【正文】 ..................35 主要控制方案 ....................................................................................................................................................36 主要儀表性能 ....................................................................................................................................................389 安全環(huán)保健康技術(shù)規(guī)定 ..........................................................................................................................................43 HSE 的相關(guān)概念 .................................................................................................................................................43 進裝置安全要求 ................................................................................................................................................43 設(shè)備安全技術(shù)規(guī)定 ............................................................................................................................................44 防火及有害氣體防護 ........................................................................................................................................44 冬季防凍防凝細則 ............................................................................................................................................48 環(huán)保、健康技術(shù)規(guī)定 ........................................................................................................................................48 裝置開、停工安全規(guī)定 ....................................................................................................................................49 氣體防護器材使用管理規(guī)定 ............................................................................................................................50 勞動保護規(guī)定 ....................................................................................................................................................521 / 571 裝置概況 裝置簡介煉油化工有限責任公司 12 萬噸/年 MTBE 裝置是煉油化工有限責任公司新建 15 套工藝裝置中的一套，根據(jù)總流程的安排，該裝置的建設(shè)性質(zhì)主要是為了生產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)和組分以滿足全廠生產(chǎn)歐III 標準汽油的需要。該裝置主要由醚化反應(yīng)－催化蒸餾部分和甲醇回收部分組成。原料為本廠 60 萬噸/年氣體分餾裝置所產(chǎn)的混合 C4 組分和外購的工業(yè)一級甲醇，主產(chǎn)品為純度≥98％（mol） （扣除 C5）的 MTBE，其作為生產(chǎn)高標號汽油產(chǎn)品的調(diào)和組分，醚后 C4 可以作為甲乙酮裝置或輕石腦油改質(zhì)裝置的原料。該裝置與 1000 萬噸/年常減壓裝置、290 萬噸/年催化裂化裝置、雙脫裝置、60 萬噸/年氣體分餾裝置布置在同一裝置區(qū)內(nèi)?；旌?C4 組分直接由氣分脫丙烷塔底自壓進入該裝置原料罐，甲醇原料由罐區(qū)引入。裝置的公用工程管線從系統(tǒng)引入。裝置的公稱建設(shè)規(guī)模為 12 萬噸／年，MTBE 實際產(chǎn)量為 萬噸／年。裝置按以下原則設(shè)計：（1）選用國內(nèi)先進可靠的工藝技術(shù)和控制方案，設(shè)計的裝置達到安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)操作；（2）大力推廣應(yīng)用新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，加大先進技術(shù)含量，節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量檔次，生產(chǎn)滿足環(huán)保要求的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品競爭力，裝置的物耗、能耗水平達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，生產(chǎn)成本與國內(nèi)同類裝置相比具有競爭力；（3）在保證技術(shù)先進、裝置生產(chǎn)安全可靠的前提下，利用聯(lián)合裝置的優(yōu)勢，盡量降低工程造價，節(jié)省投資；（4）為了降低工程投資，按照“實事求是、穩(wěn)妥可靠”的原則，提高國產(chǎn)化程度，所需設(shè)備立足國內(nèi)采購，只引進在技術(shù)、質(zhì)量等方面國內(nèi)難以滿足工藝要求的關(guān)鍵儀器儀表；（5）采用 DCS 集中控制，優(yōu)化操作，以提高裝置的運轉(zhuǎn)可靠性，提高產(chǎn)品收率和質(zhì)量，保證裝置安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)操作；（6）嚴格執(zhí)行國家、地方及主管部門制定的環(huán)保和職業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計規(guī)定、規(guī)程和標準，減少“三廢”排放，維護周邊生態(tài)環(huán)境，實行同步治理，滿足清潔生產(chǎn)的要求。 工藝原理裝置采用先進可靠的工藝技術(shù)混相床—催化蒸餾深度轉(zhuǎn)化合成 MTBE 組合工藝技術(shù)。該工藝技術(shù)為合成 MTBE 領(lǐng)域國內(nèi)科技開發(fā)的成果，專利權(quán)歸中石化齊魯分公司研究院所有，1995 年通過中國石化總公司發(fā)展部組織的技術(shù)鑒定，并已在數(shù)套工業(yè)裝置中得以成功應(yīng)用，技術(shù)先進、成熟可靠。 化學(xué)反應(yīng)2 / 57 主副化學(xué)反應(yīng)C4餾分中的異丁烯和工業(yè)甲醇，以大孔強酸性陽離子交換樹脂為催化劑，在溫度 35～75℃，壓力～(g)操作條件下合成甲基叔丁基醚(簡稱 MTBE)。化學(xué)反應(yīng)方程式如下： CH3 CH3CH2=CCH3 + CH3 OH → CH 3 COCH3 + (⊿H) CH3異丁烯 甲醇 甲基叔丁基醚（MTBE ）上述反應(yīng)發(fā)生于液相中，反應(yīng)為可逆放熱反應(yīng)。反應(yīng)壓力的選擇使反應(yīng)物料在反應(yīng)器內(nèi)部分汽化，吸收一部分反應(yīng)熱，從而達到溫度控制的目的。反應(yīng)的選擇性很高，操作條件正常情況下，除異丁烯外的其它 C4組分幾乎不參加反應(yīng)。但以下副反應(yīng)的發(fā)生可能影響 MTBE 的產(chǎn)品質(zhì)量： CH3 CH3 CH3 CH3CH2=CCH3 + CH2=CCH3 → CH 3 C=CHCCH3 + (⊿H) CH3異丁烯 異丁烯 2,4,4三甲基2戊烯（DIB ）OCH3CH2=CHCH2CH3+ CH3 OH →CH 3CHCH2CH3正丁烯 甲醇 甲基仲丁基醚（MSBE）CH3 CH3CH2=CCH3 + H2 O → CH 3 COH CH3異丁烯 水 叔丁醇（TBA）CH3 OH + CH3 OH → CH 3 OCH3 + H2 O甲醇 甲醇 二甲醚（DME ） 水異丁烯二聚是在進料中醇烯比不足時才發(fā)生，二聚物（DIB）過多不僅影響 MTBE 產(chǎn)品純度，而且DIB 會堵塞催化劑細孔、使反應(yīng)器床層超溫等，造成催化劑失活，是必須要嚴格限制的情況。所以，在反應(yīng)進料中醇烯比必須是等于或大于 。根據(jù)經(jīng)驗，MSBE 的生成與 DIB 的生成具有相同的規(guī)律，即甲醇量不足、醇烯比低時 MSBE 的生成量升高。根據(jù)以上兩點，要盡量保證在較高的醇烯比下操作。但是，甲醇含量高也會造成催化蒸餾塔底 MTBE 產(chǎn)品中含甲醇量過高、甲醇回收塔負荷高等問題。所以，醇烯比的選擇要綜合考慮。叔丁醇是在原料中含水時才產(chǎn)生，所以甲醇進料及 C4進料中應(yīng)盡可能的不含水，避免叔丁醇的生成。二甲醚的沸點較低（－℃） ，因此其不會存在于 MTBE 產(chǎn)品中，但會影響未反應(yīng) C4質(zhì)量，其是3 / 57在進料中甲醇過量很多并且反應(yīng)溫度超過 80℃才產(chǎn)生，所以反應(yīng)進料中甲醇又不能過量很多，反應(yīng)溫度也不能超過 80℃。但是，因為 MSBE、叔丁醇及異丁烯的低聚物也有較高的辛烷值，是很好的汽油調(diào)和組分，所以可隨同 MTBE 調(diào)入汽油。 操作變量分析眾所周知，溫度是反應(yīng)速度的函數(shù)。溫度越高，反應(yīng)速度越快；溫度越低，反應(yīng)速度越慢，但MTBE 的平衡轉(zhuǎn)化率越高。如表 所示。表 不同溫度下極大轉(zhuǎn)化率溫度/℃ 50 60 65 70 80 90轉(zhuǎn)化率/％ 從表 中可知，反應(yīng)溫度控制在 65～70℃時，異丁烯最大轉(zhuǎn)化率在 95％左右。反應(yīng)速度和反應(yīng)轉(zhuǎn)化率是兩個概念，對工業(yè)反應(yīng)反應(yīng)器來說，較好反應(yīng)條件是：新裝催化劑 反應(yīng)溫度 60～65℃中期催化劑 反應(yīng)溫度 65～70℃后期催化劑 反應(yīng)溫度 70～75℃末期催化劑 反應(yīng)溫度 75～80℃MTBE 裝置所用的催化劑是強酸性陽離子交換樹脂，它的活性和樹脂交換容量成比例。交換容量越高，反應(yīng)活性越高，反之亦然。通常原料中都含有或多或少的金屬離子（正常在 1～2ppm） ，這些金屬離子與催化劑接觸后，把催化劑活性中心的 H+置換出來，引起催化劑失活。所以催化劑隨著使用時間的延長，它的活性慢慢地降低，反應(yīng)溫度就需要慢慢提高來彌補催化劑活性地降低。對醚化反應(yīng)器來說，內(nèi)裝的催化劑可以使用一年，一年后催化劑就需要更新。當然，這與所用的原料中對催化劑的毒物含量多少有關(guān)，與操作條件有關(guān)，與所用催化劑的品質(zhì)好壞有關(guān)。這里還要說明的是引起催化劑中毒的毒物，不僅是金屬離子，如 k+、Na +、Ca ++、Fe ++等金屬離子會引起催化劑失活，有些有機物，如胺類、乙腈、二甲基甲酰胺等也能使催化劑中毒。這些毒物對催化劑的中毒情況是不一樣的，金屬離子造成的催化劑中毒是層析的，是一層向下一層中毒，乙腈等弱堿性化合物引起催化劑中毒是擴散型的，是緩慢的，但能使整個床層的催化劑都部分失活。這里所說的與操作條件有關(guān)，主要是指在生產(chǎn)時催化劑是否超過 80℃、醇/烯比是否失調(diào)等因素。超溫時催化劑活性中心脫落，引起催化劑失活；而醇烯比失調(diào)造成異丁烯自聚，這時有結(jié)焦和焦前物堵塞催化劑的微孔，引起催化劑失活。這里所說的催化劑品質(zhì)，是指它的交換容量高低，交換容量越高，轉(zhuǎn)化率越高；交換容量越低，轉(zhuǎn)化率越低。當交換容量低于 +/g(干) 催化劑時，轉(zhuǎn)化率就低于 90％，如圖 所示。4 / 57圖 交換容量與催化劑活性的關(guān)系壓力：；溫度 60～70℃；醇／烯：～；空速：～ 1催化劑活性與它的孔結(jié)構(gòu)，孔結(jié)構(gòu)與交換容量，二者不可偏廢。 幾個常用的計算公式（1）混合碳四進料量和甲醇進料量來計算醇烯比式中：R－進料中醇烯比（摩爾比）W1－甲醇進料量，kgW2－混合碳四進料量，kgC2－混合碳四中異丁烯質(zhì)量含量，％32，56分別為甲醇和異丁烯的分子量。（2）以反應(yīng)器出口的組成分析來計算醇烯比式中：C 1－反應(yīng)器出口物料中 MTBE 的質(zhì)量含量，％C2－反應(yīng)器出口物料中甲醇的質(zhì)量含量，％C3－反應(yīng)器出口物料中異丁烯的質(zhì)量含量，％C4－反應(yīng)器出口物料中叔丁醇的質(zhì)量含量，％C5－反應(yīng)器出口物料中二聚異丁烯的質(zhì)量含量，％204060801001 2 3 4 5異丁烯轉(zhuǎn)化率，％交換容量 mmolH+/g(干)56/)(3221C??56/74/56/8/ 328311CCR???5 / 5788，32，56，74－分別是MTBE，甲醇，異丁烯，叔丁醇的分子量。（3）計算異丁烯轉(zhuǎn)化率的公式根據(jù)反應(yīng)器底部出口分析數(shù)據(jù)計算異丁烯轉(zhuǎn)化率，公式如下：異丁烯轉(zhuǎn)化率＝式中，各種物料均表示質(zhì)量百分比濃度。 混相反應(yīng)機理MTBE 混相床反應(yīng)器有固定床混相反應(yīng)器和膨脹床混相反應(yīng)器之分，該裝置所采用的是固定床混相反應(yīng)器。固定床混相反應(yīng)器的工作原理如下：其操作壓力是反應(yīng)物料在反應(yīng)器出口溫度（是人為給定的，如給定 70℃）的飽和蒸汽壓（假設(shè)是）。這樣原料 C4和甲醇混合后進入 MTBE 混相反應(yīng)器內(nèi)進行醚化反應(yīng)，隨之放出反應(yīng)熱，使床層溫度升高，床層溫度升高使醚化反應(yīng)速度加快，醚化反應(yīng)放出更多的熱量，使