年产5万吨甲基叔丁基醚生产工艺

摘要信息本设计以年产10万吨甲基叔丁基醚设备生产工艺设计为主，以反应部分为工艺设计对象，以国内外成熟的MTBE生产工艺和技术为基础，结合吉林市地区的自然和地理条件，按工作要求产量设计该工艺过程。我国目前是世界上汽油消费高、使用量高的国家，相反，使用甲基叔丁基醚作为汽油添加剂，可以提高汽油烷值和汽油燃烧效率，减少CO及其他有害物(臭氧、苯、丁二烯等)的排放，因此建设这项事业非常重要。我们使用的合成工艺是由混合碳4的异丁烯和甲醇在强酸苯乙烯系阳离子交换树脂催化剂上反应合成MTBE。这次设计不是业界最先进的技术，但对我们目前的实际情况来说是最成熟的。我们会持续努力改善MTBE的生产过程。请评委们谅解。关键词：甲基叔丁基醚异丁烯甲醇目录摘要第一章简介11.1概述11.1.1 MTBE生产历史记录和生产前景11.1.2设计标准11.1.3站点选择和设计区域的自然条件研讨会配置和员工21.2工序说明21.2.1原料规格21.2.2副产品规格31.2.3安全标准31.2.4产品特性41.2.5生产工艺和工序说明61.2.6生产管理清单101.2.7废物和处理10第二章计算部分122.1物料会计122.1.1整个工厂物料平衡122.1.2反应器材料平衡132.1.3 MTBE蒸馏塔材料平衡192.1.4萃取塔原物料平衡202.1.5回收塔物料平衡222.2热平衡232.2.1单周期冷却器E-101热平衡242.2.2第一期的热平衡242.2.3 T101B塔式地板排放换热器E104热平衡计算262.2.4 T101进料换热器热平衡计算262.2.5 T101热平衡计算(含T101B立式地板再沸器E106、T101A塔冷凝器e107)272.2.6 E108热平衡282.3反射器部分计算312.3.1 R101各部分出口温度计算312.3.2计算R101分段密度322.3.3催化剂的用量和床高计算332.3.4反应器直径计算342.4蒸馏塔计算362.4.1蒸馏塔材料平衡362.4.2蒸馏塔各部分的温度计算372.4.3回流比和理论托盘数372.4.4计算进料位置372.4.5精馏塔全塔热平衡372.4.6精馏塔塔直径和塔高计算372.5萃取塔计算372.5.1测定萃取塔的理论系列372.5.2萃取塔直径计算372.5.3计算萃取塔高度372.6换热器计算372.7泵计算372.7.1进口电阻372.7.2 372.8技术和经济会计37-III-第一章简介1.1概述甲基叔丁基醚(MTBE)是高辛烷值汽油添加剂，可以用MTBE替代四乙铅，减少对环境的污染。MTBE也是低污染低成本碳4分离的新手段。用于丁烯橡胶的聚合级异丁烯的降解。异丁烯在0.5%以下的直链丁烯用作丁烯氧化氨丁二烯的原料。通过分解MTBE获得的异丁烯只能通过简单蒸馏和洗涤获得99.5%纯度的异丁烯。MTBE是新兴的重要化学产品，广泛应用于法国、意大利、加拿大等国家。我国也有广泛的发展前景。1.1.1 MTBE生产历史和生产前景雷切尔发现酒精和烯烃醚化反应几十年来，相关文摘指南很少，但指导甲基叔丁基醚的专利很多。1973年意大利首次启动10万吨/年MTBE工业设备，作为新兴汽油添加剂，MTBE受到各国石油化学界的关注，其产量每年增长54%。MTBE产业是当今非常有希望的新兴产业之一。1979年我国开始研究MTBE合成产业。自1983年我国首次建设500万吨/年化工型MTBE工业设备以来，增长速度快，已形成一定规模的生产能力。MTBE的原料异丁烯的制造技术是在一个异丁烷中用异丁烯制造的技术生产MTBE的理想方法。总产出率达95%。MTBE生产工艺一般用酸性离子交换树脂合成MTBE，在填充床中使用甲基和异丁烯在液相70%到100%的酸性离子交换树脂进行。离子交换树脂是磺化聚苯乙烯和二乙烯苯共聚物。我国继齐鲁5500吨/年MTBE装置生产后，先后运营上海燕山、吉华、浙江、抚顺等MTBE工业设备。采用催化蒸馏新工艺的第一个4万吨/年MTBE工业设备建成投产，表明我国生产工艺水平达到了80年代国际先进水平。目前中国石油吉林分公司的MTBE生产水平达到了5万吨/年。1.1.2设计标准12按要求设计年产量10万吨的MTBE生产工艺。随着MTBE取代四乙基铅，环境污染减少，用途扩大，世界各国对MTBE的需求增加，世界各国正在寻求更先进的方法来投资MTBE生产。这表明建设项目很重要。目前MTBE的合成方法主要为：1，离子交换树脂方法2，硫酸方法3，催化精馏。目前催化精馏是最先进的，但没有被广泛使用。硫酸具有腐蚀性，本设计采用了离子交换树脂方法。该法应用最早，技术比较成熟，采用一塔工艺，能耗低，经济。位于松花江江边，水源丰富，在松花江江边建设的车间，拥有丰富的水电站、火力发电厂、电力厂、能源、资源也丰富。本设计设备中使用的原料是从吉华104工厂丁二烯中提取的。使用的甲醇原料来自吉化化肥厂生产的甲醇，为MTBE生产奠定了坚实的基础。1.1.3站点选择和设计区域自然条件研讨会的配置和人员选择1.1.3.1站点工厂以充分的水电建设在吉林市铁东。1.1.3.2设计区域的自然条件吉林市的自然条件如下。平均气压755.66mmHg最高温度36.6c最低温度-38c平均相对湿度71%最大冻土深度7.410厘米最大降雪420mm平均风速2.7m/s松花江水温15最高水温251.1.3.3工作场所配置和结构工厂包括生产工厂和辅助车间。辅助工作场所包括办公室、流程组、设备组、化学课、机器维修。本车间为连续自动化生产，分4个班，4个班，分3班工作，全年生产7200小时。1.1.3.4设备布局不良易燃易爆性，主设备露天布置，考虑吉林地区的低冬季气温和长气候条件，泵集中安装在室内，反应器和塔并列安装，冷凝器和换热器控制两层和三层，调节仪表安装在控制室。1.2进程说明1.2.1原料规格该装置从吉华炼油液化气分离厂催化分解碳4(异丁烯18%)和丁二烯萃取厂提取含异丁烯34.1%的碳4，并以51.326: 1(重量比)为碳4原料配制。表1原材料规格序号原料的名字控制项目名称和指标注释1混合碳4原料异丁烯含量18 42%0.8%，0.5%ACN 20 ppm，阳离子4p pm水-0.03%，其他碳4:平衡计量2甲醇外观：无色透明液体，比重：0.791至0.792初始蒸馏点；64 65.5，蒸馏 99.2%游离酸： 0.002%，游离碱 0.005%水0.05%，酸价(kohpg/g) 0.035蒸馏残渣 0.002%用HAC计算计量3碱液NaoH含量 6%4盐酸溶液HCL含量 12%5催化剂外观：灰色球形，孔容量：0.25 0.29ml/g交换等效：4.24.8mg等效/g干树脂膨胀率：1.3-1.75，强度：99%比表面；13-15，粒度：10-60颈部1.2.2副产品规格表2副产品规格序号名字规格单位设计配额1丁烯-1丁烯-1%到41%， 18.4%异丁烯 0.4%，甲醇 0.15%MTBE0.5%t19.072馀额分割MTBE98.7%Kg101.2.3安全标准31.2.3.1防火、防爆等级和卫生标准根据生产中使用的原料、中间产品及成品的特性，各部件生产的防火和防爆标准规定如下：表3防爆等级和卫生标准序号地点防火等级防爆等级避雷等级1设备区域a级等级两类2泵房a级等级两类3中间罐区a级等级两类1.2.3.2材料和成品的爆炸范围和卫生安全浓度表4材料和成品的爆炸范围和卫生安全浓度序数号码名称闪点c磁化点c爆炸限制%爆炸限制%空气中允许的浓度mg/L上限制下限1碳三组分-66.7455-5101120.52碳四组分-40至-804551220.13碳五组分-406.91.254甲醇1243336.55.50.055MTBE-26.78.41.60.351.2.3.3安全措施装置安全功能：原料碳4、甲醇、副产品丁烯-1馏分及成品MTBE等是易燃易爆介质。闪点低于环境温度，蒸汽和空气在异常运行中。误操作时，设备拆卸和维护等可能会产生爆炸性混合物。甲醇、MTBE具有一定的毒性，辅助材料及盐酸等水溶液具有腐蚀性，系统运行压力也高。具体措施：(1)控制可燃物，文明生产，防止跑、拖、落、漏、可燃物泄漏。(2)构图空气和氧化剂、设备密封，氮气棒和水封等与可燃物和氧气隔离。(3)去除馀烬。(4)纵火税和爆炸波的扩展和扩散没有形成新的燃烧条件。(5)提高安全技术，加强安全管理。1.2.4产品特性31.2.4.1 MTBE物理属性表5 MTBE物理属性总是有好几个人叫单位数据沸点c55.2冰点c-108.6巨型c26.7生成自由能量(Gf298)液体KJ/mol-119.90圣像535.30点火点c460宽度空气vol%1.6-8.4液体比率重量(d15.56)0.746临界压力Amt33.85溶解度在20 到100克的水中溶解以太g4.89在20 到100克醚溶解水1.5燃烧热量Kj/35.1079热敷潜热Kj/321.1776液体热容量kj/k2.1328调光手指数(20)1.3689绝对熵液体KJ/mol265.1806圣像357.6446建立栏液体KJ/mol-313.3991圣像1.2.4.2 MTBE化学性质MTBE化学特性包括：(1)MTBE与氧气或空气接触时不能形成爆炸性过氧化物。(2)MTBE接触强无机酸时，发生分解反应，产生异丁烯、甲醇和碳氢化合物。(3)MTBE存在酸性三氧化二铝，在20 和压力条件下生成异丁烯、甲醇，此特性产生高纯异丁烯。(4)MTBE和甲醛在阳离子树脂中反应140 ，产生异戊二烯、甲醇。(5)MTBE位于230 280 ，有催化剂的情况下，可与空气氧化生成异戊二烯。1.2.4.3生产原则MTBE由混合碳4的异丁烯和甲醇在强酸苯乙烯大孔阳离子交换树脂催化剂上合成。主反应方程式：副作用方程式：(TBA)选择工艺参数，综合考虑力学和热力学因素，采用外循环冷却绝热固定床反应器，采用水提取方法回收过量甲醇后，用蒸馏分离甲醇水，回收甲醇。1.2.5生产工艺和工艺说明车间分为反应、蒸馏、回收三个工序。836#罐区的混合碳4原料通过FRQ109记录和积累流量后，通过碳4原料罐v10，V101水平通过LICA101液位调节器稳定，845B地区的工业甲醇通过FRQ110记录和积累流量后，进入甲醇储罐V102，液位由LIA115显示和报警，罐内部压力为2389.03Pa从P108A/B泵中提取的甲醇由原料泵P101A从V102缸中提取碳4，由FRC101控制的流8.922T/Hr和P102A/B甲醇泵中的甲醇接触，酒精以1.05 1.2: 1进入X101混合器中混合。P101泵签名中加入碳4原料，通过在线色谱AR101分析原料中的异丁烯含量，通过甲醇原料泵P102A/B提取V102中的甲醇，通过FI111测量，与P101中的碳4混合。碳4原料，