异丁烷脱氢项目可行性研究报告

- 异丁烷脱氢项目异丁烷脱氢项目 可行性研究报告可行性研究报告 - 目目 录录 第一章 总 论1 第一节 编制依据和原则1 第二节 项目背景及项目建设意义.2 第三节 项目范围.3 第四节 研究结果4 第二章 市场分析.8 第三章 生产规模及产品方案9 第一节 装置规模.9 第二节 原料来源及性质 .10 第三节 产品方案 .10 第四章 工艺说明12 第一节 工艺技术选择.12 第二节 工艺流程简述.15 第三节 物料平衡.20 第四节 辅助材料、公用工程规格及消耗.22 第五节 主要设备选择.27 第六节 自动控制42 第七节 装置平面布置.51 第五章 建厂地区条件.55 第一节 建设条件55 第六章 总图运输、储运及土建57 第一节 总图运输.57 第二节 储运工程59 - 第三节 土建62 第四节 采暖通风64 第七章 公用工程.65 第一节 给水排水65 第二节 供电及电讯67 第三节 供热、供风及供氮.76 第八章 辅助生产设施78 第九章 节能与节水82 第一节 节能.82 第二节 节水.84 第十章 环境保护.85 第一节 建设区域环境现状85 第二节 主要污染源和主要污染物.87 第三节 资源开发可能引起的生态变化.90 第四节 设计采用的环境保护标准.91 第五节 控制污染的初步方案92 第六节 环境保护投资估算94 第七节 环境影响分析.95 第八节 存在的问题及建议95 第十一章 消防96 第十二章 安全设施99 第十三章 职业卫生.114 第十四章 项目实施计划及定员.119 第十五章 投资估算及资金筹措.120 第一节 建设投资估算120 第二节 总投资估算及资金筹措123 第十六章 财务评价.126 附图： - 1、装置工艺流程示意图（23121F0256/30-0105） 2、装置布置图（23121F0256/40-01） 第一章第一章 总总 论论 第一节 编制依据和原则 一、编制依据一、编制依据 1、关于咸阳石油化工有限公司 20 万吨/年异丁烷脱氢项目可行性研究报告编 制委托书。 2、关于咸阳石油化工有限公司 20 万吨/年异丁烷脱氢项目可行性研究报告技 术咨询合同。 3、咸阳石油化工有限公司提供的有关基础资料。 二、编制原则二、编制原则 1、技术方案选择，要做到先进可靠、经济合理，以提高企业的竞争能力和经 济效益。 2、系统配套工程的规划，除满足本项目要求外，在平面布置中尽可能为企业 今后向上下游生产发展预留位置。 3、认真贯彻工厂设计模式改革，简化体制、减少定员；在平面布置上合理地 集中布置，节省占地，以降低项目投资。 4、设备材料的选择，在稳妥可靠的前提下，尽量考虑国产化，以节省建设投 资。 5、采用集散控制系统（DCS） ，实现集中监视和先进过程控制、协调操作参数， 提高工艺装置和辅助设施的自动化水平和综合管理水平，提高经济效益。 6、采取先进成熟的节能措施，降低装置能耗。 7、严格执行国家和地方关于环境保护、消防和职业安全卫生等有关法律、法 规，做到“三废”治理、安全卫生等保障措施与工程建设同时进行。 8、生产装置及公用工程设施的设计操作弹性为 60%-120%。 - 第二节 项目背景及项目建设意义 一、建设单位基本情况一、建设单位基本情况 咸阳石油化工有限公司是由咸阳科技产业投资有限公司和长庆石化公司的职工 股公司咸阳可望得科贸有限公司等单位共同出资组建的有限责任公司。公司目前主 要装置为 10 万吨甲醇，10 万吨二甲醚，5 万吨 MTBE 和 20 万吨/年连续芳构化装置。 主要股东情况如下： 咸阳科技产业投资有限公司是于 2005 年成立的主要从事城市天然气输配工程、 化工以及科技项目的投资和经营管理，公司现有咸阳新科能源有限公司、江苏省昆 山利通天然气有限公司和咸阳石油化工有限公司等三个控股或参股子公司。 咸阳可望得科贸有限公司于 2000 年 10 月成立，公司注册资本叁仟伍佰柒拾玖 万玖仟元。经营范围：石油化工助剂（不含易燃易爆物品）的研究与开发；低温余 热的开发利用、技术服务；纯净水生产与销售；防腐保温维修；印刷、商贸、餐饮 服务、住宿；汽油柴油零售；汽车运输、装卸、租赁服务；劳务中介服务、游泳、 健身等。 近年来，公司全体员工团结一致，开拓创新，积极开展工作，圆满地完成了各 项生产经营任务，企业呈现出发展速度快，内部管理日益强化的特点，取得了较好 的经济效益。 二、项目建设的必要性二、项目建设的必要性 1、本项目建设符合咸阳石油化工有限公司生存与发展的需要 咸阳石油化工有限公司高度重视咸阳化工产业的科学发展，要抢抓机遇，按照 咸阳市市委市政府化工产业发展规划，发挥本企业在咸阳当地的化工产业基础、资 源及人才优势，在咸阳建设新型 C4 原料综合利用项目，提高整体抗风险能力。 2、本项目符合国家“石化产业调整振兴规划”的政策要求。 - 本项目对 C4 原料进行综合加工生产利用，从而生产出价值更高的 MTBE、粗丁 烷产品，装置采用了国内先进碳四深加工生产技术，对 C4 原料进行深加工具有示 范作用，作精、作细、作大，符合国家“石化产业调整振兴规划”的政策要求。 三、项目实施的有利条件三、项目实施的有利条件 1、咸阳交通便捷，空港西安咸阳国际机场距市区仅14公里，铁路、公路纵 横交错、四通八达，邮电通讯发达，能源水电供应充足，公用基础设施完善，商业、 贸易、金融等服务机构俱全，为我们企业的经营发展创造了重要前提条件。 2、咸阳石油化工有限公司有一个善于思考，团结奋进，凝聚力强的领导班子 和吃苦耐劳勇于拼搏的广大员工，这是我们企业取得好效益的关键保证，在领导班 子的布署带动下，全体职工一心一意搞事业，不计时间，不计报酬，圆满地完成了 各自的生产经营任务，企业的经济效益逐年上升，固定资产投资逐年扩大。 3、咸阳石油化工有限公司位于长庆石化公司厂区附近，其原料来源稳定、公 用工程系统可以依托长庆石化公司，其产品也可以作为汽油调和组分定点消售至长 庆石化公司。总之，咸阳石油化工有限公司建设本项目有独特的优势。 第三节 项目范围 本项目工程内容包括新建 20 万吨/年异丁烷脱氢装置；以及配套控制室、化验 室、变配电室、循环水场及相关储运设施； 主要单项工程一览表 表 1-3-1。 表 1-3-1 本项目单元划分表 序号装置(子项)名称规 模备 注 1 生产装置 1.1 异丁烷脱氢装置20 万吨/年新建 2 辅助设施 2.1配套储运系统 新建 2.1配套循环水场 新建 - 2.3总变电所 新建 2.4系统管网 新建 2.5中控室及化验楼 新建 第四节 研究结果 一、项目概况一、项目概况 本项目包括新建 20 万吨/年异丁烷脱氢装置，本装置以异丁烷为原料生产异丁 烯，采用类似超低压连续重整的移动床工艺，配备催化剂连续再生系统。生成的异 丁烯与甲醇醚化反应生成 MTBE，从而实现异丁烷与异丁烯分离的目的。 本项目采用洛阳瑞泽石化与石油科学研究院联合开发的移动床异丁烷脱氢技 术，与引进专利技术相比，可以省去了庞大的技术引进费用，可以缩短设计周期 4 个月，可以提供优质的现场技术服务，是完全可行的。 二、主要技术经济指标二、主要技术经济指标 主要技术经济指标汇总见表 1-4-1 主要经济评价指标汇总见表 1-4-2 - 表 1-4-1 主要技术经济指标汇总 序号名称单位数量备注 1 原料 1.1 清洁液化气万吨/年 33.34 1.2 甲醇万吨/年 10.514 2 主要化学药剂 2.1 预加氢催化剂吨/年（一次装填量）8 2.2 脱氢催化剂吨/年（一次装填量）45 2.3 双烯饱和催化剂吨/年（一次装填量）20 2.4 MTBE 催化剂吨/年（一次装填量）40 2.5 干燥剂吨/年（一次装填量）20 2.6 脱氯剂吨/年（一次装填量）40 2.6 脱硫燥吨/年（一次装填量）40 3 工艺装置规模万吨/年 20 4 年操作时数小时 8000 5 产品产量 5.1氢气 万吨/年 0.72 5.2燃料气 万吨/年 0.88 5.3 MTBE 万吨/年 28.914 5.4正构烷烃 万吨/年 13.333 6 公用工程净增消耗 6.1 标准燃料气 kg/h2300 6.2 循环水 t/h2000 6.3 电 10kV/380V/220VkW7060/ 1260kW 6.4 3.5MPa 蒸汽 t/h15 6.5 0.4MPa 蒸汽 t/h25 6.6 凝结水 t/h-40 6.7 净化风 Nm3/h800 6.8 非净化风 Nm3/h100 6.9 氮气 Nm3/h100 6.10 新鲜水 t/h2 7 新增定员人 80 - 表 1-4-2 主要经济评价指标汇总 序号项 目单位指标备注 一基本数据 1 总投资万元 79403 1.1 建设投资万元 69301 1.2 建设期利息万元 3385 1.3 流动资金万元 6717 2 报批总投资万元 74701 3 项目资本金万元 29735 4 营运期年均营业收入万元 5 营运期年均总成本费用万元 6 营运期年均增值税万元 19560 7 营运期年均营业税金及附加万元 2347 8 营运期年均利润总额万元 56700 9 营运期年均息税前利润（EBIT）万元 57270 10 营运期年均所得税万元 14175 11 营运期年均净利润万元 42525 二经济评价指标 1 税前项目投资财务内部收益率 %76.00 基准值 13% 2 税后项目投资财务内部收益率 %59.22 3 税前项目投资财务净现值万元 4 税后项目投资财务净现值万元 5 税前项目投资回收期年 2.23 6 税后项目投资回收期年 2.61 7 项目资本金财务内部收益率 %80.77 基准值 13% 8 总投资收益率（ROI） %72.13 9 资本金净利润率（ROE) %143.01 10 利息备付率（ICR） 20.43 还款期内平均 11 偿债备付率（DSCR） 1.45 还款期内平均 - 三、结论三、结论 1、咸阳石油化工有限公司建设本项目，增加了高附加值产品的数量，对企业 的发展起到积极的推动作用；同时也对下一步的化工装置建设打下了很好的基础。 2、本项目采用先进可靠的工艺技术，不仅产品质量好、能耗低。项目完成后， 可增强企业的经济效益和市场竞争力。 3、本项目总投资 79403 万元，报批总投资 74701 万元，其中建设投资 69301 万元，建设期借款利息 3385 万元，铺底流动资金 6717 万元。年均净利润 42525 万 元，所得税后项目投资财务内部收益率为 59.22，税后投资回收期为 2.61 年（含 建设期） 。本项目各项经济指标均好于行业基准值，有较好的经济效益，在经济上 是可行的。 - 第二章第二章 市场分析市场分析 本项目涉及到的原料主要有异丁烷和甲醇，产品有 MTBE. 一、异丁烷。 炼油厂生产的液化石油气，一般先经气分装置分出高附加值的丙烷和丙烯，混 和 C4 再经 MTBE 装置将其中的异丁烯与甲醇反应生成高辛烷值汽油调和组分 (MTBE)，未反 C4 经芳构化装置将其中的正丁烯转化为芳烃，最后剩余的全是烷烃， 并以异丁烷为主。随着我国西气东输项目的实施，民用燃料市场主要由天然气占领， 民用液化气市场一步步萎缩，特别是低饱和蒸汽压的异丁烷组分更不受欢迎。另外 异丁烷不是好乙烯裂解原料，因此销售市场很差。异丁烷脱氢技术的开发有效地开 辟了一条将低附加值的异丁烷增值为高附加值的异丁烯的路线，有利于将液化石油 气深度开发利用，真正做到将液化石油气吃干榨尽，实现循环经济。 二、甲醇 我国现有甲醇主要来煤化工和天然气化工，生产装置近 200 套，规模 20 万吨/ 年的有一套，10 万吨/年有几十多套。目前的生产能力 800 万吨/年。表观需求量约 为 700 万吨/年，生产能力略有过剩。 随着大型甲醇装置和现有装置改扩建工程的陆续投产，预计“十二五”期间将新 增生产能力约 200 万吨/年左右。甲醇价格比较稳定，一般在 2500-3200 元/吨波动。 从供求分析，甲醇供应能满足本项目的需要。 咸阳石油化工有限公司有一套 10 万吨甲醇装置，能满足本项目的需求。 三、产品 MTBE MTBE 作为高辛烷值汽油调合组份，一般不直接作为最终产品出厂，而是作为 中间产品与汽油馏分调合为最终的高标号汽油产品。其市场主要表现在汽油产品的 市场。近十年来，随着我国国民经济的迅速增长，汽柴油的生产和消费均呈现快速 增长的态势。 综上所述，本项目原料可靠，产品销售市场稳定，有很好的市场前景。 - 第三章第三章 生产规模及产品方案生产规模及产品方案 第一节 装置规模 1、装置组成、装置组成 本装置包括原料精制、反应、再生、分馏和 MTBE 五部分， 2、年开工时数、年开工时数 本装置年开工时数为 8000 小时. 3、装置、装置规模规模 按新鲜进料计，装置公称规模为 20 万吨/年，考虑单程转化率较 低和循环物流的存在，各部分公称规模如下： 原料预处理：50 万吨/年（按异丁烷产品计） 。 反应部分：50 万吨/年（按进料计） 。 再生部分：600Kg/h（按催化剂循环量计） 。 分馏部分：40000Nm3/h，按气体压缩规模计。 MTBE 部分 ：30 万吨/年（按 MTBE 产品计） 。 - 第第二二节节 原原料料来来源源及及性性质质 本装置原料为清洁液化石油气和甲醇，主要生产精制 MTBE，并副产氢气。 1 原料 1.1 清洁液化气 清洁液化石油气一般来自芳构化装置，其硫含量很低，主要由烷 烃组成，详见下表： 表 3-1 清洁液化石油气（m%） 项目组成范围 丙烷及其组分 2040-20 异丁烷 6040-60 正丁烷及其组分 2020 硫含量 5ppm 合计 100 1.2 甲醇 甲醇为工业一级品 纯度 99.7%(wt) 第第三三节节 产产品品方方案案 本装置主要产品 MTBE 和 PSA 氢气 1.1 产品 MTBE 表 3-2 MTBE 规格 项 目WT% MTBE98.5 C4 组分 0.10 C5 组分 0.10 DIB（异丁烯二聚物） 0.6 - MSBE(甲基仲丁基醚) 0.6 TBA 叔丁醇 0.10 合计100 1.2 PSA 氢气 PSA 氢气纯度不少于 99.9V% - 第四章第四章 工艺说明工艺说明 第一节 工艺技术选择 由于异丁烷与异丁烯的价值差距较大，异丁烷脱氢制异丁烯技术有迫切的需求， 异丁烷是一个很稳定的分子，其脱氢过程活化能较高，需要比较高的反应温度，异 丁烷脱氢是很强吸热过程，同时伴有焦碳生成，工程上主要是围绕着如何供热、如 何烧焦再生催化剂来进行工程技术开发的，本技术一般包括原料精制、反应再生、 产品分离三个部分。目前有两类技术可供选择，其原料精制和产品分离部分基本相 同，差别主要在于反应再生系统，下面就反应再生部分加以对比说明： 第一类，LUMMUS 的固定床技术，采用卧式反应器，每台反应器中装有大量 的催化剂，先用燃料燃烧将催化剂升温至反应温度以上，再喷入异丁烷，利用催化 剂所蓄热量提供反应热，当催化剂温度下降到一定程度以后，重新开始燃烧升温， 一个催化剂反应周期时间较短，一般为几分钟，其催化剂为含有镉的条形催化剂。 本类技术对于单台反应器而言是切换式的，为了满足装置的连续操作，通常采用 4 台甚至更多的反应器，并列进行反应，不同的反应器同一时间内可能处于不同的催 化剂周期，即同一时刻可能有的反应器在反应，有的反应器在再生。其优点是工程 实施难度小，但其投资较高、切换频繁、存在安全隐患，并且其催化剂中含有重金 属镉，存在环保问题。 另一类是 UOP 的移动床技术，采用类似连续重整的多台串联的立式径向反应 器，反应器之间设置中间加热炉，以提供反应热，反应过程设有循环氢压缩机，以 作为热载体和保护催化剂，降低生焦率，其催化剂为含有铂等贵金属的小球催化剂， 具有很好的流动性，催化剂被不断地从最后一个反应器中移出，并被送至再生系统 再生，再生好了的催化剂提升至第一个反应器，同时第一反应器的催化剂也被提升 至第二个反应器，直至最后一个反应器。其优点是反应过程连续、无需要切换、操 作平稳、消除了安全隐患。但其工程实施难度大，其催化剂为含有贵金属铂。 国内有多家研究机构从事异丁烷脱氢技术研究，其中国石化股份石油化工科学 研究院（简称石科院）是其中的佼佼者，已进行了多年的异丁烷脱氢催化剂开发， 采用贵金属催化剂路线，目前已完成催化剂的制备、小试、中试和再生性能测试， - 已具备工业应用条件。洛阳瑞泽石化工程有限公司（简称洛阳瑞泽）是一家石化行 业甲级工程公司，在移动床工程技术研究的方面有自己独特的见解，处于国内领先 地位，其自主开发移动床技术为国内首创，并于 2007 年成功应用于中国石油华北 石化公司的 60 万吨/年超低压连续重整装置和 2010 年成功应用于山东东方华龙工 贸集团 20 万吨/年混和 C4 连续芳构化装置上。洛阳瑞泽与石科院的强强联合经过 了两年多的联合开发，已完成异丁烷脱氢技术的前期开发工作，目前完全具备工程 实施条件。 具有自主知识产权的异丁烷脱氢技术的开发能有效地降低装置投资、提高装置 盈利能力。由于异丁烷脱氢反应单程转化率约为 40%，因此 20 万吨/年的处理能力 其装置规模相当于 50 万吨/年连续重整，并且反应系统的材料需要升级。 从投资效益和工程实施的方便性考虑，要本项目按国产技术考虑。 三、主要操作条件三、主要操作条件 表 4-1-1 预加氢氢反应条件 项项 目目 型号RS-1 或相当 操作压力/MPa0.65 催化剂体重时空速/h-18 反应器入口温度/400 氢烃分子比0.4 表 4-1-2 脱氢反应器操作条件 项项 目目 操作压力/MPa0.25 催化剂体重时空速/h-13.5 脱氢催化剂装量/t45（反再系统） 反应器入口温度/620 总温降/140 平均温度/580 生焦量/ kgh-121 - 表 4-1-3 再生器操作条件 项项 目目 操作压力/MPa0.50 催化剂循环量/ kgh-1500 二段烧焦区入口温度/480 一段烧焦区出口温度/520 正常操作温度/550 最高操作温度/580 表 4-1-4 原料预处理部分各塔操作条件 脱丙烷塔脱异丁烷塔 压力 MPa(g)160.7 塔顶温度 4560 塔底温度 10379 回流比（对进料重量）45.5 表 4-1-5 混相膨胀床反应器操作条件 项 目混相膨胀床反应器 进料3545 温度 出料6070 入口0.75 压力 MPa (绝) 出口0.8 表 4-1-6 分离及甲醇回收系统操作条件 项目催化蒸馏塔(A.B)萃取塔甲醇塔 塔顶5060406365 温度 塔底12514040105110 塔顶0.50.80.50.60.110.12 压力 MPa(绝) 塔底0. 50.80.50.60.150.18 - 第二节 工艺流程简述 1、原料精制部分 原料精制部分为脱丙烷、脱异丁烷，异丁烷脱氧，预制出精制异丁烷。其中脱 异丁烷塔采用开式热泵流程，塔顶异丁烷蒸汽用压缩机增压后作为塔底重沸器的热 源，多余的异丁烷蒸。压缩机采用 3.5MPa 背压蒸汽透平驱动，背压为 0.3MPa， 背压蒸汽作为脱丙烷塔的热源，脱丙烷塔顶采用循环水冷却。 经脱丙烷和脱重后的异丁烷经分子筛罐吸附，以脱除其中的水和少量的二甲醚， 精制后的异丁烷作为反应部分的进料。分子筛罐共设两台， 一台吸附，一台再生， 再生介质为产品异丁烷气，含水的再生异丁烷被送往 MTBE 部分回收。 2、反应部分 反应部分包括原料加氢反应和异丁烷脱氢反应，这是串联布置的反应系统。在 加氢部分，来自原精制部分的异丁烷与循环氢混和，经换热后进行加氢反应，将其 中的有机硫、氮等杂质加氢脱除，并饱和烯烃，以减少其在加热炉中结焦的可能性。 加氢反应器为固定床反应器。 加氢产物经换热、加热升原子，生成异丁烯，由于本反应是强吸热反应，因此 反应分多步进行，并设有中间加热炉。本部分设置 3 台反应器、一台三合一加热炉， 产品原料换热器和循环氢压缩机，循环氢与异丁烷的摩尔比为 0.4：1.。脱氢反应 器按移动床设计，它与再生系统构成催化剂闭路循环。 3、再生部分 再生部分将待生脱氢催化剂进行再生，恢复其活性，然后再送回反应器，完成 催化剂的连续再生过程，从而使重整反应始终在高苛刻度下进行。本部分共包括催 化剂循环系统、再生气循环系统、氮气循环系统。 3.1 催化剂循环 移动床脱氢的特点之一就是催料斗，提升氮气由氮气压缩机升压，通过一次 和二次气量调节将催化剂提升至再生器上部缓冲罐，由 r 射线料位仪监测催化剂料 位，当料位达一定高度时，启动特殊球阀及特殊闸阀，将催化剂放入闭锁料斗。特 殊球阀仅隔断催化剂不隔断气体，特殊闸阀隔断气体，闭锁料斗中催化剂被升压至 与再生器压力一致后，在定时器的控制下连续送入再生器进行烧焦再生。以定时器 设定的时间控制再生催化剂循环量。 - 催化剂在再生器内依次流过一段烧焦区、二段烧焦区、氧氯化区以及焙烧区 后，流入 1 号下部料斗，并用氮气反吹以一反应器上部的缓冲料斗，在还原器中被 热氢气还原后，进入第一反应器。在各个反应器之间由循环氢气提升，从而完成整 个催化剂的循环。 在催化剂循环流程中，有两个独立的气体提升系统： a 氮气提升系统 催化剂从反应器到再生器之间的催化剂输送采用密闭的氮气提升气，这样可以 有效地起到安全隔离作用。氮气的循环使用，可降低公用工程的消耗。 b 氢气提升系统 在反应器之间的催化剂利用产氢从产物分离部分引出一部分氢气进行提升，由 二次氢气量调节提升量。氢气作为提升气，使反应物一直处在氢气环境下，不影响 反应系统的正常操作。提升氢气混入反应物流，还可起到调节反应入口氢分压的作 用。 3.2 催化剂再生 待生催化剂从最后一台反应器引出，并靠氮气提升至再生段。此催化剂储存在 上部缓冲罐中，储存量相当于一小时的催化剂循环量，当射线料位仪检测达高料位 时，催化剂靠重力输送至闭锁料斗。闭锁料斗增压至再生器的操作压力，并整批输 送入再生器的上部。 再生器的压力稍高于第一反应器的压力。在再生器中，催化剂依次经一段烧焦 区、二段烧焦区、氧氯化区以及焙烧区器中由氢气提升至第一反应器上部料斗，在 流经还原室时被来自提升系统的热氢气还原。还原过的催化剂保持了和原来几乎一 样的性质进入第一反应器，从而完成催化剂的再生过程。 再生气流程： 再生气由再生气循环压缩机压出，与烧焦后的再生气换热，再经电加热器加热 升温到 470的再生温度后进入一段烧焦区，通过径向床层与催化剂接触，再生气 在中心管汇集，与二段烧焦气混合。二段烧焦空气由压缩机送出，与一段烧焦尾气 一起通过径向床层，以烧去催化剂上残余的炭。二段烧焦再生气冷却后去碱洗塔。 由压缩机出来的另一路再生气与氯化气换热，再经电加热器加热到 540后由 再生器底部进入干燥区。干燥气体与流接触，干燥掉催化剂的水分，然后由中间细 - 管窜入氯化区顶部，与加入的氯化剂混合，分两段轴向与催化剂接触氯化。其尾气 与烧焦尾气混合经水冷器去碱洗塔。 洗涤循环： 由碱洗循环泵连续地打洗涤水进洗涤塔，在循环碱水连续洗涤下，除去再生过 程产生的酸性气体、含氯气体，保证净化的再生气的循环使用而不致对再生器产生 严重腐蚀。洗涤后的再生气少部分放空，大部分由压缩机压缩后循环使用。新鲜空 气经过空气压缩机压缩补入，碱洗塔通过塔顶的压控进行放空。 催化剂粉尘回收： 催化剂在反应再生过程的输送中，因磨损会有部分粉尘产生，粉尘的存在会导 致中心管等处的堵塞，造成气流不均，影响整流反吹，把催化剂粉尘除去，在粉尘 过滤器中把粉尘回收下来，催化剂粉尘可定期卸出装桶，送往贵金属回收工厂回收 铂。 4、产物分离部分 产物分离部分包括产物淋洗、气体增压、干燥脱水、冷冻分离、异丁烯精制。 自最后一级反应器出来的反应物，先与气相原料换热至 145左右 ，进入淋 洗塔，淋洗塔是一台吸收塔，塔底液相经冷却至 40后循环到塔顶，与反应产物 逆向接触，吸收反应产物中的热量，将反应产物冷却到 45，气相从塔底排出， 送至气体增压部分，吸收了反应产物显热的液相从塔底抽出，冷却后循环使用，多 于的液体间断外排。 气体增压分为两段，共四级，第一段包括一级、二级，第二段包括第三级和第 四级；第一段是将自淋洗塔来的反应产物从微正压升压到 1.1MPa（g）, 该部分需 要两级压缩，采用电机驱动的离心式压缩机，其轴功率约为 3600Kw，每级有效压 缩比为 2.8，设级间冷却器，其冷侧为反应部分混和原料，级间冷却器出口温度为 40，然后经脱氯罐、干燥罐除去产物中微量的氯和水，以减少后续设备腐蚀；第 二段压缩采用往复式压缩机，其轴功率约为 2750Kw，分为两级，第 3 级级入口压 力为 0.7MPa，第 4 级出口压力为 4.0MPa，在第 3 级出口高设中间冷却器和 40 下的分液罐，在第 4 级出口设冷却器和 15下的分液罐，气体部分进入冷冻分离 部分。 - 从 4 级出口来的气体经一级冷箱，冷至-29,进行气液分离，气相再经第二级 冷箱冷至-61进行第二级分离。气相经换热回收其冷量后一部分作为循环与异丁 烷原料混和进入反应系统，另一部分作为产氢出装置。第二级冷凝气相和降压后第 二级冷凝液相级先后作为第二级和第一级冷箱的冷源，第一级冷源还包括第一级冷 凝液相。 第三级、第四级分液罐和第一级冷凝液经降压后进入闪蒸罐，闪蒸液与少量氢 气一起进入脱二烯烃反应器进行二烯和炔烃的饱和，反应产物进入产物丙烷塔脱除 C3 以下组分，塔底 C4 以上组分进入脱重组分塔脱除 C5+组分，塔顶 C4 组分进入 MTBE 装置。 5、 MTBE 单元。 反应产物在 MTBE 单元与甲醇反应生成 MTBE，重组分与 MTBE 一起进入汽 油组分，异丁烷返回原料预处理部分，重新循环。具体流程如下： 含异丁烯的碳四原料进入该装置的碳四进料罐，甲醇自罐区进入甲醇进料罐， 分别经碳四进料泵和甲醇进料泵按甲醇/异丁烯=1.05(分子比)配比升压，经静态混 合器混合后进入催化蒸馏塔 A 膨胀床反应器底部。 催化蒸馏塔分为二塔，下塔为催化蒸馏塔 A，上塔为催化蒸馏塔 B。催化蒸馏 塔 A 分为两个部分，上部为膨胀床反应器，下部为提馏段；催化蒸馏塔 B 分为两个 部分，上部为精馏段，下部为催化反应段。反应进料自下而上流经催化蒸馏塔 A 上 部的混相膨胀床催化剂床层，发生醚化反应，在此异丁烯转化率达到 90%以上。 催化蒸馏塔 A 顶来的气相进入催化蒸馏塔 B 底部，液相与催化蒸馏塔 B 底部 来的液相物料混合后进入催化蒸馏塔 A 的提馏段，塔底 MTBE 产品经 MTBE 冷却 器冷却至 40后送出装置。 未反应异丁烯在反应蒸馏段继续发生醚化反应，最终转化率达到 98%以上，甲 醇与未反应 C4 形成共沸物从催化蒸馏塔 B 顶馏出，馏出物经催化蒸馏塔冷凝器冷 凝后进入催化蒸馏塔回流罐。用催化蒸馏塔回流泵从回流罐抽出的冷凝共沸物，一 部分作为催化蒸馏塔 B 的回流返回塔催化蒸馏塔 B 顶，另一部分作为萃取塔的进料。 催化蒸馏塔 B 底部液相物料经催化蒸馏塔中间泵打入催化蒸馏塔 A 作为催化蒸馏塔 A 回流，继续分离。催化蒸馏塔塔底热源采用 0.4MPa 蒸汽。 - 塔顶未反应碳四和剩余甲醇进入萃取塔底部，萃取剂脱盐水由塔顶加入。经过 逆相萃取，未反应碳四脱除甲醇后，由萃取塔顶进入未反应碳四罐。由未反应碳四 泵送返回原料预处理部分。塔底萃取水经甲醇塔进料冷却器后，进入甲醇塔， 甲醇塔塔顶分馏出甲醇，送回甲醇进料罐循环使用。塔顶不凝气经水洗罐脱出 甲醇气体后高点排放。水洗罐内的水与塔底的水混合后经过甲醇塔进料换热器和萃 取水冷却器冷却到 40，进入萃取塔顶部作为萃取剂循环使用。甲醇塔的塔底热 源采用 0.4MPa 蒸汽。 - 第三节 物料平衡 表 4-3-1 预处理部分物料平衡 序号物 料 名 称收 率 wt%Kg/h 104t/a 一进料 1 清洁液化气166.67 4166733.33 小计166.67 4166733.33 二出料 1 丙烷208333 6.67 2 异丁烷6025000 20.00 4 正丁烷208333 6.67 合 计1004166733.33 表 4-3-2 脱氢及 MTBE 物料平衡 序号物 料 名 称收 率 wt%Kg/h 104t/a 一进料 1 异丁烷65.54 2500020.00 2 甲醇34.46 13142 10.51 小计100.00 38142.230.51 二出料 1 氢气2.36 900 0.72 2 燃料气2.88 1100 0.88 4MTBE94.76 36142 28.91 合 计10038142 30.51 - 表 4-3-3 总项目物料平衡 序号物 料 名 称收 率 wt%Kg/h 104t/a 一进料 1 清洁液化气 76.02 41667 33.334 2 甲醇 23.98 13142 10.514 小计100.00 54809 43.847 二出料 1 氢气1.64 900 0.720 2 燃料气2.01 1100 0.880 3MTBE65.94 36142 28.914 4 正构烷烃30.41 16667 13.333 合 计100.00 54809 43.847 - 第四节 辅助材料、公用工程规格及消耗 一、主要辅助材料规格一、主要辅助材料规格 1、预加氢催化剂 表 4-4-1 预加氢催化剂 项 目预加氢催化剂 型 号RS-1 形 状三叶草型，黄绿色 组成 m NiO 2.0 WO3 19.0 CoO 0.04 担 体Al2O3 粒度 mm1.4(38) 强度 N/粒16N/mm 堆积密度 g/ml0.85 比表面积 m2/g130 2、脱氢催化剂 表 4-4-2 脱氢催化剂性质及主要技术规格 项 目脱氢催化剂 形 状球 形 颗粒直径，mm1.6 载体高温活性氧化铝 铂含量 wt %0.3 堆密度，g/ml0.56 骨架密度，g/ml2.5-2.53 休止角25 - 3、双烯饱和催化剂 表表 4-4-34-4-3 双烯饱催化剂物化参数双烯饱催化剂物化参数 序号项 目单 位指 标 1外 观 灰褐色三叶草条状 2规 格mm（2.02.5）（315） 3比孔容ml/g0.400.05 4比表面积 m2/g100 5堆密度Kg/m375050 6破碎强度N/cm200 7钯含量%(m/m)0.280.02 4. MTBE 催化剂 表表 4-4-44-4-4 MTBE催化剂物化参数催化剂物化参数 项 目MTBE 催化剂 形 状球 形 颗粒直径，mm0.31.0 活性组分阳离子交换树脂 全交换容量(干)4.6mmol/g 堆密度，g/ml0.557 - 二、催化剂及化学药剂消耗二、催化剂及化学药剂消耗 表 4-4-5 催化剂及化学药剂消耗 序 号 名 称型号或规格 年用量 吨 一次装入量 吨 预期寿命 年 1 预加氢催化剂 RS-1 84 2 脱氢催化剂3456 3 双烯饱和催化剂206 4 MTBE 催化剂402 5 干燥剂202 6 脱氯剂402 7 脱硫燥401 三、公用工程消耗三、公用工程消耗 表 4-4-6 主要用电设备 序号项 目消耗量 kW备 注 1 产物离心压缩机 360010KV 2 产物往复压缩机 270010KV 3 丙烷制冷压缩机 20010KV 4 再生气压缩机 56010KV 5 循环氮气压缩机 160380V 6 其它低压电机 1100380V - 表 4-4-7 主要用蒸汽设备 消耗量 t/h产出凝结水 序号项 目 3.5MPa0.3MPa 1 异丁烷压缩机 30-30 2 丙烷塔重沸器 30-30 3 脱 C3 塔10 -10 4 脱 C5 塔7 -7 4 甲醇回收塔8 -8 5 三合一加热炉 -1515 1525-30 表 4-4-8 本装置公用工程消耗 序号项 目消耗量备 注 1 标准燃料气 2300 kg/h 按 10000Kcal/Kg 计 2 循环水 2000 t/h 最大 2500t/h 3 电 10kV/380V/220V7060/ 1260kW 4 3.5MPa 蒸汽 15 t/h 5 0.4MPa 蒸汽 25 t/h 6 凝结水 -40 7 净化风 800 Nm3/h 8 非净化风 100 Nm3/h 最大 600 Nm3/h 9 氮气 100 Nm3/h 最大 600 Nm3/h 10 新鲜水 2 t/h （开工 50t/h） - 表4-4-9 全装置能耗计算 小时耗量能耗指标总能耗 序号项目 单位数量单位数量 104 MJ/aMJ/t 1燃料气kg/h2300MJ/kg41.86877037.1 3851.86 2电Kw8320 MJ/ kWh10.8972483.84 3624.19 33.5MPa 蒸汽t15MJ/t3684.3844212.56 2210.63 40.4MPa 蒸汽t25MJ/t318263640.00 3182.00 5凝结水t-40MJ/t320.3-10249.60 -512.48 6循环水t2000MJ/t4.196704.00 335.20 7净化压缩空气m3700MJ/m31.59890.40 44.52 8氮气m3150MJ/m36.28753.60 37.68 合计 .92 12773.60 注：本装置设计能耗计算是以中华人民共和国国家标准：石油化工设计能耗计算 标准 （GB/T50441-2007）为依据。全装置能耗为12773.6MJ/t 进料，即 305.08kg 标 油/t 装置新鲜进料。 - 第五节 主要设备选择 1、 机械设备 1.1、异丁烷压缩机 采用水平剖分离心式压缩机，两段压缩。采用 3.5Mpa 蒸汽背压式汽轮机驱动， 背压压力为 0.3MPa（g） 。压缩机轴封采用干气密封。润滑油系统分别向压缩机、汽 轮机提供润滑油，并向汽轮机提供调节油。润滑油站主辅泵由电机驱动。 1.2、产物离心式压缩机 采用水平剖分离心式压缩机，单段压缩。采用高压电机驱动，配备高速齿轮箱。 压缩机轴封采用干气密封。润滑油系统分别向压缩机、齿轮箱提供润滑油。润滑油 站主辅泵由电机驱动。 1.3、产物往复式压缩机 采用对称平衡型往复式压缩机，双缸、两段压缩，一开一备。主电机为增安型 高压同步电动机。其压缩机轴封采用氮气密封。润滑油系统分别向压缩机提供润滑 油。润滑油站主辅泵由电机驱动。 1.4、再生气循环压缩机 采用对称平衡型往复式压缩机，组合形式，双缸单级压缩，一开一备。主电机 为无刷励磁增安型异步电机。 1.5、氮气循环压缩机 采用对称平衡型往复式压缩机，组合形式，双缸单级压缩，一开一备。主电机 为无刷励磁增安型异步电机。 2、加热炉 脱氢加热炉为一台方型 U 形管立式“三合一”加热炉，三台脱氢加热炉合并布 置在一个炉体内，各炉膛间用火墙进行相对隔离，其对流室用以发生 3.5MPa 过热 蒸汽。辐射室炉管材质为 SS347；集合管材质为 SS347。 3、静设备 3.1、选材原则 本装置的设备是在高温高压和含氢介质中操作，因此选用的材料除了符合相应 - 标准的规定外，还应遵循以下原则： （1）临氢设备应按 API RP941-1997炼油厂和石油化工厂高温和高压下临氢用 钢材中抗氢腐蚀曲线（Nelson 曲线）的要求选用材料。 （2）凡选用的材料，在使用中可能发生各种类型脆性破坏的部位，均应给出相 应的控制指标。 （3）选用国产钢材制造压力容器时，材料的质量和规格必须符合压力容器安 全技术监察规程的规定，并且应是上述标准中列出的材料牌号和标准。 （4）选用国外钢材制造压力容器时，应是国外相应压力容器最新标准所允许使 用的钢材，其使用范围不应超出该标准的规定。 （5）一般内构件的钢材使用温度范围可以按钢材抗氧化极限温度确定。 （6）与容器壳体直接相焊的内外构件材料应选用与壳体相焊部分同类的材料。 3.2、主要设备结构特点 （1） 反应器 反应器介质为高温 H2和油气，按 API RP941-1997炼油厂和石油化工厂高温 和高压下临氢用钢材中抗氢腐蚀曲线（Nelson 曲线）的要求，壳体选用 SS304 材 质，采用径向反应器，器内装有材质为 SS347 的约翰逊网中心管及约翰逊网扇形筒。 （2） 再生器 再生器选用不锈钢 0Cr17Ni12Mo2（316） ，器内装有约翰逊网中心管及约翰逊 网外套筒。 （3） 换热器 为了提高传热效率，进料换热器采用板式换热器。对于管程介质为循环水的碳 钢换热器，换热管采用涂刷 TH901 防腐涂料的措施进行防腐。装置中的高温换热器 系 U 形管式换热器，根据操作温度的不同选用不同的合金材质，U 形换热管要求采 用整根材料制造，不允许拼接。 4、主要设备汇总 - 表 4-5-1 主要设备数量汇总 项 目原料精制 反应再生分离 MTBE 合计 反应器（再生器） 41128 加热炉 3 3 塔2 11239 换热器（空冷冷箱 2 2 容器2 2115947 干燥器4 11 3 粉尘收集器 1 1 压缩机2 45 11 泵10 24101238 合 计34 12434640172 - 表 4-5-2 主要设备规格表 规格 操 作 条 件 序 号 设 备 名 称 内径切线 mm介质名称温度压力 MPa(G) 数量材 质备注 一反应器 1第一脱氢反应器上部 10004500液化气，氢气6200.451SS304 下部 20006000液化气，氢气 6200.451SS304 2第二脱氢反应器上部 10004500液化气，氢气6200.41SS 304 下部 20006000液化气，氢气 6200.41SS 304 3第三脱氢反应器上部 10004500液化气，氢气6200.351SS 304 下部 20006000液化气，氢气 6200.351SS 304 4 再生器1800/14007425催化剂4950.51SS 304 5 脱双烯反应器200010000液化气，氢气2002.21SS 304 6 MTBE 反应器2800X16000C4、甲醇1000.82CS 小计7 - 表 4-5-2 主要设备规格表 规格 操 作 条 件 序 号 设 备 名 称 内径切线 mm介质名称温度压力 MPa(G) 数量材 质备注 二塔类 1脱丙烷塔3200/400053000（切）丙烷、丁烷46921.51 塔盘 80 层 2异丁烷塔480060000（切）正丁烷、异丁烷60800.81 塔盘 100 层 3干燥塔20007000（切）异丁烷60150 1 4 4脱氢产物急冷塔 3000 X 15000(切) 反应产物1400.11 填料 5再生碱洗塔 1800 X 7000(切) 烟气、碱液600.51 塔盘 7 层 6脱轻烃塔1800/280053000（切）乙烷、丙烷、丁烯7010321 塔盘 80 层 7脱重组分塔240045000丁烷、丁烯、戊烷4611