气分MTBE装置技术讲座PPT学习教案

1、会计学1 气分气分MTBE装置技术讲座装置技术讲座 2 主要内容主要内容： 一、气分装置一、气分装置 （一）装置概述（一）装置概述 （二）装置（二）装置的工艺的工艺特点特点 （三）（三）装置安全特点装置安全特点 （四）（四）装置的基本原理装置的基本原理 （五）（五）装置工艺原则流程图装置工艺原则流程图 （六）（六）装置的工艺控制指标装置的工艺控制指标 （七）（七）装置物料及能量平衡装置物料及能量平衡 （八）（八）装置技术改造装置技术改造 （九）（九）装置的现状分析装置的现状分析 ( (十十)、装置下一步的工作重点、装置下一步的工作重点 二、二、MTBEMTBE装置装置 （一）（一）装置概述装置

2、概述 （二）（二）装置的工艺特点装置的工艺特点 （三）（三）装置的基本原理装置的基本原理 （四）（四）装置工艺原则流程图装置工艺原则流程图 （五）（五）装置的工艺控制指标装置的工艺控制指标 （六）（六）装置物料及能量平衡装置物料及能量平衡 （七）（七）装置技术改造装置技术改造 （八）（八）装置的现状分析装置的现状分析 （九）（九）装置下一步的工作重点装置下一步的工作重点 第1页/共34页 3 第一部分第一部分: :气体分馏装置简介气体分馏装置简介 第2页/共34页 4 ( (一一) )、装置慨述、装置慨述 v 本装置所使用的仪表为本装置所使用的仪表为FCFC系列可编程调节器，主要控制系列可编程

3、调节器，主要控制 方案有：方案有：T201T201顶压力采用分程控制、顶压力采用分程控制、T203T203顶压力采用顶压力采用“热旁热旁 路路”控制、塔底温度采用与重沸器热源介质流量串级控制。控制、塔底温度采用与重沸器热源介质流量串级控制。 v 装置占地面积装置占地面积636362=390662=3906平方米。平方米。 v 本装置共有设备本装置共有设备7171台，其中塔台，其中塔1010台，冷凝冷却器台，冷凝冷却器1414台，台， 空冷器空冷器3 3台，换热器台，换热器5 5台，容器台，容器1414台，机泵台，机泵2323台，升压器台，升压器2 2台。台。 第3页/共34页 5 设备名称设备

4、名称 总数总数 （台）（台） 气分气分 （台）（台） 精制精制 （台）（台） 设备名称设备名称 总数总数 （台）（台） 气分气分 （台）（台） 精制精制 （台）（台） 塔类塔类10104 46 6机泵机泵232321212 2 冷却器冷却器14141414 空冷器空冷器 3 33 3 换热器换热器5 55 5 升压器升压器 2 22 2 容器容器141411113 3 合计合计 717158581313 第4页/共34页 6 二、二、装置的工艺特点装置的工艺特点 v 确定合理的流程方案，这涉及到生产能力、工艺要求、确定合理的流程方案，这涉及到生产能力、工艺要求、 产品质量、设备投资、消耗、操作

5、等方面的问题，根据我公产品质量、设备投资、消耗、操作等方面的问题，根据我公 司生产工艺总体流程安排，确定我装置为采用能生产精丙烯、司生产工艺总体流程安排，确定我装置为采用能生产精丙烯、 丙烷和混合丙烷和混合C4C4的三塔流程，从操作和投资费用来考虑，此方的三塔流程，从操作和投资费用来考虑，此方 案优于其他方案，由于后部无配套装置，因此混合案优于其他方案，由于后部无配套装置，因此混合C4C4不作进不作进 一步的分离一步的分离 第5页/共34页 7 三、装置安全特点三、装置安全特点 v 气体分馏装置的任务是以液化石油气为原料生产合格的气体分馏装置的任务是以液化石油气为原料生产合格的 精丙烯、丙烷和

6、混合精丙烯、丙烷和混合C4C4馏分，从原料到产品这些物质具有闪馏分，从原料到产品这些物质具有闪 点低、引烃能量小、爆炸下限低、爆炸范围大等特点，一旦点低、引烃能量小、爆炸下限低、爆炸范围大等特点，一旦 发生泄漏，遇着火源就有燃烧、爆炸的危险，所以它们均属发生泄漏，遇着火源就有燃烧、爆炸的危险，所以它们均属 于易燃易爆危险品。根据国家有关规定，本装置属于甲于易燃易爆危险品。根据国家有关规定，本装置属于甲A A类火类火 灾危险的场所。灾危险的场所。 第6页/共34页 8 四、四、气体分馏装置的基本原理气体分馏装置的基本原理 v 气体分馏装置是以液化气为原料气体分馏装置是以液化气为原料, ,通过分馏

7、生产出精丙通过分馏生产出精丙 烯、丙烷和混合烯、丙烷和混合C4C4馏分的过程。馏分的过程。 v 分馏是利用烃类的物理性质的差异进行组分分离的物理分馏是利用烃类的物理性质的差异进行组分分离的物理 方法，即根据被分离组分的相对挥发度的不同进行分离，方法，即根据被分离组分的相对挥发度的不同进行分离， 这就是分馏过程。这就是分馏过程。 v 气体分馏是根据在一定的温度、压力条件下，混合物中气体分馏是根据在一定的温度、压力条件下，混合物中 各组分的相对挥发度不同而进行气体分离的一种方法。各组分的相对挥发度不同而进行气体分离的一种方法。 v 气体分馏工艺最基本的设备是由精馏塔、冷凝冷却器和气体分馏工艺最基本

8、的设备是由精馏塔、冷凝冷却器和 重沸器组成的。塔内装设塔板。进料板以上为精馏段，进重沸器组成的。塔内装设塔板。进料板以上为精馏段，进 料料 第7页/共34页 9 四、四、气体分馏装置的基本原理气体分馏装置的基本原理 板以下为提馏段，塔内进行精馏过程。原料进入进料板，板以下为提馏段，塔内进行精馏过程。原料进入进料板， 其汽、液相在进料板的温度、压力下分别与塔内的汽、液其汽、液相在进料板的温度、压力下分别与塔内的汽、液 相混合后，相混合后，汽相上升到精馏段，液相下流到提馏段。通过汽相上升到精馏段，液相下流到提馏段。通过 塔板的精馏塔板的精馏 作用，沿塔高向上，轻组分浓度递增，温度作用，沿塔高向上，

9、轻组分浓度递增，温度 递减；沿塔高向下，重组分浓度递增，温度递增。塔顶馏递减；沿塔高向下，重组分浓度递增，温度递增。塔顶馏 出物经塔顶冷凝冷却器冷凝冷却，一部分抽出作为塔顶产出物经塔顶冷凝冷却器冷凝冷却，一部分抽出作为塔顶产 品，一部分送回塔顶作塔顶回流。塔底由重沸器提供热量，品，一部分送回塔顶作塔顶回流。塔底由重沸器提供热量， 将塔底物加热，使塔底物中所含部分轻组分蒸发，作为塔将塔底物加热，使塔底物中所含部分轻组分蒸发，作为塔 内蒸汽。塔底（或重沸器）液相抽出一部分送回塔内，一内蒸汽。塔底（或重沸器）液相抽出一部分送回塔内，一 部分作为产品。部分作为产品。 第8页/共34页 10 四、四、气

10、体分馏装置的基本原理气体分馏装置的基本原理 气体分馏的基本工艺过程示意见下图。气体分馏的基本工艺过程示意见下图。 冷却器冷却器 精馏塔精馏塔 塔顶馏出物塔顶馏出物 进料进料 重沸器重沸器 塔底物塔底物 第9页/共34页 11 五、装置工艺原则流程图五、装置工艺原则流程图 C2.C3 C2 C=3 C2C3C4C5 C3 C4C5 CO3 第10页/共34页 12 五、装置工艺原则流程图五、装置工艺原则流程图 C 2 . C 3 . C 4 . C 5 C 2 . C 3 C 2 C=3 T201 T202 T203A T203B CO3 C4C5 C3 V 20 1 V202V203 V204

11、 第11页/共34页 13 五、装置工艺原则流程图五、装置工艺原则流程图 V-01 V-01 G-01/AB G-02 G-03 G-04 G-01/AB G-02 G-03 G-04 精 丙精 丙 烯烯 丙烯来丙烯来 第12页/共34页 14 项项 目目 设计指标设计指标 实际控制实际控制 碳二含量碳二含量% %（重）（重） 2 2 1 1 碳五含量碳五含量% %（重）（重） 3 3 1 1 总硫总硫PPM PPM 20 20 20 20 水水PPM PPM 500 500 500 500 丙烯纯度丙烯纯度% %（重）（重） 99.5 99.5 99.6 99.6 丙烯含水丙烯含水PPM P

12、PM 100 100 100 100 丙烯总硫丙烯总硫PPM PPM 5 5 5 5 丙烷纯度丙烷纯度% %（重）（重） 87 87 90 90 第13页/共34页 15 项项 目目 设计指标设计指标 实际控制实际控制 T201T201进料温度进料温度 71 71 70 70 T201T201顶压顶压MPA MPA 1.85 1.85 1.80 1.80 T201T201底压底压MPA MPA 1.95 1.95 1.85 1.85 T201T201底温底温 104.8104.8100 100 T201T201顶回流比顶回流比% % 2.42.42.4 2.4 T201T201顶回流温度顶回流

13、温度 41.8 41.8 32 32 T202T202顶压顶压MPA MPA 2.65 2.65 2.15 2.15 T202 T202顶回流比顶回流比% % 17.6 17.6 15 15 T203/A T203/A底温底温 57.557.556.5-57.556.5-57.5 T203/B T203/B顶压顶压MPAMPA 1.851.851.701.70 第14页/共34页 16 物料名称物料名称 设设 计计 19991999年年 （改造前（改造前 标定）标定） 20002000年年 （改造后（改造后 标定）标定） 收率收率% % 收率收率% % 收率收率% % 入入 方方 液态烃液态烃

14、 100100100100100100 出出 方方 精丙烯精丙烯 33.10 33.10 34.48 34.48 33.19 33.19 丙烷馏分丙烷馏分 9.24 9.24 7.39 7.39 5.575.57 叠合原料叠合原料 55.41 55.41 56.65 56.65 59.8859.88 燃料气燃料气+ + 损失损失 2.25 2.25 1.48 1.48 1.361.36 丙烯回收率丙烯回收率 939394.27 94.27 96.7896.78 第15页/共34页 17 名名 称称 单耗单耗 / /吨吨 原料原料 设设 计计 19961996年年 （标定）（标定） 200020

15、00年年 （标定）（标定） 循环水循环水 t/tt/t 61.19 61.19 94.00 94.00 108.04 108.04 电电 Kw.hKw.h ( (度度)/t )/t 11.8411.849.15 9.15 5.276 5.276 1.0Mpa1.0Mpa蒸汽蒸汽 t/tt/t0.23 0.23 0.900.900.905 0.905 110110热水热水 t/tt/t12.58 12.58 凝结水凝结水 t/tt/t-0.23 -0.23 -0.905 -0.905 新鲜水新鲜水 t/tt/t0.300.30 单位能耗单位能耗 万大卡万大卡/ /吨吨57.0757.0785.1

16、185.1174.94 74.94 第16页/共34页 18 第二部分第二部分:MTBE:MTBE装置简介装置简介 第17页/共34页 19 一、装置慨述一、装置慨述 v 本装置本装置设计生产规模为年产设计生产规模为年产2 2万吨万吨MTBEMTBE产品，产品，由洛阳工由洛阳工 程公司设计。程公司设计。 v 装置的原料为装置的原料为气体分馏装置生产的混合气体分馏装置生产的混合C4C4组分和外购的组分和外购的 甲醇，在催化剂作用下，经过反应、分馏、萃取、回收的工甲醇，在催化剂作用下，经过反应、分馏、萃取、回收的工 艺过程，生产出艺过程，生产出MTBEMTBE（纯度（纯度95%95%）和未反应和未

17、反应C4C4。 第18页/共34页 20 一、装置慨述一、装置慨述 v 本装置所使用的仪表为本装置所使用的仪表为SMARSMAR公司生产的、以四回路调节公司生产的、以四回路调节 器（器（CD600CD600）作为控制单元的小型集散控制系统，用其对全）作为控制单元的小型集散控制系统，用其对全 装置进行集中管理和控制。主要控制方案有：反应进料即以装置进行集中管理和控制。主要控制方案有：反应进料即以 混合混合C4C4流量为主回路，甲醇流量为付回路的双闭环比值控制流量为主回路，甲醇流量为付回路的双闭环比值控制 系统、系统、 共沸塔底温度与重沸器热源介质流量组成串级控制共沸塔底温度与重沸器热源介质流量组

18、成串级控制 系统、甲醇精馏塔塔底液位与塔底抽出流量组成均匀控制系系统、甲醇精馏塔塔底液位与塔底抽出流量组成均匀控制系 统。统。 v 装置占地面积装置占地面积626262=384462=3844平方米。平方米。 v 本装置共有设备本装置共有设备48台，其中反应器台，其中反应器2台，塔台，塔3台，冷凝冷台，冷凝冷 却器却器9台，换热器台，换热器6台，容器台，容器11台，机泵台，机泵17台。台。 第19页/共34页 21 设备名称设备名称 总数总数 （台）（台） 设备名称设备名称 总数总数 （台）（台） 塔类塔类3 3机泵机泵1717 冷却器冷却器9 9 反应器反应器 2 2 换热器换热器6 6 容

19、器容器1111 合计合计 4848 第20页/共34页 22 二、二、装置的工艺特点装置的工艺特点 v 本装置采用膨胀床、固定床结合，低醇烯比的本装置采用膨胀床、固定床结合，低醇烯比的MTBEMTBE合成合成 技术，即混合技术，即混合C4C4中的异丁烯和甲醇合成中的异丁烯和甲醇合成MTBEMTBE的工艺过程，该的工艺过程，该 设计异丁烯的转化率达到设计异丁烯的转化率达到90%90%以上，具有以下特点：以上，具有以下特点： 1 1、膨胀床反应器具有结构简单，装卸催化剂简易方便等膨胀床反应器具有结构简单，装卸催化剂简易方便等 优点，而且径向温度分布梯度小，有利于反应热扩散，不易优点，而且径向温度分

20、布梯度小，有利于反应热扩散，不易 由于局部超温而使催化剂受损，引起二甲醚（由于局部超温而使催化剂受损，引起二甲醚（DMEDME）、二聚）、二聚 异丁烯等付产物增多。异丁烯等付产物增多。 第21页/共34页 23 二、二、装置的工艺特点装置的工艺特点 v 2 2、采用低醇烯比将有利于减少、采用低醇烯比将有利于减少DME(DME(付反应产物付反应产物) )的生成的生成 以满足下游装置进料的要求。以满足下游装置进料的要求。 v 3 3、降低醇烯比还有利于减少甲醇回收系统的设备尺寸、降低醇烯比还有利于减少甲醇回收系统的设备尺寸 及能耗。及能耗。 第22页/共34页 24 三三、装置的基本原理装置的基本

21、原理 v MTBE MTBE（甲基叔丁基醚）是用于生产新配方汽油的优良调（甲基叔丁基醚）是用于生产新配方汽油的优良调 和组分，是实施汽油无铅化的重要手段之一。它可以代替四和组分，是实施汽油无铅化的重要手段之一。它可以代替四 乙基铅作为高辛烷值汽油的添加剂，其马达法乙基铅作为高辛烷值汽油的添加剂，其马达法 辛烷值辛烷值101101， 研究法辛烷值研究法辛烷值118118。 vMTBEMTBE的合成是在催化剂的作用下，混合的合成是在催化剂的作用下，混合C4C4中的异丁烯和甲中的异丁烯和甲 醇反应制得的。醇反应制得的。 v具体反应过程如下，其反应是一个可逆放热反应。具体反应过程如下，其反应是一个可逆

22、放热反应。 v CH3OH + (CH3)C=CH2 = CH3O-C(CH3)3 第23页/共34页 25 四、四、装置的工艺原则流程图装置的工艺原则流程图 该装置由反应部分、产品分离部分及甲醇回收部分组成。该装置由反应部分、产品分离部分及甲醇回收部分组成。 其流程有以下特点：其流程有以下特点： 1、反应部分由一个、反应部分由一个膨胀床反应器和一个固定床反应器组膨胀床反应器和一个固定床反应器组 成，为取走反应热，膨胀床反应器采用了外循环冷却取热，成，为取走反应热，膨胀床反应器采用了外循环冷却取热， 因在一级膨胀床反应器中因在一级膨胀床反应器中异丁烯已反应异丁烯已反应80%以上，以上，固定床反

23、固定床反 应器应器异丁烯转化率较低，反应温升很小，故异丁烯转化率较低，反应温升很小，故固定床反应器不固定床反应器不 设外循环冷却取热。设外循环冷却取热。 第24页/共34页 26 四、四、装置的工艺原则流程图装置的工艺原则流程图 2、产品分离部分采取先共沸蒸馏，分离出、产品分离部分采取先共沸蒸馏，分离出MTBE产品，产品， 然后用无离子水为萃取剂，萃取脱除然后用无离子水为萃取剂，萃取脱除C4中的中的MeOH，这种产，这种产 品分离流程，可避免因水洗脱除品分离流程，可避免因水洗脱除MeOH，再蒸馏分离的，再蒸馏分离的C4和和 MeOH而引起的而引起的MTBE产品的部分损失和含水产品的部分损失和含

24、水MTBE产品的产品的 干燥问题。干燥问题。 第25页/共34页 27 五、装置工艺原则流程图五、装置工艺原则流程图 R201 R202 T201 T202 T203 甲醇甲醇 混 合混 合 C 4 M T B E 产 品产 品 未反未反C4 第26页/共34页 28 五、装置工艺原则流程图五、装置工艺原则流程图 V201 V205 T201 T202 T203 R201 第27页/共34页 29 项项 目目 设计指标设计指标 实际实际 初期初期 后期后期 一一 反反 入口温度（入口温度（） 4848505040 40 出口温度（出口温度（） 8080707060 60 压力压力Mpa(绝）绝

25、） 1.41.41.41.41.151.15 醇烯比甲醇醇烯比甲醇/ /异丁异丁 烯（分子比）烯（分子比） 0.950.950.950.950.95 0.95 循环比（重量）循环比（重量） 1.51.51.51.51.5 1.5 二二 反反 入口温度（入口温度（） 40.840.8484840 40 出口温度（出口温度（）48.248.2636345 45 压力压力Mpa(绝）绝） 1.381.381.381.381.101.10 异丁烯转化率（异丁烯转化率（%） 909090909292 第28页/共34页 30 项项 目目 设计指标设计指标 实际控制实际控制 T201T201进料温度进料温度 61.5 61.5 60 60 T201T201顶压顶压MPA MPA 0.65 0.65 0.65 0.65 T201T201底温底温 128.8128.8125 125 T201T201顶回流量顶回流量 10109 9 T202T202顶压顶压MPA MPA 0.60 0.60 0.5 0.5 T202 T202温度温度