气分MTBE装置技术讲座.ppt

1、1,气分、MTBE装置简介,石化公司,气分车间,2,主要内容：,一、气分装置 （一）装置概述 （二）装置的工艺特点 （三）装置安全特点 （四）装置的基本原理 （五）装置工艺原则流程图 （六）装置的工艺控制指标 （七）装置物料及能量平衡 （八）装置技术改造 （九）装置的现状分析 (十)、装置下一步的工作重点 二、MTBE装置 （一）装置概述 （二）装置的工艺特点 （三）装置的基本原理 （四）装置工艺原则流程图 （五）装置的工艺控制指标 （六）装置物料及能量平衡 （七）装置技术改造 （八）装置的现状分析 （九）装置下一步的工作重点,3,第一部分:气体分馏装置简介,4,(一)、装置慨述,前郭石化分公

2、司气体分馏装置是1993年4月破土动工，1994年9月建成，并于同年11月一次投料试车成功。 本装置原设计年加工能力为12万吨，由洛阳工程公司设计。经过2000年8月改造后年加工能力达到了16万吨。 装置的原料为重油催化生产的经过脱硫脱水处理的液化气（总硫20ppm、微量水500ppm）。生产的主要产品有： 混合C4馏分：主要为MTBE装置提供原料。 精丙烯（纯度99.5%）：主要为聚丙烯装置提供原料。 丙烷馏分（纯度87%）。,5,(一)、装置慨述,为了配合1万吨/年聚丙烯装置的投产，给聚丙烯装置提供高质量的精丙烯，于1995年11月在我装置后部增建了一套我厂设计室设计的处理能力为7万吨/年

3、的丙烯脱硫脱水精制系统。 本装置所使用的仪表为FC系列可编程调节器，主要控制方案有：T201顶压力采用分程控制、T203顶压力采用“热旁路”控制、塔底温度采用与重沸器热源介质流量串级控制。 装置占地面积6362=3906平方米。 本装置共有设备71台，其中塔10台，冷凝冷却器14台，空冷器3台，换热器5台，容器14台，机泵23台，升压器2台。,6,表1 设备概况表,7,(一)、装置慨述,装置的具体位置: 四氢氟喃装置 叠合装置 MTBE装置 重油催化装置 正门,8,二、装置的工艺特点,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、操作等方面的问题，根据我公司生产工艺

4、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C4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C4不作进一步的分离,9,三、装置安全特点,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、丙烷和混合C4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A类火灾危险的场所。,10,四、气体分馏装置的基本原理,气体分馏装置是以液化气为原料,通过分馏生产出精丙烯、丙烷和混合C4馏分的过程。 分馏是利用烃类的物理性质

5、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，这就是分馏过程。 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。 气体分馏工艺最基本的设备是由精馏塔、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，进料,11,四、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，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，汽相上升到精馏段，液相下流到提馏段。通过塔板的精馏 作用，沿塔高向上，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。塔顶馏出物经塔顶冷凝冷却器冷凝

6、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，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，一部分作为产品。,12,四、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。 冷却器 精馏塔 塔顶馏出物 进料 重沸器 塔底物,13,五、装置工艺原则流程图,C2.C3 C2 C=3 C2C3C4C5 C3 C4C5 CO3,14,五、装置工艺原则流程图,C2.C3.C4.C5 C2.C3 C2 C=3 T201 T202 T203A T203B CO3 C4C5 C3,15,五、装置工艺原则流程图,V-01

7、G-01/AB G-02 G-03 G-04 精丙烯 丙烯来,16,六、装置的工艺控制指标1、原料及产品质量控制指标,17,六、装置的工艺控制指标2、主要工艺控制指标,18,七、装置物料及能量平衡1、物料平衡：,19,2、能量平衡,20,八、装置技术改造,1995年，由于装置刚刚开始运行，装置的各种矛盾都暴露了出来，机泵密封的严重泄漏，曾一度影响装置的正常运行，经过多方努力，并采取了相应的措施，如P202一泵两用、应用变频调节器等，使这一问题基本得到了解决。装置运行刚刚步入好转，循环水水质差、来水温度高、压力波动等因素，特别是夏秋两季严重威胁着装置的平稳生产。虽采取将二循环水（后改至四循环）并

8、入我装置，大修中又增设了一台冷凝冷却器（E203C），1996年又对部分冷凝冷却器进行了两次除垢处理等措施，但效果不够理想，1997年公司对全厂循,21,八、装置技术改造,环水水质、温度、压力等进行了一系列相应的处理，从97年夏秋两季冷凝冷却器运行情况来看，效果比较理想，至此循环水的影响因素才得以缓解。 装置自投产以来，主要进行了以下一些技术改造： 1、由于来自外界系统的热水所供给的热量满足不了装置的需要，所以在装置投产初期，装置热源110热水全部改为1.0Mpa蒸汽。 2、脱丙烷塔（T201）和精丙烯塔（T203）的压控调节由原来的冷、热路三通调节改为热旁路调节。,22,八、装置技术改造,3

9、、由于冷却效果不佳的原因，脱丙烷塔（T201）塔顶增设塔顶冷凝冷却器（E203/C）。 4、P205/A、B、P206/A、B等机泵安装了变频调速器 5、脱丙烷塔顶回流泵（P202）出口与脱乙烷塔进料泵（P203）出口加连通线，停运行P203，可用P202一泵代两泵。 6、在进装置液态烃原料线以及丙烷、丙烯、混合碳四出装置线都安装了质量流量计。 7、为了安全以及局部设备便于切除或切换，装置内所有冷换设备的烃线出入口都增加了切断阀及相应的跨线。,23,八、装置技术改造,8、将原一催化装置供应全公司瓦斯的H206，搬迁到我装置。 9、根据停工时各局部存液较多，在个别部位增加了停工抽出线，以减少停工

10、期间的物料损失。 2000年根据公司生产规模，对气体分馏装置进行了扩能技术改造，改造规模为16万吨/年，其改造主要内容如下： 1、四个塔主体不动，重新确定塔盘开口率。 2、更换T201进料泵、T202回流泵，其他机泵不动。,24,八、装置技术改造,3、为增加T203顶的冷却效果，新增了三台蒸发式空冷器，原料预热器整体更换，E204、E205、E207AB壳体不动，仅更换管束，以增大换热面积。 4、部分工艺管线改造。 5、各塔底重沸器及原料预热器热介质控制方案改造。,25,九、装置的现状分析,装置经过十余年的运行，通过摸索和改造，进一步得到了完善和优化，但仍然存在某些薄弱环节，仍然存在制约装置平

11、稳运行的“瓶颈”，特别是目前气分装置的加工量为23t/h，是设计负荷的115%。即在超设计负荷下运行，而维持目前的负荷，有以下因素影响装置的平稳安全运行： 1、T203冷却效果的好坏直接影响气分装置的加工负荷，由于我装置又是四循环的末端，特别是夏秋两季，对丙烯的回收率影响较大。,26,九、装置的现状分析,2、热源介质流量控制调节阀无法投自动，原因是蒸汽流量表为电容式涡街流量计，由于设计参数和安装等原因使测量的流量数据不准。因此只能手动调节，当1.0Mpa蒸汽压力波动时，给各塔的温度平稳控制带来了很大的难度。 3、蒸汽冷凝回水系统管线振动较大，经常有震裂的现象发生，对安全生产是个威胁，原因是各塔

12、热介质回水的温度、相态不同所致。,27,十、装置下一步的工作重点,1、为保证装置三年两修或两年一修中长周期平稳安全运行，消除制约装置平稳运行的“瓶颈”，积极解决装置上述存在的问题及目前高负荷生产中出现的制约平稳生产的问题。 2、为降低能耗对装置热源进行改造（即使用低温热）。 3、学习其他厂家同类装置的先进经验，找出我装置的差距，早日使装置达标。,28,第二部分:MTBE装置简介,29,一、装置慨述,前郭石化分公司MTBE装置是95年4月破土动工，因某种原因装置缓建，根据市场需要，该装置于1999年5月续建，同年10月开工试车。 本装置设计生产规模为年产2万吨MTBE产品，由洛阳工程公司设计。

13、装置的原料为气体分馏装置生产的混合C4组分和外购的甲醇，在催化剂作用下，经过反应、分馏、萃取、回收的工艺过程，生产出MTBE（纯度95%）和未反应C4。,30,一、装置慨述,本装置所使用的仪表为SMAR公司生产的、以四回路调节器（CD600）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：反应进料即以混合C4流量为主回路，甲醇流量为付回路的双闭环比值控制系统、 共沸塔底温度与重沸器热源介质流量组成串级控制系统、甲醇精馏塔塔底液位与塔底抽出流量组成均匀控制系统。 装置占地面积6262=3844平方米。 本装置共有设备48台，其中反应器2台，塔3台，冷凝冷却器9台，

14、换热器6台，容器11台，机泵17台。,31,表1 设备概况表,32,二、装置的工艺特点,本装置采用膨胀床、固定床结合，低醇烯比的MTBE合成技术，即混合C4中的异丁烯和甲醇合成MTBE的工艺过程，该设计异丁烯的转化率达到90%以上，具有以下特点： 1、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，不易由于局部超温而使催化剂受损，引起二甲醚（DME）、二聚异丁烯等付产物增多。,33,二、装置的工艺特点,2、采用低醇烯比将有利于减少DME(付反应产物)的生成以满足下游装置进料的要求。 3、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。,34,三

15、、装置的基本原理,MTBE（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。它可以代替四乙基铅作为高辛烷值汽油的添加剂，其马达法辛烷值101，研究法辛烷值118。 MTBE的合成是在催化剂的作用下，混合C4中的异丁烯和甲醇反应制得的。 具体反应过程如下，其反应是一个可逆放热反应。 CH3OH + (CH3)C=CH2 = CH3O-C(CH3)3,35,四、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。其流程有以下特点： 1、反应部分由一个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，因在一级膨胀

16、床反应器中异丁烯已反应80%以上，固定床反应器异丁烯转化率较低，反应温升很小，故固定床反应器不设外循环冷却取热。,36,四、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MTBE产品，然后用无离子水为萃取剂，萃取脱除C4中的MeOH，这种产品分离流程，可避免因水洗脱除MeOH，再蒸馏分离的C4和MeOH而引起的MTBE产品的部分损失和含水MTBE产品的干燥问题。,37,五、装置工艺原则流程图,R201 R202 T201 T202 T203 甲醇 混合C4 MTBE产品 未反C4,38,五、装置工艺原则流程图,V201 V205 T201 T202 T203 R201,39,六、

17、装置的工艺控制指标1、主要工艺控制指标,40,六、装置的工艺控制指标1、主要工艺控制指标,41,六、装置的工艺控制指标2、产品质量控制指标,42,七、装置物料及能量平衡1、物料平衡：,43,2、能量平衡,44,八、装置技术改造,装置自投产以来，主要进行了以下一些技术改造： 1、E208A/B、E209A/B冷换器由新鲜水冷却改为循环水冷却，防止对系统循环水质的污染。 2、部分机泵安装了变频调速等设施，主要是P202B、P203B。 3、部分机泵由普通离心泵改造为磁力泵，主要是P208B、P208C 4、共沸塔顶压力控制由原设计的“热旁路”改为冷却器循环水流量控制。,45,九、装置的现状分析,目前MTBE装置的加工量为13t/h，是设计负荷的130%。即在超设计负荷下运行，而维持目前的负荷，有以下因素影响装置的平稳安全运行： 1、由于目前的加工负荷高于设计负荷30%，塔顶冷凝冷却器、塔底重沸器、部