MTBE装置操作法.docx

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MTBE装置操作法

第一部分岗位任务及及外部联系

1.岗位任务

1.1.筒反部分

从一抽提装置或二抽提装置接收来的抽余碳四（BBR）及罐区接收来的甲醇，按1.02的醇烯比（甲醇和异丁烯的摩尔比），经离子过滤器充分进行混合，再进入三段外循环固定床筒式反应器（筒反）催化剂床层反应，使筒反三段总转化率达90%以上。

1.2.反应精馏部分

由筒反来的MTBE、C4、CH3OH的混合物进入到反应精馏塔中，补充少量的甲醇，同时进行反应和精馏，塔底得到MTBE产品，塔顶为醚后碳四，为1－丁烯生产提供合格原料。

1.3.甲醇水洗回收部分

将含有3～5%甲醇的醚后碳四进水洗塔（T-201）底部，及上部的萃取水在塔内填料表面逆向混合，经液－液萃取后，使塔顶水洗后的醚后碳四中甲醇含量小于90ppm，甲基叔丁基醚（MTBE）含量小于70ppm送往醚后碳四罐（V-206），作为1－丁烯生产的原料，底部含甲醇（一般≤11％）的醇水溶液送甲醇回收塔（T-202）回收甲醇，塔顶得到99.0％以上的甲醇，送甲醇原料罐（V-202），塔釜水（甲醇≤0.5％）作为萃取水循环使用。

1.4.1－丁烯精制部分

将水洗后的醚后碳四（含1－丁烯约60％）送至第一精馏塔（DA-303）精馏，的从塔顶脱除相对于1－丁烯较轻的碳三、异丁烯等轻组份和水（水及碳四形成共沸物），再经第二精馏塔（DA-304）精馏，从塔釜脱除相对于1－丁烯较重的顺反丁烯、正丁烷等组份，采至单体前乙腈作为丁烯生产的原料或罐区，塔顶得到纯度大于99.0％的合格1－丁烯产品送至罐区，作为聚乙烯生产的第二聚合单体。

2.装置及外界联系

序号

介质名称

来源

去向

外部交接条件

状态

温度

℃

压力MPa

管径

mm

1

抽余碳四

一抽提

V-201

液

40

0.7

Dg80

二抽提

液

40

0.7

Dg80

2

甲醇

罐区

V-202

液

常温

0.2

Dg80

GA-313出口

液

常温

0.2

Dg25

3

返罐区甲醇

P-201出口

罐区

液

常温

1.5

Dg50

4

返罐区碳四

P-202出口

罐区

液

40

1.8

Dg80

5

抽余碳四

一抽提

罐区

液

40

0.7

Dg80

6

二抽提

罐区

液

40

0.7

Dg80

6

MTBE

V-201

罐区

液

常温

0.6

Dg80

7

醚后碳四

V-206罐

罐区

液

常温

1.0

Dg80

8

液化气

DA-30塔顶

罐区

液

50

0.9

Dg80

9

碳三轻组分

DA-30塔顶

罐区

气

50

0.60

Dg25

10

1－丁烯

FA-306A/B

罐区

液

常温

0.8

Dg80

11

2－丁烯

DA-304塔釜

前乙睛

液

40

0.9

Dg25

12

2－丁烯

DA-304塔釜

罐区

液

40

0.9

Dg80

13

不凝气

MTBE/1－丁烯

气柜

气

常温

0.02

Dg400

第二部分原材料、产品及公用工程条件

1.原材料、辅助原材料规格、标准

1.1.甲醇

项目

单位

指标

试验方法

外观

无色透明液体,无可见杂质

GB338-92

色度（铂-钴）

≤5

GB338-92

密度20℃

g/cm3

0.791-0.792

GB338-92

沸程

℃

64.0-65.5

GB338-92

蒸馏量

ml

≥98

GB338-92

温度范围（包括64.6±0.1）

℃

≤0.8

GB338-92

高锰酸钾试验

Min

≥50

GB338-92

水溶性试验

澄清

GB338-92

水份含量

%

≤0.10

GB338-92

游离酸含量（HCOOH计）

10-6

≤15

GB338-92

游离碱含量（以NH3计）

10-6

≤2

GB338-92

羰基化合物（以HCOH计）

10-6

≤20

GB338-92

蒸发残渣

10-6

≤10

GB338-92

气味

无特殊异臭气味

GB338-92

1.2.二乙胺

项目

指标

试验方法

外观

无色透明液体，无异物

YB2428－83

二乙胺含量，%

≥99.0

YB2428－83

一乙胺含量，％

≤0.20

YB2428－83

三乙胺含量，％

≤0.20

YB2428－83

乙腈含量，%

≤0.50

YB2428－83

其他杂质含量，%

≤0.10

YB2428－83

1.3.化工型MTBE专用树脂催化剂

项目

单位

指标

试验方法

含水量

%

50～58

GB/T5775－1987

质量交换当量

mmol/g

≥5.0

GB/T8144－1987

湿视密度

g/ml

0.72～0.82

GB/T8331－1987

湿真密度

g/ml

1.18～1.28

GB/T8330－1987

耐磨率

%

≥90

GB/T12598－1990中5.2～5.9

粒度（0.315mm~1.250mm）

%

≥95

GB/T5758－1987

*外观：

灰褐色不透明球状颗粒

1.4.抽余碳四（BBR）

项目

单位

指标

丙烷＋丙烯＋丙二烯

m%

≤0.8

1，3－丁二烯

m10-6

≤60

1.5.醚后碳四（用作丁烯-1原料）

项目

单位

指标

异丁烯

m%

≤0.29

1，3－丁二烯

m10-6

≤60

甲醇

m10-6

≤90

MTBE

m10-6

≤70

2.产品、副产品标准

2.1.MTBE产品

项目

单位

指标

优级品

一级品

合格品

MTBE

m%

≥98.7

≥98.0

≥95.0

CH3OH

m%

≤0.18

≤1.0

\

C4

m%

≤0.4

≤0.5

\

二聚

m%

≤0.5

\

\

注：

修订时执行Q/SHQL.04.03-2000标准

2.2.1－丁烯产品

项目

单位

指标

1－丁烯

m%

≥99.0

异丁烷

m%

余量

异丁烯+2-丁烯

m%

≤0.6

丙二烯+1,3丁二烯

mg/kg

≤200

水

mg/kg

≤25

硫（以硫计）

mg/kg

≤1

甲基乙炔

ml/m3

≤5

总羰基（乙醛计）

mg/kg

≤10

甲醇

ml/m3

≤10

MTBE

ml/m3

≤10

CO

ml/m3

≤1

CO2

ml/m3

≤5

注：

修订时执行Q/SH1546-93标准

2.3.C3、C4馏分（液化汽）副产品

2.4.2－丁烯

项目

单位

指标

1－丁烯

m%

≤4.0

3.产品物耗、能耗

3.1.原材料及辅助原材料消耗

项目

单位

MTBE

1－丁烯

设计值

实际值

设计值

实际值

BBR

t/t

1.65

1.473

CH3OH

t/t

0.367

0.3584

树脂

kg/t

0.179

醚后碳四

t/t

2.946

2.11

3.2.动力消耗

项目

单位

MTBE

1－丁烯

设计值

实际值

设计值

实际值

循环水

t/t

52.497

46.65

324.27

148.63

新鲜水

t/t

3.8

\

7.0

\

电

KWh/t

26.5

23.19

37.494

\

蒸汽

t/t

0.633

0.644

3.8

3.822

仪表风

m3/t

50

\

50

\

氮气

m3/t

50

\

10

\

空气

m3/t

50

\

10

\

注：

实际消耗为1997年平均消耗

4.公用工程条件

名称

种类

控制项目

单位

规格

来源或去向

循环水

上水

供给压力

MPa

≥0.45

来自供排水950#

供给温度

℃

≤32

回水

返回压力

MPa

≤0.25

返回950#

返回温度

℃

≤42

蒸汽

中压

压力

MPa

0.8~0.9

来自锅炉车间或热电厂

温度

℃

220~250

低压

压力

MPa

0.20±0.05

中压蒸汽减压产生

电

低压电

电压

V

380

来自11万伏变电站

相数

3

频率

Hz

50

仪表电源

交流电压

V

220/110

来自11万伏变电站

直流电压

V

24

频率

Hz

50

照明电源

电压

V

220

来自11万伏变电站

频率

Hz

50

气

仪表风

压力

MPa

≥0.6

来自供排水850#

温度

℃

常温

露点

℃

－40

杂风

压力

MPa

＞0.6

来自供排水850#

温度

℃

常温

氮气

压力

MPa

≥0.6

来自供排水氮氧站、罐区N2罐或新区N2网

温度

℃

常温

纯度

v%

＞99.95

水

新鲜水

压力

MPa

＞0.3

来自供排水新鲜水泵房

温度

℃

常温

软化水

电导

μs/cm

≤10

来自锅炉

硫酸根

μg/l

≤100

碱度

μg当量/l

≤100

消防水

压力

MPa

＞0.85

同上

温度

℃

常温

蒸汽凝液

压力

MPa

＞0.2

送锅炉

温度

℃

80

第三部分生产原理和工艺过程

1.生产原理

1.1.第一萃取精馏单元（丁二烯抽提装置）

第一萃取精馏塔可使醚化和1－丁烯原料中1，3－丁二烯降低至40ppm，其原理是在分离裂解碳四的第一萃取精馏塔（DA-101）加入沸点较高的二甲基甲酰胺（DMF）溶剂，从而改变了裂解碳四各组份的相对挥发度，相对挥发度小于1，3－丁二烯的组份和DMF从塔釜送至汽提塔（DA102）析出，相对挥发度大的抽余碳四（BBR）以塔顶采出，作为MTBE/1－丁烯装置的原料，其1，3－丁二烯的含量小于60ppm。

增加该塔的回流量、溶剂量、加大去第二萃取精馏塔（DA-103）的进料量等均可以使BBR中的1，3－丁二烯含量降低。

1.2.筒反部分

含有异丁烯的抽余碳四及甲醇（按照1.02的醇烯比计算的量）进行混合，在D型苯乙烯系大孔径强酸性阳离子交换树脂的催化剂作用下，使大部分异丁烯和甲醇反应生成甲基叔丁基醚（MTBE），其反应式如下：

该反应为放热反应，△H＝―37KJ/mol，其反应的选择性很高。

副反应可以生成少量的异丁烯二聚物（或低聚物），二甲醚以及由于原料中带入的水可以生成少量的叔丁醇等，其反应方程式如下：

以上几种杂质其本身的辛烷值较高，少量的留在甲基叔丁基醚产品中，不会影响其使用性能，其余的碳四组分及甲醇均不发生反应，在该工艺条件下可视为惰性物质。

反应器床层温度是由预热温度、外循环量和外循环冷却温度来控制。

1.3.反应精馏单元

异丁烯及甲醇反应生成甲基叔丁基醚的反应为可逆反应，方程式如下：

C4H8＋CH3OH－→CH3OC4H9

根据拉乌尔定律（LeChatelier）原理，为使可逆反应向正反应方向（生成MTBE）进行，其一是增加反应一侧的物料浓度，其二是减少生成物的浓度。

在反应精馏塔中同时进行着反应和精馏过程中，随着反应和精馏的进行，MTBE不断的生成且被从塔釜分离出来，使生成的MTBE总是处在低浓度状态，故反应总是朝正反应方向即生成MTBE方向进行。

反应精馏塔内控制醇烯比（摩尔比）一般在2.2，甲醇的过量是为了使异丁烯充分反应。

1.4.甲醇回收单元

本单元是利用甲醇及碳四在水中的溶解度不同，用水作为萃取剂，在水洗塔（T-201）中将水中溶解度大的甲醇溶于水中，从而减少在水中溶解度小的醚后碳四中甲醇的含量，并利用碳四比重小于水，使其从塔顶送往醚后碳四罐，作为1－丁烯生产的原料。

塔底的醇水溶液由于水及甲醇的沸点不同，通过压差进入甲醇回收塔（T-202）用普通精馏的方法进行分离，得到的甲醇回收，分离的水作萃取水循环使用。

1.5.1－丁烯精制单元

1－丁烯精制是利用碳四各组份的相对挥发度（沸点）不同，用普通精馏和共沸精馏的方法精制1－丁烯，第一精馏塔（DA-303）从塔顶脱除碳三、异丁烷等轻组份和微量水，第二精馏塔（DA-304）脱除顺丁烯、反丁烯、正丁烷等重组份。

2.反应转化率的计算

这里的转化率是指异丁烯的转化率。

2.1.筒反部分转化率的计算

其中C1:

为异丁烯的转化率（％）；

X1:

为筒反入口异丁烯含量m/m%；

X2:

为筒反出口异丁烯在碳四中含量m/m%。

2.2.反应精馏塔部分转化率计算

其中C2:

为反应精馏塔异丁烯转化率；

X3:

为反应精馏塔顶异丁烯在碳四中含量m/m%。

3.工艺流程叙述

3.1.筒反单元

从一、二套丁二烯抽提装置送来的抽余碳四进入碳四原料罐（V-201）内，从罐区送来的甲醇接收至甲醇原料罐（V-202）内。

碳四原料罐中的抽余碳四，由碳四进料泵（P-202A/B/C）输送，经流量调节阀（FICQ-102）调节，定量送往离子过滤器。

甲醇原料罐中的甲醇，按照醇烯比1.02确定甲醇的进料量，由甲醇原料泵（P-201A/B/C）输送，经甲醇进料流量调节阀（FICQ-101）调节，及碳四进料泵送来的碳四定量混合后送往离子过滤器（R-201A/B）中的任一台（离子过虑器单台使用）。

混合物料经过离子过滤器后、其中含有的阳离子和其它杂质被除去（要求：

阳离子≤0.1ppm），再经预热器（E-201）加热，由预热温度调节阀（TIC-101）控制进料温度，从固定床三段外循环筒式反应器（R-202）的顶部进入，在树脂催化剂床层上进行MTBE的合成的反应，反应中放出的热量由一段循环取热系统（由一段循环泵P-203A/B、一段循环冷却器E-202、一段循环量FIC-104组成）、二段循环取热系统（由二段循环泵P-204A/B、二段循环冷却器E-203、二段循环量FIC-105组成）和三段循环取热系统（由三段循环泵P-205、三段循环冷却器E-204、三段循环量FIC-106组成）带走，通过预热温度、循环温度和循环量来控制床层温度，反应后的物料从三段循环冷却器的出口，通过压差采往反应精馏塔（DA-301A/B）的下部塔（B塔）的第七层塔盘（进料口）。

为了使离子过滤器在使用中不超温，从一段循环泵的出口，经调节阀FIC-114控制一部分返回离子过滤器。

3.2.反应蒸馏（精馏）单元

反应后的物料经筒反底部压力调节阀（PIC-101）及反应精馏塔进料调节阀（FIC-301）组成的串级调节系统，经过反应精馏塔进料、釜液换热器（EA-303A/B），及反应精馏塔（DA-301B）塔釜采出的MTBE，由进料温度三通调节阀（TIC-302）控制直接进入塔内。

反应精馏塔上部塔（A塔）的第一催化剂床层或第八催化剂床层补加的少量甲醇，是由甲醇进料泵送来，经补充甲醇调节阀（FIC-302）控制总量，在进塔以前经过两台串联使用的保护反应器（DA-302A/B），将甲醇中含有的阳离子和杂质除去。

第一催化剂床层分配甲醇加入量由FI-306计量，HV-301手操阀控制，第八催化剂床层分配甲醇加入量由FI-307计量，HV-302手操阀控制。

进入塔内MTBE、碳四、甲醇的混合液在反应精馏塔内通过反应和精馏，使轻组分进入上部塔，塔顶馏出的醚后碳四馏分经反应精馏塔塔顶冷凝器（EA-301）冷凝，由反应精馏塔压力调节阀（PIC-301），通过“卡脖子”法控制凝液去反应精馏塔回流罐（FA-301），醚后碳四凝液由反应精馏塔回流泵（GA-301）输送，部分经反应精馏塔回流量调节阀（FIC-304）控制回流量入上部塔，回流比一般控制在0.8～1.0左右；部分由反应精馏塔回流罐液面调节阀（LIC-303）调节液面，经醚后碳四冷却器（E-210）冷却后进入甲醇水洗塔（T-201）。

3.3.甲醇水洗回收单元

从反应精馏塔来的物料（甲醇3.0～5.0％，异丁烯≤0.29％）的醚后碳四，经醚后碳四冷却器冷却至40°C，经流量表（FI-108）进入水洗塔的底部，及从塔顶来的萃取水，在塔内的填料（Φ25×25×2.5无釉面拉西环）中进行逆向萃取，控制料水比为2.0～3.0使甲醇溶及水，塔顶醚后碳四（甲醇≤90ppm、MTBE≤70ppm）送往醚后碳四罐（V-206），经脱水后由第一精馏塔进料泵（GA-304）送往1－丁烯精制单元或返罐区。

甲醇水洗塔操作温度控制在小于40°C，压力由调节阀（PIC-102）控制在0.6MPa。

塔釜甲醇水溶液（甲醇≤11.0％）经塔顶界面调节阀（LIC-102）控制界面，通过流量表（FI-131）计量和预热器（E-206）预热升温，由温度调节阀（TIC-110）控制99～100°C进入甲醇回收塔（T-202）的第10层塔盘，塔釜由仪表（FIC-130）控制塔釜再沸器（E-208）蒸汽加入或由蒸汽直接进塔加热（补充损失的水），该塔为常压下操作，塔釜温度控制在108°C。

塔顶温度控制在62～67°C，回收的甲醇（水≤0.5%），一部分由甲醇回收塔回流调节阀（FIC-103）控制回流，一部分采至甲醇原料罐，回流比控制在10。

塔釜的水经E-207及进料进行换热后进缓冲罐（V-207），由甲醇萃取塔萃取水泵（P-207）经萃取水调节阀（FIC-110）送至甲醇水洗塔上部，温度由萃取水冷却器（E-205）冷却，经仪表（TIC-107）控制在40°C，水中含甲醇小于0.5％。

3.4.1－丁烯精制单元

V-206罐中含异丁烯小于0.29％，甲醇小于90ppm,MTBE小于70ppm，1，3丁二烯小于100ppm的醚后碳四由第一精馏塔进料泵（GA-304）经流量仪表（FICQ-352）送往第一精馏塔上部塔（DA-303A）第88层塔板（48、68、98或下部塔第8、28层）进塔，进料中的水、碳三、1异丁烷以及其它碳四等，作为共沸物从塔顶馏出，经塔顶冷凝器（EA-305）冷凝后进入回流罐（FA-302），游离水从脱水包排至装置地沟，碳三、碳四馏份由第一精馏塔回流泵（GA-305）一部分仪表（FIC-356）控制打回流，一部分经仪表（FIC-357）控制作为液化气采罐区。

回流量一般控制在回流比为112，塔顶压力0.55～0.65MPa，塔顶温度为42～55°C，塔顶不凝气由仪表（FIC-358）控制排至气柜。

DA-303A塔下流的液体至塔釜，由中间泵（GA-307）抽出经仪表（FIC-355）控制，送入DA-303B塔的顶部，塔釜包括1－丁烯在内较重组份由釜液泵（GA-306）经仪表（FIC-354）送往脱重组份的第二精馏塔（DA-304），塔釜温度控制在64～72°C。

从DA-303B塔来含1－丁烯约60％的碳四物料从第二精馏塔下部（DA-304B）第6层塔板（或16、36、56和DA-304A第76、96层塔盘）进塔，脱除其中的重组份，塔釜（1－丁烯≤）4.0％）的2－丁烯由第二精馏塔釜液泵（GA-309）经2－丁烯冷却器（EA-309）冷却后，由仪表（FIC-364）调节控制，采往罐区或单体前乙腈。

塔釜压力0.50～0.60MPa，温度55～59°C。

从第二精馏塔上部塔（DA-304A）顶馏出的纯度为99.0％以上的1－丁烯组份，经塔顶冷却器（EA-307）冷凝后至回流罐（FA-303），然后由回流泵（GA-308）抽出，一部分经仪表（FIC-361）控制打回流，一部分经仪表（FICQ-362）采出送往产品罐（FA-306），再由产品泵（GA-312）送往罐区，回流比11.2。

DA-304A塔釜物料由中间泵（GA-310）经仪表（FIC-360）送至DA-304B顶作为该塔回流液。

第四部分设备一览表

1.电动葫芦

名称

型号

起重量（t）

升高（m）

数量

备注

电动葫芦

/

1.0

24.0

1

2.反应器

序号

名称

位号

体积

m3

规格

介质

压力

等级

数量

材料

重量

Kg

操作条件

设计条件

压力

MPa

温度

℃

压力

MPa

温度

℃

1

离子过滤器

R-201A

3.78

筒式：

￠1200×2600mm

C4

CH3OH

III

1

1G18Ni9Ti

2275

1.25

常温

1.7

常温

2

离子过滤器

R-201B

3.78

筒式：

￠1200×2600mm

C4

CH3OH

III

1

1G18Ni9Ti

2275

1.25

常温

1.7

常温

3

筒式反应器

R-202

31.8

筒式￠：

1400×23315mm

C4

CH3OH

MTBE

III

1

1G18Ni9Ti

13245

40～70

1.7

100

4

反应精馏塔

DA-301A

25.9

直径：

950mm

长度：

36218mm（筒体）

15层高效浮阀塔板

板间距：

450mm

9层催化剂床

床层距离：

2032mm

C4

CH3OH

MTBE

符合

JIS

B8243

1

SPV32

19500

0.7±0.1

64±5

1.30

108

DA-301B

53.8

直径：

1050mm

长度：

15445mm（筒体）

25层高效浮阀塔板

板间距：

450mm

C4

CH3OH

MTBE

符合

JIS

B8243

规范

1

SPV32

7500

/

135±5

1.30

184

5

保护反应器

DA-302A

0.64

直径：

24＇＇

长度：

1200mm（筒体）

筒式

CH3OH

III

1

16MnR

770

1.26

40

1.74

65

6

保护反应器

DA-302B

0.64

直径：

24＇＇

长度：

1200mm（筒体）

筒式

CH3OH

III

1

16MnR

770

1.26

40

1.74

65

3.塔

序号

名称

位号

规格

介质

压力等级

数量

材料

重量

Kg

操作条件

设计条件

压力MPa

温度℃

压力MPa

温度℃

1

甲醇水洗塔

T-201

填料塔、填料高15米，Ø=1400mm,

H=22578mm

甲醇

水

碳四

1

1

碳钢

4944

顶0.6±0.05

40

0.8

40

2

甲醇回收塔

T-202

Ø800×22454mm

高效浮阀塔N=40

甲醇

水

1

1

碳钢

7325

常压

顶64±3

底107±3

0.25

1