，使系统压力保持在0.65—0.7MPa。
随着反应的进行，反应温度逐渐升高。
分析异丁烯转化率。
若反应器内反应温差在中段或下段时，开始对物料的加热，开始温度控制在30℃左右。
同时开始逐渐通过催化蒸馏塔进出料换热器E-1402向催化蒸馏塔下塔T-1401进料，将催化蒸馏塔的压力设定在0.60MPa。
4.2催化精馏系统开车
随物料进入塔釜液位逐渐升高，当T-1401塔釜液位到达30%时，催化蒸馏塔再沸器E-1404开始通入蒸汽，缓慢加热，此时未反应C4受热汽化，向催化蒸馏上塔T-1401塔顶上升，塔顶压力及温度开始上升。
T-1401塔顶压力控制预调到0.6MPa（表压），塔釜、塔顶的温度逐渐升高，当催化蒸馏塔回流罐V-1401中开始积存冷凝液（注：
开车时T-1401内均有大量氮气，随系统压力、温度的升高，需将不凝气排掉，由于气体中含有碳四，必须排到火炬线，所以要根据系统压力、温度情况及时将排放线打开，排放氮气）。
当V-1401液面达40%左右时，开启催化蒸馏塔回流泵P-1402，向T-1401塔塔顶打入回流液，正常回流比为1：
1；
开车初期，根据回流罐V-1401液位情况，回流量由小变大。
重沸器E-1404的加热蒸汽量用手动操作由小到大（可能有较大波动）。
开车初期催化蒸馏塔塔釜液位和温度波动较大，当T-1401液量稳定后。
开始向T1401以0.2T/h进甲醇，与此同时催化精馏塔顶回流量慢慢加大，T-1401塔顶的压力、逐渐提到设计值0.6MPa。
在此过程中，注意醚化反应器和催化蒸馏塔反应段的温度，使反应器温度低于70℃，催化蒸馏塔反应段温度低于60℃。
如果回流罐V-1401液面偏高，可以适当出料。
装置运行中，T-1401塔釜温度逐渐升高，到塔釜温度大于120℃后，可根据塔釜的液位情况，（物料中含有MTBE、叔丁醇、甲醇、碳四）。
直到塔底物料温度大于140℃，分析物料组成，若其中碳四含量小于0.5%，开始向产品罐区出料。
装置稳定后，逐步将自控投用。
4.3甲醇回收系统开车
当废甲醇回收后，打开水处理后的水补充到甲醇萃取塔T-1402，将扩大段的液位补充到10%左右。
打开T-1402塔釜阀，关闭补充水线，使T-1403甲醇回收塔塔釜的水进到T-102。
萃取水量控制T-1402塔的液位，T1402塔底部分水返回T-103塔，保持两塔的水循环。
上游装置开车后，醚化后碳四从催化蒸馏塔回流泵P-1402排出,从塔的底部进入甲醇萃取塔T-1402，此时T-1402、T-1403由两塔循环操作变为与醚化过程连通,进入全流程正常的运转状态。
经萃取塔T-1402脱除甲醇的剩余C4从T-102顶排出，进剩余罐区。
醚后C4进入T-1402塔后，塔顶扩大段水界面增高，T-102塔立即会升压到0.5MPa左右。
T-1402塔顶压控投入运转，控制塔压。
过量的C4从塔顶经压控调节阀排到罐区（开车时V-1402中有大量的氮气，进碳四后，随压力升高，将安全阀副线打开，排放氮气，然后等压力再次升高，再次排放）。
进C4物料之后，调整萃取水泵向T-1402萃取水泵塔供萃取水，供水量为3T/h。
先经甲醇回收塔进出料换热器E-1408冷却，再经萃取水冷却器E-1407冷却，使供水温度为小于40℃。
操作时要认真监控T-1402顶部C4水的界面，当水界面过高时，从塔底向T-1403排水，若T-1402塔釜液面过高时，打开污水线将污水由T1403塔底排出。
而当水界面偏低时，减少排水量，若T-1402塔釜液面过低时，打开进补充水线,将液面补充到合适位置（正常有物料时水面界位30%）。
直到T-1402、T-1403液位都处在合理位置。
投入相应的自控，保持两塔的操作稳定。
开车初期，可能界面波动较大，或者界面过高、过低，或超过界面控制区，以致找不到界面，都是有可能的。
但认真、平稳地操作，T-1402塔还是很容易控制的。
T-1402塔底排出的甲醇水溶液中甲醇含量为10％左右，经换热器E-1408换热，温度约为60～75℃，进入甲醇回收塔T-1403塔。
T-1403塔原处于全回流操作状态，物料一进入T-1403后，立即转换为正常操作，即塔顶回流罐液面偏高时，可以出料到甲醇罐区，回流量比为2：
T-1403塔正常时操作压力0.05MPa,各点温度分别为塔顶70℃,塔釜115～120℃,灵敏点90～95℃之间。
T-1403塔底排水量可根据塔内水的实际情况排放；
开工初期水比较脏时可适当多排放。
T-1403塔釜液位应保持在40—60%左右。
因T-1403塔釜液位和T-1402塔顶液位相关联,一般不会增高,当液位低时，打开进工艺水线,将液面补充到合适位置；
当液位高时,将T1402界位设定值适当调高即可。
若T-1403塔釜液位还是降不下来，则打开污水线向污水处理厂排放部分污水。
T-1401塔，开车初期塔底MTBE产品纯度达不到设计指标，其中甲醇、水、叔丁醇等重组分超标，属正常现象。
如果C4含量偏高，应适当增加蒸汽量，以提高灵敏点温度,正常操作下在95～115℃之间。
开车初期，T-1401塔釜物料中，只要C4含量在0.5%以下，液面高于2/3即可出料罐区不合格罐。
随着塔釜中甲醇、叔丁醇等轻组分排出后，塔釜物料中MTBE纯度逐渐提高到98%以上，塔釜温度也逐渐升高到125～133℃，开始向罐区产品罐出料。
T-1401塔釜物料的排出由塔釜液位计自控向罐区输送。
装置操作正常后,将系统处理量逐渐增大到设计值,将所有操作参数调整到设计值，并逐渐过渡到全自动操作。
4.4脱三塔系统开车
脱C3塔为单独系统，进料时首先打开罐区进料泵的进出口侧线，原料罐内物料经自压向塔内进料，沿管线至塔放空倒淋处排空，至到有物料将管线内氮气排净，物料进入塔后，首先由塔顶排放氮气，因物料密度大于氮气密度。
塔顶排放至到有物料气味时，塔内氮气为确定排空，再由回流罐放空排放，有物料气味时说明物料充满此系统，然后开启进料泵向塔内进料，塔底见液位30%时，投用再沸器E-1413开始通入蒸汽，缓慢加热，此时物料受热汽化，向塔T-1404塔顶上升，塔顶压力及温度开始上升。
T-1404塔顶压力控制预调到1.2MPa（表压），塔釜、塔顶的温度逐渐升高，当回流罐V-1403中开始积存冷凝液（注：
开车时T-1404内还有未排放完的氮气，随系统压力、温度的升高，需将不凝气排掉，由于气体中含有碳三，必须排到火炬线，所以要根据系统压力、温度情况及时将排放线打开，排放氮气）。
当V-1403液面达40%左右时，开启催化蒸馏塔回流泵P-1405，向T-1404塔塔顶打入回流液，正常回流比为2：
开车初期，根据回流罐V-1403液位情况，回流量由小变大。
重沸器E-1413的加热蒸汽量用手动操作由小到大（可能有
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