【正文】 ........... 27 8 主要儀表性能 .............................................................................................................................................................. 35 12 萬(wàn)噸／年 MTBE 裝置工藝技術(shù)規(guī)程 第 2 頁(yè) 共 2 頁(yè) 工藝過程控制方案 ................................................................................................................................................. 35 主要控制方案 .......................................................................................................................................................... 36 主要儀表性能 .......................................................................................................................................................... 38 9 安全環(huán)保健康技術(shù)規(guī)定 ............................................................................................................................................... 43 HSE 的相關(guān)概念 ...................................................................................................................................................... 43 進(jìn)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(hù) ............................................................................................................................................. 44 冬季防凍防凝細(xì)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(hù)器材使用管理規(guī)定 ................................................................................................................................ 50 勞動(dòng)保護(hù)規(guī)定 .......................................................................................................................................................... 52 12 萬(wàn)噸／年 MTBE 裝置工藝技術(shù)規(guī)程 第 1 頁(yè) 共 52 頁(yè) 1 裝置概況 裝置簡(jiǎn)介 中國(guó)石化 XX 化工有限責(zé)任公司 12 萬(wàn)噸 /年 MTBE 裝置 是 XX 化工有限責(zé)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(biāo)準(zhǔn)汽油 的需要 。 該 裝置與 1000萬(wàn)噸 /年常減壓裝置、 290萬(wàn)噸 /年催化裂化裝置、雙脫裝置、 60萬(wàn)噸 /年 氣體分餾 裝置布置在同一裝置區(qū)內(nèi)。 化學(xué) 反應(yīng)方程 式 如下： CH3 CH3 CH2=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)。 所以，醇烯比的選擇要綜合考慮。 反應(yīng)速度和反應(yīng)轉(zhuǎn)化率是兩個(gè)概念，對(duì)工業(yè)反應(yīng)反應(yīng)器來(lái)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(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂，它的活性和樹脂交換容量成比例。 這里所說的與操作條件有關(guān)，主要是指在生產(chǎn)時(shí)催 化劑是否超過 80℃ 、醇 /烯比 是否 失調(diào)等 因素 。 混相反應(yīng)機(jī)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 。這對(duì)下游設(shè)備 — 催化蒸餾塔來(lái)講，要少消耗使這部分物料汽化所需的供熱蒸汽。它對(duì)于合成 MTBE來(lái)說，相當(dāng)于增加了 甲醇的比例，有利于提高 MTBE 的轉(zhuǎn)化率。理論計(jì)算表明 C4中異丁烯含量為 34％ 時(shí)，生成 MTBE 的反應(yīng)熱足以使未反應(yīng) C4和 C4與甲醇的共沸物全部汽化。在每相鄰兩個(gè)床層之間設(shè) 有 至少一個(gè)理論塔板，在這些塔板上進(jìn)行汽、液兩相物料的傳質(zhì)、傳熱。 MTBE反應(yīng)本來(lái) 就 是一個(gè)可逆平衡反應(yīng)，由于反應(yīng)與分離兩個(gè)單元操作在一個(gè)設(shè)備中進(jìn)行，因此在每個(gè)反應(yīng)、分離單元中，反應(yīng)物料中的 MTBE含量低于平衡濃度，破壞了反應(yīng)平衡，促使每個(gè)反應(yīng)、分離單元向有利于醚化反應(yīng)方向進(jìn)行，即使在異丁烯濃度較低時(shí)，異丁烯的轉(zhuǎn)化率也能達(dá)到預(yù)期的值。 萃取甲醇后的萃取液，是含有微量烴類的甲醇水溶液。無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都選用陽(yáng)離子交換樹脂為生產(chǎn) MTBE的催化劑。例如常溫、常壓，且無(wú)其他功的情況下，異丁烷不能變成氫和異丁烯，因而也不存在任何能加快這一反應(yīng)的催化劑。以 MTBE合成反應(yīng)為例，除異丁烯與甲醇反應(yīng)生成 MTBE外，異丁烯還發(fā)生二聚或多聚反應(yīng)，則生成 MTBE的選擇性 Y為： Y＝ 轉(zhuǎn)化為 MTBE的異丁烯摩爾數(shù)／已轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物異丁烯的摩爾數(shù) （ 3） 催化劑的穩(wěn)定性通常以壽命表示，指催化劑在使用條件下維持一定活性水平的時(shí)間（單程壽命）或者每次下降后經(jīng)再生而有恢復(fù)到許 可活性水平的累計(jì)時(shí)間（總壽命）。 催化劑的主要技術(shù)指標(biāo) 強(qiáng)酸性樹脂的主要特性有：強(qiáng)酸性、含水性、溶脹性、安全性等。有些用戶要求含水量為 35～ 40％ （風(fēng)干型），即催化劑外表面無(wú)水，催化劑微孔內(nèi)含水，這種催化劑可以流動(dòng)，便于裝卸，在定貨時(shí)需特別注明。因此要全面權(quán)衡。 （ 5） 孔容；一般講，醚化用催化劑的孔容 為 ～ 。交聯(lián)度為 20％ 時(shí)。 第一，催化劑的活性中心的氫離子被堿性陽(yáng)離子取代，使催化劑失去酸性。這是因?yàn)?MTBE 生產(chǎn)裝置上反應(yīng)器溫度上升到 100℃不是外部供的熱，是因?yàn)榇枷┍绕停鸦磻?yīng)外，還發(fā)生了二聚反應(yīng)，反應(yīng)使反應(yīng)熱急劇升高，造成磺酸根脫落，催化劑就沒有活性了，脫落的磺酸根有很強(qiáng)的酸性，隨物流流動(dòng)，會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕；另外，二聚反應(yīng)可能還導(dǎo)致有多聚反應(yīng)發(fā)生，催化劑表面會(huì)形成積碳現(xiàn)象，造成催化劑活性下降。 采用加壓精餾的目的主要是為了提高回流罐的壓力，從而實(shí)現(xiàn)回流罐頂少量 含甲醇 氣相烴類的密閉排放，但是這帶來(lái)了該塔能耗少量增加的問題。 從氣分裝置來(lái)的 C4 餾分大部分進(jìn)入裝置 C4 原料罐（ 1112D101），少部分 C4 餾分經(jīng)副線控制閥1112HC11002 進(jìn)入剩余 C4 罐（ 1112D106）?；煜喾磻?yīng)轉(zhuǎn)化率 ＞ 90％ 。在反應(yīng)段，物料里的 剩余異丁烯與甲醇繼續(xù)反應(yīng)生成 MTBE， MTBE在塔內(nèi)不斷被分離，使反應(yīng)向深度進(jìn)行，使異丁烯達(dá)到更高的轉(zhuǎn)化率。重沸液從塔底進(jìn)入重沸器，部分汽化后返回催化蒸餾塔底部汽相空間。 甲醇萃取塔（ 1112C102）底流出的萃取液為甲醇水溶液，經(jīng)過液位控制閥 LIC10701后在甲醇回12 萬(wàn)噸／年 MTBE 裝置工藝技術(shù)規(guī)程 第 14 頁(yè) 共 52 頁(yè) 收塔進(jìn)料 萃取 水換熱器（ 1112E108A/B）與萃取水換熱后進(jìn)入甲醇回收塔（ 1112C103）。 帶控制點(diǎn)工藝流程圖 PID圖見附圖 2。 甲醇回收塔（ 1112C103）底排出的是基本不含甲醇的水，在甲醇回收塔進(jìn)料 萃取水換熱器（ 1112E108A/B）與回收塔進(jìn)料換熱 ， 被冷卻后進(jìn)入萃取水泵（ 1112P105A/B），作為甲醇萃取塔（ 1112C102）的萃取水經(jīng)在萃取水冷卻器（ 1112E107）進(jìn)一步冷卻后送入甲醇萃取塔（ 1112C102）上部循環(huán)使用。萃取水由萃取水泵（ 1112P105A/B）升壓后經(jīng)甲醇回收塔（ 1112C103）底液位 LIC10801和流量控制 FIC10702串級(jí)控制調(diào)節(jié)閥后，在萃取水冷卻器（ 1112E107）冷卻至 40℃，從甲醇萃取塔（ 1112C102）上部打入。 冷凝液由 催化蒸餾塔回流泵（ 1112P104A/B）抽出，一部分經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥 FIC10602 作為 催化蒸餾塔（ 1112C101）的回流打入塔 頂， 另 一部分經(jīng)回流罐的液位調(diào)節(jié)閥 LIC10601 調(diào)節(jié)液位后作為甲醇萃取塔（ 1112C102）的進(jìn)料。 （ 2）催化蒸餾及產(chǎn)品分離部分 催化蒸餾及產(chǎn)品分離部分工藝管道及儀表流程圖見 11120PEDW02010 11120PEDW0201011120PEDW020106。反應(yīng)進(jìn)料加熱器管程水蒸汽通過 TIC10301 和流量調(diào)節(jié)閥 FIC10301串級(jí)控制。 （ 1）采用混相床技術(shù)，可通過物料的部分汽化來(lái)吸收反應(yīng)熱量以控制反應(yīng)溫度，節(jié)約能耗。由原料配制 — 混相反應(yīng) 、 催化蒸餾 、 甲醇萃取和回收三部分組成。沒有反應(yīng)掉的毒性物向床層下游流動(dòng)，它流到哪里就使部分催化劑失活，它能一直通過整個(gè)床層，這種失活，叫擴(kuò)散性失活，也叫穿透性失活，這種弱堿性毒物不能用保護(hù)床的方法將它除去。交換容量越高越好，交換容量高的催化劑的活性高，反應(yīng)速度常數(shù)與交換當(dāng)量的三次方成正比。在催化反應(yīng)中，表現(xiàn)為活性降低，選擇性增加。催化劑比表面積測(cè)定方法有 BET法、壓汞法和染料吸附法。反應(yīng)物依靠擴(kuò)散力向微孔內(nèi)部流動(dòng)，生成物還要從微孔內(nèi)部靠擴(kuò)散力向外流動(dòng)。 安全性是指催化劑反應(yīng)中表現(xiàn)為強(qiáng)酸性，但它對(duì)操作人員來(lái)講是安全的，無(wú)論是干基或濕基，與人體短 時(shí)接觸時(shí)，是無(wú)毒無(wú)腐蝕的。反應(yīng)完成液珠充分固化后，再提高溫度蒸出致孔劑，然后將反應(yīng)器冷卻，過濾出 珠體，用水洗去分散劑后，再放入到 110℃烘箱中充分干燥，得到乳白色不透明球（即所謂白球）。對(duì)于 MTBE 合成反應(yīng)來(lái)講，用在給定溫度、壓力和