MTBE操作运行规程.doc

第一章 装置概况第一节 装置概况及工艺技术特点一、装置概况 1、概况 本装置为*有限公司重油催化制烯烃工程中的装置之一，由中国石油天然气华东勘察设计研究院上海分院设计。 本装置以气体分馏装置分出的混合碳四为原料，与外购甲醇进行醚化反应生产高纯度的甲基叔丁基醚（MTBE）。 2、建设规模和操作弹性 本装置年产5万吨MTBE，上限110%（5.5万吨/年），下限80%（4万吨/年）。年开工时数按8000小时计。 装置区占地1428m2,工艺设备总台数为48台，其中：塔类4台；储罐7台；反应器3台；换热器11台；机泵18台；其它类5台。二、工艺技术特点1、本装置采用膨胀床-催化蒸馏深度转化合成MTBE组合工艺技术，催化反应精馏的技术，改善了反应和精馏的条件，不仅能产出高质量的MTBE，而且还可使异丁烯转化率达到98%以上。（1）膨胀床混相反应：碳四中的异丁烯与工业甲醇，以大孔强酸性离子交换树脂为催化剂，在温度为3575, 压力为0.650.85MPa(g)的操作条件下合成MTBE。该反应发生于液相中，反应为可逆放热反应。反应压力的选择使反应物料在反应器中部分气化，吸收一部分反应热，其它反应热由循环水冷却器取走，从而达到控制温度的目的。（2）催化蒸馏：催化蒸馏是将催化反应和蒸馏过程在同一设备中进行的工艺技术。在膨胀床反应后，残余的异丁烯在催化蒸馏塔的反应段继续反应，生成的MTBE随时不断被分离，从而使合成MTBE的反应持续向深度进行。因此，催化蒸馏可以实现异丁烯的深度转化，催化蒸馏中合成MTBE的反应热，被用于使反应物料汽化，因而可节省能量。2、本装置采用集散型控制系统（DCS）对整个生产过程进行自动控制，反应器进料采用在线分析仪和质量流量计来控制醇烯比。3、本设计优化了醚化单元工艺流程及设备布置，使装置在不停车的情况下，可更换主反应器的催化剂，提高了装置的开工率，设备布置也降低了主反应器的高度，减少了装卸催化剂的劳动强度。第二节 工艺原理在以磺化苯乙烯-二乙烯基苯共聚物为基础的大孔强酸性阳离子交换树脂等酸性催化剂的条件下，异丁烯与甲醇发生醚化反应生成MTBE。一、反应原理异丁烯与甲醇的反应是亲电加成过程，在不对称的不饱和烃中，形成双键的电子移向含氢较多的C原子，在酸性催化剂的作用下，首先异丁烯作为质子接受体进行质子化反应，形成活性中间碳正离子，所生成的碳正离子（带+指示的）迅速与亲核试剂甲醇的负电荷部分结合，而甲醇的正电荷部分H+则与双键上含氢较多的碳原子（带-指示的）结合，从而生成较稳定的醚。MTBE合成过程的反应机理如下： CH3 CH3 - CH3O- +H+ + CH2C- CH3CH3-O-C- CH3 + CH3该反应为可逆放热反应，平衡转化率随温度升高而下降。二、分离原理C4原料中的异丁烯与甲醇在醚化反应器中生成MTBE，异丁烯的转化率在9095%之间，反应器出口物料含有MTBE、甲醇和剩余C4。常温下C4的沸点在-114,MTBE的沸点为55.3，甲醇的沸点为64.7。从沸点来判断：必须要进行两次蒸馏才能得到纯的MTBE，但实际上因甲醇和C4能形成低沸点共沸物，在蒸馏分离C4和MTBE时，甲醇和C4形成共沸物从分离塔顶排出，MTBE从塔底排出。 甲醇和C4共沸物用萃取方法进行分离，即用萃取液将甲醇从C4中萃取出来，再用蒸馏的方法将萃取相中的甲醇分开。水是该体系最好的萃取剂，因为水是甲醇的良好溶剂，同时又与C4不溶，而且甲醇在水中的溶解度大于在C4中的溶解度；水与C4有较大的密度差，能使萃取相与萃余相很快地分层，水与甲醇的分离也比较容易。三、工艺方法 国内外不同生产技术的主要区别在于醚化反应器的型式以及醚化反应与蒸馏于一体的催化蒸馏塔的结构。 本装置采用膨胀床-催化蒸馏深度转化合成MTBE组合工艺技术，以催化制烯烃装置所产液化气中的混合碳四为原料，碳四中的异丁烯与甲醇进行反应，转化为高辛烷值的MTBE产品。所产的MTBE产品去罐区MTBE产品罐，剩余C4送至液化气罐。该工艺技术为国内自主开发的合成MTBE的工艺，技术先进成熟可靠，分为以下几个单元： （一）醚化反应单元 来自催化制烯烃装置所产液化气中的混合碳四与甲醇按一定比例混合后在装有磺酸树脂催化剂的膨胀床层反应器中合成甲基叔丁基醚。 主反应方程式如下： CH3 CH3 CH3OH + CH2C- CH3 CH3-O-C- CH3 CH3同时发生的副反应有：异丁烯自聚生成二聚物，甲醇缩合成二甲醚（DME）、异丁烯水合生成叔丁醇（TBA）：1、异丁烯自聚生成二聚物 CH3 CH3 CH3 CH3 CH2C + CCH2 CH3 -CH-CH2-CH2-C CH2 CH3 CH3 主要发生在醇烯比小于1的情况下。2、甲醇缩合成二甲醚（DME） 2CH3OH CH3-O-CH3 + H20甲醇过量越多，生成的二甲醚越多。3、异丁烯水合生成叔丁醇（TBA） CH3 CH3 CH2C + H2O CH3 -C -OH CH3 CH3叔丁醇的生成量与原料含水量有关。通过选择适当的操作条件及原料配比，控制原料中的水含量，则可将副反应降到很低的程度。本装置共有3台反应器，物料在反应器中的流向是下进上出，第1个反应器的顶部出料进入反应产物冷却器，由循环水取走部分反应热，进入第2个反应器的底部进料口，再进入第3个反应器底部，第3个反应器顶部出料流出进入催化蒸馏及产品分离单元。（二）催化蒸馏及产品分离单元来自醚化单元的物料与催化蒸馏塔的塔釜出料换热后进入催化蒸馏塔，与补充甲醇接触，进行边反应边精馏过程，催化蒸馏塔的塔釜产出纯度不小于98%（重量）的MTBE产品。因塔较高，本装置催化蒸馏塔分为催化蒸馏塔上塔和催化蒸馏塔下塔。（三）甲醇萃取和甲醇回收单元催化蒸馏塔顶含甲醇的剩余碳四，进入甲醇萃取塔，用水作萃取剂将甲醇从C4中萃取出来，使甲醇与剩余碳四分离，含甲醇的萃取液进入甲醇回收塔，用蒸馏的方法将水与甲醇分离，以回收甲醇。第三节 工艺流程叙述一、 醚化反应单元从气分装置来的混合C4馏分经C4过滤器（FI25101AB）及C4聚结脱水器（FI25102AB）进入C4原料罐（V25101），用C4原料泵（P25101AB）升压送至C4-甲醇静态混合器（MI25101）。从装置外来的甲醇进入甲醇原料罐（V25102），甲醇经甲醇原料泵（P25102AB）升压后，一路送至C4-甲醇静态混合器（MI25101）；另一路补充甲醇送至补充甲醇净化器（V25103），经净化后的补充甲醇送往催化蒸馏塔上塔（T25101B）反应段。C4原料和甲醇原料通过FV25101和FV25102调节流量（使甲醇与异丁烯的比例为1.05），在混合器（MI25101）中充分混合，C4原料和甲醇的混合物经反应进料加热器(E25101)由1.0MPa蒸汽加热至40，混合物料进入醚化反应器（R25101A/B/C）的下部进料口。醚化反应器（R25101A/B/C）是膨胀床反应器（进料方式为下部进，上部出），共有3台，内装有离子交换树脂，该树脂即可用净化剂，又可用作反应催化剂。3台反应器串联使用，在开车初期，反应器R25101A/B/C的R25101A将作为首台反应器来使用，经过一段时间的反应后R25101A中催化剂首先失活，这时将进料切换到R25101B，R25101B 、R25101C 分别作为首台和中间反应器继续生产；将R25101A从流程中切出，更换新催化剂后将R25101A切入流程中R25101C的后面，作为末台反应器，投入生产。 经过一段时间的反应后R25101B中催化剂会随后失活，将进料切换到R25101C，R25101C、R25101A分别作为首台和中间反应器继续生产；用同样的方法将R25101B切出，装入新催化剂后切入流程中R25101A的后面作为末台反应器，投入生产；同样，R25101C中的催化剂随后失活，更换催化剂后，将R25101C切入流程中R25101B的后面。反应器具体切换顺序为：1、 新装置开车：R25101A R25101B R25101C；2、 R25101A更换催化剂后：R25101B R25101C R25101A；3、 R25101B更换催化剂后：R25101C R25101A R25101B；4、 R25101C更换催化剂后：R25101A R25101B R25101C；依此类推，循环更换催化剂，实现催化剂的不停车更换，提高了装置开工率。在反应器内，C4馏分中异丁烯与甲醇在催化剂的作用下发生醚化反应生成甲基叔丁基醚MTBE。该反应为可逆放热反应，虽选择性很高，在反应条件下仍有少量副反应发生：异丁烯水合生成叔丁醇（TBA），异丁烯自聚生成二聚物（DIB），甲醇缩合生成二甲醚（DME），正丁烯与甲醇生成甲基仲丁基醚（MSBE）等副反应。反应条件选择适当可使副反应控制在有限范围内。从反应器R25101A顶部出来温度为74.2的一级反应产物经压控阀PV-25101后进入反应产物冷却器（E25110），由温度控制阀TV-25102控制反应混合物料出口温度为40，经E25110冷却进入反应器R25101B进行充分反应，二级反应产物经压控阀PV-25102后进入反应器R25101C进一步进行反应，从醚化反应器R25101C顶部出来的三级反应物料经压控阀PV-25103后进入催化蒸馏单元。二、 催化蒸馏及产品分离单元自醚化反应器（R25101C）顶部流出反应产物进入催化蒸馏塔反应进料-MTBE产品换热器（E25102）与催化蒸馏塔下塔塔底MTBE产品换热后，进入催化蒸馏下塔（T25101A），T25101A 共有40层浮阀塔盘，在塔内醚化反应产物进行蒸馏分离。经精馏后，在T25101A塔釜得到纯度大于99%的MTBE产品。产品从塔釜排出，经反应进料-MTBE产品换热器（E25102）与反应进料换热后，再经MTBE产品冷却器（E25105）冷却至40后，由MTBE产品输送泵（P25110A/B）送至罐区，T25101A塔釜液位通过LV-25105控制。精馏后的T25101A塔顶碳四馏份进入催化蒸馏上塔（T25101B）的底部，在T25101B中继续进行反应。催化蒸馏塔下塔（T25101A）底设有催化蒸馏塔底重沸器（E25104），该重沸器以1.0MPa蒸汽作为加热介质，为催化蒸馏塔提供热源，重沸液从塔底进入重沸器，部分汽化后返回催化蒸馏塔下塔（T25101A）底部汽相空间，通过FV-25103调节蒸汽流量来控制塔底温度。催化蒸馏上塔（T25101B）下部为8段反应填料（8层反应催化剂捆包），上部则为规整填料。来自甲醇进料泵（P25102A/B）的补充甲醇，经补充甲醇净化器（V25103）净化后，送至催化蒸馏塔上塔（T25101B）反应段催化剂第一床层（控制补充甲醇与异丁烯的摩尔比为2左右）与从塔下部上升碳四中的剩余异丁烯进行反应生成MTBE，使反应向深度进行，以提高异丁烯转化率，催化蒸馏上塔（T25101B）中的异丁烯转化率可达96%。催化蒸馏塔上塔（T25101B）塔底的MTBE等较重组份由催化蒸馏塔接力泵（P25103A/B）加压送回往催化蒸馏塔下塔（T25101A）的顶部；含异丁烯小于0.20%（重量）的碳四组份从塔顶馏出，经压控阀PV-25104后，分两路分别进入催化蒸馏塔塔顶冷凝器E25103A、E25103B，经冷却至40后流入到催化蒸馏塔回流罐（V25104），在塔顶冷凝器（E25103AB）的循环水管上设置了温度调节阀TV-25105来调节回流罐（V25104）中物料的温度，以保证塔顶压力平稳，冷凝液一部分经催化蒸馏塔塔顶回流泵（P25104A/B）加压后，作为T25101B的回流，一部分作为甲醇回收单元甲醇萃取塔（T25102）的进料。三、甲醇萃取和甲醇回收单元自P25104A/B来的（反应剩余甲醇与剩余C4）的共沸物，进入甲醇萃取塔（T25102）下部。萃取水由萃取水泵（P25105）抽出，经萃取水冷却器（E25106）冷却至40，进入至甲醇萃取塔（T25102）上部。在甲醇萃取塔中，剩余C4与甲醇的混合物为分散相，萃取水为连续相，两相流体在塔内连续逆向流动，使甲醇被水所萃取。甲醇萃取塔的压力由塔顶出口管线上的压力调节阀PV-25106控制，塔底界面由塔底排出管线上的液位调节阀LV-25107控制。萃余液即基本不含甲醇的剩余C4从塔顶排出至剩余C4罐（V25106），用剩余C4泵（P25107AB）送出装置至罐区。萃取液为甲醇水溶液，从甲醇萃取塔（T25102）塔底经过甲醇回收塔进料-萃取水换热器（E25107）换热后进入甲醇回收塔（T25103）。甲醇回收塔（T25103）塔顶馏出物为甲醇、微量水和烃的混合物，经过塔顶冷凝器（E25108）冷凝至40后进入塔顶回流罐（V25105），通过TI25151监控回流罐温度以采取相应措施对塔顶压力进行控制。冷凝液用甲醇回收塔回流泵（P25106AB）抽出，其中一部分经调节阀FIC-25108用作甲醇回收塔（T25103）的回流打入塔顶，一部分送至甲醇原料罐（V25102）循环使用。甲醇回收塔底排出的是基本不含甲醇的水即萃取水，经甲醇回收塔进料-萃取水冷却器（E25107）与甲醇回收塔进料换热冷却后，经萃取水泵（P25105AB）加压，作为甲醇萃取塔（T25102）的萃取水，再经萃取水冷却器（E25106）进一步冷却后，送往甲醇萃取塔（T25102）上部循环使用，萃取水流量由FV-25106控制。甲醇回收塔底设有重沸器（E25109），该重沸器以1.0MPa蒸汽作为加热介质为回收甲醇塔提供热源，通过FV-25103调节蒸汽流量来控制甲醇回收塔塔底温度。第二章 原辅料和产品说明第一节 原辅料说明一、原料规格1、碳四原料碳四馏份由上游气体分馏装置提供，其组成见表2-1。表2-1 碳四组成表序号组份名称流量（kg/h）组成（重量）1C318.170.12异丁烯3960.6221.83正丁烯-12979.5516.44反丁烯-22452.6813.55顺丁烯-23197.5717.66异丁烷4069.6322.47丁烷1308.107.28异戊烷181.681.09合计181681002、甲醇规格及用途（1）甲醇理化性质分子式：CH3OH分子量：32相对密度（d）：0.7915沸点：64.7凝固点：-97.1闪点：11自燃点：470 雷德蒸汽压(38)：32kPa辛烷值：106（马达法 MON）；112（研究法 RON）爆炸极限：5.544%（体积）纯甲醇是无色透明、易挥发、易挥发的有毒可燃性液体，并带有与乙醇相似的气味；甲醇可通过呼吸道、皮肤吸收；可与水、乙醚、苯、酮以及大多数有机溶剂按各种比例混溶，而且与其中一些有机化合物开成共沸物。（2）甲醇的用途主要用于制造甲醛、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多种化工产品，也是农药、医药的生产原料以及重要的溶剂。（3）甲醇规格本装置用甲醇按国家标准优级品（GB338-92）采购，指标见表2-2。表2-2 甲醇规格表序号控制项目单位技术指标备注1外观无色透明液体，无可见杂质2色度（铂钴）号5.03密度（20）g/ml0.7910.7924温度范围（0，101325Pa）64.065.55蒸馏量（64.065.59，760mmHg）（重量）986沸程（包括64.60.1）0.87高锰酸钾实验分钟508水溶性实验-澄清9水分含量（重量）0.1010游离酸（以HCOOH计）ppm1511游离碱（以NH3计）ppm212羰基化合物含量（以HCOH计）ppm2013蒸发残渣含量ppm1014气味无特殊异臭气味15乙醇含量（重量）0.01二、辅助原料规格（一）催化剂规格1、催化剂的物化性质催化剂采用丹东明珠特种树脂有限公司的催化剂，催化剂的主要物化性质见表2-3。表2-3 催化剂规格表序号指标名称D005-G型D005-型1型态氢型氢型2外观灰色球型颗粒灰色球型颗粒3含水量 %505850584交换容积mmol H+/g（干）4.705.205湿真密度 g/ml（20）1.151.251.151.256湿视密度 g/ml0.750.850.750.857粒度mm0.351.250.351.258耐磨率%95959比表面积 m2/g4050405010平均孔径nm3845384511孔容ml/g0.370.400.370.4012最高使用温度 1201202、催化剂的结构目前，生产MTBE使用的大孔强酸性树脂是由三个基本部分组成的，可以用简式RSO-3H+表示。其中：R为具有交联网状结构的聚合物母体；SO-3为连接在聚合物链节上的极性官能团；H+为可以交换的离子，与SO-3结合在一起形成催化作用的活性中心。3、树脂催化剂的基本性质（1）树脂催化剂具有以下主要特性 强酸性其酸性大小一般用交换容量来度量，交换容量越高，催化剂的活性越高。 含水量无论在催化剂的生产过程中，还是在催化剂的贮运过程中，催化剂必须含一定量的水。绝对不含水的催化剂球体再遇水时就会崩裂成碎片。 溶胀性不含水的树脂催化剂（简称为干基）遇水、甲醇后，它的容积要增大（即称之为溶胀），各品牌催化剂的溶胀比不同，这主要与催化剂的交联度有关。 安全性树脂催化剂在醚化反应中表现为强酸性，但它对操作人员来讲是安全的，无论是干基或湿基，与人体短时间内接触都是无毒无腐蚀的。（2）树脂催化剂的主要技术性能指标树脂催化剂的主要技术性能指标包括：含水量、交换容量、堆密度、湿密度、真密度、粒度、比表面积、平均孔半径、孔容、溶胀比、交联度以及强度等。含水量树脂催化剂（湿基）一般含水量是50%2%，含水量为35%40%时，催化剂外表面无水，催化剂微孔内含水，这种催化剂可以流动，便于装卸。粒度醚化催化剂的平均粒径为0.550.60mm,但实际粒度分布范围很宽。小粒径催化剂反应活性高，但粒径太小床层阻力大，更细的催化剂颗粒会随着反应物料流出反应器；粒径太大会影响反应，活性低。一般要求粒径小于0.3mm和大于1.0mm的催化剂占催化剂总量的1%以下，由于反应器内用80目的丝网（网孔约0.20mm）支撑催化剂，小颗粒催化剂很可能堵死网眼，使床层阻力加大，更细小的催化剂会穿过网眼，随物料到催蒸馏塔的塔釜内，在高温条件下，使已生成的MTBE发生分解反应，影响MTBE的纯度。比表面积比表面积不是指催化剂小球的球面积，更多是指催化剂的微孔的内表面积，一般为4050 m2/g。孔径树脂催化剂的平均孔径一般为2040nm,但孔径分布实际上很宽。催化剂微孔的大小、形状和分布状况对催化剂的活性有影响，它与催化剂制造所使用的致孔剂的种类、数量和操作条件有关。孔容醚化树脂催化剂的孔容为0.350.45ml/g，比表面积、孔径和孔容，三者是相互关联的，比表面积一定，孔径越小，相对应的孔容也越小。交联度离子交换树脂的交联度一般是指在生产过程中所加入的交联剂（二乙烯苯）的质量百分比数，一般为8%20%。交联度高的催化剂含水量低，机械强度高，在水中和醇中浸泡后的溶胀比小，耐化学性和氧化性能提高，耐热性能降低，离子交换速度下降，在催化反应中表现为活性降低，选择性增加。醚化树脂催化剂的交联度应不低于18%。溶胀比树脂催化剂在水中或醇中溶胀后的体积和干基催化剂的体积之比称之为溶胀比，溶胀比的大小与催化剂的交联度有关。交联度为20%时，树脂催化剂的溶胀比为1.4左右。交换容量树脂催化剂的交换容量是指一定量的树脂催化剂所含有的可交换的氢离子数量。一般用每克干基树脂催化剂所含有的可交换氢离子的毫克（或毫摩尔）数来表示（质子交换容量）；也可以用单位体积树脂催化剂所含的可交换的H+当量来表示。交换容量越高越好，它是树脂催化剂最主要的技术指标之一。当交换容量小于3.0mmol H+/g（干）时，在常规操作条件下异丁烯的转化率小于90%。4、催化剂消耗量催化剂消耗量见表2-4。表2-4 催化剂消耗量表序号名称第一次装入量（m3）备注1醚化反应器净化剂D005-G186个月后更换2醚化反应器催化剂D005-16*22年更换3催化蒸馏塔催化剂253年更换合计75第1台醚化反应器首次装18m3净化剂（D005-G），6个月后更换为D005-型催化剂；第2、3台醚化反应器首次装16 m3催化剂（D005-），2年更换一次。5、D005-树脂催化剂使用过程中的注意事项（1）D005-树脂催化剂失活原因催化剂失活最主要的原因是原料中所含杂质（碱性物质和金属阳离子）所造成的。原料中带进的金属离子与催化剂发生离子交换反应RSO-3H+ + M+ RSO-3M+ + H+碱性氮化合物的中和反应RSO-3H+ + NH3 RSO-3NH4+ 硫化物中毒RSO3H + CH3SCH3 RSO3SHCH3 CH3在高温有水情况下，树脂上的磺酸基脱落RSO-3H+ + H2O R + H2SO4孔道堵塞异丁烯与丁二烯的二聚体、多聚体会堵塞孔道，阻碍物料与催化剂活性基团的接触。（2）相应的注意事项醚化反应的原料（混合碳四及甲醇）金属离子和碱性氮等杂质含量2ppm。丁二烯含量0.3%。严格控制反应物料的醇烯比，减少异丁烯的二聚体、多聚体的生成和沉积。醇烯比低，会使异丁烯聚合放出比醚化反应更多的热量，严重影响催化剂的活性和使用寿命。严格控制反应温度，在保证转化率的前提下，应选用较低的反应温度，以减少副反应的发生。严格控制反应物料中的水份含量，以减少叔丁醇的生成。（3）D005-树脂催化剂的推荐使用条件醇烯比 （mol比） 0.981.05:1反应温度 5080 最佳反应温度 5565空速 15h-1取佳空速 1.52.5h-1 最大压降 0.1MPaMTBE产量（/吨催化剂干品） FCC碳四 45006000吨以上反应器异丁烯转化率 FCC碳四 92%催化蒸馏塔异丁烯转化率 99.8% （二）二乙胺规格1、二乙胺理化性质中文名称：二乙胺英文名称：diethyl amine分子式： (CH3CH2)2NH分子量：73.14相对密度(水=1)0.71；相对蒸汽密度(空气=1)2.53熔点：-48沸点：55.5闪点：-26雷德蒸汽压(38)：53.32kPa爆炸极限：1.710.1%（体积）溶解情况：溶于水、乙醇和乙醚性状：无色透明碱性易挥发有毒液体，有强烈的氨臭味，能溶于水、醇、醚。易燃，能与空气形成爆炸混合物, 其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，有腐蚀性，能腐蚀玻璃。危险特性：可经吸入、食入、皮肤接触侵入人体，液体或雾会引起眼刺激或灼伤，皮肤反复接触，可引起变应性皮炎，皮肤长时间接触可致灼伤，口服会灼伤消化道，空气中最高允许浓度为25ppm。2、作用开车初期，由于催化精馏塔中的催化剂是新装的催化剂，一些小的催化剂颗粒会从催化剂的捆包中漏出来，分布在塔釜和下部各块塔盘上，在这些部位，催化剂在高温条件下活性很高，能使反应生成的MTBE发生分解反应，生成甲醇和异丁烯，从而影响塔釜MTBE的纯度，如果加入二乙胺，使塔板和塔釜的催化剂中毒失活，即可消除上述现象。3、消耗量为防止二乙胺进入催化剂床层，应严格控制二乙胺的注入量，加入量一般不超过10l。第二节 产品说明一、 MTBE产品说明（一）产品规格MTBE为本装置的主要产品中文名称：甲基叔丁基醚英文名称：methyl tert-butyl ether （缩写：MTBE）结构式或分子式 CH3 CH3 CO-CH3 CH3本装置的MTBE产品规格见表2-5。表2-5 MTBE产品规格表序号组份名称组成（重量）1MTBE99（扣除C5）2叔丁醇0.23二聚物0.74甲醇0.10（二）产品的物化性质及用途MTBE的物化性质及用途1、理化性质分子量：88相对密度（d）：0.7405沸点：55.3凝固点：-109闪点（闭杯法）：-28着火点：460 雷德蒸汽压：53.8kPa水溶解性：54.3g/l粘度（液体，20）：0.36 mPaS辛烷值：101（马达法 MON）；117（研究法 RON）折射率（-25）：1.3690爆炸极限：1.615.1%（体积）溶解情况：微溶于水，溶于乙醇、乙醚，与许多有机溶剂互溶，能与汽油以任意比例互溶，某些极性溶剂如水、甲醇、乙醇与MTBE形成共沸物性状：常温常压下为无色气体，重于空气，具有芳香气味。危险特性：属于低毒类，人过多接触后有头痛、恶心、呕吐、麻醉等症状，对眼和皮肤有刺激性。误服后可产生胃肠道刺激症状和中枢神经系统抑制。2、化学性质醚的化学性质在常温下不活泼，不与金属钠作用，对碱、氧化剂和还原剂都十分稳定，但能发生下列反应：（1）裂解 CH3 CH3 CH3-O-C- CH3 CH2C- CH3 + CH3-OH CH3（2）过氧化反应醚对氧化剂较稳定，但与氧长期接触可被氧化，生成过氧化物。3、用途MTBE是无铅高辛烷值汽油的添加剂，可以提高汽油的辛烷值，增加汽油中的氧含量，改善汽油的燃烧性能和大气环境。MTBE也是一种重要的化工原料，通过裂解可以制得高纯度的异丁烯。二、剩余碳四产品说明本装置副产品为未反应C4（剩余C4）馏分，可用作民用液化气燃料，也可作其它化工原料，其组成见表2-6。表2-6 剩余C4组成表序号组份名称流量（kg/h）组成（重量）1C314.280.12异丁烯57.120.43正丁烯-12926.3720.54反丁烯-22469.5817.35顺丁烯-23197.5922.46异丁烷4082.6628.67丁烷1313.289.28异戊烷171.281.29MTBE42.820.310合计14275100第三章 装置物料平衡及装置能耗第一节 装置物料平衡装置物料平衡装置物料平衡见表3-1。表3-1 装置物料平衡表序号物料名称%（重）Kg/ht/dt/a备注进料1C4馏份87.92518168436.031453002甲醇12.075249559.8819960合计10020663495.91165304出料1MTBE产品29.6286122146.93489762未反应C469.08514275342.601142003损失1.2872666.382128合计10020663495.91165304第二节 装置能耗装置能耗见表3-2。表3-2 装置能耗表序号项目消耗能耗折算值单位能耗单位数量单位数量MJ/t原料1新鲜水t/h0MJ/t7.1202循环水t/h567.33MJ/t4.19380.333除盐水t/h10MJ/t96.3154.084加热设备凝结水t/h-5.07MJ/t320.3-259.835电kWh/h110MJ/kWh10.89191.6661.0MPa蒸汽t/h5.07MJ/t31822581.247净化压缩空气Nm3/h200MJ/ Nm31.5950.888非净化压缩空气Nm3/h240MJ/ Nm31.1744.939氮气Nm3/h150MJ/ Nm36.28150.72合计3294.01本装置采用膨胀床和催化蒸馏技术，有利于降低单位能耗：1、采用膨胀床技术，通过物料的部分汽化来吸收反应热量以控制反应温度，节约了能量；2、采用催化蒸馏技术，充分利用反应热，使反应热供催化蒸馏塔内的液体蒸发，进一步降低能耗。第四章 工艺控制条件主要工艺指标见主要工艺指标一览表4-1。 表4-1 主要工艺指标一览表序号位 号单位指标控制范围醚化反应单元1LIA-251015030802LIA-251025030803LICA-251035030804醇烯比1.051.051.155TIC-25101404056TI-251138040757TI-251178040758TI-251188040759TI-2511980407510TRCA-251024540511TI-2511480407512TI-2512080407513TI-2512180407514TI-251224540515TI-2511580407516TI-2512380407517TI-2512480407518TI-2512580407519PRCA-25101MPa0.60.820PRCA-25102MPa0.60.821PRCA-25103MPa0.550.550.822异丁烯转化率%90催化蒸馏及产品分离单元1醚后醇烯比2.02TIC-251031001151001153LRCA-251055030804TIC-2510454.954565TIC-251054035456TI-251308060757TI-251318060758TI-251328060759TI-2513380607510TI-2513479.3788011TI-2513679.3788012TI-25138126.512612813LRCA-2510450308014PRCA-25104MPa0.500.500.0515LRCA-2510650308016PI-25105MPa0.550.550.0517回流比1.010.0518异丁烯转化率%96甲醇萃取和甲醇回收单元1LdRCA-251075030672TI-25146404023PRCA-25106MPa0.750.750.024PI-25107MPa0.800.800.025LICA-251115030806TI-251477574767LRCA-251095030808TI-25149116.71161189LICA-2511050308010PI-25108MPa0.050.050.0111PI-25109MPa0.080.080.0112回流比9.09.01.013TIC-25106757476第五章 醚化反应单元的操作第一节 单元任务、管理范围及单元职责一、单元任务 甲醇和混合碳四按照醇烯比1.05(摩尔比)混合后进入醚化反应器（R25101A/B/C），在催化剂的作用下进行醚化反应，使混合碳四中的异丁烯转化为MTBE，异丁烯的转化率大于90%，反应后的醚后碳四进入催化蒸馏及产品分离单元。二、管理范围醚化反应单元的管理范围包括从甲醇和混合碳四进入本装置开始至反应进料进催化蒸馏塔前所有管线、设备、阀门，其中主要的设备见表5-1。 表5-1 醚化反应单元主要设备表序号名称数量（台）设备位号1反应器3R25101A/B/C2换热器3E25101、E25110、E251023罐2V25101、V251024泵4P25101A/B、P25102A/B、三、单元职责1、熟悉本单元的主要设备结构和工作原理，熟悉本单元的工艺流程、生产原理及物料性质、工艺参数。2、负责本单元的开停车和正常调整、特殊操作。3、负责产品的质量控制，能正确分析影响产品质量的各种因素，对产品质量负直接责任。4、熟练掌握本单元异常现象和突发情况判断和处理的方法。5、按时巡检，发现问题、发生事故及时处理和及时汇报。6、搞好现场设备的维护、保养工作。7、文明生产，杜绝“三违”作业。8、平稳生产，精心操作，认真做好操作记录。9、不断提高本单元的操作技能，积极参加单元练兵活动。第二节 正常开车本装置包括醚化反应单元、催化蒸馏及产品分离单元、甲醇萃取和甲醇回收单元。正常开车顺序为先开甲醇萃取和甲醇回收单元、其后依次开醚化反应单元、催化蒸馏及产品分离单元单元。一、开车前系统确认（1）确认本装置所有容器和管线已按要求进行了清洗、吹扫、气密、消漏、置换（氧含量小于0.2%）。（2）确认反应器中的催化剂已装填完毕，并按要求进行了预处理（已醇洗）。（3）确认所有盲板状态符合要求。（4）确认所有阀门已关闭（除已正常投用运行的辅助系统和公用工程系统外），装置在微正压的氮气保护下。（5）确认各动设备已单机试运完毕，性能良好，符合开车运行条件。（6）确认动设备已送电。（7）确认并检查所有的DCS系统、仪表仪器、可燃气体检测报警系统、调节阀等已调校完毕，具备投用条件。（8）确认装置保温完好。（9）确认所有与装置相关的辅助系统和公用工程系统已投用运行正常。（10）通讯系统正常，消防器材、气防器材齐全、完好，消防通道畅通。二、开车步骤醚化单元开车操作步骤如下：(1) 碳四原料罐（V25101）引入混合碳四物料,并进行脱水；甲醇原料罐（V25102）引入甲醇物料。(2) 当V25101液位LIA-25101液位为30%， V25102液位LICA-25103为30%时，先启动甲醇进料泵（P25102），后启动碳四进料泵（P25101）, 通过FV-25101控制混合碳四流量由5t/h提至10t/h，每次提量数为300kg,（根据反应器床层温度决定提量速度）。(3) 通过FV-25102控制甲醇流量，使醇烯比为1.05左右。(4) 投用静态混合器（MI25101）及原料预热器（E25101）,通过TIC-25101控制预热器出口温度为40。(5) 投用反应器R25101A ，缓慢打开反应器（R25101A）底部入口阀，关闭出口阀，使催化剂床层均匀膨胀，并建立反应，R25101A床层温度在6570之间，R25101A顶部压力可通过PV-25101调节。(6) 当反应器R25101A顶部压力PRCA-25101为0.40MPa时，打开出口阀，投用反应产物冷却器（E25110），通过调节循环水量由TRCA-25102控制反应产物E25110冷后温度为45。(7) 注意观察反应器R25101A温度和压力的变化，并及时调整，当反应器床层温度平稳后，顶部压力PRCA-25101为0.60MPa时，投用R25101B，缓慢引反应产物E25110冷后物料至反应器（R25101B）底部，缓慢打开入口阀，出口阀关闭，R25101B建立反应，R25101B顶部压力可通过PV-25102调节。(8) 当反应器（R25101B）顶部压力PRCA-25102为0.60MPa时，打开R25101B出口阀，并投用R25101C，反应器（R25101B）顶部出来物料缓慢引入至反应器（R25101C）底部，缓慢打开入口阀，出口阀关闭，R25101C建立反应，R25101C顶部压力可通过PV-25103调节。 (9) 当R25101C顶部压力部压力PRCA-25103为0.55MPa时，向催化蒸馏及产品分离单元送料。(10) 调整反应状态，待催化蒸馏及产品分离单元稳定后，逐步将进料量提至正常值，稳定好生产运行。注：在本单元，首台反应器中催化剂使用六个月后需要更换，该反应器更换催化剂后作为末台反应器使用，此时原中间反应器作为首台反应器使用，因此反应器存在以下三种串联方式（1）R25101A R25101BR25101C （2）R25101BR25101CR25101A （3）R25101CR25101AR25101B三、操作要点(1) 先投用反应产物冷却器（E25110）循环水系统。(2) 醚化反应器入口醇烯比1.050.05；醚化反应器操作温度4080；醚化反应器操作压力0.550.8MPa；醚化反应器异丁烯转化率90%。(3) 控制好各反应器床层温度及压力，根据R25101B、R25101C床层温度控制好二反（R25101B）进料温度；反应器压力升高时由反应器顶部放空线泄压，并防止开停工罐（V25107）超压。(4) 盲板要按要求进行拆装、确认，并做好记录，盲板要挂牌标识。第三节 正常操作一、醇烯比控制1、醇烯比的计算以混合C4进料量和甲醇进料量来计算： 醇烯比=（WMe/32）/(WC4*CAO/56)式中：WMe为甲醇进料量，kg； WC4为混合C4进料量，kg； CAO为混合C4中异丁烯质量分数，%本单元醇烯比控制为1.05。2、混合C4进料量的控制混合