MTBE装置流程模拟计算.doc

0 MTBE 装置流程模拟计算装置流程模拟计算 一、工艺流程简述 MTBE（甲基叔丁基醚）是理想的高辛烷值汽油添加剂，是近 20 年长盛不 衰、销售量最大、发展最快的化学品。含 10MTBE 的汽油能使燃料消耗下降 7左 右。除了增加汽油含氧量外，还可以促进清洁燃烧，减少汽车有害气体排放对大气的 污染。 但是 MTBE 极易溶解于水，当地下储油罐泄漏或汽油溢撒至地面时，MTBE 分 子会比汽油中的其他成分更快地穿过土壤进入地下水，即使在浓度很低的情况下，也 会导致水质恶臭。美国地质调查表明，使用新配方汽油的地区中 20地下水检测到 MTBE，而未使用新配方汽油的地区只有约 2的地下水检测到 MTBE。近年来美国联 邦研究部门展示 MTBE 是可能对人类致癌的物质。美国加利福尼亚州已决定在 2002 年 12 月 31 日后禁止使用 MTBE。根据这一趋势，美国其它州也可能在不久的将来限 用或禁用。欧洲的汽油储罐主要为地上罐，与美国的情况不同，所以一直未采取限制 措施。 我国国内 MTBE 的需求，主要受国内外高标号汽油需求的影响。2000 年国家公布 了新标准汽油的质量标准，其中增加了苯含量，芳烃含量和烯烃含量的测定项目，规 定汽油中烯烃含量不大于 35，另外还有氧含量的指标要求。目前，国内新标准清洁 汽油的产量还不高，因此要全面适应 2003 年 1 月 1 日起在全国范围内实施新标准清洁 汽油的要求，就需要大量生产新标准清洁汽油的添加剂，所以近几年内作为高辛烷值 汽油主要调和组分 MTBE 的需求量还会有所增加。 自 1973 年世界上第一套年产 10 万吨的 MTBE 装置在意大利建成投产以来，我国 从上世纪 70 年代末 80 年代初开始进行合成 MTBE 技术的研究。至 1984 年，我国第 一套以固定床列管式反应器为基础的年产 5500 吨工业实验装置在齐鲁石化公司橡胶厂 建成投产，经过多年生产实践和不断的技术改进，目前我国 MTBE 生产技术有：固定 床技术、膨胀床技术、催化蒸馏技术、混相床和混合反应蒸馏等多种生产技术。生产 1 规模也从年产千吨扩大到年产 14 万吨，先后有 6 种生产技术成功地用于我国的近 40 套 MTBE 装置，技术水平达到当前世界先进水平。而且全部设备实现国产化，整个生 产过程采用 DCS 控制，产品质量稳定。 当前国内外较先进的 MTBE 工艺为反应精馏工艺，其生产装置由醚化反应器、甲 醇净化及反应精馏、甲醇回收三个生产单元构成。反应精馏生产技术工艺过程为：混 合碳四与甲醇按一定比例混合，进入装有净化剂的离子过滤器过滤掉阳离子和水，再 经预热后，首先进入反应器进行反应，在反应器中绝大部分的异丁烯与甲醇反应生成 MTBE。从反应器的底部出来的物料再进入反应塔，使在反应器内未转化完的异丁烯 在反应塔内进一步反应。醚化反应后的物料由反应塔底部流出，经换热器换热、冷却 后得 MTBE 产品，醚后碳四及甲醇从反应精馏顶部馏出去水洗塔由水萃取后去甲醇回 收塔回收甲醇。本模拟例题为 MTBE 反应精馏工艺全装置模拟；在本例题中用到了 PRO/II 的转化率反应器、一般精馏塔、液-液萃取塔等基础模块，还用到了计算模块、 单变量、多变量控制器等高级模专块。 其流程如图 8-1 所示，所涉及主要模块有转化率反应器（R501、R503）、普通精馏 塔（C501、C503）、液-液萃取（C502）、计算模块（C-1、C-2）、物流计算器 （D102）。 0 25 299 4250 501 26 1099 4250 501A 25 100 485 502 18 11899 4735 503 45 11869 4735 505 67 650 4735 506 25 700 42 508 68 650 4777 507 40 550 3525 509 136 700 1252 510 40 150 1000 512 40 520 1077 514 40 500 3448 513 42 520 1065 515 40 10 69 516 112 50 996 517 42 520 12 V1 P501 X501 E501 0 二、需要输入的主要参数 1、 装置进料数据 表 8.1 进料数据 501502508512 Temperature C25252540 Pressure kPag298.675100700150 Vapor Frac0000 Mole Flow kmol/hr74.7081315.166941.31110355.45984 Mass Flow kg/hr4250485.093841.940851000 Volume Flow l/min122.23310.192560.88127117.0349 Mass Flow kg/hr C3=4.25000 C321.25000 IC41292.425000 NC4405.875000 IC4=807.075000 NC4=595000 TC4=645.15000 CC4=449.225000 1,3C4=0000 IC529.75000 MA0483.953841.851292 H2O01.140.08956998 TBA0000 MTBE0000 DME0000 MSBE0000 2、 单元操作参数 表 8.2 单元操作参数 E501 进料预热器出口温度45 R501 预反-绝热反应转化率基准组份 异丁烯+甲醇MTBE 90%异丁烯 异丁烯+水TBA 85%水 2 甲醇二甲醚+水0.1%甲醇 1 R502 反应精馏-绝热反应 异丁烯+甲醇MTBE 90%异丁烯 2 甲醇二甲醚+水 2.5%甲醇 异丁烯+甲醇MSBE 5%异丁烯 表 8.3 单元操作参数 C501 反应精馏塔C502 水洗塔C503 甲醇回收塔 操作压力 Mpa.G0.550.500.01 全塔压降 Mpa0.150.020.04 实际板数603045 进料板3030 理论板数321029 理论进料板1619 表 8.4 单元操作参数 计算模块 C-1用计算模块计算反应器 501 进 料中醇/烯摩尔比 105 计算模块 C-2用计算模块计算反应器 503 进 料中醇/烯摩尔比 250 物流分离器 D102碳四全从气相 V1 出 3、 初值与设计规定 表 8.5 设计规定 C501 反应精馏塔C502 水洗塔C503 甲醇回收塔 热力学 NRTL- RK VLE，unifac 填充VLLE，unifac 填充VLE，unifac 填充 初值 1回流比 1.0回流比 10 初值 2塔顶产品/进料比 0.738 塔顶产品/进料比 0.08519 设计规定 1塔底 MTBE99%（wt） 塔顶甲醇 98.5%(wt) 2 设计规定 2 变量 1回流比塔顶产品/进料比 变量 2 注：由于缺少反应动力学数据，用转化率反应器 R503 和精馏塔 C501 来模拟反应精馏 塔 三、软件版本 采用 ASPEN PLUS 软件 12.1 版本,文件保 MTBER501.APW DMF 萃取精馏流程模拟计算萃取精馏流程模拟计算 一、工艺流程简述 本例题利用 DMF 作为夹带剂利用萃取精馏，来分离混合碳四中的单烯烃和二烯 烃，其工流流程如图 9-1 所示。 3 40 5 30340 101 40 7 272400 102 40 5 16200 103 162 6 286540 104 4 Pressure kg/sqcm4.523 Mass Flow kg/hr30340 Volume Flow cum/hr52.321 Enthalpy MMkcal/hr2.266 Mass Flow kg/hr H2O0 C3H60.592 C3H80.561 IC4518.338 IBTE6402.283 BUT14637.47 13BD13411.33 NC42554.235 TRANS-011410.813 CIS-2-011046.731 C3H441.378 12BD69.781 1BUTYNE47.533 VAC（乙烯基乙炔）197.717 C80 IC50 DMF1.239 2、 单元操作参数 表 9.2 单元操作数据 C101 操作压力 MPA.G0.