年产5.5万吨MTBE装置工艺设计

摘 要本设计为年产 5.5 万吨 MTBE 装置工艺设计，主要完成了甲基叔丁基醚的物料衡算和热量衡算、精馏塔、塔顶冷凝器、塔底再沸器和泵等辅助设备的设计计算。查阅了化工设计概论 、 化工原理课程设计 、 化工热力学 、 化工原理 、 分离工程等资料。设计并绘制了甲基叔丁基醚的带控制点的工艺流程图、设备平面布置图及局部管道布置图。在软件设计计算中运用了 Aspen Plus 模拟流程，完成了简捷计算、严格计算。在精馏塔设备计算中，通过 Aspen 模拟可知，理论塔板数 38 块（除冷凝器与再沸器），进料位置为第 10 块板，回流比为 7。甲基叔丁基醚塔结果均在要求范围内，能都达到设计的分离要求，完成了设计任务。关键词：甲基叔丁基醚；精馏；工艺设计IAbstractThe design for process design of annual 55000 tons with MTBE device ,mainly to complete the material balance of methyl tert-butyl ether and heat balance ,distillation tower ,overhead condenser ,tower bottom reboiler design and calculation of the pump and other auxiliary equipment .Refer to “Introduction to Chemical Engineering Design”, “Course Design of Principles of Chemical Industry”,“Chemical Engineering Thermodynamics”,“Principles of Chemical Industry”“Separation Engineering”data.Design ang drwn the process flow diagram ,equipment layout ,equipment layout ang piping layout with the control points of MTBE.In the software design and calculation using Aspen Plus simulation process ,completed the simple calculation ,rigorous calculation .In the calculation of the distillation column equipment,through the Aspen simulation ,the number of theoretical plates 38(except for the condenser and reboiler ),feed location for the tenth plates ,reflux ratio is 7.Methyl tert-butyl ether column results in the required range ,can meet the requirement of the design of separation ,completed the design task .Keywords :methyl tert-butyl ether ;distillation ;process design目 录摘 要 -IAbstract-II第一篇 设计说明书 -1第 1 章 概述 -21.1 MTBE 生产的历史前景的沿革 -31.2 厂址的选择及设计地区的自然条件车间的组成 -41.2.1 厂址选择 -41.2.2 设计地区的自然条件 -41.2.3 车间组成 -41.2.4 车间状况 -41.2.5 设备布置 -4第 2 章 工艺说明 -52.1 原材料规格 -52.2 原材料及动力消耗定量 -52.3 副产品规格 -62.4 安全标准 -62.4.1 防火、防爆等级和卫生标准 -62.4.2 生产的材料、半成品及成品的爆炸范围及卫生安全浓度 -62.5 产品性质 -72.5.1 MTBE 物理性质 -72.5.2 MTBE 化学性质 -82.5.3 MTBE 生产原理 -82.5.4 MTBE 生理化学性质 -92.5.5 MTBE 主要用途 -92.6 生产工序及工艺流程叙述 3 -92.7 异常现象及处理方法 -122.8 三废及处理 -13第二篇 设计计算书 -15第 1 章 物料衡算 -161.1 全车间物料衡算 -161.2 反应器物料衡算 -171.2.1 反应器 A 进料组成及流量 -171.2.2 反应器二段出口物料的组成及流量 -201.2.3 反应器三段出口物料组成及流量 -221.3 MTBE 精馏塔物料衡算 -231.4 萃取塔物料衡算 -251.5 回收塔物料衡算 -28第 2 章 热量衡算 -292.1 一器一段循环冷却器 E0103 热量衡算 4 -29I2.2 反应器一段热量衡算 -312.3 T0101 塔底出料换热器 E0107 的热量衡算 -322.4 T0101 进料换热器热量衡算 -342.5 T0101 热量衡算 -342.6 E0109 热量衡算 -36第 3 章 精馏塔的计算 5 -393.1 物性参数计算 -393.1.1 温度压力确定 -393.1.2 平均相对分子质量计算 -393.1.3 平均密度计算 -403.1.4 液相平均表面张力计算 -403.1.5 液相平均粘度计算 -403.2 气液负荷计算 -413.3 精馏塔塔体工艺尺寸计算 -413.3.1 塔径的计算和选择 -413.3.2 溢流装置 -433.3.3 塔板布置 -453.3.4 开孔数 n 与开孔率 -453.4 筛板的流体力学验算 -463.4.1 气体通过筛板压降相当的液柱高度 -463.4.2 雾沫夹带 的验算 -47Ve3.4.3 漏液验算 -483.4.4 液泛验算 -493.5 塔板负荷性能图 -503.5.1 雾沫夹带线 -503.5.2 液泛线 -513.5.3 液相负荷上限线 -523.5.4 漏液线 -523.5.5 液相负荷下限线 -533.6 塔体高度计算 -553.6.1 塔顶封头 -553.6.2 塔的顶部空间高度 -553.6.3 塔的底部空间高度 -553.6.4 进料板处板间距 -553.6.5 人孔 -553.6.6 裙座 -553.6.7 塔总体高度 -56第 4 章 塔顶冷凝器计算 -564.1 冷凝器的设计 -564.1.1 确定流体流动空间 -564.1.2 计算平均传热温差 -57II4.1.3 估算传热面积 -574.1.4 传热管工艺结构尺寸 -574.2 换热器核算 -584.3 塔底再沸器选型 -614.3.1 平均传热温差 -614.3.2 估算传热面积 -61第 5 章 塔进料泵的选型计算 -615.1 泵的初选 -615.2 管路阻力系数计算 -625.3 进料泵的最终选型 -63第 6 章 塔接管的选型 -65第 7 章 技术经济核算 -66第 8 章 环境保护 -688.1 编制依据 -688.2 执行的有关法规及规定 -688.3 环境质量标准 -688.4 排放标准 -688.5 环保措施 -688.5.1 环境影响因素 -688.5.2 施工期环境影响分析 -69结 论 -71参考文献 -72附录 设备一览表 -73致谢 -750第 一 篇 设 计 说 明 书1第 1 章 概 述甲基叔丁基醚， 英 文 缩 写 为 MTBE（ methyl tert-butyl ether） ， 溶 点 -109 ， 沸 点 55.2 ， 是 一 种 无 色 、 透 明 、 高 辛 烷 值 的 液 体 ， 具 有 醚 样 气 味 ， 是生 产 无 铅 、 高 辛 烷 值 、 含 氧 汽 油 的 理 想 调 合 组 份 ， 作 为 汽 油 添 加 剂 已 经 在 全 世 界范 围 内 普 遍 使 用 。 它 不 仅 能 有 效 提 高 汽 油 辛 烷 值 ， 而 且 还 能 改 善 汽 车 性 能 ， 降 低排 气 中 CO 含 量 ， 同 时 降 低 汽 油 生 产 成 本 。 另 外 ， MTBE 还 是 一 种 重 要 化 工 原 料 ，如 通 过 裂 解 可 制 备 高 纯 异 丁 烯 ， 作 为 橡 胶 及 其 它 化 工 产 品 的 原 料 。 MTBE 是 含 氧 量 为 18.2%的 有 机 醚 类 。 它 的 蒸 汽 比 空 气 重 ， 可 沿 地 面 扩 散 ， 与强 氧 化 剂 共 存 时 可 燃 烧 。 MTBE 的 工 业 上 的 质 量 纯 度 要 求 一 般 约 为97%99.5%， 分 子 式 为 ： 。甲 基 叔 丁 基 醚 这 种 汽 油 添 加 剂 的 辛 烷 值 是33()CHO115， 化 学 含 氧 量 较 甲 醇 低 得 多 ， 利 于 暖 车 和 节 约 燃 料 ， 蒸 发 潜 热 低 ， 对 冷 启 动有 利 。 MTBE 与 汽 油 可 以 任 意 比 例 互 溶 而 不 发 生 分 层 现 象 ， 与 汽 油 组 分 调 和 时 ， 有良 好 的 调 和 效 应 ， 调 和 辛 烷 值 高 于 其 净 辛 烷 值 。 MTBE 含 氧 量 相 对 较 高 ， 能 够 显著 改 善 汽 车 尾 气 排 放 。 它 具 有 良 好 的 化 学 安 定 性 和 物 理 安 定 性 ， 在 空 气 中 不 易 生成 过 氧 化 物 ， 而 且 其 毒 性 很 低 ， 在 生 产 和 使 用 过 程 中 ， 不 会 产 生 严 重 毒 害 人 体 健康 的 问 题 。 由于对环境保护的更高要求,世界各国都对汽油提出无铅化要求。在二十世纪九十年代,美欧各国通过立法制定了清洁汽油标准。我国从 2001 年开始实行汽油无铅化并制定了新的汽油标准,对汽油质量提出了新的要求。新标准明确规定含氧量不低于 2. 0 % ,这对全世界的炼油行业都产生了巨大冲击,为了适应清洁汽油的生产和环境保护的需要, 由 FCC 联产 MTBE 和 TAME 等醚类汽油稳定剂的生产技术得到了很大发展,MTBE 等醚类产品是当代较理想的汽油稳定剂,近期内尚无其它产品可以取代。但是，MTBE 极易溶解于水中，主要由于地下和地上汽油贮罐的泄漏，美国在地下饮用水体中越来越多地发现了 MTBE。MTBE 即使浓度很低也会造致水质恶臭，美国环保局已将 MTBE 列为人类可能的致癌物质。而 MTBE 的生产状况还取决于甲醇、丁烷和汽油的价格。如果甲醇价格迅速降至达不到再投资经济性丁烷价格降到与汽油关系保持原水平，汽油价格在全球范围大幅度提高，则到 2000 年全球 MTBE 用量将从 18.49Mt/a 增长到 20.86Mt/a，主要增长在远东。如果甲醇价格缓慢下降，丁烷价格略高于通常水平，欧洲和远东的汽油价格基本保持现有水平，则对欧洲 MTBE 的使用将产生不利影响，在远东市场亦将受到抑制。如果甲醇和丁烷的价格使生产MTBE 不具竞争力，则更多的 MTBE 装置将进行调整，有些可能不得不停产。总的来说，MTBE 市场在 100 年内将保持稳定，总增长率比早期预计的低。但而美国的需用量则略有下降。对于 MTBE 在燃料中作为充氧剂(oxygenate)的禁令可能从建议实施的日期延缓一到两年。美国参议院环境与公共事务委员会表决从 2004 年全面禁止使用 MTBE 年上半年美国开始使用乙醇代替 MTBE 作为充氧剂，MTBE 需用量2比 2000 年同期约下降 2%，或每天 1-1.2 万桶。截至 2006 年，世界汽油用 MTBE 的年产能力仍约 2100104t，在禁用 MTBE 的呼声日益高涨的情况下，MTBE 装置本身的生存将受到严峻考验。1.1 MTBE 生 产 的 历 史 前 景 的 沿 革自 1970 年 Raycher 发现醇和烯烃醚化反应后的数十年间，其有关文摘指导极少，但却有大量的专利指导了甲基叔丁基醚。1973 年意大利第一套 10 万吨/年的MTBE 工业装置投产后，MTBE 作为新兴汽油添加剂，引起了各国石油化学界的普遍重视，其产量每年以 54的速度增长。MTBE 工业是当今极有前途的新兴工业之一 1 。1979 年我国才开始研究 MTBE 合成工业。1983 年我国第一套 500 万吨/年化工型MTBE 工业装置建成后，增长的速度较快，已形成一定规模的生产能力。制备 MTBE的原料异丁烯的技术发展呈多样化的趋势，用一种异丁烷制异丁烯的技术生产 MTBE极为理想。总收率达 95.意大利 snan 公司研发了直链丁烯异构制异丁烯的新方法，MTBE 增加 80.MTBE 生产工艺普遍采用用酸性的离子交换树脂合成 MTBE，用 MeoH和 在液相 70100下通过酸性的离子交换树脂在填充床内进行。离子交换树脂4iC是磺化聚苯乙烯和二乙烯基苯共聚物。用硫酸作催化剂合成 MTBE 的工艺也不是很理想。催化剂蒸馏是当今 MTBE 醚化工艺的发展方向，世界公认的 MTBE 生产技术元老意大利斯拉姆公司的 Paret Giancalo 等人对新技术作了改进，采用六块塔盘的泡罩踏，将催化剂支撑体系设计的更为合理。1987 年底用于甲醇和异丁烯摩尔为简化。在相同条件下，该工艺能耗为非催化剂蒸馏的 60，催化更为简化，催化蒸馏新工艺在高纯度异戊烯、异丙苯、二甲醚工业生产中推广应用。我国继齐鲁 5500 吨/年 MTBE 装置投产后，上海燕山、吉化、浙江、抚顺等MTBE 工业装置相继投产。第一套采用催化蒸馏新工艺的 4 万吨/年 MTBE 工业装置建成投产，标志着我国生产工艺水平达到 80 年代国际先进水平。设计依据根据要求，设计年产 5.5 万吨 MTBE 的生产工艺。由于 MTBE 取代四乙基铅可减少环境污染，且用途广泛，促使世界各国对 MTBE的需求量日益增加，因此世界各国在寻求更先进的方法。投资建厂生产 MTBE。由此可见，建设项目具有十分重要的意义。目前合成 MTBE 的方法主要有:1、离子交换树脂法 2、硫酸法 3、催化蒸馏法。目前催化蒸馏法最先进，但远没有广泛应用。硫酸具有腐蚀性，因此本设计是采用离子交换树脂法。此法工业应用最早，技术上比较成熟，采用一器一塔流程，能耗低，经济合算。3由于位于松花江畔，水源充足，所以设计的车间建设在松花江畔，且既靠近丰满水电站又临热电厂及动力厂，能源充足，且资源也较富足。本设计装置所用的原料由吉化 104 厂丁二烯抽取。所用的甲醇原料来自吉化化肥厂生产的甲醇，为 MTBE的 生产奠定了雄厚的基础。1.2 厂 址 的 选 择 及 设 计 地 区 的 自 然 条 件 车 间 的 组 成1.2.1 厂 址 选 择本厂建于吉林市铁东，其原因是水电充足。1.2.2 设 计 地 区 的 自 然 条 件吉林市自然条件如下：平均气压 755.66mmHg最高温度 36.6最低温度-38平均相对湿度 71最大冻土深度 7.410cm最大降雪量 420mm平均风速 2.7m/s松花江水温 15最高水温 251.2.3 车 间 组 成包括生产车间和辅助车间。辅助车间包括：办公室、工艺组、设备组、化工班、机修。1.2.4 车 间 状 况占地面积 0.58 公顷1.2.5 设 备 布 置由于生产无赖哦易燃易爆，主要设备露天布置，考虑到吉林地区冬季温度较低，而且时间较长的气候状况，泵集中安装在室内，反应器及塔并排安装，冷凝器及换热器安装在二楼和三楼上控，调节仪表安装在控制室。4第 2 章 工 艺 说 明2.1 原 材 料 规 格本装置以吉化炼油厂液化气分离车间催化裂解碳四（含异丁烯 18）和本厂丁二烯抽提车间抽余 (含异丁烯 34.1)两者以 51.326：1（重量比）混合为碳4C四原料 2 。序号 原料名称 控制项目名称和指标 备注1 混合碳四原 料异丁烯含量 18420.8 、 0.5 3C5ACN20ppm 、 阳离子4ppm水0.03 、 其他碳四：平衡以 计4NH2 甲醇外观：无色透明液体 、比重：0.7910.792初馏点;6465.5 、蒸馏量99.2游离酸：0.002 、 游离碱0.005水0.05、 酸值（koH mg/g）0.035蒸馏残渣0.002以 HAC 计以 计3NH3 碱液 NaoH 含量64 盐酸溶液 HCL 含量125 触媒外观：灰白球状、孔容：0.250.29ml/g交换当量:4.24.8mg 当量/g 干树脂膨胀比：1.31.75、强度：99比表面;1315 、粒度：10602/mg目2.2 原 材 料 及 动 力 消 耗 定 量以生产 1 吨 98.7MTBE 计1.原料5序号 原料名称 规格 单位 设计消耗定 额 备注1 碳四 异丁烯含25.22 吨 2.672 甲醇 一级工业品 千克 3852.辅助材料序号 原料名称 规格 单位 设计消耗定 额 备注1 触媒 干燥工业品 千克 0.52 氢氧化钠 6 千克 43 盐酸 12 千克 122.3 副 产 品 规 格以每生产 1 吨 98.7MTBE 计，副产品丁烯-1、残液馏分的数量如下：序号 名称 规格 单位 设计定额1 丁烯-1丁烯-1 41、 18.44C异丁烯0.4、甲醇0.15MTBE0.5T 19.072 残液馏分 MTBE98.7 Kg 102.4 安 全 标 准2.4.1 防 火 、 防 爆 等 级 和 卫 生 标 准根据生产所用原料，中间产品和成品的性质，对生产各部分的防火防爆标准规定如下：序号 地点 防火等级 防爆等级 避雷等级1 装置区 甲级 2Q级 二类2 泵房 甲级 级 二类3 中间罐区 甲级 2级 二类2.4.2 生 产 的 材 料 、 半 成 品 及 成 品 的 爆 炸 范 围 及 卫 生 安 全 浓 度6爆炸极限 爆炸极限序号 名 称 闪点 自燃点上 限 下 限空气中允许浓度 mg/L4iC1 碳三组分 66.7 455510 11 2 0.52 碳四组分 4080455 12 2 0.13 碳五组分 40 6.9 1.254 甲 醇 12 433 36.5 5.5 0.055 MTBE 26.7 8.4 1.6 0.352.5 产 品 性 质2.5.1 MTBE 物 理 性 质常 数 名 称 单位 数据沸 点 55.2冰 点 108.6闪 点 26.7液 相 119.90生成自由能（Gf298） 气 相 KJ/mol 535.30自 燃 点 460爆 炸 范 围 空气 vol 1.68.4液 体 比 重（d15.56） 0.746临 界 压 力 amt 33.8520在 100g 水中溶醚4.89溶 解 度 20在 100g 醚中溶水g 1.5燃 烧 热 KJ/ 35.1079蒸 发 潜 热 KJ/ 321.1776液 体 热 容 KJ/ 2.1328折 光 指 数（20） 1.36897液 相 265.1806绝对熵 298S气 相 KJ/mol 357.6446液 相生成热 0298H气 相 KJ/mol313.39912.5.2 MTBE 化 学 性 质（1）MTBE 与氧气或空气接触时，不能形成爆炸性过氧化物。（2）MTBE 与强无机酸相接触，则会发生分解反应，生成异丁烯、甲醇及烃类。（3）MTBE 在酸性三氧化二铝存在下，于 20和压力条件下，生成异丁烯、甲醇，由此性质可生成高纯度异丁烯。（4）MTBE 与甲醛在阳离子树脂上于 140反应生成异戊二烯、甲醇。（5）MTBE 在 230280，在有催化剂存在下与空气氧化可以生成异戊二烯。2.5.3 MTBE 生 产 原 理MTBE 是由混合碳四中的异丁烯和甲醇在强酸性苯乙烯大孔阳离子交换树脂催化剂上进行合成。主反应方程式: 3CH3CH - C= + -OH - C-O- （MTBE）32333 3CH36.42/HKJmol副反应方程式: 3C3CH -C= + -C-O- （TBA） 3H2O33834.98/HKJmol选择工艺参数，必须综合考虑动力学和热力学因素，采用外循环冷却绝热式固定床反应器，采用水萃取法回收过量甲醇后，以蒸馏方式使甲醇水分离，甲醇循环使用。2.5.4 MTBE 生 理 化 学 性 质（1）MTBE 蒸汽吸入以及 MTBE 对眼睛的刺激作用相当于无铅汽油的水平，MTBE被皮肤吸收后的作用相当于乙醇的刺激程度。（2）麻醉程度：MTBE 是一种较弱的麻醉剂，对人类麻醉性程度高于无铅汽油。（3）新陈代谢作用：被吸入人体的 MTBE 在最初 1 小时有 75被呼出，相当于挥发性碳氢化合物的程度。2.5.5 MTBE 主 要 用 途（1）MTBE 是良好的无铅高辛烷值汽油添加剂。（2）MTBE 是油质、胶质、油漆、芳烃以及粘合剂的良好溶剂。（3）MTBE 是醚解可制的高纯度异丁烯，从而将后者进一步加工成异戊橡胶或聚异丁烯橡胶。2.6 生 产 工 序 及 工 艺 流 程 叙 述 3本车间分为反应、精馏、回收三个工序。混合碳四原料经 FRQ0101 进行流量记录与累积后进入碳四原料储罐 V0101，V0101 液面通过 LRCA0101 液面调节器保持稳定，工业甲醇经 FRQ0102 进行流量记录与累积后进入甲醇储罐 V0102，其液面由LRCA0102 进行液面指示与报警，当槽内压力过 2389.03Pa 后开启水喷淋降温。由P108A/B 泵来的回收甲醇，也进入 V0102 槽，V0101 罐中的碳四经原料泵 P0101A 抽出，由 FRC101 控制流量 8.922T/Hr 与 P0102A/B 甲醇泵来的甲醇接触，醇烯比1.051.2：1 进入 X101 混合器混合。碳四原料进入 P0101 泵签经在线色谱 AR101 分析原料中异丁烯含量，V102 中的甲醇经甲醇原料泵 P0102A/B 抽出，经 FI111 计量后与 P0101 来的碳四混合。 碳四原料、甲醇经 X101 混合后进入原料冷却器 E123，以12的冷冻盐冷却，出口温度由 TIC102 控制在 255，冷却后的物料进入保护反应器 R103A/B，以脱除原料的金属阳离子。R103 内装有树脂 3.85 立方米，物料经过床层后，氧离子浓度即可由 4ppm 降至 1ppm 以下。脱除阳离子的新鲜物料由 R103 出来后，与第一醚化反应器R101A/B 一段循环物料混合一起进入原料换热器 E101，在 E101 中由 TRC101 表调节蒸汽加热或循环水冷却，控制出口温度为 55，然后进入 R101A/B 的一段，原料中的异丁烯与甲醇在接触媒床层进行反应。一段一器操作条件：压力：1570537.5Pa，9入口温度：55，出口温度 76.43，充分利用热能和控制 转化率 74，一段一04iC器反应终了后，由一段一器循环泵 P103A/B 抽出部分物料，循环到原料换热器E101，循环量由 FRC102 控制循环比为 0.8，其余部分进入一段二器继续反应。由二段流出的物料，温度为 71.7，压力为 1530007.5Pa，经一器二段循环泵 P104A/B抽出，视情况一部分经一器二段经循环冷却器 E101 冷却后，循环回到二段上部，循环量由 FRC103 控制，冷却温度由 TRC103 控制为 69，另一部分物料则通过一器二段出口冷却器 E103 冷却温度由 TRC104 控制为 69之后进入 R101B(A),即一器三段中，三段操作条件：出口压力：1530007.5Pa，出口温度：71.7. 当物料经过三段床层反应后，异丁烯转化率达 93，当一段或二段触媒严重失活时，A 与 B 互换。由反应器 R101A/B 流出的物料通过调节器 PRC102 维持第一醚化反应器系统压力和出口物料平衡。该物料经醚踏底出料换热器 E104 与一醚塔 T101 底部排出物料MTBE 进行热交换，使之加热到 80，而后进入一醚塔预热器 E105，用 911925Pa 蒸汽加热，用 TRC105 控制温度为 89.8，进入第一脱醚塔第 46 块板。T101 塔的热量，根据处理物料的不同分别用 30/ 蒸汽或 9/ 蒸汽通过一醚塔底再沸器2cm2cE106 加热供给，通过 TRC106 控制 35 块板温度为 156，塔底获得纯度为 98.7以上的产品 MTBE，塔底排出物料由 LICA 控制，保持液面稳定的前提下，经一醚塔底出料换热器 E104 与进料换热后，其温度由 159.7降至 60，然后经 MTBE 成品冷却器 E108 冷却至 40以下，进入 MTBE 成品储罐 V107A/B。当发现 MTBE 成品中胶质超过指标时，T101 塔可改由第二块板侧线采出 MTBE 成品。T101 塔底出来胶质残液，残液径遥控阀 HV105 控制，经 E124 残液冷却器冷却至 40以下，进入残液罐 V115,再经残液泵 P117A/B 送出界外，T101 塔顶馏出的 烃和剩余的甲醇经一醚塔冷却器4CE107 冷却后进入一醚塔回流槽 V103,冷凝液用一醚塔回流泵 P105A/B 经 FRC104 控制，流量为 8.918T/Hr，打回塔内回流，其余部分通过液面调节器 LRCA103 与流量调节器 FRC105 串级调节。T101 塔顶的压力通过压力调节器 PRC103 进行控制，一般情况下用冷凝器的冷却水量调节控制塔压力，当不凝气增加而用冷却水量无法控制塔顶压力时，则开启手动遥控阀 HICA 101,将不凝气体排放至火炬系统。一醚塔操作条件：进料 塔顶 塔底压力12.1/ 2cm（1226032.5Pa ）12.0/ 2cm（1215900Pa）12.6/ 2cm（1276695Pa）温度 89.8 80.4 159.7回流 1.2010比来自 V103 回流槽的物料，经萃取塔进料冷却器 E109 冷却到 2540，然后进入萃取塔 T103 下部，萃取水由塔上部引入，丁烯-1 馏分由塔顶流出，萃取液由塔底流出。萃取相界面和压力分别由 LICA106 和 PRC106 控制。T103 为筛板塔，萃取液为连续相。萃取水来自萃取水槽 V105，由萃取水泵 P107A/B 送入 T103 上部，水量由 FIC107 控制，碳四烃经 T103 水洗后，控制甲醇含量0.15，自压排入丁烯-1 馏分槽 V108，T103 底部的萃取液其中含甲醇 10左右，去甲醇回收塔。T103 塔操作条件：操作温度 2540操作压力 45.2/ 2cm（405300526890Pa）液面控制 50烃水重量比 1.64.4来自 T103 底含 615甲醇的萃取液，经萃取水换热器 E116 与来自甲醇回收塔 T104 底的甲醇，塔釜夜 2.64T/Hr(103.3)热交换，被加热到 75.5之后，在甲醇塔进料预热器 E117 中由 TIC111 控制被 9/ 蒸汽加热到 96.4后，进入甲醇2cm回收塔 T104 回收甲醇。T104 塔的热量由 3/ 2cm蒸汽加热的甲醇塔再沸器 E108 供给，蒸汽量由FRC126 控制。萃取水中的甲醇得以回收，被回收的甲醇由塔顶蒸出，经甲醇塔冷凝器 E119 冷凝后，进入甲醇塔回流槽 V106，冷凝液用回流泵 P109A/B，打入塔内回流，回流量由 T104 塔灵敏板 TRC113 控制，其余部分 0.265 T/Hr，通过液面调节器LICA109 控制，经套管冷却后送入甲醇储罐 V102 循环使用。V106 槽的不凝气通过带有夹套冷却的放空管排出大气。T104 塔底含甲醇0.5的釜水.再由液面调节器LICA108 抽出，在萃取水换热器 E116 回收热量后，再经萃取水冷却器 E115 冷却到40，而后进入萃取水槽 V105.为防止萃取塔和甲醇回收系统有害杂质的积累，故通过 LICA107 连续定量的排出少部分萃取水至下水道。大部分萃取水循环至萃取系统。为了补充萃取水的不足，由 FIC108 控制连续补充脱盐水 0.272 T/Hr.T104 塔操作条件：进料 塔顶 塔釜温度（） 96 67.4 103.3压力（Pa） 常压回流比 5当稀甲醇储槽 V110 中的甲醇需要进行提纯精制时，则可以利用稀甲醇泵 P102将稀甲醇送至萃取水换热器 E116 入口与萃取塔底来的萃取液按一定比例一同送甲醇回收塔进行回收。由 MTBE 成品冷却器 E108 来的 MTBE 成品进入 MTBE 成品贮罐槽11V107A/B 中，由 MTBE 成品泵 P110A/B 抽出，经 FRQ119 进行流量记录与累计后，间断送油品车间，845B 罐区 C104 槽以备外运，为保证 V107A/B 槽压力为 0.31.0/，设有一套分程调节装置 PICA107,当槽内压力低于 0.3/ 时，A 阀开，补2cm 2cm入氮气，当压力高于 1.0/ 时，B 阀开，向火炬系统泄压。2cm来自萃取塔 T103 顶的合格丁烯-1 馏分自压进入丁烯-1 馏分槽 V108 中，在此缓冲脱水，废水排入化污系统，丁烯-1 馏分则由丁烯-1 馏分泵 P110A/B 抽出，经FRQ118 进行流量记录与累积之后，再经在线色谱仪 AR102 分析后，去氧化脱氢车间丁烯抽提工段，多余部分由 LICA110 在保持 V108 槽液面稳定的前提下，送往成品车间 805 罐区，丁烯抽提停车时，则全部送 805 罐区。各生产工序中产生的不合格产品，可根据物料组成情况分别收集与V108A/B，V113 槽中，之后再适时的一不合格品泵 P112A/B 或 P101A/B 送有关设备进行处理。碳四原料罐 V101、丁烯-1 馏分罐 V108 以及不合格品罐 V109A/B、V113槽，当冬季槽内压力低于 0.3/ 或温度低于 5时，则分别开启升压2cmE120、E121、E122 进行升压或升温。E120 液面由 LIC111 控制，压力由 PRC101 控制；E121 液面由 LIC112 控制，压力由 PRC108 控制；E122 液面由 LIC113 控制，压力由PRC109 控制.为了收集蒸汽冷凝液，装置内设有低压水膨胀槽 V11230/ 蒸汽凝2cm水和 9/cm 2蒸汽凝水收集与 V112 中，在 V112 中闪蒸罐 3/ cm2饱和蒸汽，闪蒸罐的 3/ cm2饱和蒸汽部分利用于用气设备的热源以及综合楼气源，部分经减压到1.0/ cm2，饱和蒸汽在用作热源。V112 槽的压力保持在 2.903.10/ cm2。当压力高于 3.20/ cm2时，B 阀开，多余气体排出界区。V112 闪蒸后的 3/ cm2蒸汽凝水，由 LIC114 控制液面，冬季做采暖，夏季全部送出界区。生产过程中压力排放事故排放气体均收集于汽液分离槽 V114 中，经缓冲后再排入火炬系统，捕集液由不合格品泵抽回装置中。生产中使用的工业品离子交换树脂购入后为含水钠型，因此在加入反应器前需要进行活化处理，以使其转化为氢型，又离子交换树脂在使用一段时间后，由于原料中微量阳离子的存在，致使其活性逐渐降低，也需进行再生处理，故装置中设有树脂再生反应器 R104 和树脂装卸喷射器，以及脱盐水升压泵 P115。2.7 异 常 现 象 及 处 理 方 法现象 原因 处理方法反应压力过高（低） 调节阀不好使进料量大或小走旁路，修调节阀，调节进料量反应温度低 进料温度低 2.循环比大3.树脂失活调整进料温度、调整循环比、再生和更换树脂12反应温度高 1.进料温度高 调整进料温度、调循环比塔顶重组分多 原料重组分多 2.釜温高3.顶温高 4.回流小降低进料温度、减少蒸汽量、降低回流液温度、增大回流塔顶轻组分多 1.原料轻组分多 2.进料温度低 3. 釜温低 4.回流量大提高进料口位置、提高进料温度、加大蒸汽量、减少回流塔压增大 1.操作温度高 2. 原料轻组分多 3.塔负荷大 4.不凝气多维持操作温度、控制轻组分含量、降低负荷。 、排不凝气塔液泛 1.负荷大 2. 釜温高 3.升温速度太快降低负荷、减少蒸汽量、缓慢升温塔顶温度高或低 1.回流量小或大 2.回流温度高或低 3.塔压高或低调回流比、调冷却水量、调塔压力塔压降低 1.釜温低 2.放空阀未关3.放空阀漏 4.冷凝水量大增加蒸汽量、关放空阀、检修塔釜温度高或低 1.蒸汽量大或小 2.回流量小或大调整气量、调回流量萃取液中甲醇含量高 1.萃取水量小 2.界面地3.萃取水中甲醇含量高调水量、调界面、调T104 塔操作萃取液中带水 1.操作温度高 2.界面高 调温度40、降低界面萃取液中带碳四 1.萃取水量大 2.操作温度高调温度40回收甲醇中水含量高 1.塔底温度高 2.回流量小减少蒸汽量、增大回流量T104 塔底甲醇含水量高 釜温低 加大蒸汽量泵不上量 1.液中有气 2.过滤器堵3.安装不合理切换、清洗、重新安装丁烯-1 馏分不合理 1.甲醇含量高 2.异丁烯含量高 3.MTBE 含量高调 T103 塔操作、调 R101异丁烯转化率、调 T101塔操作132.8 三 废 及 处 理三废：废水、废气、废渣。数量 数量序号 名称 规格正常 T/H 最大T/H排放点 备注1 含醇废水 甲醇0.50.272 V105 排化污水池2 酸碱废水 PH 510 18 V104 排化污水池3 化验室废水 PH 510 0.6 排化污水池4 含油废水 油烃10ppm3 20 辐射水池 排化污水池5 废气 2.8/H V106 排大气6 残液 MTBE98.735.0/H T10114第 二 篇 设 计 计 算 书15第 1 章 物 料 衡 算1.1 全 车 间 物 料 衡 算根据设计要求：MTBE 年产量为 5.5 万吨，按年工作量为 7200 小时计算，则每小时产工业 MTBE 量:43,5.10kgM=768.9h2h根据设计要求：成品、副成品指标： 合格品 一级品MTBE 98.0%（m/m） 98.5%（m/m）甲醇 0.6% （m/m） 0.4%（m/m）叔丁醇 0.7% （m/m） 0.5%（m/m）按合格产品计算：（产品中纯 MTBE 含量为 99.5%）则产品中含纯 MTBE,3M=768.9kgh0.5=76.0kgh2mol.15l反 应 器 各 段 生 成 的 MTBE 的 量 ：反应器 B 出口的 MTBE 的量（MTBE 精馏过程 MTBE 收率为 99%） 2760./76.4/9kghkgh2.4/8.10/815moll根据设计要求：反应器的一段转化率为 80；二段转化率 至 90；总转化率为 96反应器 A 出口的 MTBE 的量（设计要求：反应器总转化率96，反应器 A 总转化率80，设反应器的 MTBE 收率 99%）187.0kmolh.8096M=73.2kmolh,3.2l.15g64.85g进入反应器 A 的异丁烯的量87