MTBE装置生产原理及工艺流程学习教案

1、会计学1MTBE装置生产装置生产(shngchn)原理及工艺原理及工艺流程流程第一页，共55页。第1页/共55页第二页，共55页。第2页/共55页第三页，共55页。第3页/共55页第四页，共55页。第4页/共55页第五页，共55页。MTBE装置装置(zhungzh)简介简介 甲基叔丁基醚（MTBE）装置以抽余C4和甲醇为原料，原设计第二生产方案年处理抽余C4 32500吨，生产MTBE 19864吨，粗丁烯9616吨，副产剩余(shngy)C4 10224吨。 MTBE装置由齐鲁石化公司设计院提供基础设计，大庆石化总厂设计院完成初步设计和施工图设计。第5页/共55页第六页，共55页。 1988

2、年5月投产，投资37495162元，装置占地面积15600m2。 2001年10月装置进行(jnxng)了扩能改造，年处理抽余C4处理能力提高到52000吨，生产MTBE 29963吨，粗丁烯29384吨。同时装置由原来的DDZ型仪表控制改为DCS控制。2001年10月配合塑料厂丁烯精制项目改造，MTBE装置又增设了F103和H218两台设备。第6页/共55页第七页，共55页。第7页/共55页第八页，共55页。 来自丁二烯抽提装置的混合C4原料进入原料罐R301/1.2，来自储运公司的CH3OH原料进入甲醇原料罐R101。分别经B101、B102提高压力后混合，混合物料经混合器混匀后进入一反离

3、子过滤器L101，除去物料中的金属阳离子等有害杂质(zzh)。过滤后的物料首先进入H101/1.2与来自初馏塔塔底的产品MTBE换热。温度升至45左右进入一反进料预热器H102。第8页/共55页第九页，共55页。 用0.3MPa蒸汽或SC0将物料预热到55以后进入(jnr)第一反应器F101，混合C4中的异丁烯和甲醇在大孔径强酸性阳离子交换树脂作用下，进行醚化反应生产MTBE。 从第一反应器底部出来的反应物料进入(jnr)初馏塔进料换热器H104/1.2与初馏塔釜液换热后进入(jnr)初馏塔T101。初馏塔底含MTBE的釜液经H104/1.2、H101/1.2冷却到40左右进入(jnr)MTB

4、E中间罐R205，然后经泵B209送至成品罐区。第9页/共55页第十页，共55页。 初馏塔顶产物经H105冷凝、冷却至58进入回流罐R105，罐内物料用B105升压后一部分送回T101塔顶作为回流，另一部分凝液与甲醇混合经过冷却器H107后进入二反离子过滤器L102，滤出金属阳离子等有害杂质后进入二反F102。从二反底部出来的物料进入三反F103，三反底部出来的物料进入脱C4塔T201，或经H218冷却后进入甲醇萃取(cuq)塔T202。脱C4塔T201底产品MTBE与初馏塔底的MTBE在H101/1.2内混合后进入中间罐R205。第10页/共55页第十一页，共55页。 脱C4塔顶气相经冷凝器

5、H201冷凝、冷却到50进入回流罐，罐内物料(w lio)用B201升压后一部分送回T201塔顶作为回流，另一部分凝液进入甲醇萃取塔或进入脱异丁烷塔T204。 含甲醇的混合C4由底部进入甲醇萃取塔T202，T203塔釜液作为萃取剂由塔上部进入，在14m高的鲍尔环填料上，混合C4与萃取水逆流接触。第11页/共55页第十二页，共55页。 顶部的萃余C4被萃取(cuq)剂冷却至40以下进入R207。底部含CH3OH 310%的水溶液进入甲醇回收塔T203。塔顶气相经H206冷凝、冷却到40进入回流罐R202，不凝部分由罐顶放入大气，罐内物料用B203升压后一部分送回T203塔顶作为回流，一部分返回原

6、料罐R101作原料循环使用。第12页/共55页第十三页，共55页。 R207中的C4经B204泵输送至H208或T201（前水洗流程进T201，后水洗流程进H208），预热后进入脱异丁烷塔T204，塔顶气相被冷凝到45后进入R203罐，一部分气相（主要是C3和异丁烷）被排入火炬，全部凝液用B206送回T204塔顶作为回流（原料(yunlio)中异丁烷含量高时需要采出液相）。被脱除C3和部分异丁烷的C4落入塔底，由B205输送到粗丁烯-1塔T205。第13页/共55页第十四页，共55页。 粗丁烯-1塔T205塔顶气相经H212冷凝到65后进入回流罐R204，物料用B208升压后一部分送回T205

7、塔顶作为回流，另一部分经冷却(lngqu)器H215冷却(lngqu)至40进入R302。塔底物料经冷却(lngqu)器H214冷却(lngqu)后直接或用B207泵输送去原料一罐区。第14页/共55页第十五页，共55页。第15页/共55页第十六页，共55页。MTBE装置(zhungzh)物料流程图第16页/共55页第十七页，共55页。四、关键控制(kngzh)点及控制(kngzh)方法第17页/共55页第十八页，共55页。 MTBE装置工艺过程包含反应、精馏和萃取，采用的都是常规设备，没有大机组也没有连锁，操作条件比较(bjio)缓和，没有高温高压部位，整个控制比较(bjio)简单，相对而言

8、，装置的控制关键点在反应部分，特别是一段反应器，反应器的调整重点和难点是温度的调整，其次是萃取部分的调整。第18页/共55页第十九页，共55页。去H104去H203/R202来来MTBEMTBE去R205B203来甲醇销售处来甲醇H103来火炬火炬火炬去R208S3S3凝液去F102/T201去H107573.52-023 323.51-027 894.5573.5323.5573.51-003 573.51-001 894.5323.546573.5573.5573.56894.51-028 573.5573.51-036 473.51-004 894.5L102573.5573.5573.

9、5去R103573.5323.51-032 323.51-008 894.5RS-04 10841084573.5473.51-026 573.51-030 573.5323.5573.5573.514144444444573.5894.51-005 894.51-006 894.5894.5894.5573.5323.5323.5RS-05 894.5573.51-029 573.51-007 894.5来MTBE323.5混合器R105、R201伴热89TTT第19页/共55页第二十页，共55页。 反应投料醇烯比是重要的参数，它直接影响到MTBE产品质量和T101的能源消耗。醇烯比过大MT

10、BE中甲醇含量升高，T101的能源消耗增加。 投料醇烯比一般(ybn)控制在0.981.02之间，现在我们实际操作采用的是大醇烯比操作，一般(ybn)都控制在1以上，醇烯比是否合适的判定主要是A3的分析结果，一反醇烯比的调整一反醇烯比的调整(tiozhng)第20页/共55页第二十一页，共55页。 但是(dnsh)一个重要的判断依据是T101的操作状况，一般来讲，当醇烯比过小时产品中聚合物和叔丁醇含量增加，T101他釜温度升高，醇烯比过大时T101中部温度首先升高，继而顶部温度升高，为了控制顶部温度降低蒸汽时顶部温度微降，中部温度基本不降而另民办温度迅速降低。第21页/共55页第二十二页，共5

11、5页。3CHCH3CH2CHO3CH3CHC2CH3CHOH3CH 醇烯比的计算(j sun)基础是质量守恒定律和化学方程式，MTBE合成反应方程式如下：方程式表明，甲醇、异丁烯和MTBE的当量(dngling)比是1：1：1，即质量比是4：7：11，对于一定投料量和一定组成的BBR投料来说，所需甲醇量是第22页/共55页第二十三页，共55页。74异丁烯含量碳四投料量5828. 002. 174100%1甲醇投料量碳四投料量的甲醇量改变甲醇含量 计算结果乘以醇烯比即为所需甲醇(ji chn)量，目前计算所用的0.583是醇烯比为1.02时的情况，该值来自于 当见到A3分析需要进行调整时可以按照

12、(nzho)如下方法计算，第23页/共55页第二十四页，共55页。 第一反应器的反应温度调整比较困难，通过工况的调整可以使反应段集中在很短的一段内也可以使其在一段催化剂床层中进行，所以反应温度的控制从两个方面入手，即调整取热强度(qingd)和取热面积。对反应温度影响比较大的参数有进料温度、反应压力、脱盐水流量、脱盐水温度。一反温度(wnd)的调整第24页/共55页第二十五页，共55页。 进料温度的调整进料温度的调整 进料温度产生两方面的影响，一是影进料温度产生两方面的影响，一是影响进入反应器的热量，二是影响起始反应速响进入反应器的热量，二是影响起始反应速度。进料温度升高会使得度。进料温度升高

13、会使得(sh de)进入反应进入反应器的热量增加，提高反应器取热负荷，进料器的热量增加，提高反应器取热负荷，进料温度降低降低反应器取热负荷。在催化剂投温度降低降低反应器取热负荷。在催化剂投用初期上层催化剂活性较高，为了降低反应用初期上层催化剂活性较高，为了降低反应强度进料温度控制的要低一些，催化剂使用强度进料温度控制的要低一些，催化剂使用的中后期上层催化剂活性降低，为了提高顶的中后期上层催化剂活性降低，为了提高顶层催化剂的反应量要适当提高进料温度，维层催化剂的反应量要适当提高进料温度，维持顶部温度。持顶部温度。第25页/共55页第二十六页，共55页。 反应压力的调整反应压力的调整 反应压力对反

14、应温度影响较大，反应压力越反应压力对反应温度影响较大，反应压力越低越有利于反应热的移出，压力过低时物料内汽相低越有利于反应热的移出，压力过低时物料内汽相含量过大，物流不稳定含量过大，物流不稳定(wndng)，影响，影响T101的操的操作。反应压力过低会导致催化剂磨损比较严重。反作。反应压力过低会导致催化剂磨损比较严重。反应压力设定的过高影响热点取热，一般来讲反应压应压力设定的过高影响热点取热，一般来讲反应压力顶在力顶在0.750.8MPa为宜，催化剂投用初期反应压为宜，催化剂投用初期反应压力控制的低一些利于取热。催化剂使用后期反应压力控制的低一些利于取热。催化剂使用后期反应压力控制的高一些，促

15、使顶部温度维持在一个较高的力控制的高一些，促使顶部温度维持在一个较高的水平。水平。第26页/共55页第二十七页，共55页。 脱盐水温度的调整脱盐水温度的调整 反应温度对脱盐水温度非常敏感，反应温度对脱盐水温度非常敏感，水温的微小变化都会影响到反应温度，水水温的微小变化都会影响到反应温度，水温过低会造成循环水资源浪费，同时工艺温过低会造成循环水资源浪费，同时工艺上也难于实现。过低的水温极易使床层顶上也难于实现。过低的水温极易使床层顶部温度迅速降低，使顶部反应量降低，在部温度迅速降低，使顶部反应量降低，在中部已形成高温区。水温控制中部已形成高温区。水温控制(kngzh)的过高床层温度会升高，副反应

16、量增加，的过高床层温度会升高，副反应量增加，催化剂寿命缩短。通常情况下水温控制催化剂寿命缩短。通常情况下水温控制(kngzh)在在5055为宜。为宜。第27页/共55页第二十八页，共55页。 脱盐水量的调整脱盐水量的调整 反应温度对脱盐水量不敏感，但是反应温度对脱盐水量不敏感，但是(dnsh)脱盐水量的调整有长效性，当水温一定脱盐水量的调整有长效性，当水温一定时通过调整水量和水量分配可以使床层某部的时通过调整水量和水量分配可以使床层某部的温度升高或降低，在催化剂投用初期以顶部进温度升高或降低，在催化剂投用初期以顶部进水为主，辅助以中部少量进水。中后期主进水水为主，辅助以中部少量进水。中后期主进

17、水口逐步下移。由于进料口前一层折流板通道位口逐步下移。由于进料口前一层折流板通道位于进水口侧向，所以水量调整是有利于该侧（于进水口侧向，所以水量调整是有利于该侧（南侧）床层温度降低。南侧）床层温度降低。第28页/共55页第二十九页，共55页。 开工初期的调整开工初期的调整 检修开工初期反应器的调整是一个检修开工初期反应器的调整是一个重点，这时反应器内充满大量甲醇并且整重点，这时反应器内充满大量甲醇并且整个床层温度较低。在操作上于正常时期有个床层温度较低。在操作上于正常时期有所不同，首先投料醇烯比采用低醇烯比控所不同，首先投料醇烯比采用低醇烯比控制，进料温度提高（制，进料温度提高（5560），反

18、应），反应压力脱盐水温度控制的略高一点压力脱盐水温度控制的略高一点(y din)（0.85MPa），脱盐水温度升高（），脱盐水温度升高（55），脱盐水量降低（，脱盐水量降低（TV102开度开度10%以下）以下）。第29页/共55页第三十页，共55页。 采用此操作参数的目的是因为甲醇与催化剂间形成氢键，甲醇的脱附比较困难，由于甲醇对催化活性中心的笼壁，反应进行的比较困难，以上所作的一切调整都是为了(wi le)提高反应温度的，反应温度的提高加速了甲醇的脱附，同时也提高了催化剂催化活性，使得投料初期能够获得满意的转化率。第30页/共55页第三十一页，共55页。 反应压力的选择与反应温度的关系不很明

19、显，但是降低操作压力仍然有利于反应热的取出，所以压力一般不控制的太高，压力也不能控制过低，压力控制的过低反应器内气相含量(hnling)增加，容易导致T202进料量的不稳定，进而影响到T202的操作稳定，引起界面的剧烈变化，并可能导致萃取液中夹带碳四。二段反应器的调整二段反应器的调整(tiozhng)第31页/共55页第三十二页，共55页。 二段反应器一般(ybn)情况下不会发生温度超高现象，这是由于其中异丁烯含量决定的，但是在上道工序来料温度偏高时保护床内会发生反应出现超温，进而使得反应器上层温度偏高，二段反应器温度偏高时的调整手段有三个，一是使进料全部通过H107，降低保护床进料温度。二是

20、提高二反补甲醇量，控制保护床内反应的发生。三是到现场调整盘管水量，但是它仅对中下部温度的调整有效。第32页/共55页第三十三页，共55页。 二段反应器的一个调节重点就是要保证一定数量（30kg/和）的新鲜甲醇进料，再二段反应器内及易发生异构化反应，即正丁烯转化为顺反丁烯，醇烯比越小、反应温度(wnd)越高这种异构化反应进行的越剧烈，当发生异构化反应时可以通过补充大量新鲜甲醇的办法来终止异构化反应，但是在这个过程中要保证反应温度(wnd)，否则MTBE合成反应也会受到影响，使异丁烯转化率不够而影响到粗丁烯产品质量。第33页/共55页第三十四页，共55页。 萃取塔是一台填料(tinlio)塔，下部

21、装满鲍尔环，上部膨大部分中空，用来沉降分离碳四和水，下端设置有篦板和筛板用来支撑填料(tinlio)，进料口装有莲蓬形喷头，萃取水自膨大部分下端进入，在重力作用下向下流动，物料自底部侧面进入，由于其密度小于水，在浮力作用下向上流动，萃余液自塔顶产出，萃取液自底部中央产出。甲醇(ji chn)萃取系统的调整第34页/共55页第三十五页，共55页。 萃取水量是萃取塔需要控制的一个最重要的参数，它涉及到能否将甲醇(ji chn)含量脱除到满足粗丁烯的生产需求，保证萃取水的质量比保证数量更为重要，在萃取水质量保证的前提下，只要保证水为连续相就能够满足脱除甲醇(ji chn)的需求，现在的料水体积比控制

22、在7：1左右，实际上还可以进一步放大到10：1。第35页/共55页第三十六页，共55页。 甲醇回收塔常见的波动现象有两个，一个是出现液泛，另一个是出现干板。出现液泛的原因一般都是因为回流量过大，正确的操作方法是保证蒸汽量，降低回流量，如果(rgu)回流罐剩余空间较大可以大幅度降低，首先将甲醇蒸入塔顶，然后通过逐步提高回流至正常的办法将塔调整稳定，调整的过程中罐内的甲醇也能很快地合格。第36页/共55页第三十七页，共55页。 塔出现干板主要是因为塔内进入了过轻组分即碳四的缘故，碳四进入正常运行的塔内后，碳四迅速气化以极高的速度上升(shngshng)，将塔板上的液体夹带进入上一层塔板，正确的调整

23、是首先调整萃取塔杜绝碳四进入甲醇回收塔，甲醇回收塔保持正常的温度迅速将塔内碳四组分排出，在调整过程中注意碳四的排出速度，以免塔内气速过高掀翻塔板，但是也要保证塔釜温度，保证萃取水质量，整个过程等待的成分要多于调整。第37页/共55页第三十八页，共55页。 MTBE装置生产的是粗丁烯，即丁烯-1含量约50%的混合(hnh)碳四，装置整个生产过程都粗丁烯的质量产生影响。粗丁烯系统(xtng)的调整第38页/共55页第三十九页，共55页。剩余碳四凝液循环水循环水凝液火炬火炬火炬裂解粗丁烯伴热伴热FK-11 894.5573.5573.5573.5573.5573.5323.5ZQ10-07 323.

24、54323.56573.5573.5573.5573.5894.5894.5N10-07 323.5323.5火炬火炬氮气氮气44444323.5473.5573.5323.510842-039 1594.5573.52-040 21982-036 10841084323.5473.5573.5894.52-034 1594.52-033 1594.5894.5894.5S-10 27381594.51594.5S-9 1594.5573.51594.5473.5473.5573.5473.51084ZQ3-1 1594.5573.5573.5N3-1 1084108466573.5573.5

25、473.51594.544573.5894.5894.5473.5573.5573.5573.51084氮气氮气46611火炬火炬裂解473.5裂解473.5FK-14 894.52-031 573.52-061 573.52-0412-035 1594.5粗丁烯循环线6第39页/共55页第四十页，共55页。循环水循环水循环水循环水凝液循环水循环水火炬火炬4至线原料二丁烯外送10842-045 1594.5FIQ202FIQ203火炬氮气FK-11 894.5573.5473.52-050 573.510842-048 1594.5FK-14 894.52-042 573.5氮气氮气氮气火炬火

26、炬火炬火炬火炬323.5573.5573.52-049 27381594.5S3-2 1594.52-046 1084894.5323.52-044 1594.5894.5573.52-043 219621982198894.521981594.52-047 573.5323.51084573.51594.510841594.52-051 573.5573.5573.5573.5573.5573.5573.5573.5573.5573.5573.5573.5573.5573.5573.5573.5323.5N3-2 894.5894.52-052 573.5573.52-053 573.52-

27、038 573.514573.5 B1单元来料线MTBE进罐线FIQ*第40页/共55页第四十一页，共55页。五、目前存在(cnzi)的问题及解决办法第41页/共55页第四十二页，共55页。 甲醇回收系统腐蚀严重； 催化剂更换周期(zhuq)偏短； 尾气排放量大。装置存在的主要(zhyo)问题第42页/共55页第四十三页，共55页。装置(zhungzh)存在问题的解决 甲醇回收系统腐蚀严重 甲醇回收系统腐蚀主要是酸腐蚀，酸来源于催化剂携带的残算和甲醇带入的甲酸，在醚后碳四进入萃取(cuq)塔前加装阴离子交换床或碱洗罐可以有效地缓解腐蚀，此外还可以采取定期换水的办法解决，目前我们采用的就是此方法

28、。第43页/共55页第四十四页，共55页。 催化剂更换周期偏短 催化剂更换周期偏短是装置扩能改造遗留的问题，装置扩能改造时没有对反应器进行改动，催化剂装填量没有增加。目前(mqin)采取的解决办法是增加保护床催化剂更换频率，将保护床催化剂更换频率增加至每年3台次；采用D005型高活性催化剂。第44页/共55页第四十五页，共55页。 尾气排放量大 按照设计，装置不产生尾气，由于原料中C3组分含量远高于设计值，装置不得不进行尾气排放。尾气曾回入裂解气压缩机二段入口，也曾经并入燃料气，最终都因为无法操作而终止，目前尾气只能(zh nn)排入火炬，没有好的利用方法。第45页/共55页第四十六页，共55

29、页。六、装置的技术发展(fzhn)方向第46页/共55页第四十七页，共55页。 MTBE装置采用的一段列管式固定床二段筒式固定床工艺是目前最落后的工艺，该工艺流程长，能耗高，特别是丁烯-1生产(shngchn)部分，需要经过粗提和精提两道工序，使得丁烯-1生产(shngchn)成本大幅度提高。 MTBE装置工艺装置工艺(gngy)现状现状第47页/共55页第四十八页，共55页。 目前比较先进的MTBE生产工艺是催化蒸馏工艺，一段反应器采用混相床或固定床，二段反应器和两台分离塔合并成一台催化蒸馏塔，甲醇回收采用吸附回收方法，醚后碳四经过严格精馏直接生产精丁烯，工艺流程大大缩短，产品能耗下降。目前还发展了汽油加氢与醚化同时(tngsh)进行的工艺。 MTBE工艺发展工艺发展(fzhn)方向方向第48页/共55页第四十九页，共55页。 比照原设计工艺，MTBE装置已经进行了一定程度的优化，主要是在反应器的操作上引入了混相思想，使得装置在主要设备没有进行改动的情况下处理(chl)能力增加了一倍，装置处理(chl)能力提高后能耗得到了降低。就装置目前状况来说，进行改造的意义已经不大