56万吨年MTBE装置项目设计.docx

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56万吨年MTBE装置项目设计

第1章总论

1.1项目概况

项目性质：

5.6万吨/年MTBE装置项目设计。

项目简介：

本项目为年产5.6万吨MTBE装置设计，采用上游气体分馏装置的C4组分及外购甲醇经过反应系统和分离系统进行转化。

分离主产品MTBE纯度≥98.0wt%，同时得到未反应C4馏分。

本设计采用催化蒸馏技术，以大孔径强酸性阳离子交换树脂为催化剂，异丁烯转化率较高。

该反应是放热反应，较低的反应温度既有利于提高异丁烯平衡转化率，又有利于抑制副反应。

该装置具有流程简单、转化率高、选择性好、投资省、能耗低等优点。

产品名称：

MTBE

产品规格：

MTBE≥98.0wt%

生产规模：

5.6万吨∕年

市场需求：

随着国家对环境保护的日趋重视,目前我国大部分城市禁止销售加铅汽油。

采用甲基叔丁基醚（methyltertiary-butylether,简称MTBE）作为汽油添加剂，因其能与汽油很好地互溶、可以提高汽油辛烷值和汽油燃烧效率、减少CO和其他有害物质（如臭氧、苯、丁二烯等）的排放等优点，在我国得以推广应用[1]。

因此研究合成甲基叔丁基醚的各种工艺技术,开发其新的应用领域,仍具有重要价值。

1.2设计依据

（1）可行性报告

（2）化工工程设计相关规定

（3）国家经济、建筑环保等相关政策

1.3设计原则

本设计遵循安全、规范、经济、环保的设计原则。

设计依据以下化工规范：

《化工企业总图管理规定》原化工部文件

《化工企业总图运输技术规定》HG/T20649-98

《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001版）

《厂矿道路设计规范》GBJ22-87

《工业企业总平面设计规范》GB50187-93

《化工管道设计规范》HG/T20695-87

《化工设备管道外防腐设计规定》HG/T20679-90

《化工工厂总图运输施工图设计文件编制深度规定》HG/T20561-94

1.4设计内容

本设计内容包括年产5.6万吨MTBE/年装置的工艺流程设计、设备工艺计算与选型、自动控制方案设计、工厂车间平面布局设计、设备平立面布置设计具体包括：

具体过程包括：

1、查阅文献，了解设计内容，确定设计基础数据，完成文献综述；

2、生产方案确定及工艺流程设计，绘制工艺原则流程图；

3、主要设备及全装置的物料衡算，列出物料平衡表等表格，绘制PFD；

4、主要设备及全装置的热量衡算（包括热负荷及介质用量的计算与汇总），列出热量平衡表等表格；

5、主要设备的工艺计算与选型，列出各类设备规格表及设备一览表；

6、确定自控方案，绘制工艺管道及仪表流程图（PID）；

7、进行车间及设备布置设计，绘制车间平面布置图及设备平、立面布置图；

8、设计总结，编写初步设计说明书。

1.5建设规模及产品方案

本装置设计规模是MTBE年产量5.6万吨。

原料采用上游气体分馏装置的C4组分及外购甲醇，通过催化蒸馏技术得到主产品MTBE,副产品未反应C4馏分按照要求进液化气罐区或进其它装

1.6厂址选择

本项目所在厂址位于齐鲁炼油厂，具备以下良好条件：

甲醇原料供应充足，可集团内部供应，无需外购，节约原料成本；厂区位置的土地不占用耕地、军事基地等；工程地质条件很好，地貌相对平整，有利于控制土建工程成本；水文地质条件较好，项目所需的工业用水和生活用水可以得到保证；交通运输的基础设施条件很好，需要建设的连接厂区与规划区道路很短；厂区内电力供应充足，保障工业生产的需要；厂址距目标市场相对较近，可以有效地控制产品运输成本；项目的建设一方面将获得国家西部开发的方针、政策的指导和鼓励，同时有优惠政策；另一方面，有有利于推动西部开发工作在陕西地区的良好实施，是一个理想的建厂环境。

齐鲁石化炼油厂位于山东省淄博市城郊，始建于1966年.目前已发展成为以850万吨／年原油加工能力和45万吨／年乙烯工程为龙头，能够生产120多种石化产品的特大型石油化工联合企业，是我国主要的原油加工基地和塑料、化肥、合成橡胶、烧碱及沥青生产基地之一。

公司秉承“发展企业、贡献国家、回报股东、服务社会、造福员工”的企业宗旨，以“企业发展、职工幸福”为最高追求，持续强化内部管理，积极开展节能减排，努力创建资源节约型和环境友好型企业，较好地履行了国有企业的经济责任、政治责任和社会责任。

先后荣获全国科技进步百强企业、全国企业管理“金马奖”、全国“五一”劳动奖状、全国财会工作先进集体、全国资源综合利用先进单位、全国厂务公开先进集体、全国思想政治工作优秀企业等数十项荣誉称号。

1.7能量利用及环境保护

1.7.1节能

在我国资源形式相当严峻的现状下，对于化工企业来说，必须充分认识节约的重要意义。

本设计从节约能源的角度出发，针对工艺过程特点，对原料资源、工艺流程、操作条件、采暖、通风及空调方案等进行系统节能优化，采用节能工艺技术，从而不仅达到减少无效需求的目的，更可以减轻能源压力，降低成本，取得巨大的经济效益、社会效益和环境效益。

本装置根据《中华人民共和国水法》等法律标准，将工艺生产过程设计与节能设施综合考虑，选用先进、成熟、可靠的节能新工艺、新技术、新设备及环境友好吸收剂，以提高工艺过程中能源的转换和利用效率，减少能源消耗。

并对工艺流程、操作条件和自控方案应进行系统节能优化，并选用节能型设备；节能措施的采用应考虑投资效益。

具体能量优化见第四章。

1.7.2节水

可以通过以下途径节水：

（1）加强节水宣传力度，提高全员节水意识和水资源的忧患意识。

（2）制定切实可定的节水措施和管理制度。

（3）加大科技投入，推进技术进步，提高节水的科技水平。

（4）对现有设施进行节水改造，如减少水冷。

（5）推广污水回用技术，实现污水资源化，降低新鲜水用量。

1.7.3执行的环境质量标准及排放标准

拟建集成工厂应执行国家规定的环境质量标准和污染物排放标准：

（1）《工业企业设计卫生标准》TJ36-1979，GBZ1-2002

（2）《工业粉尘排放标准执行》GB16297-1996

（3）《工业企业厂界噪声标准执行》GB12348-1990

（4）《污水综合排放标准执行》GB8978-1996

（5）《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996

（6）《危险废物焚烧污染控制标准》GB18484-2001

1.7.4主要污染物、污染源分析以及处理

（1）废水

本装置精馏塔底会有大量含有少量乙醇的废水产生，该废水经过简单处理后可以作为原料水或吸收水循环使用。

罐区和装置区的初期雨水通过相应区域的围堰和收集闸门收集至装置和罐区附近建设的收集池收集后泵送总厂废水处理站处理；检修期间设施清洗废水则同样依托初期雨水收集池汇集；

本项目建设同时将建设应急废水池，具体池容及相关要求将根据项目环境影响评价文件及批复要求实施，突发性事故时的消防废水则汇集至该池，最终通过泵送总厂污水处理设施达标处理。

（2）废气

正常生产状况下，本装置不会有废气的出现。

个别情况下可能会出现一些跑冒滴漏。

总体来看，本装置的废气量极少。

1.7.5厂区绿化

绿化植物可以对保护环境起着多种作用，是防止环境污染的一项重要措施，它可以调节和改善小区域的气候、净化空气中的有毒有害气体，防止粉尘扩散和迁移、净化污水、减弱噪声、吸收放射性物质、减少细菌、美化环境等。

因此，大力开展植树绿化对防止污染，保护环境，改善劳动和居住条件，确保人民健康、增强经济收益和社会效益都有一定的意义。

因此在厂区范围内，我们采用的植物主要以绿色木本植物为主，环厂区种植。

同时为兼顾绿化植物品种的多样性，在厂区内我们也设有花坛，花圃种植易成活花草。

这些植物既能净化空气，吸收一部分有毒有害气体，降低空气酸性，减少噪音，提高了空气质量，另一方面又起到美化环境、怡人心情的作用。

1.8存在问题及建议

本设计存在的主要问题是要保证原料C4馏分的供应，因此，厂区选址时应考虑原料来源，或者与炼厂结合生产,以减少原料成本费用，提高经济性。

参考文献

[1]米镇涛.化学工艺学.北京：

化学工业出版社，2005:

141～142.

[2]陈声宗.化工设计.北京：

化学工业出版社，2000:

206

[3]陈静，马殿涛。

乙苯装置环境风险评价与危险分析.山东淄博：

中国石化齐鲁分公司，2009.

第2章工艺流程设计

2.1生产方案选择

2.1.1产品性质及规格标准

1、MTBE主要理化数据

表2-1列举了MTBE的主要理化数据。

表2-1MTBE的理化数据[1]

沸点，°C

55.2

比热容，J/（g·K）

2.135

熔点，°C

-108.6

蒸发热，kJ/mol

30.10

密度，kg/m3

-3371.21（液）

20°C

740.6

-3401.31（气）

25°C

735.3

313.76（液）

临界温度，°C

223.9

-283.36（气）

临界压力，kpa

3430

-120.04（液）

折光率

-117.23（气）

20°C

1.3690

265.48（液）

25°C

1.3663

358.06（气）

表面张力，N/m3

1.94

研究法辛烷值

117

在水中溶解度（20°C）

4.3

马达法辛烷值

101

2、化学安定性

由于MTBE特殊的化学结构，使其具有良好的化学安定性。

MTBE经52个月的储存没有发现过氧化物生成，安定性远优于甲基叔戊基醚和催化裂化汽油，结果见表2-2。

因此，可以认为在汽油中加入MTBE可提高汽油的安全性。

表2-2MTBE贮存安定性比较[2]

物名

贮存月数生成过氧化物量，ppm

1

4

52

MTBE

0

0

0

甲基叔戊基醚

0

0

49

催化裂化汽油

646

6035

--

3、MTBE的毒性

（1）我国在开发MTBE技术的初期，委托北京医科大学公共卫生教研室进行了MTBE的毒性试验，以含MTBE15%的汽油为试验物料吸毒2小时进行了小白鼠的半致死量LC50试验，试验证明[3]:

①含15%MTBE汽油的半致死量LC50为26800mg/kg

②对比的宽馏分重整汽油的半致死量LC50为39000mg/kg

③国家规定:

吸毒2小时LC50<5001-50000mg/kg为低毒。

（2）含15%MTBE的汽油对家兔的皮肤未见明显的刺激作用。

白家兔的皮肤很细嫩，很敏感，对白家兔皮肤没有刺激作用，对人的皮肤也就不会有太大的影响。

（3）化学品有无致癌作用是人们很关心的问题。

用含15%MTBE的汽油进行代谢作用，试验证明含15My0cTBE的汽油加入体内进行生化转化，因转化而有致癌作用的实验为阴性。

以上试验及我国使用MTBE汽油十余年来的经验说明MTBE的毒性不大，是低毒品。

据报道国外也进行了MTBE对健康影响的大量研究工作，也未得出阳性结论，因此才促进MTBE在世界上的快速发展，用以生产清洁燃料以减少汽车尾气对环境的污染。

4、MTBE的规格标准

MTBE本装置的产品为MTBE，其纯度≥98.0wt%。

副产品为未反应C4馏分：

甲醇含量≤100μg/g

MTBE含量≤100μg/g

5、MTBE的应用

1）作为汽油添加剂

甲基叔丁基醚主要用于辛烷值汽油改进。

它的化学性质稳定,抗爆炸性能也很稳定,在空气中不易生成过氧化物。

含氧量相对较高,可以改善汽车尾气排放,降低尾气中的一氧化碳含量。

燃烧效率高,可以抑制臭氧的生成。

同时减少了苯、丁二烯等的排放,降低对人体健康的危害.而且，它可以和汽油以任意比例互溶而不发生分层现象,与直馏汽油，烷基化汽油、催化裂化汽油、催化重整汽油等各种汽油有着良好的调和效应，有较高的调和辛烷值。

在汽