甲基叔丁基醚开题报告.docx

1、甲基叔丁基醚开题报告ft东科技大学本科毕业设计（论文）开题报告题目 学院名称 专业班级 学生姓名 学 号 指导教师 填表时间:填表说明1 开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之_ O2此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指 导教师签署意见、相关系主任审查后生效。3学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。5开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。设计（论文） 题目年产3万吨甲基叔丁基醛生产工艺设计设计（论文） 类型（划）工程实际科研项

2、目实验室建设理论研究其它一、本课题的研究目的和意义甲基叔丁基醴简称MTBE,分子式CHQCH9,是一种透明、无色、高辛烷值的液 体，具有瞇类所特有的气味，氧含量为18% （质量分数）。MTBE是一种高辛烷值汽 油添加剂，化学含氧量较甲醇低得多，利于暖车和节约燃料，蒸发潜热低，对冷 启动有利，常用于无铅汽油和低铅油的调合。也可以重新裂解为异丁烯，作为橡 胶及其它化工产品的原料。质量最好的甲基叔丁基醍，可以用作医药，是医药中 间体。俗称“医药级MTBE”或“医药级甲基叔丁基醯” o它不仅能有效提高汽油辛烷值和汽油燃烧效率，使汽车尾气中不含铅，而且 还能改善汽车性能，减少co排放量，冋时减少其他有害

3、物质（如臭氧、苯、丁一 烯等）的排放，降低汽油的成本。随着我国国民经济和轿车行业的发展，加上国 家对含铅汽油的禁止使用，作为环保型无铅汽油主要添加剂的屮基叔丁基醯，可 有效改善汽油的冷启动特性和加速性能，对气阻无不良影响，能完善汽油高辛烷 值的分布，提高汽油前端的辛烷值等，因此其社会需求量将与日俱增。由于MTBE对环境污染轻，且用途广泛，促使对MTBE的需求量不断增高，因此 世界各国都在开发更先进合成工艺和技术。H前合成MTBE的方法主要有：1、离子 交换树脂法2、硫酸法3、催化蒸憎法。L1前催化蒸憎法最先进，但并不普及。硫酸 具有腐蚀性，综合各方面因素，本设计采用离子交换树脂法较为合适。此法

4、工业 应用技术上比较成熟，能耗低，经济合算。二、本课题的主要研究内容（提纲） 本课题研究的内容主要是：1.对项目进行可行性论证。2.选择工艺方案，对工艺流程进行模拟优化。3.设备选型以及典型设备设计。4.车间布置设计。5.安全、储运设计及三废处理。6.经济分析与评价。三、文献综述(国内外研究情况及其发展)1.发展历程甲基叔丁基醯(methyl tertiary butyl ether,简称MTBE, 乂称 2-屮氧基-2- 甲基丙烷(2-methoxy-2-methyl-propane),结构式 CH3OC (CH3)3,分子式 C5H12O,分 子量88. 15。MTBE在1904年首次被合

5、成并被表征其特性。在第二次世界大战期 间，美国的研究工作验证了 MTBE作为汽油高辛烷值添加剂的作用。国际上二十世纪50年代末、60年代初开发了 MTBE的生产工艺。60年代至70 年代进行中型试验，开发MTBE的工业生产工艺和工程技术的同时，进行MTBE作 为汽油拓辛烷值添加剂的使用试验和MTBE裂解生产纯异丁烯的开发工作。世界上笫一 套MTBE工业装置1971年在意大利投产。1979年12月美国笫一套MTBEj业装置 投产。70年代中期以来，为了保护环境，减少汽车使用含四乙基铅汽油造成的大气 污染，美国先后采取了限制和禁止汽油中添加四乙基铅的措施。为了满足提高汽油 辛烷值的要求，美国环保局

6、1979年正式批准无铅汽油中使用MTBE添加剂。美国 1990年颁布的清洁空气法修正案规定：降低汽油的蒸气压和芳炷含量，在汽油中添 加含氧化合物以减少汽车排出废气中的CO、N0：和挥发性有机化合物；在CO排 放不达标的地区，实施使用含氧化合物汽油计划，汽油中最低含氧量摩尔分数不 得低于2. 7%；在臭氧污染严重的地区，常年使用新配方汽油，其最低含氧量为2.0%1979 年美国使用 MTBE16ktl980 年 278ktJ985 年 1395ktl990 年 3945ktl99o 年9927kto西欧1973年开始把MTBE用作提高汽油辛烷值的添加剂。其他地区和 国家从80年代开始，逐步推行汽

7、油限铅、禁铅和使用MTBE添加剂的计划。1985年世界MTBE生产能力为2449kt,其原料异丁烯的来源为：乙烯厂66%, 炼油厂23%,叔丁醇ll%o 1994年世界MTBE生产能力为19853kt,其原料异丁烯 的来源为：油田丁烷34%,炼油厂28%,乙烯厂20%,叔丁醇18%。如果把目前已 经投产、正在建设和正在设计的以油田丁烷为原料的MTBE装置都包括在内，用油田 丁烷得到的异丁烯生产MTBE的装置能力约占LI前世界MTBE生产能力的50%o美 国是世界上生产和消耗MTBE最多的国家。美国的炼油能力、乙烯产能和石化产品产 能均居世界首位，同时美国乂有比较丰富的油田气资源，所以美国生产M

8、TBE的原料 异丁烯来源不同于其他国家。90年代初，炼油厂和乙烯厂的异丁烯约占33%,从叔丁醇得到的异丁烯约占51%,使用油田气得到的异丁烯约占16%。MTBE作为具有高辛烷值车用汽油添加组分，对国内车用汽油无铅化、汽油质 量升级以及清洁汽油生产和出口均发挥了积极作用。已成为我国无铅汽油，特别 是高标号汽油不可缺少的调合成分。我国依靠自己的科技力量成功地开发了不同类型的MTBE合成工艺，其技术水 平与国外相比毫不逊色。MTBE的工业应用，为我国炼油和石油化工事业的发展和 环境保护作出了应有的贡献。中国的MTBE技术开发起步较晚，在上世纪70年代末，先后有十多单位开始 研究。在80年代初期，国内

9、有组织地进行了 MTBE生产技术开发。1984年，齐鲁 石化公司橡胶厂建成我国第一套5500吨/年MTBE生产装置。在有关单位密切合作 下，先后完成了一系列MTBE生产技术的开发。齐鲁石化公司研究院、北京设计院 等单位联合开发了列管反应技术、筒式外循环反应技术、混相反应技术、催化蒸 憾技术和混相反应蒸憎技术。洛阳工程公司开发了膨胀床反应技术，吉林化学工 业公司开发了筒式外循环反应技术。到2006年，采用国内开发的技术在我国已建 成60余套MTBE装置，总生产能力已超过250万吨/年。2.目前状况随着MTBE需求量的增长，促进了 MTBE生产技术的发展。近20年来，在扩大 原料来源、改进生产工艺

10、、降低主产成本、扩大生产装置规模、提高经济效益等 方面都取得了很大进展。U前，世界上有40多个国家和地区生产MTBE, 2006年年产量已经超过 3000万吨。3.发展趋势准确预测MTBE的发展趋势需要掌握大量的统计数据，根据我国的汽油现状、 规格改变的趋势以及石化工业的发展，预计在今后相当长的一段时间内MTBE仍将 在我国继续使用。美国禁用MTBE已引起世界炼油工业对MTBE应用与市场前景及其替代品的密 切关注。应从美国禁用MTBE的争论中汲取有益经验，既不能忽视，也不能盲从。合成MTBE作为脱除异丁烯有效手段这一先进工艺，将因1-丁烯和中乙酮的短缺会有较大发展。4.甲基叔丁基醛生产原理MT

11、BE合成主要有两种原料，即异丁烯和甲醇，异丁烯不是单独存在的原料， 它广泛存在于混合碳四中。两种原料分别放在贮罐中。混合G和屮醇分别经管道 送进料泵中，增压计量后合并到一条管道后，进入静态混合器，充分混合后再进入进 料预热器中加热到预定温度后，就可以进入醴化反应器内。异丁烯与甲醇生成MTBE的反应式如下：CH2IICHscCH3+CH3OH CHscoCH3+ ( AHx)CHs可能的副反应有：异丁烯水合生成叔丁醇（TBA）CH2CHsCCHs+HtOo CHsCCH3+ ( AH：) 异丁烯二聚生成二异丁烯（DIB）ch2BCH：2CH3CCH51CHa-C-CHa+ (-HQ t甲醇脱水生

12、成二甲瞇(DME)和水2CH30HO CH30CH3+H2OA (298) =36. 46kJ mol-1AH： (298)二69. 20kJ moLAH3 (298) =34. 96kJ mol-1异丁烯和甲醇生成MTBE的反应是催化放热反应。反应条件是缓和的，较好的反 应条件是30C82C, 0.711. 42MPa,使用强酸性离子交换树脂催化剂。异丁烯和屮醇生成MTBE的反应受热力学平衡限制。反应温度低，有利于异 丁烯转化；反应温度高，加快反应速度，但平衡向反方向转移，且增加副产物的生 成量。甲醇的添加量一般稍高于化学汁算量，有利于异丁烯转化，反应选择性有利 于生成MTBEo进料中中醇对

13、异丁烯的摩尔比从1.05:1到1.30:1。但从工业实践 看，1:1更好一些。在不同温度下的平衡常数已经测得。例如，当异丁烯和屮醇的摩尔体积相等时， 转化率只有92%。屮醇过量不仅提高异丁烯的转化率，而且抑制异丁烯二聚。当 甲醇摩尔体积过量10%时，MTBE的选择性实际上就达到了 100%o异丁烯生成MTBE的选择性较高，通常在99%左右。一般存在于原料中的正丁烯和 丁二烯，实际上没有影响。因为异丁烯反应的选择性极高，所以可使用异丁烯浓 度低的原料，如炼油厂的催化裂化C.懈分和乙烯厂的裂解C.镭分，不需要进行分 离或净化，在工业生产上非常有利。原料中有水存在，对催化活性无害，但会导 致生成叔丁

14、醇，减少MTBE的生成。在反应条件（温度、空速和甲醇/异丁烯摩尔比）下，生成二异丁烯的选择性很低V 0. 03% （摩尔）,屮醇影响二异丁烯的生成。二异丁烯存在并不影响MTBE产品质 量和辛烷值性能。二屮醴的生成量取决于温度、空速和屮醇浓度。在反应条件下，生成二屮醍的选 择性很低。由于其沸点很低，与轻炷一起排出，在MTBE产品中并不存在。四、拟解决的关键问题1.选择工艺流程2物料衡算与能量衡算3反应设备设计计算及选型4绘制物料流程图和带控制点的工艺流程图五、 研究思路和方法本课题对中基叔丁基储的生产工艺进行了系统的设计，从各方面考虑，选择 LI前工艺成熟的在大孔径强酸性阳离子交换树脂作用下生产

15、中基叔丁基醴。设讣 方法如下：1.确定工艺流程后运用Aspen模拟软件对各工艺流程进行模拟与优化，确定 各段的工艺条件和操作参数。2.对换热网络进行设计，运用Aspen plus对换热网络进行模拟，以达到节能 的忖的。3.运用绘图软件，绘制物料流程图、带控制点的工艺流程图和车间布置图。4.通过工艺计算，计算出机、泵等类型设备的工作能力及技术特性，从而选 择相应的设备型号。非标准设备的设计，通过计算出的数据对其进行设计。六、 本课题的进度安排第1-2周查阅和整理文献资料，做开题报告第3-4周确定生产工艺路线及工艺流程图第5-6周进行能量衡算和热量衡算第7-8周绘制工艺流程图和带控制点的工艺流程图笫9-10周进行设备选型与典型设备的设计和主要反应设备的CAD图第11-12周撰写和修改论文第13周准备答辩七、参考文献指导教师意见指导教师（签名）：年 月 日所在系（所）意见负责人（签章）：年 月 日