MTBE装置操作规程

甲基叔丁基醚装置操作程序第一章设备概述C4混合馏分中的异丁烯与甲醇在催化剂作用下合成甲基叔丁基醚(MTBE)是20世纪70年代中期发展起来的一项新的石油化工技术。由于其高辛烷值，甲基叔丁基醚是生产无铅高辛烷值汽油的理想混合物。同时，反应后的C4馏分可以精馏得到高纯度的丁烯-1，这是一种经济合理利用C4馏分中丁烯-1的好方法。为了满足市场需求，充分利用C4资源，进一步提高产品的社会效益和经济效益，我厂建成了国内第一套15000t/aMTBE放大装置。该装置的特点是外循环固定床和催化蒸馏组合工艺，与8万t/a气体分离装置形成联合生产装置。该装置占地200平方米，与配气装置共用一间手术室，总投资360万元人民币(折合外汇12.7万美元)。2005年3月破土动工，2005年5月5日竣工，2005年5月10日顺利开工。第二章工艺原理和工艺第一节生产技术简介1、原料制备-醚化反应部分原料C4馏分从装置外的液化气罐区或上游气体分馏装置进入装置的C4原料罐(V-101)。分离并沉淀可能携带的水后，C4馏分由C4原料泵(P-101/1.2)输送至C4-甲醇混合器(R-101/A)。来自装置外罐区的新鲜甲醇进入甲醇原料罐(V-102)，然后由甲醇原料泵(P-102/1.2)送至R-101/A。上述两种物料在R-101/A中充分混合，混合物料通过在线醇烯比控制仪调节甲醇流量，使醇烯比保持在1.0，进入预反应器(R-101/A)顶部。预反应器(R-101/A)配有大孔强酸性阳离子交换树脂催化剂，既可用作净化剂又可用作催化剂。反应进料在合适的温度(45-65)下进入R-101/B后，进料中的异丁烯和甲醇反应生成甲基叔丁基醚，同时可能有少量副反应生成副产物如三丁基醚、二丁基醚、二甲醚等。R-101/B底部流出物进入催化蒸馏部分。2.催化蒸馏部分来自催化蒸馏塔的反应物料进入进料-甲基叔丁基醚产品换热器(E-104)，并在与甲基叔丁基醚产品换热后进入催化蒸馏塔(T-101)。T-101进料口位于汽提段的上部；在蒸馏塔中，甲基叔丁基醚在塔中被连续蒸馏和分离，使得异丁烯被深度转化以获得更高的异丁烯转化率。在催化蒸馏塔(T-101)的操作条件下，甲醇和未反应的C4形成低沸点共沸物，从塔顶蒸馏。大部分馏出物被催化蒸馏塔的冷凝器(E-105)冷凝，冷凝物进入催化蒸馏塔的回流罐(V-103)。催化蒸馏塔的回流泵(P-103)从V-103中提取冷凝液，部分冷凝液作为T-101的回流进入塔顶，部分冷凝液进入气体馏分V-205。T-101的底部流出物是甲基叔丁基醚产品，其被塔的压力压出，在进料-甲基叔丁基醚产品冷却器(E-104)中用T-101进料冷却，在甲基叔丁基醚产品冷却器(E-105)中冷却至40，并被送到装置外的甲基叔丁基醚产品罐中储存。为了使催化蒸馏塔(C-201)的反应段有足够的甲醇参与反应，需要加入一定量的反应段。补给甲醇补给甲醇泵(P-209/1.2)通过装有甲醇的净化器(D-211)送出并送至塔的反应段。在催化蒸馏塔的操作过程中，一定量的催化剂粉末可能流入塔底以分解甲基叔丁基醚。因此，钝化剂(二乙胺)应间歇泵入塔底。钝化剂由钝化剂泵(P-210)送入塔釜。C-201的底部装有催化蒸馏塔再沸器(E-203)，它使用蒸汽作为加热介质，为催化蒸馏提供热源。再沸液体从塔底进入再沸器，部分汽化后返回到C-201的底部空间。C-201的顶压是可控的C4馏分中的异丁烯和工业甲醇均以大孔强酸性阳离子交换树脂为催化剂，在温度40 80、压力0.7 1.5兆帕的操作条件下，反应生成甲基叔丁基醚，反应在液相中进行，属于放热反应。除了合成甲基叔丁基醚的主要反应外，在反应条件下还存在以下副反应：原料中的水与异丁烯反应生成叔丁醇，异丁烯自聚合生成低聚物；甲醇被冷凝产生二甲醚。副反应可以通过选择合适的反应条件和限制原料的含水量来控制。叔丁醇和异丁烯的低聚物也具有较高的辛烷值，可以与甲基叔丁基醚混合制成汽油。合成甲基叔丁基醚的主要反应选择性很高(98-99 )，副反应产物有限，在反应条件下，除C4馏分中的异丁烯外，其他组分都是惰性物质。原料中的碱性物质和金属阳离子是反应催化剂的毒物，这些毒物的总量应限制在不超过2ppm。随着操作过程的继续，上述毒物将与树脂催化剂进行离子交换，这将使一些催化剂失活。该部分主要由C4进料罐(D-201)、甲醇进料罐(D-202)、C4进料泵(P-201/1.2)、甲醇进料泵(P-202/1.2)和预反应器(R-201)组成。通过大型醇烯烃比分析仪控制反应器进料中醇烯烃的分子比。预反应器的作用是完成主要的醚化反应(异丁烯转化率约为90 )并同时提纯原料。为了控制反应温度，避免树脂催化剂在高温下失去活性，预反应器应采用外循环冷却集热。2.催化蒸馏部分催化蒸馏是在同一设备中同时进行催化反应和蒸馏的过程。预反应后的残余异丁烯和甲醇在催化蒸馏塔中混合反应器的反应段继续反应生成甲基叔丁基醚，并继续蒸发分离，从而合成甲基叔丁基醚的反应继续进行。因此，催化蒸馏可以实现异丁烯的深度转化。在C-201中合成甲基叔丁基醚的反应热被用来蒸发反应物料，从而节约能源。此外，在C-201的反应段中进行的反应是在材料的沸点温度下进行的。只要塔的压力控制稳定，反应温度基本恒定，不会导致催化剂过热。催化蒸馏塔的另一个功能是蒸馏，即产品分离。由甲醇和剩余的C4形成的低沸点共沸物从塔顶蒸馏出来。基本不含甲醇的纯度为97.5%或更高的甲基叔丁基醚是塔底产物，塔顶馏出物中甲基叔丁基醚的含量不超过50ppm。该部分主要由催化蒸馏塔(C-201)及其配套设备和辅助甲醇净化器(D-211)组成。C-201是该装置的关键设备之一，实现了异丁烯的深度转化，总转化率达到99%以上。为了实现深度转化，在C-201反应段补充甲醇。为了避免催化剂中毒，甲醇需要通过配备相同类型催化剂的D-211进行净化。3、催化剂性能指标(1)本装置使用的催化剂由北京安定特种树脂厂设计生产，质量规格如下：序列号项目单位规格1模型S-342类型氢型3出现灰色球形颗粒4平均粒度毫米0.555粒度分布1.0毫米wt2.40.3毫米wt1.06损耗效率wt857堆比重(干)g/ml0.6-0.658比表面积m2/g40-509孔容量ml/g0.35-0.4010平均孔半径A150-20011交换能力MgetH /g4.5-4.712含水量wt48-5313最高耐热温度C120(2)经我厂分析比较，决定采用性能不低于S-54的D-005催化剂为丹东第三化工厂生产。该树脂是一种具有大孔网络结构和磺酸基团的聚合物，是由苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物珠在适量造孔剂的作用下磺化反应得到的。如下所示：序列号指示器名称指示器1总数二乙胺无色，易燃，液体，有胺味，可与水、乙醇和乙醚混合。它的碱性能使催化剂失活，因此在本装置中用作钝化剂。序列号项目单位指示器评论1相对密度D200.7112沸点55.53冰点-50.04闪点17.785自燃点254.4，1906临界温度223.37临界压力兆帕3.55atm 56.528比热容千焦/千焦2.71Kcal/kgC.0.529气化热千焦/千焦530.74Kcal/kg.9110爆炸极限VOL2.2-第三节装置主要工艺指标、技术经济指标和能耗指标1.主要工艺指标(1)预反应器R-201温度：40-70压力：1.2兆帕(绝对压力)原料醇与烯烃的分子比为1.0外循环重量比为1.0-2.0(2)催化蒸馏塔C-201温度：75塔顶59.6塔底温度为137.5压力：塔顶0.80兆帕(绝对压力)塔底为0.85兆帕(绝对压力)回流比：1.1-1.22.消费配额：序列号名字规格单位每吨产品的消耗定额消费每小时每年1C4分数IC7(27.66)T0.6541.927154162甲醇T0.3681.08386643催化剂S-54公斤1.4461.446115004蒸汽1.0兆帕(安)T0.4882.56201805活水t=8T88.5260.8208.6*6电力380伏千瓦。H23.469.055.16*7净煤气Nm320.460.048.1*3、装置能耗指标：名字能耗(千卡/小时)蒸汽(1.0兆帕(安培)207.4循环水(t=8)26.1电(380伏)20.7净化空气2.4凝结水-18.9总数237.7第四节产品质量指标1.甲基叔丁基醚的物理性质序列号项目单位特征值评论1液体比重0.740202沸点52.5-58.53冰点-1084闪点-28岁关闭5燃点4606蒸发热千焦/千焦336.87比热cal/g0.518燃烧热千焦/千焦38.229燃烧范围VOL1.6-8.410汽压兆帕0.0753811里德蒸汽压兆帕0.05512折射率1.369813分解常数4.514表面张力爸爸1.9415粘度(功率/运动)Cp/Cp0.36/0.492816研究辛烷值11717发动机辛烷值MON10118甲基叔丁基醚在水中的溶解度wt4.02019水在甲基叔丁基醚中的溶解度wt1.3202.本装置的甲基叔丁基醚产品规格名字重量(%)甲基叔丁基醚97.5叔丁醇0.5-1.0低聚物0.3-0.6甲醇0.1C4 C50.5第四章岗位操作方法第一节班长岗位操作方法一、岗位任务熟悉设备各岗位的一般操作方法，能熟练操作uXL电脑键盘，调整各工位的数量和仪表，协调各岗位的正常生产，并能根据启停计划组织班组启停工作和事故处理；了解甲醇中毒的急救方法；记录并监督各项过程指标的实施；与车间合作，负责团队的日常管理。工作范围负责本单位的反应器、塔、容器、泵及相应管道，熟悉本单位所属设备的型号、规格、维护要求及验收标准，了解本单位详细的仪表控制流程、控制方法、运行参数及维护知识。根据装置的不同运行条件，具体操作方法如下：(a)安装开始1、指挥和协调各岗位做好施工前的准备工作。2、联系有关单位供应水、电、汽等。进入设备；原材料的取样和分析；液化气罐区准备接收未反应的C4和石油产品以及甲基叔丁基醚油。3、全面检查各岗位准备工作是否充分、完整。4、协调各岗位之间的联系，看全局，指挥各岗位启动。(2)设备的正常运行1.定期定点检查所有设备和仪器的运行和操作。2、组织全班人员加强均衡作业，相互配合，实现完整、优质、高产、低耗。3、发现问题及时查明原因，组织全班人员妥善处理。4、