MTBE装置扩建工程可行性研究报告.doc

8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 0 MTBEMTBE 装置扩建工程装置扩建工程 1 1 总论总论 1 11 1 概述概述 1 1 1 项目名称及建设单位基本情况 项目名称 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 建设单位 黑龙江安瑞佳石油化工有限公司 企业性质 股份制 法人代表 1 21 2 编制依据和原则编制依据和原则 1 2 1 编制依据 1 黑龙江安瑞佳石油化工有限公司与葫芦岛设计院签定的委托设计合同 合同号 PCNE JXSJ JG ZSH 2010 0003 2 黑龙江安瑞佳石油化工有限公司提供的资料和数据 3 中国石油天然气股份有限公司 炼油化工建设项目可行性研究报告编制规定 2002 年 1 2 2 编制原则 1 综合考虑工程规模的经济性和市场容量两方面的因素 确定装置规模和产品方 案 2 积极改进 优化工艺技术 使新建装置满足技术先进 成熟可靠 经济合理 操作维护方便等要求 提高装置的技术含量 力求物耗能耗低 产品质量优 3 设计严格执行国家 行业以及当地政府的有关现行标准 规范和法规 做到公 正 客观 科学地反映建设项目的实际情况 4 总图布置力求布局合理 满足防火防爆 生产操作 检修维护及安全卫生的要 求 采用可靠的安全技术措施 严格执行国家现行的有关安全法规 5 三废 排放严格执行国家及当地政府制定的有关标准和规定 三废 治理要 做到同时设计 同时施工 同时运行 并考虑环境的综合治理 6 提高自动化控制水平和劳动效率 降低操作工人劳动强度 使装置操作方便 维护简单 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 1 1 2 3 项目背景及投资意义 1 2 3 1 项目背景 黑龙江安瑞佳石油化工有限公司投资方为黑龙江安瑞佳运输有限公司 黑龙江安瑞佳运输有限公司位于黑龙江省安达市哈大齐工业走廊北城发展用地项目 区 始建于 2005 年 11 月 总占地面积 42750 现有职工 315 人 具备 3000t 次的运 输能力 其前身是大庆安瑞佳经贸有限公司 而黑龙江安瑞佳经贸有限公司 黑龙江九 州运输有限公司 大庆安瑞佳经贸有限公司分别成立于 2005 年 11 月 30 日 2007 年 12 月 26 日 2003 年 10 月 30 日 四家公司都由孔繁云 赵文龙共同出资设立 公司专营 化学危险品经销 运输业务 是东北地区最大的危险品运输民营企业 具有二十年运输 管理经验的安瑞佳运输有限公司 资产总额 1 1 亿元 拥有 1755 的办公区 470 的 员工公寓 500 立体车辆修理间和 40000 的自用停车场所 现有常压 中压化学危险 品运输车辆 150 台 办公车辆 10 台 并具有 GPS 卫星导航监控平台 在甘肃兰州 辽 宁辽阳 天津和吉林市设有 6 个驻外办事处 黑龙江安瑞佳运输有限公司主要从事 2 类 3 类 4 类 6 类 8 类等危险化学品货 物运输 2007 年运输产品 90kt 2008 年运输产品 126kt 运输收入 1 2 亿元 预计 2009 年运输产品 200kt 预计运输收入 1 6 亿元 截止到 2009 年 2 月 20 日已完成运输 产品量 26kt 运输收入完成 1 8 千万元 公司具有健全的业务网络 危险品运输业务覆 盖甘肃 山东 天津 北京 辽宁 吉林 河北 黑龙江等 18 个省市自治区 黑龙江安瑞佳运输有限公司拥有一支开拓创新 务实精干的人才团队 拥有一支常 年从事化学危险品运输的专业队伍 主要管理人员在化学危险品运输业务方面具有丰富 的经验 公司下设人力资源 生产运行 综合办公 财务资产 采购部 安全部等 6 个 职能部门 公司先后获得 兰州石化公司诚信金鼎 大庆市诚信经营车辆 运输诚 信企业 连续两年获得 安达市重点纳税单位 等殊荣 公司坚持 科学管理 信誉 取胜 安全作业 用户至上 的企业宗旨 大力倡导 诚信务实 安全快捷 规模增效 合作共赢 的经营理念 用诚信打造一流运输品牌 用技术创新 管理创新 制度创新 逐渐扩大发展规模 积极带动周边地区的经济发展 为实现龙江经济振兴做出了较大贡 献 只有发展 才能在竞争中站稳脚步 黑龙江安瑞佳运输有限公司确立了在发展车辆 的基础上 往综合性物流方向发展的路线 准备在 2 3 年内 车辆增加到 200 辆 同 时建设一个综合性化工厂 这个规划得到了安达市委和政府的支持 1 2 3 2 项目实施的必要性 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 2 随着国内汽 柴油价格逐步与国际市场接轨和环保要求的提高 社会对提高汽油 质量的呼声也越来越高 由于我国炼油企业现有装置结构不够合理 加工手段比较单一 技术水平有差距等原因 致使我国汽油质量与国外发达国家的质量水平相比存在一定的 差距 我国的成品油应加快升级换代的步伐 因此 必须从企业求生存 求发展的战略 高度来认识油品质量升级的问题 甲基叔丁基醚的英文缩写为 MTBE MTBE 是一种无色 透明 高辛烷值的液体 具 有醚样气味 是生产无铅 高辛烷值 含氧汽油的理想调合组份 作为汽油添加剂已经 在全世界范围内普遍使用 它不仅能有效提高汽油辛烷值 而且还能改善汽车性能 降 低排气中 CO 含量 同时降低汽油生产成本 MTBE 还是一种重要化工原料 如通过裂解 可制备高纯异丁烯 作为橡胶及其它化工产品的原料 目前 我国汽车的尾气排放标准及油品标准基本上都参照欧洲标准制定 2005 年 7 月开始执行的新标准要求进一步降低汽油中的芳烃和硫含量 并且汽油氧含量限制为 2 7 因此 提高汽油的辛烷值将会更多的依靠增加甲基叔丁基醚 MTBE 的产量 黑龙江安瑞佳石油化工有限公司原有的 30kt aMTBE 生产装置年产利润 4000 万元 为进一步发展特色产品 提高经济效益 本公司决定新上一套 80kt aMTBE 生产装置 1 2 4 项目范围 MTBE 装置 甲醇 MTBE 罐区 混合碳四 剩余碳四罐区 汽车装卸栈台 控制中心 导热油炉房 空压站 变 配电站 循环水站 消防水站 泡沫站 事故池 根据国家产业政策和行业政策 就项目投资的必要性 市场预测 产品方案及生产 规模 工艺技术方案 建厂条件 总图运输 储运 公用工程和辅助设施方案 节能 环境保护 劳动保护和安全卫生 投资估算 财务评价等进行研究 以便得出结论 提供 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 3 决策依据 1 1 3 3 结论结论 1 3 1 简要结论 本工程采用国内先进 成熟的工艺技术 建设年产 80kt a 的 MTBE 生产装置 其建 厂条件优越 投资时机成熟 建成后有显著的经济效益和社会效益 1 3 2 主要技术经济指标 本工程主要技术经济指标见表 1 3 1 表 1 3 1 主要评价指标一览表 序号项 目单 位指 标备注 1 建设规模 104 t a 8 2 项目投入总资金万元 23135 2 1 建设投资万元 19737 2 2 建设期利息万元 190 2 3 流动资金万元 962 3 主要效益指标 3 1 年均销售收入万元 184056 3 2 年均总成本费用万元 174271 3 3 年均增值税万元 2157 3 4 年均销售税金及附加万元 216 3 5 年均利润总额万元 7459 3 6 项目财务内部收益率 28 8 税后 3 7 项目财务净现值 ic 12 万元 19618 税后 3 8 投资回收期年 4 52 税后 3 9 资本金内部收益率 33 52 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 4 2 2 市场分析和价格预测市场分析和价格预测 2 12 1 产品市场分析和价格预测产品市场分析和价格预测 2 1 1 产品市场分析 我国从 20 世纪 70 年代末和 80 年代初开始进行 MTBE 合成技术的研究 1983 年中石 化股份有限公司齐鲁分公司橡胶厂建成我国第一套 MTBE 工业试验装置 到 20 世纪末 MTBE 已成为全世界石化产品中发展最快的品种之一 我国在此期间 MTBE 也迅速发展 并且拥有了自己的专利技术 目前全国有 50 余套 MTBE 生产装置 生产能力约达 1600kt a 年产量约为 1500kt 在我国 由于汽油无铅化进程加速 通过添加 MTBE 提高辛烷值是提高我国汽油标 准的最经济的手段 这就给 MTBE 的发展带来商机 使我国 MTBE 产业的生产能力迅速增 加 这也和我国大部分炼油厂的汽油辛烷值不足的情况有关 据统计我国每年各类汽油 产量约为 34000kt 其中催化裂化汽油占到了 80 左右 汽油中的烯烃含量为 45 至 50 通过添加 MTBE 提高催化裂化汽油辛烷值是目前最经济的手段 一方面解决了当 前车用汽油辛烷值不足不能上市的燃眉之急 同时也解决了 FCC 副产的碳四副产品的出 路 使资源得到优化利用 我国国内 MTBE 的需求主要受国内外高标号汽油需求的影响 为满足不断增长的高 档车用油需要 应对即将到来的国际化竞争 中国石油 中国石化都把目光瞄准了汽油 高端市场 使高标号汽油再次升级 按行业习惯 93 号 含 93 号 以上的汽油被称为 高标号汽油 目前国内市场上已出现了 93 号 95 号 97 号 98 号四种高标号汽油 统 计资料显示 2005 年 1 至 4 月份 全国汽油销量增加了 20 而其中高标号汽油的增幅 则为 40 普通 90 号汽油已不能满足市场的需要 高标号汽油有望逐渐成为市场的主导 力量 一方面 进口高档车数量不断攀升 在欧美地区 汽油主要是 91 号 95 号 98 号 大部分欧美高档车都是以 98 号汽油为标准设计的 另一方面 国产新车的压缩比 也不断提高 对高标号汽油的需求日益凸显 目前各炼油企业也尽量生产高标号汽油 低标号汽油的生产量已逐步减少 在不少 大城市高标号汽油的普及率已相当高了 这也是今后油品市场品种结构调整的发展方向 国家目前正在推广使用高标号汽油 因为高标号汽油更环保 也更节能 93 号以上高标 号取代 90 号汽油是大势所趋 MTBE 是生产无铅 含氧 低芳烃及高辛烷值车用汽油的优良调和组分 含氧新配方 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 5 汽油的使用更进一步推动了 MTBE 的发展 在汽油质量标准提升的拉动下 我国 MTBE 需求仍将以较快速度发展 目前我国执 行的汽油标准中氧含量限制低于 2 7 炼油厂实际执行 2 5 其中绝大部分氧含量来 自于 MTBE 汽油中 MTBE 最大调入量为 12 考虑到汽油的实际生产情况 假设本年我 国 MTBE 调配汽油 乙醇汽油除外 氧含量平均达到 1 2 则届时汽油添加剂 MTBE 年需 求量约为 3200kt MTBE 除用作汽油添加剂外 经裂解可生产高纯度的异丁烯产品 随着异丁烯应用领 域的不断扩大 异丁烯的需求量也在不断上升 且有供不应求之势 它主要用于 4 个方 面 1 作聚异丁烯单体 异丁烯聚合可制得聚丁烯 二聚异丁烯 三聚异丁烯 它与 戊二烯共聚可制得丁基橡胶 聚异丁烯主要用作胶粘剂 特殊白油 可代替高粘度白油 等 2 作叔丁基苯酚等原料 异丁烯烷基化可制叔丁基苯对辛基苯酚 2 6 二叔丁 基对甲酚等多种产品 对叔丁基苯酚可用来生产对叔丁基酚醛树脂 作氯丁胶系胶粘剂 丁基橡胶硫化剂 合成橡胶增粘剂和补强剂 防锈涂料和防锈油等 2 4 二叔丁基苯酚 可用来生产 168 抗氧剂 2 6 二叔丁基苯酚可用来生产 1010 1076 抗氧剂 对辛基苯 酚可用于合成对辛基酚醛树脂 聚氧乙烯醚非离子表面活性剂 也用作胶粘剂 添加剂 和抗氧剂 2 6 二叔丁基对甲酚 264 抗氧剂 主要用作各种石油产品的抗氧化添加剂 某些高分子材料的抗氧化剂 稳定剂 也可作食品加工业的抗氧化剂 3 作农药原料 异丁烯氧化可合成农药 如 DV 菊酯 用 DV 菊酯可进一步制成氯 菊酯和氯氰菊酯 4 异丁烯直接氧化生产甲基丙烯酸甲酯 MMA 甲基丙烯酸甲酯 MMA 是一种重 要的有机化工原料 主要用于生产有机玻璃 PMMA 及其模具塑料 高档轿车漆 PVC 改性剂 ACR MBS 等 腈纶第二单体等 除以上四方面外 以异丁烯为原料可氧化生成异丁烯醛 与醋酸反应生成醋酸丁酯 与甲醛反应生成戊二烯 与硫酸水合制取叔丁醇 异丁烯氯化还可制得 环氧氯丙烷 2 1 2 价格预测 近年来 国内 MTBE 产品的发展很快 产品价格趋于稳定 为全面适应全国范围内 实施新标准清洁汽油的要求 对 MTBE 的需求量还会有所增加 2000 年 1 月至 2002 年 7 月 MTBE 价格走势上扬 平均价格在 3000 t 元以上 其后价格波动上扬 至 2004 年以 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 6 来 含税价一直在 4000 t 元以上 目前价格已升至 6800 元 t 左右 为了获得最大的经 济效益 国内 MTBE 产品大部分由各炼厂平衡消化 作为调合组份用于生产高辛烷值汽 油 市场投入量不大 估计今后几年内 MTBE 的价格将保持平稳 2 22 2 原料供求和价格预测原料供求和价格预测 2 2 1 原料供求 原料碳四来自大庆石化公司炼油厂 供应有保障 原料甲醇国内生产厂家较多 供应有保障 本项目所有外购原料来源可靠 原料供应有保障 2 2 2 原料价格 根据国内近几年的市场信息和近几年的市场情况 预计混合碳四价格为 4500 元 t 甲醇价格为 2100 元 t 2 2 3 原料运输方式 本装置所用原料碳四及甲醇由汽车运入厂区 储存于碳四储罐和甲醇储罐 催化剂 由汽车运入厂区 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 7 3 3 生产规模及产品方案生产规模及产品方案 3 13 1 生产规模生产规模 本项目生产规模为年产 MTBE 产品 8 104t 设计年操作时间为 8400h 连续生产 3 23 2 产品方案产品方案 本项目的产品为汽油添加组分 MTBE 副产品为剩余碳四 详见表 3 2 1 表 3 2 1 产品方案一览表 序号名称单位数量相态去向 1MTBEt a 80211 6 液态外售 2剩余碳四t a 301190 4 液态外售 3回收甲醇t a 5031 6 液态自用 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 8 4 4 工艺装置工艺装置技术及设备方案技术及设备方案 4 14 1 工艺工艺技术的选择技术的选择 4 1 1 国内外工艺技术概况 4 1 1 1 国外技术概况 国外生产 MTBE 的技术于上世纪七十年代在意大利首先工业化 采用管式反应器进 行反应 用共沸蒸馏分离产品 后来 美国 法国等国家的石油公司又相继开发出了固 定床外循环式和膨胀床外循环式反应器 八十年代中期 国外开发出了催化蒸馏合成 MTBE 技术 使合成 MTBE 技术有了进一步的发展 目前 上述技术均已在世界范围内得 到广泛应用 4 1 1 2 国内技术概况 国内从八十年代初期开始独立自主地进行合成 MTBE 工艺技术的开发 已经成功地 开发出固定床外循环式和膨胀床外循环式反应器 共沸蒸馏产品分离 甲醇萃取和甲醇 回收的合成 MTBE 成套技术 八十年代末期又成功地开发出催化蒸馏技术和混相床反应 技术 这些技术的研究水平处于国内领先地位 部分已达到国际先进水平 4 1 2 工艺技术比较 MTBE 工艺技术从反应机理和使用的核心工艺设备来看主要有 固定床反应技术 膨胀床反应技术 混相反应技术 催化蒸馏反应技术和混相反应蒸馏技术 下面就国内 的几种工艺技术进行比较 4 1 2 1 固定床反应技术 采用固定床外循环反应合成 MTBE 的工艺流程为混合碳四物料中异丁烯与甲醇预热 到一定温度后 从顶部进入反应器 在催化剂作用下进行反应 为了控制反应温度 将 部分反应后的物料冷却后循环回反应器中生成的产品在共沸蒸馏塔中分离 未反应的甲 醇经水萃取后 到甲醇回收塔中回收 该技术的特点是 反应器结构简单 操作灵活 但是催化剂使用效率低 反应热不能利用 4 1 2 2 膨胀床反应技术 采用膨胀床反应合成的工艺流程为混合碳四物料中异丁烯与甲醇以一定比例混合 预热到一定温度后从反应器底部进入反应器 在催化剂作用下进行反应 为 了控制反 应温度 反应后的部分物料经冷却后循环至反应器底部 产品在共沸蒸馏塔中分离 未 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 9 反应的甲醇经水萃取后 到甲醇回收塔回收 该技术的特点是反应器结构简单 催化剂 膨胀扰动 有利于反应过程中的传质和传热 从而减少副反应 但是催化剂使用效率低 反应热不能利用 4 1 2 3 混相反应技术 混相床合成 MTBE 的工艺流程为混合 C4物料中异丁烯与甲醇以一定比例混合 预热 到一定温度后进入反应器 在催化剂的作用下反应 反应热使反应物料温度升高 当温 度升高到操作压力下的泡点时 反应热由部分反应物料气化吸收 该技术的特点是反应 器结构简单 利用了反应热 降低了能耗和设备投资 异丁烯转化率为 90 95 该 工艺的主要特征是合成 MTBE 的反应不是在纯液相条件下进行 而是控制较低压力 使 反应在相应压力的沸点下进行 控制反应压力可使反应在所需要的温度下进行 反应物 料呈气液混相状态 反应热由反应器内混合 C4在泡点下气化带走 不用外循环取热 这 样就消除了固定床和膨胀床工艺外循环取热稀释反应物浓度及增加逆反应推动力的弊端 从而大大提高了催化剂的利用率 4 1 2 4 催化蒸馏技术 催化蒸馏技术的特点是将反应和产品分离结合在一台设备中进行 由于反应与分离 同时进行 破坏了反应平衡 提高了转化率 缩短了工艺流程 减少了设备投资 利用 了反应热 降低了能耗 在催化蒸馏塔中 将反应产物不断地移出反应区 使反应向着生产 MTBE 产物的方 向进行 因此异丁烯转化率较高 同时反应放出的热量又被蒸馏所利用 有利于节能 如果采用混相反应与催化蒸馏串联的工艺流程 反应热可全部利用 同时还可使异丁烯 转化率提高到 99 或更高 4 1 2 5 混相床反应蒸馏技术 该技术融合了混相反应技术和催化蒸馏技术的优点 齐鲁石油化工公司研究院开发 了混相反应蒸馏 MRD 技术 这是我国独创的合成 MTBE 新技术 MRD 塔的反应段包括 下部混相反应区和上部催化蒸馏区 反应原料预热到一定温度后 进入下部混相反应区 顶部 强制向下流动穿过催化剂床层 并在催化剂的作用下进行反应 反应后物料由底 部流出 其气相部分与来自汽提段的气相物料一起 经过气相通道向上流动 穿过催化 蒸馏区床层中的气相通道与床层间的分馏塔板 精馏段的液相物料向下流动 穿过催化 蒸馏区的催化剂床层与床层之间的分馏塔板 液相物料在催化蒸馏区的催化剂床层中进 行醚化反应 气相物料与液相物料在床层间的塔板上进行热质传递 产品经下部汽提段 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 10 由塔底出装置 未反应的 C4 物料和甲醇经上部精馏段由塔顶出装置 进入甲醇回收单 元 该技术简化了工艺流程 降低了能耗 4 1 3工艺技术路线选择 本装置拟采用混相床 催化蒸馏技术 该技术可以提高异丁烯总转化率 节省投资 降低能耗 该项目选用的催化蒸馏技术可使催化剂不用任何特殊的包装 直接散装入反应段的 催化剂床层中 从而使催化剂的装卸操作大为简化 有利于反应 节省投资 该技术经 过多套生产装置的实际生产验证 装置运行平稳 技术先进可靠 4 24 2 工艺概述 流程及消耗定额工艺概述 流程及消耗定额 4 2 1 工艺概述 4 2 1 1 工艺规模及年操作时数 MTBE装置的生产规模为年产MTBE产品8万吨 装置按连续生产 年操作8400小时 设计操作弹性60 110 4 2 1 2 装置组成 本项目的生产单元为 MTBE 装置 本装置的辅助单元包括油品储运系统 循环水系 统 空压机系统 导热油炉系统和生活设施等 4 2 1 3 原料和辅助材料 本装置的原料包括混合碳四及甲醇 其性质见表 4 2 1 和 4 2 2 辅助材料为强酸 型大孔阳离子交换树脂催化剂 其规格见表 4 2 3 表 4 2 1 混合碳四规格一览表 序号组分含量数值 1 甲烷 wt 0 0370 2 丙烷 wt 0 1426 3 丙烯 wt 0 5150 4 异丁烷 wt 36 3431 5 丁烯 1 wt 12 9437 6 异丁烯 wt 14 5707 7 正丁烷 wt 20 2741 8 反丁烯 2 wt 15 1453 9 异戊烷 wt 0 0150 10 正戊烷 wt 0 0135 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 11 序号组分含量数值 合计 wt 100 注 要求控制阳离子含量 2ppm 表 4 2 2 甲醇规格一览表 序号指标名称单位指标数值 1 蒸馏量 64 65 101 33kPa 99 80 2 游离碱 以 NH3计 wt 0 0005 3 游离酸 以 CH3COOH 计 wt 0 002 4 比重 D204 g cm3 0 791 0 792 5 水分 wt 64 7 甲醇纯度 wt 99 8 8 醛酮含量 wt 0 01 9 乙醇含量 PPm 10 10 丙酮含量 PPm 10 表 4 2 3 催化剂质量规格 序号 指标名称指 标 1 型态氢型 2 外观黄色或浅灰色球型颗粒 3 含水量 48 53 4 交换容量 mmol g 干 4 6 5 湿真密度 20 g ml 1 18 1 28 6 湿视密度 g ml 0 75 0 85 7 平均粒度 mm 0 55 0 60 8 粒度范围1 2mm 2 4 9 耐磨率 95 10 比表面积 m2 g 40 50 11 平均孔半径 A 200 400 12 孔容 ml g 0 35 0 42 13 最高耐热温度 120 4 2 1 4 产品及副产品 本装置主要产品为 MTBE 产品 MTBE 纯度 98 2 重 扣除 C5后 该产品辛烷 值高 MON101 RON117 且调合性能优良 可用作高辛烷值无铅车用汽油的添加组分 又是汽油中所需氧含量的最重要来源 本装置的副产品为未反应 C4馏分 可用作民用液 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 12 化气燃料 本装置产品及副产品规格见表 4 2 4 和 4 2 5 表 4 2 4 MTBE 规格一览表 序号组份名称单位规 格 1MTBE 98 2 2 碳四 0 5 3 甲醇 0 1 4TBA 0 5 5DIB 0 5 表 4 2 5 剩余碳四规格一览表 序号指标名称单位指标数值 1 丙烯 wt 0 5938 丙烷 0 1665 2 异丁烷 wt 42 5283 3 异丁烯 wt 0 1906 4 丁烯 1 wt 15 0407 5 正丁烷 wt 23 6957 6 反丁烯 wt 17 6386 7 水 wt 0 0475 8 二甲醚 wt 0 0432 10 其它 wt 0 0881 合计 wt 100 4 2 2 工艺流程说明 4 2 2 1 工艺流程简述 1 原料配制 混相反应 原料混合碳四经罐区混合碳四进料泵送至主装置 与来自甲醇原料泵加压后的甲醇 按一定比例混合 进入保护反应器过滤掉阳离子和水后 从顶部进入醚化反应器进行反 应 在醚化反应器中绝大部分的异丁烯与甲醇反应生成 MTBE 2 催化蒸馏 醚化反应后的物料由反应器底部流出 经产品换热器与 MTBE 换热后进入催化蒸馏 塔下塔 催化蒸馏塔分为两塔 MTBE 产品由催化蒸馏塔下塔底部自压流出与醚化反应 后的物料换热后 再经产品冷却器冷却至 40 后出装置进入罐区储存 醚后碳四及甲醇 从催化蒸馏塔下塔的顶部馏出 进入催化蒸馏塔上塔与来自保护反应器的甲醇在催化蒸 馏塔上塔内再进一步反应 使在反应器内未转化完的异丁烯充分反应 催化蒸馏塔上塔 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 13 顶部出来的剩余碳四经塔顶冷凝器冷凝后进入碳四回流罐 再由碳四回流泵从碳四回流 罐抽出后分成两路 一部分作为回流返回催化蒸馏塔上塔塔顶 另一部分去甲醇水洗塔 催化蒸馏塔下塔底部热量由再沸器提供 3 甲醇回收 进入水洗塔下部的醚后碳四和甲醇与来自装置外的软化水在萃取塔内逆向接触 使 醚后碳四中的甲醇溶于萃取水中 脱除甲醇后的剩余碳四从水洗塔顶部溢出流入剩余碳 四罐 然后由剩余碳四泵送出装置 水洗塔底部的富含甲醇的水溶液经甲醇回收塔进出料换热器与萃取洗涤水换热后 自压流入甲醇回收塔 甲醇回收塔底部的萃取水经甲醇回收塔进出料换热器与来自甲醇 回收塔底部的甲醇水溶液换热后 经甲醇水洗塔进料泵加压 再经萃取水冷却器冷却后 作为吸收剂返回水洗塔循环使用 甲醇由甲醇回收塔顶部馏出 经塔顶冷凝器冷凝后进 入甲醇回流罐 再由甲醇回流泵从甲醇回流罐抽出后分成两路 一部分作为回流返回甲 醇回收塔顶 另一部分作为回收的甲醇送回到甲醇原料罐 甲醇回收塔底部热量由再沸 器提供 工艺流程图见附图 4 5 4 2 2 2 主要操作条件 表 4 2 6 主要设备操作条件表 序号项 目单位数值 进料醇 烯比 分子 1 0 1 05 入口压力 表 MPa0 8 1 01 反应器 入口 出口温度 35 68 顶 塔底压力 表 MPa0 65 0 7 塔顶 塔底温度 59 652 催化蒸馏塔 上塔 回流比 0 8 1 0 顶 塔底压力 表 0 7 0 75 塔顶 塔底温度 65 1393 催化蒸馏塔 下塔 灵敏板温度 70 72 4 甲醇水洗塔塔顶压力 表 MPa0 6 0 65 塔顶 塔底压力 表 MPa0 2 0 25 塔顶 塔底温度 90 139 进料温度 80 5 甲醇回收塔 回流比 8 10 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 14 4 2 2 3 关键控制方案 本装置主要控制方案为 原料甲醇和混合碳四中的异丁烯为比例控制 塔顶为压力 控制 回流为流量控制 塔底为液位控制 4 2 3 物料平衡 本装置的物料平衡见表 4 2 7 表 4 2 7 MTBE 装置物料平衡表 序号物料名称 kg ht a 收率 入方 1 混合 C4 4200035280091 221 2 甲醇 4040339368 775 3 软化水 216 80 004 4 合计 46042386752 8100 出方 1MTBE954980211 620 740 2 未反应 C4 35856301190 477 877 3 循环甲醇 5995031 61 301 4 损失 38319 20 083 5 合计 46042386752 8100 4 2 4 装置消耗定额 1 循环水消耗 表 4 2 8 循环水耗量表 循环水用量 t h 用水部位 正常最大 温度 入 出 MTBE 冷却器 253330 40 催化蒸馏塔冷凝器 627816 30 40 剩余 C4 冷却器 2633 30 40 萃取水冷却器 78101 30 40 甲醇回收塔冷凝器 192250 30 40 机泵冷却用水 13 30 40 小计 9511236 2 软化水消耗 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 15 表 4 2 9 软化水耗量表 用水部位软化水用量 t h备注 萃取塔补水 2 间断 合计 2 3 新水消耗 表 4 2 10 新水耗量表 用水部位水用量 t h备注 生活用水 2 间断 开工冲洗 20 间断 合计 22 4 电消耗 表 4 2 11 电用量表 设备台数 设备编号设备名称 操作备用 轴功率 kw 电机功率 kw 备注 501 P 1001A B 催化蒸馏塔中间泵 1144 355 501 P 1002A B 催化蒸馏塔回流泵 1166 975 501 P 1003A B 甲醇水洗塔进料泵 11 1015 501 P 1004A B 甲醇回收塔回流泵 117 215 501 P 1005A B 剩余碳四输送泵 11 25 837 501 P 1006 开停工泵 19 815 照明 2620 合计 190 5 净化风消耗 表 4 2 12 净化风耗量表 净化风 Nm3 h备注 序号 使用地点或 用途 正常用量最大用量 0 6MPa g 1 仪表 60120 合计 60120 5 氮气消耗 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 16 表 4 2 13 氮气耗量表 序号使用地点或用途正常用量 Nm3 h最大用量 Nm3 h备注 1 停工吹扫 480 合计 480 4 2 5 综合能耗 本装置的综合能耗见表 4 2 14 表 4 2 14 综合能耗表 装置名称 8 万 t aMTBE 装置产品量 9 549t h 小时耗量燃料低热值或能耗指标 序号项 目 单位耗量单位耗量 总能耗 kw 单位能耗 MJ t 1 电 kW134 05MJ kWh10 89405 50152 88 2 水 0 00 循环水 t h951 68MJ t4 191107 65417 59 软化水 t h0 0020MJ t10 470 010 00 污水 t h1 00MJ t46 0512 794 82 3 热交换 0 00 中高温位热量 kw9274 23 9274 233496 41 4 气体 0 00 净化压缩空气 m3n h60 00MJ m3n1 5926 509 99 5 合 计 10826 684081 69 4 2 5 工艺安装方案 4 2 5 1 设备布置方案 MTBE 装置平面布置采用流程式布置与同类设备布置相对集中相结合的原则 在满 足生产要求和安全防火 防爆的前提下 尽量减少装置占地 以节省投资 保证装置的 安全可靠性和必要的操作 检修空间 具体设备平面布置图见附图 3 4 2 5 2 工艺安装 1 工艺管道 1 工艺管道管径 充分考虑管道直径 压降 阀门规格和管道布置的关系 合理选择工艺管道直径 2 管道设计原则 管道器材按 石油化工企业管道设计器材选用通则 SH3059 2001 的要求进行选 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 17 用 管道尺寸选用 石油化工企业钢管尺寸系列 SH3405 标准系列产品 2 主要工作量 工艺管道安装部分工程量 1 钢管 70 6 吨 2 阀门 360 个 3 保温材料 80 米 3 4 2 6 设计中采用的主要标准及规范 炼油化工建设项目可行性研究报告编制规定 中国石油天然气股份有限公司 2002 试用版 国家计委 经贸委 建设部印发 关于固定资产投资工程项目可行性研究报告 节能篇 章 编制及评估的规定 的通知 计交能 1997 2542 号 石油化工企业设计防火规范 GB50160 2008 工业金属管道设计规范 2008 年版 GB50316 2000 建筑设计防火规范 GB50016 2006 石油化工企业职业安全卫生设计规范 SH3047 1993 石油化工设备和管道隔热技术规范 SH3010 2000 石油化工工艺装置设备布置设计通则 SH3011 2000 石油化工工艺装置管径选择导则 SH T3035 2007 石油化工合理利用能源设计导则 SH T3003 2000 炼油厂流程图图例 SH T3101 2000 石油化工设计能耗计算标准 GB T50441 2007 炼油装置工艺设计规范 SH T3121 2000 炼油装置工艺管道流程设计规范 SH T3122 2000 4 34 3 工艺设备技术方案工艺设备技术方案 4 3 1 概述 MTBE 主装置共有工艺设备 57 台 其中非定型设备 20 台 换热器 12 台 泵 11 台 机械设备 1 台 详见表 4 3 1 机泵分类汇总见表 4 3 2 非定型设备分类汇总见表 4 3 3 其它机械和定型设备分类汇总见表 4 3 4 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 18 表 4 3 1 设备汇总表 设备类型台数备注 容器 反应器 塔器11 换热器12 机泵11 其他1 合计34 4 3 2 机泵分类汇总见表 数量 台 选 用 泵 轴功率 电机 功率 序号编 号名 称 操作备用型 号 kW kW 1501 P 1001A B 催化蒸馏塔中间泵 1124 330 2501 P 1002A B 催化蒸馏塔回流泵 1136 945 3501 P 1003A B 甲醇水洗塔进料泵 1110 0515 4501 P 1004A B 甲醇回收塔回流泵 117 215 5501 P 1005A B 剩余碳四输送泵 1125 837 6501 P 1006 开停工泵 1 9 815 合计 65 4 3 3 非定型设备分类汇总见表 序序 号号 编编 号号名名 称称 数量数量 台台 规格及内部结构规格及内部结构 设备型式 设备型式 主体材质主体材质 金属总重金属总重 kg kg 备注备注 一塔类 1501 C 1001A 催化蒸馏塔上塔 1 3000 2600 45854Q345R79000 20层浮阀塔盘 10 段催化剂填料 2501 C 1001B 催化蒸馏塔下塔 1 2600 30004 Q345R48000 浮阀塔 N 31 块 3501 C 1002 甲醇水洗塔 1 2400 2200 2000 32302 Q345R42000 40 层筛板塔 4501 C 1003 甲醇回收塔 1 1400 40583 Q345R31000 70 层浮阀塔盘 小计 4 二反应器 1501 R 1001A B C 预醚化反应器 3 2800 10355 06Cr18Ni11Ti 16000 小计 3 三容器 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 19 序序 号号 编编 号号名名 称称 数量数量 台台 规格及内部结构规格及内部结构 设备型式 设备型式 主体材质主体材质 金属总重金属总重 kg kg 备注备注 1501 D 1001 催化蒸馏塔回流罐 1 2400 6000 切 卧 Q345R7000 2501 D 1002 甲醇回收塔回流罐 1 1200 3500 切 卧 Q345R1400 3501 D 1003 剩余碳四缓冲罐 1 3200 6000 切 卧 Q345R9800 4501 D 1004 开停工罐 1 2600 6000 切 卧 Q345R8000 小计 4 合计 11 表 4 3 4 其它机械和定型设备分类汇总见 序号设备位号设备名称台数设备规格备注 一换热器类 1 501 E 1001 进料预热器 1 AES400 2 5 35 6 25 2I 折流板间距 200 2 501 E 1002 催化蒸馏塔进料 MTBE 产品换热器 1 BES500 2 5 55 6 25 2I 折流板间距 200 3 501 E 1003 MTBE 冷却器 1 BES500 2 5 55 6 25 2I 折流板间距 200 4 501 E 1004 催化蒸馏塔重沸器 1 BJS1200 2 5 395 6 25 4 折流板间距 600 5 501 E 1005A B C 催化蒸馏塔冷凝器 3 BJS1200 2 5 495 6 19 4 折流板间距 600 6 501 E 1006 剩余碳四冷却器 1 BES800 2 5 160 6 25 4I 折流板间距 200 7 501 E 1007 甲醇回收塔进出料换热器 1 AES400 2 5 25 4 5 25 2I 折流板间距 200 8 501 E 1008 萃取水冷却器 1 AES600 2 5 90 6 25 2I 折流板间距 200 9 501 E 1009 甲醇回收塔顶冷凝器1 BJS900 2 5 210 6 25 4 折流板间距 600 10 501 E 1010 甲醇回收塔底重沸器1 BJS1000 2 5 270 6 25 4 折流板间距 600 小计 12 二其它类 1501 M 1001静态混合器1 PN2 5 DN200 小计1 合计13 4 3 2 大型超限设备概况 MTBE 装置中共有超限设备 5 台 其外形尺寸重量见表 4 3 5 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 20 表 4 3 5 超限设备一览表 名称数量规格 H mm超限类别 质量 t 运输方案 催化蒸馏塔下塔 1 2600 30004 超长 超重 48000 分段 催化蒸馏塔上塔 1 3000 2600 45854 超长 超重 79000 分段 甲醇水洗塔 1 2400 2200 2000 32302 超长 超重 42000 分段 甲醇回收塔 1 1400 40583 超长 超重 31000 分段 醚化反应器 3 2800 10355 超长 超重 16000 分段 4 3 3 关键设备方案 1 反应器 醚化反应器是装置中的关键设备 规格为 2800 10355mm 共 3 座 反应器最高 工作压力 1 2MPa G 最高工作温度 80 物料为碳四 甲醇 MTBE 为二类压力容 器 筒体高度 10355mm 内装一段催化剂填料 顶部物料入口采用排管式多孔液体分布 器 使物料分布均匀 为了控制反应床层温度 在每段床层设有测温点进行温度控制 为防止铁离子污染对反应的不利影响 反应器的主体材料采用 06Cr18Ni11Ti 2 塔器 MTBE 主装置共有 4 座塔 其中 2 座浮阀塔 1 座筛板塔 1 座填料塔 催化蒸馏塔下塔为浮阀塔 塔内径 2600mm 塔总高 30004mm 最高工作压力 1 0MPa G 最高工作温度 145 物料为碳四 甲醇 MTBE 该塔内装 31 层单溢流浮 阀塔盘 塔盘间距 600mm 塔体材料 Q345R 浮阀材料 0Cr13 催化蒸馏塔上塔为填料 催化剂床层塔 塔内径 3000 2600mm 塔总高 45854mm 最高工作压力 0 75MPa G 最高工作温度 67 物料为碳四 甲醇 MTBE 该塔上部为 20 层浮阀塔盘 下部装 10 段催化剂 塔体材料 16MnR 浮阀材料 0Cr13 甲醇水洗塔为筛板塔 塔内径分别为 2400 2200 2000mm 塔总高 32302mm 最高 工作压力 0 7MPa G 工作温度 40 物料为碳四 甲醇 水 装有 40 层筛孔塔盘 塔体材料为 16MnR 甲醇回收塔为浮阀塔 塔内径为 1400mm 塔总高 40583mm 最高工作压力 0 3MPa G 最高工作温度 145 物料为甲醇 水 塔体材料为 Q345R 3 设备材料选用说明 MTBE 主装置主要介质有碳四 甲醇 MTBE 水及蒸汽等 介质腐蚀性较低 其中碳 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 21 四为易燃介质 甲醇为中度危害介质 根据介质性质 装置操作条件及以往装置设备的 使用经验 设备主要材料的选择依次为 Q235 B Q345R 06Cr18Ni11Ti 4 3 4 设计中采用的主要标准规范 压力容器安全技术监察规程 质技监局锅发 1999 154 号 钢制压力容器 GB150 1998 钢制焊接常压容器 JB T4735 1997 钢制管壳式换热器 GB151 1999 钢制塔式容器 JB T4710 2005 钢制化工容器设计基础规定 HG20580 1998 钢制化工容器材料选用规定 HG20581 1998 钢制化工容器强度计算规定 HG20582 1998 钢制化工容器结构设计规定 HG20583 1998 钢制化工容器制造技术要求 HG20584 1998 塔器设计技术规定 HG20652 1998 4 44 4 工艺装置工艺装置 三废三废 排放排放 4 4 1 废水 本装置废水为机泵排放的含油污水 约为1t h 送往污水处理池统一处理 表4 4 1废水排放情况 废水类别排放量 t h 主要成分去向 含油污水 1 油污水处理池 4 4 2 废气 本装置无废气排放 4 4 3 废渣 本装置的废渣为废催化剂 表4 4 2废渣排放情况 废渣类别排放量 t a 主要成分去向 废催化剂 51 填埋或焚烧 4 54 5 占地 建筑面积及定员占地 建筑面积及定员 本装置边界线内占地面积约为 1242m2 装置定员 37 人 实行四班三倒制 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 22 4 64 6 工艺及设备风险分析工艺及设备风险分析 本装置拟采用混相固定床 催化蒸馏技术 该技术国内已有几十套装置在运转 而 且已经多次开车成功 所以工艺技术及设备风险不大 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 23 5 5 原料 辅助材料及燃料原料 辅助材料及燃料 5 15 1 原料供应原料供应 本项目的原料为混合碳四和甲醇 其组成及性质见表 4 2 1 和表 4 2 2 混合碳四主要来源于乙烯装置副产 C4 组分 原料来源充足 可靠 甲醇原料为大 宗化工原料 采购比较方便 5 25 2 燃料供应燃料供应 本项目的热源为燃煤导热油炉 所需燃料为无烟煤 每小时 2 5 吨 货源充足 采 购比较方便 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 24 6 6 自动控制自动控制 6 16 1 概述概述 本报告为黑龙江安瑞佳石油化工有限公司 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程项目的自动 控制部分 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程包括 8 万吨 年 MTBE 装置 6 个 2000m3球罐 6 个 3000 m3内浮顶罐 汽车装卸栈台及其它系统配套工程 6 26 2 全厂控制系统及仪表选型全厂控制系统及仪表选型 6 2 1 全厂控制的总体水平及操作原则 由于近代自动控制技术和微机硬件及微机软件技术的迅速发展 新的一代 DCS 或 PLC 控制系统较常规仪表控制系统在控制功能 可靠性 灵活性 方便操作以及开放性 等方面都具有明显优势 更适合各类生产装置 特别是大型联合生产装置群的集中控制 和管理 因此 全厂新建及改扩建工艺装置 控制系统均采用 DCS 或 PLC 集中控制 采 用安全平稳操作原则 DCS 或 PLC 的硬件配置在控制器方面 根据装置的实际需要进行冗余配置并保证 CPU 或 PLC 的负荷不超过 50 操作站根据石化行业的有关规定 独立装置按 40 个回路 每站考虑 联合装置按 50 个回路 每站考虑 在通讯方面不仅考虑向下 更主要的是 考虑向上 设置必要的网络接口与上位的全厂计算机管理网络相连按 以适应计算机管 理的总体规划需要 由于采用了 DCS 或 PLC 控制系统 可以将所有的工艺变量进行数据处理 用于过程 的实时控制 报警 生成各种控制 显示和报警画面 打印各种生产 管理报表 报警 报表 亦可利用 DCS 或 PLC 丰富的计算功能进行复杂的工艺计算及设备计算等 同时 在控制策略上 不仅可通过系统组态实施常规的控制方案 如基本 PID 串级 均匀 分程 选择 前馈控制等 而且为以后的条件成熟时 实施先进控制和优化控制提供 必要的硬件支持 6 2 2 选型原则 DCS 控制系统选用国内外先进成熟的控制系统 并要求在同行业中有良好的业绩 主要仪表选用进口或国内比较先进的成熟产品 8 万吨 年 MTBE 装置扩建工程 25 6 36 3 工艺装置自动控制方案工艺装置自动控制方案 6 3 1 工艺装置对自动控制的要求 工艺装置要求控制系统操作平稳 安全 自控率较高 因此 本项目控制室仪表采 用 DCS 控制系统对装置及公用工程进行集中监视 操作 管理以及对工艺过程进行有效 的控制 从而保证装置长周期 安全 平稳生产 达到降低成本 增加效益的目的 6 3 2 主要控制方案 对各种主要设备 催化蒸馏塔 甲醇水洗塔 甲醇回收塔等的工艺参数即温度 压 力 流量 液位进行控制和监测 以确保生产的平稳 大部分回路采用 PID 单回路控制 所有控制信号均引入控制室 DCS 控制系统