【正文】 未完全反應(yīng)的甲醇和 C4餾分經(jīng)過精餾段精餾后， 部分物料經(jīng)過回流泵返回催化蒸餾塔頂打回流，其他物料以塔頂產(chǎn)品的形式進(jìn)入甲醇萃 取塔底部，與萃取水逆向接觸后，除去甲醇的未反應(yīng)的 C4餾分，作為民用烴產(chǎn)品送至罐區(qū)。進(jìn)行物料衡算時(shí)，先必須確定衡算的體系。 本設(shè)計(jì)中共有五個(gè)出口，東門主要是人流的進(jìn)出口，小南門主要是貨物運(yùn)出的出口，而西門主要是原料運(yùn)進(jìn)的入口，北門和南門也是物流 的主要通道。 初步設(shè)計(jì)說明書 ： ： 宿舍和食堂 都位于東北角，且離東門較近，遠(yuǎn)離工藝生產(chǎn)區(qū)，儲(chǔ)運(yùn)區(qū)，環(huán)境相對(duì)安靜， 位于廠區(qū)內(nèi)全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，這樣就遠(yuǎn)離了生產(chǎn)區(qū)的危險(xiǎn)氣體，處于相對(duì)安全的地方。首先，罐區(qū)應(yīng)按照物料性質(zhì)、隸屬關(guān)系、操作和物料輸送條件，分別布置為原料罐區(qū)和成品罐區(qū)，其位置應(yīng)滿足工藝生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)裝卸和安全防護(hù)要求，同時(shí)應(yīng)留有必要的發(fā)展用地。 儲(chǔ)運(yùn)區(qū)內(nèi)道路的布置應(yīng)該滿足生產(chǎn)操作、物料運(yùn)輸、消防安全和事故急救等的要求下，應(yīng)盡量增加道路的面積；且應(yīng)與街區(qū)外的廠區(qū)道路連接。烷基化油單元要用上一流程的產(chǎn)物醚后碳四，在輔助區(qū)設(shè)有醚后碳四儲(chǔ)罐，離生產(chǎn)烷基化油車間很近，減少了管路運(yùn)輸。整個(gè)廠區(qū)的道路及建構(gòu)筑物都經(jīng)過過嚴(yán)格規(guī)劃，布置規(guī)整。 廠區(qū)總體布局概述： 本廠區(qū)按照功能分區(qū)集中布置，即原料輸入?yún)^(qū)、產(chǎn)品輸出去、儲(chǔ)存設(shè)施區(qū)、工藝裝置區(qū)、公用工程設(shè)施區(qū)、輔助設(shè)施區(qū)、行政管理區(qū)、其他設(shè)施區(qū)等。其中位于縣城東 公里何家坪村的溫泉日出水 1920 立方米，水溫 37℃至 38℃ . 總平面布置 廠區(qū)總體布局概述 總平面布置的要求： 本項(xiàng)目的廠區(qū)總平面布置是嚴(yán)格 按 設(shè)計(jì)規(guī)范的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的。 初步設(shè)計(jì)說明書 MTBE，烷 基化聯(lián)產(chǎn)， MTBE 提高汽油的辛烷值，同時(shí)生產(chǎn)質(zhì)量合格的尾氣剩余C4作為下游烷基化裝置的原料，提高烷基化進(jìn)料的烷烯比，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低酸耗的目的。 新型過程設(shè)備的應(yīng)用 本項(xiàng)目中所用的空氣與熱裝置都采用最新的重力是熱管鍋爐空氣加熱器。在烷基化油工藝中的異丁烷是正丁烷的幾十倍，是丙烷的幾千倍。采用熱泵技術(shù)等。 而且本項(xiàng)目可以最終改造成完全生產(chǎn)烷基化油的工藝過程，所以不僅避免了單獨(dú)生產(chǎn)而利潤不高的問題，而且避免在未來因?yàn)?MTBE 被禁用而徹底倒閉的厄運(yùn)。異丁烯與甲醇發(fā)生醚化反應(yīng)，制備甲基叔丁基醚（ MTBE） ,同時(shí)減少了原料中烯烴的含量，在接下來的烷基化反應(yīng)中 ，提高烷基 化進(jìn)料的烷烯比，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低酸耗的目的。烷基化反應(yīng)后，分餾，得到烷基化油，循環(huán)異丁烷，同時(shí)分離出正丁烷。 反應(yīng)技術(shù) 和環(huán)境保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新 烷基化催化劑有硫酸、氫氟酸和固體催化劑。本文著重討論提高塔的分離效率的技術(shù)。但是，由于異丁烷、正丁烷、丙烷的沸點(diǎn)和相對(duì)揮發(fā)度相接近，所以往往要分離就要非常大的回流比，使得再沸器和冷凝器的能耗巨大。采用重力式熱管空氣預(yù)熱器取代管式空氣預(yù)熱器，可以 把鍋爐的熱風(fēng)溫度從100 ～ 130℃ 提高到 180℃ ，甚至更高。 設(shè)計(jì)依據(jù) 化工工程設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定 國家經(jīng)濟(jì)、建筑、環(huán)保等相關(guān)政策 2021 第六屆 “ 三井化學(xué) 杯大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽指導(dǎo)書 本組編制的項(xiàng)目可行性報(bào)告 化工建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告內(nèi)容和深度的規(guī)定 產(chǎn)品規(guī)格 名稱 質(zhì)量分?jǐn)?shù)， % 名稱 質(zhì)量分?jǐn)?shù)， % MTBE 甲醇 叔丁醇 C4 低聚物 正丁烷 純度 /% 90 有機(jī)氟化物含量 /μg/g 10 初步設(shè)計(jì)說明書 游離 HF 含量 /μg/g 1 烷基化油 密度 /kg/m3 690700 干點(diǎn) /℃ ≤204 飽和蒸汽壓 /kPa 2764 顏色（賽氏） /號(hào) 2730 腐蝕 合格 辛烷值（ RON） ≥ 有機(jī)氟化物含量 /μg/g 150 游離 HF 含量 /μg/g 1 第二章總圖運(yùn)輸 設(shè)計(jì)依據(jù) 《化工企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB504892021 《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB5018793 《石油化工企業(yè)廠區(qū)總平面布置設(shè)計(jì)規(guī)范》 SH/T30532021 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB500162021 《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》 GBJ22－ 87 《壓縮機(jī)廠房建筑設(shè)計(jì)規(guī)定》 HG/T206732021 初步設(shè)計(jì)說明書 《化工管道設(shè)計(jì)規(guī)范》 HG/T2069587 《化工設(shè)備管道外防腐設(shè)計(jì)規(guī)定》 HG/T2067990 《化工工廠總圖運(yùn)輸施工圖設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定》 HG/T2056194 設(shè)計(jì)范圍 本章主要介紹廠內(nèi)總平面布置、運(yùn)輸設(shè)計(jì)。并且在進(jìn)行化工廠總平面布置之前，分析了全廠生產(chǎn)流程順序、各部分的生產(chǎn)特點(diǎn)和火災(zāi)危險(xiǎn)性，同時(shí)考慮了廠區(qū)地形和風(fēng)向，選擇了合理的朝向，使人員集中的建初步設(shè)計(jì)說明書 筑物有良好的采光及自然通風(fēng)條件。 本設(shè)計(jì)中，廠區(qū)內(nèi)道路總體呈網(wǎng)格狀布置，主干道設(shè)計(jì)寬度為 10米（雙向四車道），次干道設(shè)計(jì)寬度為 5米（雙向兩車道）。同時(shí)，人流與貨流分離，并留有消防安全通道。在生產(chǎn)區(qū)的西北 側(cè)設(shè)有變、配電室，總控制室。本項(xiàng)目中的產(chǎn)品都是液體，需用儲(chǔ)罐裝置，所以成品區(qū)應(yīng)方便運(yùn)輸和適應(yīng)機(jī)械化裝卸作業(yè)；宜布置在廠區(qū)的邊緣地帶，且位于廠區(qū)全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。 本設(shè)計(jì)中，原料儲(chǔ)罐、成品儲(chǔ)罐分開布置，既鄰近工藝裝備區(qū)，又鄰近裝卸區(qū)，充分滿足了工藝生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)裝卸的要求。 辦公區(qū)的布置： 設(shè)計(jì)規(guī)范要求廠前區(qū)布置在廠區(qū)的主要人流出入口、與居住區(qū)和城鎮(zhèn)方便的地點(diǎn)；并且環(huán)境潔凈的地段；建筑群體的組合及空間景觀應(yīng)與周圍的環(huán)境相協(xié)調(diào)；應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的綠化、美化設(shè)施，處理好建筑、道路、綠地和建筑小品之間的關(guān)系。在本設(shè)計(jì)中，裝卸區(qū)設(shè)置在廠區(qū)的西側(cè)，緊鄰 西 門（主要貨流運(yùn)輸出入口），同時(shí)遠(yuǎn)離人流較多的道路和可能產(chǎn)生明火和散發(fā)火花的地點(diǎn)。對(duì)一般體系，均可表示： （物料的積聚率） =（物料進(jìn)入率） （物料流出率） +（反應(yīng)生成率） （反應(yīng)消耗率） 當(dāng)系統(tǒng)沒有化學(xué)反應(yīng)時(shí)，則： （物料的積聚率） =（物料進(jìn)入率） （物料流出率） 在穩(wěn)定狀態(tài)下有： （物料進(jìn)入率） =（物料流出率） 物料衡算 本流程涉及的化工單元操作較多，如合成、加熱和換熱、吸收和精餾。萃取后含甲醇的水進(jìn)入甲醇回收塔， 以精餾的方式分離出水和甲醇；塔頂氣相甲醇冷卻進(jìn)入回流罐后，部分甲醇經(jīng)回流泵打回流，另一部分甲醇產(chǎn)品進(jìn)入原料甲醇中回收。在反應(yīng)器內(nèi)未完全反應(yīng)的甲醇、異丁烯，在催化蒸餾塔裝填大孔強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂催化劑的反應(yīng)段繼續(xù)反應(yīng)，生成的甲基叔丁基醚和進(jìn)料中的甲基叔丁基醚進(jìn)入提餾段精后，純度達(dá)到 %以上，作為產(chǎn)品從塔底冷卻后送至產(chǎn)品罐初步設(shè)計(jì)說明書 區(qū)。它是研究某一體系內(nèi)進(jìn)出物料量及組成的變化。道路寬度均大于 ，滿足消防車道寬度的要求。醫(yī)療站也位于 廠區(qū)中部，離生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)距離都適中，不管發(fā)生什么緊急事故都可快速到達(dá)醫(yī)療站，而且交通方便。 ： 設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于罐區(qū)布置的要求較多。本設(shè)計(jì)中，人員集中的場(chǎng)所諸如宿舍，食堂都位于東北角，正處于全年最小頻率（東北風(fēng)）的上風(fēng)側(cè)。生產(chǎn)區(qū)按照生產(chǎn)流程布局，分為 MTBE單元和烷基化油單元， MTBE生產(chǎn)是放熱反應(yīng)，所以在其左側(cè)設(shè)有冷凍水站，精餾分離需要熱源，為減少熱量流失，在其右側(cè)的輔助區(qū)設(shè)有鍋爐和換熱機(jī)組，只隔了一條公路。 本設(shè)計(jì)中，廠區(qū)內(nèi)道路總體呈網(wǎng)格狀布置，主干道設(shè)計(jì)寬度為 10米（雙向四車道），次干道設(shè)計(jì)寬度為 5米（雙向兩車道）。 在進(jìn)行總平面布置設(shè)計(jì)時(shí)需要預(yù)留發(fā)展用地，一方面可以使前期建設(shè)的項(xiàng)目集中、緊湊、布置合理，并與后期工程合理銜接 ；另一方面可以滿足輔助生產(chǎn)設(shè)施、公用工程設(shè)施、倉儲(chǔ)和管線鋪設(shè)等相應(yīng)后期配套建設(shè)。 已探明有銅、鉛 、鈾等金屬礦點(diǎn)，煤、溫泉等非金屬礦點(diǎn)多處。同時(shí)，對(duì)氫氟酸進(jìn)行酸再生。最終， MTBE合成工段不需外部熱量加熱，內(nèi)部集成的熱量達(dá) 162MW，還能副產(chǎn)蒸汽。 熱泵精餾技術(shù)： 本工藝流程中涉及到正丁烷異丁烷的分離。采用多效精餾技術(shù) 。在可以預(yù)見的未來MTBE 被禁用的勢(shì)在必然，但是短期內(nèi)仍然有很 大的發(fā)展空間。 采用加氫 MTBE烷基化聯(lián)產(chǎn)工藝，以催化裂解 C4為原料，因丁二烯只有微量，回收成本高，采取加氫將丁二烯轉(zhuǎn)化為 2－丁烯作為原料，同時(shí)避免丁二烯轉(zhuǎn)化成重質(zhì)油。 C4中的組分基本均已利用。硫酸處理后其廢液難以處理，固體酸工藝還未成熟如果直接進(jìn)行固體酸進(jìn)行催化反應(yīng)有一定的風(fēng)險(xiǎn)，本項(xiàng)目采用氫氟酸作為催化劑并解決了氫氟酸泄露的問題，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)技術(shù)的創(chuàng)新，詳見氫氟酸處理部分。甲醇是重要的基本有機(jī)化工原料 ,在國民生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用 ,在化學(xué)工業(yè)中占有重要地位。 通過熱泵技術(shù)的使用，在設(shè)備上雖然增加了一個(gè)壓縮機(jī)，但是通過熱泵技術(shù)節(jié)省的能量是更大的。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，當(dāng)空氣預(yù)熱器中的空氣溫度升高 ℃ 時(shí)，排煙溫度約可以降低 1℃ ， 整個(gè)鍋爐的排煙溫度就可降低到 120℃ 以下， 從而大大減少了排煙熱損失，提高了鍋爐的整體熱效率。 廠址概況 涇川縣位于黃土高原中部秦隴交界處，總土地面積 1409 平方公里，耕地面積 70． 98 萬畝。 街區(qū)需要合理劃分，廠區(qū)通道寬度需要確定，街區(qū)及建筑物、構(gòu)筑物的布置宜規(guī)整。整個(gè)廠區(qū)的道路及建構(gòu)筑物都經(jīng)過過嚴(yán)格規(guī)劃，布置規(guī)整。在廠區(qū)內(nèi)，人主要經(jīng)過東門，原料經(jīng)過西門進(jìn)，而空車出經(jīng)過 北門，產(chǎn)品輸出則通過南門，這樣就不會(huì)出現(xiàn)交通擁堵。 初步設(shè)計(jì)說明書 控制室的位置應(yīng)該靠近主要工藝裝置或主要控制設(shè)備，本設(shè)計(jì)中的控制中心距離工藝生產(chǎn)區(qū)比較靠近，又在一定的安全距離以外。 本設(shè)計(jì)中裝卸區(qū)和運(yùn)輸通道都離西門，南門和生產(chǎn)區(qū)比較近，原料儲(chǔ)罐與成品區(qū)都離廠內(nèi)道路很近，且成品區(qū)位于廠區(qū)內(nèi)全年最小頻率風(fēng) 向的上風(fēng)側(cè)。設(shè)計(jì)規(guī)范要求可燃液體的罐組宜布置在廠區(qū)邊緣地帶，同時(shí)應(yīng)在人員集 中場(chǎng)所和明火或散發(fā)火花地點(diǎn)全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，并應(yīng)避免布置在窩風(fēng)地帶。 本設(shè)計(jì)中辦公區(qū)位于東南角，附近是停車區(qū)，交通方便，廠外是主干道，辦公區(qū)的布置體現(xiàn)了一個(gè)工廠整體風(fēng)貌和企業(yè)形象，因 此我們?cè)趶S前區(qū)的布置上也下了不少功夫。廠內(nèi)所有的道路最窄處不小于 ，可允許檢修車輛的通行及確保消防車能夠迅速地抵達(dá)失火地點(diǎn)。根據(jù)幾個(gè)主要的操作單元，將物料衡算分兩部分進(jìn)行，即 MTBE 和烷基化油工段。塔底水冷卻后，經(jīng)萃取水泵抽出，泵送至萃取塔，作為萃取水循環(huán)使用；消耗損失的萃取水，在萃取水泵前由軟化水系統(tǒng)補(bǔ)充 。反應(yīng)后的混合物料，經(jīng)加熱后進(jìn)入催化蒸餾塔。 物料衡算的原理和基準(zhǔn) 物料衡算的理論基礎(chǔ)是質(zhì)量守恒定理。主干道（橫幾路，和環(huán)幾路）寬 10米，還有運(yùn)輸通道也為 10米寬，次干道（橫幾路）寬為 5米。若生產(chǎn)區(qū)發(fā)生火災(zāi)，消防站不受大的影響。 本設(shè)計(jì) 方案中檢修倉庫離東門很近，靠近人流出口地段，且遠(yuǎn)離總控制室，配電室，工藝生產(chǎn)車間，不會(huì)因噪音，震動(dòng)對(duì)其設(shè)施產(chǎn)生影響。 工藝生產(chǎn)裝置宜布置在人員集中場(chǎng)所全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，并位于散發(fā)可燃?xì)怏w的儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施全年最小頻率風(fēng) 向的下風(fēng)側(cè)。除了有利于生產(chǎn)管理和安全防護(hù)等優(yōu)點(diǎn)外，集中布置工藝裝置還便于施工、安裝和檢修。 廠區(qū)總體布局概述： 初步設(shè)計(jì)說明書 本廠區(qū)按照功能分區(qū)集中布置，即原料輸入?yún)^(qū)、產(chǎn)品輸出去、儲(chǔ)存設(shè)施區(qū)、工藝裝置區(qū)、公用工程設(shè)施區(qū)、輔助設(shè)施區(qū)、行政管理區(qū)、其他設(shè)施區(qū)等。產(chǎn)生噪音污染的設(shè)施，宜相對(duì)集中布置，并應(yīng)遠(yuǎn)離生產(chǎn)管理設(shè)施和有安靜要求的場(chǎng)所。氣候大陸性顯著，四季分明，冷暖起伏不大，降雨多集中于夏季，年平均降雨量514． 3 毫米，年平均氣溫 10． 6℃ ，全年無霜期 181 天。 該項(xiàng)目以混合 C4為原料，先加氫除去丁二烯，同時(shí)把 1丁烯轉(zhuǎn)化為 2丁烯，以離子交換樹脂為催化劑，異丁烯與甲醇發(fā)生醚化，先預(yù)反應(yīng)，再在催化精餾塔中反應(yīng)精餾，塔釜得到 MTBE 產(chǎn)物，塔頂產(chǎn)物回收甲醇后，干燥，以氫氟酸為催化劑，過量異丁烷與丁烯發(fā)生烷基化反應(yīng)，產(chǎn)物分餾，得到烷基化油，異丁烷，氫氟酸。通過這樣的換熱設(shè)計(jì)，在不使用公用工程的同時(shí)，副產(chǎn)蒸汽，充分利用了工藝中各物流的性質(zhì)，減少了能耗，顯著提高了經(jīng)濟(jì)效益。 本項(xiàng)目使用了催化精餾塔并且通過 ASPEN PLUS 對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化處理，實(shí)現(xiàn)了分離和節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新。精餾過程的節(jié)能主要有以下幾種基本方式 :提高塔的分離效率 ,降低能耗和提高產(chǎn)品回收率 。 由于 MTBE 對(duì)環(huán)境的影響，自從美國禁用后其前途堪憂。隨著甲基叔丁基醚 (MTBE)、甲基丙烯酸甲酯 (MMA)、正丁直接水合制甲乙酮等新工藝的開發(fā)成功初步設(shè)計(jì)說明書 以及正丁烷制順酐、 1， 4一丁二醇、四氫呋喃和γ 丁內(nèi)酯等工藝的出現(xiàn)，碳四烴的利用率明顯提高。與傳統(tǒng)的燃料利用相比，利用率大大提高，經(jīng)濟(jì)附加值大，產(chǎn)值高。 初步設(shè)計(jì)說明書 精餾是化工、石化等行業(yè)中的重要組成部分 ,對(duì)整個(gè)流程 的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗與原料消耗、環(huán)境保護(hù)都有重大影響。甲醇工業(yè)