【正文】 （ 3）本項(xiàng)目在催化蒸餾塔的進(jìn)料方面也進(jìn)行了優(yōu)化，為了達(dá)到一個(gè)比較理想的醇烯比，在經(jīng)過(guò)固定床反應(yīng)之后進(jìn)入催化蒸餾塔中時(shí)，本項(xiàng)目在催化蒸餾塔上加了一個(gè)乙醇進(jìn)料孔，并通過(guò)控制方案來(lái)嚴(yán)格控制醇烯比，以達(dá)到轉(zhuǎn)化率最大。 年產(chǎn) 5萬(wàn) ETBE 項(xiàng)目 ─ 初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 團(tuán)結(jié)之隊(duì)─雁行 12 表 23 QRE— 01 型樹脂催化劑的主要物性指標(biāo) 項(xiàng)目 指標(biāo) 粒度 /mm ~ 堆密度 /g所以， IFP 公司開發(fā)的工藝流程，對(duì)催化蒸餾塔的要求就很高，且造價(jià)也不菲。 4—— 乙醇蒸餾塔 圖 21 IFP ETBE 工藝 C4 原料和乙醇先從底部進(jìn)人一個(gè)膨脹床絕熱反應(yīng)器，再進(jìn)人一個(gè)下流式固定床反應(yīng)器，在催化劑作用下進(jìn)行醚化反應(yīng)。 ETBE 的沸點(diǎn)較高，與烴類相混不生成共沸化合物。區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)保持了又好又快的發(fā)展勢(shì)頭，已成為寧夏對(duì)外開放的窗口和新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，最適宜創(chuàng)業(yè)、最適宜發(fā)展的工業(yè)新區(qū)。 設(shè)計(jì)依據(jù)和原則 設(shè)計(jì)依據(jù) ? 本項(xiàng)目所編制的《 雁行 可行性分析報(bào)告》 ? 化工行業(yè)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定 ? 《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國(guó)勞動(dòng)保護(hù)法》的相關(guān)法律、法規(guī) ? 寧夏自治區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)、建筑、環(huán)保等相關(guān)政策和法規(guī) 設(shè)計(jì)原則 1）項(xiàng)目建設(shè)遵守國(guó)家的各項(xiàng)政策、法令和法規(guī)，符合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策、投資方向及行業(yè)和地區(qū)的規(guī)劃，貫徹有關(guān)部門的頒發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī) 范合理安排建設(shè)周 年產(chǎn) 5萬(wàn) ETBE 項(xiàng)目 ─ 初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 團(tuán)結(jié)之隊(duì)─雁行 3 期，嚴(yán)格控制工程建設(shè)項(xiàng)目的生產(chǎn)規(guī)模和投資； 2) 采用成熟而先進(jìn)的工藝生產(chǎn)技術(shù)，確保操作運(yùn)行穩(wěn)定、能耗低、三廢排放少、產(chǎn)品質(zhì)量好； 3) 在保證工藝生產(chǎn)安全、可靠的前提下，盡可能利用國(guó)產(chǎn)化的設(shè)備、材料，并控制投資在合理范圍內(nèi)； 4) 嚴(yán)格遵守現(xiàn)行消防、安全、衛(wèi)生、勞動(dòng)保護(hù)等有關(guān)規(guī)定、規(guī)范，保障生產(chǎn)安全順利進(jìn)行和操作人員的人身、衛(wèi)生安全； 5) 注重環(huán)境保護(hù)，生產(chǎn)過(guò)程中減少 “三廢 ”排放，同時(shí)采用行之有效的 “三廢 ”治理措施，貫徹執(zhí)行 “三廢 ”治理、 “三同時(shí) ”的原則； 6）堅(jiān)持 “社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效 益和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益并重 ”的原則，按照國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，行業(yè)、地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃，在項(xiàng)目調(diào)查、選擇中對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行詳細(xì)全面的論證。 過(guò)去十年來(lái)，甲基叔丁基醚 (MTBE)一直作為美國(guó)新配方汽油（ RFG）及許多國(guó)家和地區(qū)汽油的主要添加劑，用以提高汽油辛烷值及降低汽車排放污染。 與 MTBE 屬同一類，但其辛烷值較高、雷氏蒸汽壓較低，且水溶性較 MTBE 小，因此更適合作為汽油的含氧添加劑 。工業(yè)經(jīng)濟(jì)行業(yè)增速快，推動(dòng)工業(yè)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)增長(zhǎng)。同時(shí)擁有國(guó)家西部大開的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)，國(guó)家和當(dāng)?shù)卣疄榛靥峁┝硕愘M(fèi)減免、資金支 持、融資擔(dān)保、人才引進(jìn)優(yōu)惠、通關(guān)便利等諸多扶持政策。考慮到 ETBE 技術(shù)的復(fù)雜性和裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性，本項(xiàng)目最終選擇其中較先進(jìn)成熟的美國(guó) UOP 公司的 Ethermax 技術(shù)，然后對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，并用專業(yè)軟件對(duì)其工藝進(jìn)行了模擬和優(yōu)化，以達(dá)到工藝最優(yōu)化，成本最低化。蒸餾塔塔底乙醇中含有少量反應(yīng)副產(chǎn)物叔丁醇， ETBE的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 1%以下，返回膨脹床反應(yīng)器和催化蒸餾塔，繼續(xù)參加醚化反應(yīng) 。 ETBE反應(yīng)工段的工藝確定 工藝優(yōu)選 對(duì)于反應(yīng)器，分為固定床技術(shù)和催化蒸 餾技術(shù)，固定床設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，但是異丁烯轉(zhuǎn)化率最高只有 92%，隨著技術(shù)的發(fā)展，催化蒸餾技術(shù)使異丁烯轉(zhuǎn)化率可達(dá) %以上，其反應(yīng)熱用于產(chǎn)品的分離，降低能耗。經(jīng) 1 000h 實(shí)驗(yàn)后， 卸出催化劑， 對(duì)其孔結(jié)構(gòu)和交換容量進(jìn)行測(cè)試， 并與運(yùn)行前催化劑的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行比較， 結(jié)果表明， 運(yùn)行前后催化劑的孔結(jié)構(gòu)基本不變， 且卸出的催化劑無(wú)自然破碎現(xiàn)象， 說(shuō)明其物性比較穩(wěn)定， 強(qiáng)度也可滿足醚化工藝的要求。 催化蒸餾塔是本項(xiàng)目最核心的設(shè)備，在此設(shè)備中異丁烯的轉(zhuǎn)化率達(dá) 99﹪以 年產(chǎn) 5萬(wàn) ETBE 項(xiàng)目 ─ 初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 團(tuán)結(jié)之隊(duì)─雁行 21 上，使原料充分得到了應(yīng)用。因此，在此工藝流程中選用了吸附床，吸附床內(nèi)裝有吸附劑（選用硅膠），然后用原料 C4 作為脫附劑進(jìn)行分離乙醇和產(chǎn)品。由于催化 蒸餾塔的特殊結(jié)構(gòu)，能使異丁烯的轉(zhuǎn)化率達(dá) 99%以上。吸附劑選擇性很高，分離出的乙醇純度很高，返回醚化反應(yīng)區(qū)，不會(huì)因含有叔 丁醇而降低醚化反應(yīng)效率。 表 21 固定床技術(shù)與催化蒸餾技術(shù)的比較 項(xiàng)目 工藝 優(yōu)缺點(diǎn) 固定床 合成 設(shè)備投資少，操作費(fèi)用低，但是異丁烯轉(zhuǎn)化率受熱力學(xué)平衡限制，轉(zhuǎn)化率最高只有 92%，且后續(xù)分離復(fù)雜困難 催化蒸餾 合成和初步分離 打破了反應(yīng)的熱力學(xué)平衡，轉(zhuǎn)化率能達(dá)99%以上，反應(yīng)熱用于分離，降低能耗，裝置價(jià)格較高，后續(xù)分離簡(jiǎn)單 所以現(xiàn)在 ETBE 的生產(chǎn)工藝都為催化蒸餾技術(shù)的開發(fā)利用。美國(guó)最近已通過(guò)一項(xiàng) “ 清潔燃料法案 ” ，將在今后 4 年內(nèi)禁用 MTBE。截至 20xx年底累計(jì)投入資金 ，清理、征購(gòu)?fù)恋亟?12平方公里，近萬(wàn)名被拆遷戶全部得到妥善安置，為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)掃清了障礙、創(chuàng)造了條件。 年產(chǎn) 5萬(wàn) ETBE 項(xiàng)目 ─ 初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 團(tuán)結(jié)之隊(duì)─雁行 2 項(xiàng)目概述 本項(xiàng)目是為中國(guó)石油寧夏石化公司設(shè)計(jì)一座年產(chǎn) 5 萬(wàn)噸混合 C4 制 ETBE 子系統(tǒng)，廠址選建于寧夏回族自治區(qū)銀川市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。 年產(chǎn) 5萬(wàn) ETBE 項(xiàng)目 ─ 初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 團(tuán)結(jié)之隊(duì)─雁行 1 目錄 第一章 項(xiàng)目總論 ......................................................................... 1 項(xiàng)目背景 ........................................................................................................... 1 項(xiàng)目概述 ........................................................................................................... 2 設(shè)計(jì)依據(jù)和原則 .................................................................................................. 2 設(shè)計(jì)依據(jù) ................................................................................................. 2 設(shè)計(jì)原則 ................................................................................................. 2 原料及產(chǎn)品方案 ................................................................................................ 3 廠址概況 ........................................................................................................... 3 銀川經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)發(fā)展概況 ......................................................................... 3 銀川經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)條件 ................................................................................ 4 第二章 工藝模擬設(shè)計(jì) ................................................................. 6 設(shè)計(jì)目標(biāo) ........................................................................................................... 6 乙醇和異丁烯制 ETBE 工藝對(duì)比 ........................................................................ 7 固定床技術(shù)和催化蒸餾技術(shù)的比較 ........................................................... 7 IFP 公司開發(fā)的 ETBE 工藝 ...................................................................... 7 UOP 公司開發(fā)的 ETBE 工藝 .................................................................... 8 兩個(gè)工藝的比較 ....................................................................................... 9 工藝流程的確定 ...............................................................................................10 ETBE 反應(yīng)工段的工藝確定 .....................................................................10 ETBE 分離工段的工藝確定 .....................................................................13 工藝流程介紹 .................................................................................................14 工藝流程的概述 ......................................................................................14 工藝創(chuàng)新點(diǎn) .............................................................................................15 工藝的 Aspen 模擬 ............................................................................................15 模擬模塊的選擇 ......................................................................................15 模擬流程的化學(xué)反應(yīng) ...............................................................................16 模擬物料衡算 .........................................................................................16 催化蒸餾塔的 Aspen 模擬 .................................................................................26 催化蒸餾塔的 DSTWU 模塊模擬 .............................................................26 催化蒸餾塔的 Radfrac 模塊模擬 ..............................................................27 模擬能量衡算 ...................................................................................................29 能量衡算的依據(jù)及原理 ...........................................................................29 各工段換熱器的熱量衡算 ........................................................................29 各工段設(shè)備的熱量衡算 ..