【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 CH3 ? ? CH3 ? C ? 2CH +CH3 OH ? CH3 ? C ? O ? CH3 重慶理工大學(xué)化學(xué)工藝設(shè)計(jì) 8 ? CH3 3 6 .4 2 /H KJ m ol? ? ? 副反應(yīng)方程式 : CH3 CH3 ? ? CH3 ? C ? 2CH + 2HO? CH3 ? C ? O ? CH3 （ TBA） ? CH3 3 4 .9 8 /H KJ m ol? ? ? 其中 選擇工藝參數(shù)，必須綜合考慮動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)因素，采用外循環(huán)冷卻絕熱式固定床反應(yīng)器，采用水萃取法回收過(guò)量甲醇后，以蒸餾方式使甲醇 —— 水分離，甲醇循環(huán)使用。 生產(chǎn)工序及工藝流程敘述 本車間分為 反應(yīng)、精餾、回收三個(gè)工序 。來(lái)自 836罐區(qū) 的混合碳四原料經(jīng) FRQ109進(jìn)行流量記錄與累積后進(jìn)入碳四原料儲(chǔ)罐 V101， V101 液面通過(guò) LICA101 液面調(diào)節(jié)器保持穩(wěn)定，來(lái)自 845B 區(qū)的工業(yè)甲醇經(jīng) FRQ110 進(jìn)行流量記錄與累積后進(jìn)入甲醇儲(chǔ)罐 V102，其液面由 LIA115 進(jìn)行液面指示與報(bào)警，當(dāng)槽內(nèi)壓力過(guò) 后開(kāi)啟水噴淋降溫。由 P108A/B 泵來(lái)的回收甲醇，也進(jìn)入 V102 槽， V101 罐中的碳四經(jīng)原料泵 P101A 抽出，由 FRC101 控制流量 ，醇烯比 ～ ： 1 進(jìn)入 X101 混合器混合。 碳四原料進(jìn)入 P101 泵簽經(jīng)在線色譜 AR101 分析原料中異丁烯含量， V102 中的甲醇經(jīng)甲醇原料泵 P102A/B 抽出，經(jīng) FI111 計(jì)量后與 P101 來(lái)的碳四混合。碳四原料、甲醇經(jīng) X101 混合后進(jìn)入原料冷卻器 E123，以 — 12℃的冷凍鹽冷卻，出口溫度由TIC102 控制在 25177。 5℃，冷卻后的物料進(jìn)入保護(hù)反應(yīng)器 R103A/B，以脫除原料的金屬陽(yáng)離子。 R103 內(nèi)裝有樹(shù)脂 立方米，物料經(jīng)過(guò)床層后，氧離子濃度即可由 4ppm降至 1ppm 以下。 重慶理工大學(xué)化學(xué)工藝設(shè)計(jì) 9 脫除陽(yáng)離子的新鮮物料由 R103 出來(lái)后，與第一醚化反應(yīng)器 R101A/B 一段循環(huán)物料混合一起進(jìn)入原料換熱器 E101，在 E101 中由 TRC101 表調(diào)節(jié)蒸汽加熱或循環(huán)水冷卻，控制出口溫度為 55℃，然后進(jìn)入 R101A/B 的一段，原料中的異丁烯與甲醇在接觸媒床層進(jìn)行反應(yīng)。 一段一器操作條件：壓力： ，入口溫度： 55℃，出口溫度 ℃，充分利用熱能和控制碳四轉(zhuǎn)化率 74％，一段一器反應(yīng)終了后，由一段一器循環(huán)泵P103A/B 抽出部分物料，循環(huán)到原料換熱器 E101，循環(huán)量由 FRC102 控制循環(huán)比為，其余部分進(jìn)入一段二器繼續(xù)反應(yīng)。 由二段流出的物料，溫度為 ℃， 壓力為 ，經(jīng)一器二段循環(huán)泵P104A/B 抽出，視情況一部分經(jīng)一器二段經(jīng)循環(huán)冷卻器 E101 冷卻后，循環(huán)回到二段上部，循環(huán)量由 FRC103 控制，冷卻溫度由 TRC103 控制為 69℃，另一部分物料則通過(guò)一器二段出口冷卻器 E103冷卻溫度由 TRC104 控制為 69℃之后進(jìn)入 R101B(A),即一器三段中，三段操作條件：出口壓力： ，出口溫度： ℃ . 當(dāng)物料經(jīng)過(guò)三段床層反應(yīng)后，異丁烯轉(zhuǎn)化率達(dá) 93％，當(dāng)一段或二段觸媒嚴(yán)重失活時(shí)， A 與 B 互換。 由反應(yīng)器 R101A/B流出的物料 通過(guò)調(diào)節(jié)器 PRC102維持第一醚化反應(yīng)器系統(tǒng)壓力和出口物料平衡。該物料經(jīng)醚踏底出料換熱器 E104 與一醚塔 T101 底部排出物料MTBE 進(jìn)行熱交換，使之加熱到 80℃，而后進(jìn)入一醚塔預(yù)熱器 E105，用 911925Pa蒸汽加熱，用 TRC105 控制溫度為 ℃，進(jìn)入第一脫醚塔第 46 塊板。 T101 塔的熱量，根據(jù)處理物料的不同分別用 30 2kg cm 蒸汽或 9 2kg cm 蒸汽通過(guò)一醚塔底再沸器 E106 加熱供給，通過(guò) TRC106 控制 35 塊板溫度為 156℃，塔底獲得純度為 ％以上的產(chǎn)品 MTBE，塔底排出物料由 LICA 控制，保持液面穩(wěn)定的前提下，經(jīng)一醚塔底出料換熱器 E104與進(jìn)料換熱后，其溫度由 ℃降至 60℃，然后經(jīng) MTBE 成品冷卻器 E108 冷卻至 40℃以下，進(jìn)入 MTBE 成品儲(chǔ)罐 V107A/B。當(dāng)發(fā)現(xiàn) MTBE 成品中膠質(zhì)超過(guò)指標(biāo)時(shí)， T101 塔可改由第二塊板側(cè)線采出 MTBE 成品。 T101 塔底出來(lái)膠質(zhì)殘液，殘液徑遙控閥 HV105 控制，經(jīng) E124 殘液冷卻器冷卻至 40℃以下，進(jìn)入殘液罐 V115,再經(jīng)殘液泵 P117A/B 送出界外， T101 塔頂餾出的碳四和剩余的甲醇經(jīng)一醚塔冷卻器 E107 冷卻后進(jìn)入一醚塔回流槽 V103,冷凝液用一醚塔回流泵 P105A/B 經(jīng) FRC104 控制，流量為 ，打回塔內(nèi)回流，其余部分通過(guò)液面調(diào)節(jié)器 LRCA103 與流量調(diào)節(jié)器 FRC105 串級(jí)調(diào)節(jié)。 T101 塔頂?shù)膲毫νㄟ^(guò)壓力調(diào)節(jié)器 PRC103 進(jìn)行控制，一般情況下用冷凝器的冷重慶理工大學(xué)化學(xué)工藝設(shè)計(jì) 10 卻水量調(diào)節(jié)控制塔壓力，當(dāng)不凝氣增加而用冷卻水量無(wú)法控制塔頂壓力時(shí)，則開(kāi)啟手動(dòng)遙控閥 HICA 101,將不凝氣體排放至火炬系統(tǒng)。 表 6 一醚塔操作條件： 進(jìn)料 塔頂 塔底 壓力 ㎏ / 2cm （ ） ㎏ / 2cm （ 1215900Pa） ㎏ / 2cm （ 1276695Pa） 溫度 ℃ ℃ ℃ 回流比 來(lái)自 V103 回流槽的物料，經(jīng)萃取塔進(jìn)料冷卻器 E109 冷卻到 25～ 40℃，然后進(jìn)入萃取塔 T103 下部，萃取水由塔上部引入，丁烯 1 餾分由塔頂流出，萃取液由塔底流出。萃取相界面和 壓力分別由 LICA106 和 PRC106 控制。 T103 為篩板塔，萃取液為連續(xù)相。萃取水來(lái)自萃取水槽 V105，由萃取水泵 P107A/B 送入 T103 上部，水量由 FIC107 控制，碳四烴經(jīng) T103 水洗后，控制甲醇含量≤ ％，自壓排入丁烯 1餾分槽 V108， T103 底部的萃取液其中含甲醇 10％左右，去甲醇回收塔。 表 7 T103 塔操作條件： 操作溫度 25℃～ 40℃ 操作壓力 4～ ㎏ / 2cm （ 405300～ 526890Pa） 液面控制 50％ 烴水重量 比 ～ 來(lái)自 T103 底含 6～ 15％甲醇的萃取液，經(jīng)萃取水換熱器 E116 與來(lái)自甲醇回收塔 T104 底的甲醇，塔釜夜 (℃ )熱交換，被加熱到 ℃之后，在甲醇塔進(jìn)料預(yù)熱器 E117 中由 TIC111 控制被 9 2kg cm 蒸汽加熱到 ℃后，進(jìn)入甲醇回收塔 T104回收甲醇。 T104塔的熱量由 3 2kg cm 蒸汽加熱的甲醇塔再沸器 E108供給，蒸汽量由 FRC126 控制。萃取水中的甲醇得以回 收，被回收的甲醇由塔頂蒸出，經(jīng)甲醇塔冷凝器 E119 冷凝后，進(jìn)入甲醇塔回流槽 V106，冷凝液用回流泵 P109A/B，打入塔內(nèi)回流，回流量由 T104 塔靈敏板 TRC113 控制，其余部分 T/Hr，通過(guò)液面調(diào)節(jié)器 LICA109 控制，經(jīng)套管冷卻后送入甲醇儲(chǔ)罐 V102 循環(huán)使用。 V106 槽的不凝氣通過(guò)帶有夾套冷卻的放空管排出大氣。 T104 塔底含甲醇≤ ％的釜水 .再由液面調(diào)節(jié)器 LICA108 抽出，在萃取水換熱器 E116 回收熱量后，再經(jīng)萃取水冷卻器 E115冷卻到 40℃，而后進(jìn)入萃取水槽 醇回收系統(tǒng)有害雜質(zhì)的積累，故通過(guò) LICA107 連續(xù)定量的排出少部分萃取水至下水道。大部分萃取水循環(huán)至重慶理工大學(xué)化學(xué)工藝設(shè)計(jì) 11 萃取系統(tǒng)。為了補(bǔ)充萃取水的不足，由 FIC108 控制連續(xù)補(bǔ)充脫鹽水 T/Hr. 表 7 T104 塔操作條件： 進(jìn)料 塔頂 塔釜 溫度（℃） 96 壓力（ Pa） 常壓 回流比 5 當(dāng)稀甲醇儲(chǔ)槽 V110 中的甲醇需要進(jìn)行提純精制時(shí)，則可以利用稀甲醇泵 P102將稀甲醇送至萃取水換熱器 E116入口與萃取塔底來(lái)的萃取液按一定比例一同送甲醇回收塔進(jìn)行回收。由 MTBE 成品冷卻器 E108 來(lái)的 MTBE 成品進(jìn)入 MTBE 成品貯罐槽 V107A/B 中，由 MTBE 成品泵 P110A/B 抽出，經(jīng) FRQ119 進(jìn)行流量記錄與累計(jì)后，間斷送油品車間， 845B 罐區(qū) C104 槽以備外運(yùn)，為保證 V107A/B 槽壓力為 ～ ㎏ / 2cm ，設(shè)有一套分程調(diào)節(jié)裝置 PICA107,當(dāng)槽內(nèi)壓力低于 ㎏ / 2cm G 時(shí)， A 閥開(kāi)，補(bǔ)入氮?dú)猓?dāng)壓力高于 ㎏ / 2cm 時(shí)， B 閥開(kāi)，向火炬系 統(tǒng)泄壓。來(lái)自萃取塔T103 頂?shù)暮细穸∠?1 餾分自壓進(jìn)入丁烯 1 餾分槽 V108 中，在此緩沖脫水，廢水排入化污系統(tǒng)，丁烯 1 餾分則由丁烯 1 餾分泵 P110A/B 抽出，經(jīng) FRQ118 進(jìn)行流量記錄與累積之后，再經(jīng)在線色譜儀 AR102 分析后，去氧化脫氫車間丁烯抽提工段，多余部分由 LICA110 在保持 V108 槽液面穩(wěn)定的前提下，送往成品車間 805 罐區(qū)，丁烯抽提停車時(shí)，則全部送 805 罐區(qū)。各生產(chǎn)工序中產(chǎn)生的不合格產(chǎn)品，可根據(jù)物料組成情況分別收集與 V108A/B， V113 槽中，之后再適時(shí)的一不合格品泵 P112A/B 或P101A/B 送有關(guān)設(shè)備進(jìn)行處理。碳四原料罐 V10丁烯 1 餾分罐 V108 以及不合格品罐 V109A/B、 V113 槽，當(dāng)冬季槽內(nèi)壓力低于 ㎏ / 2cm 或溫度低于 5℃時(shí)，則分別開(kāi)啟升壓 E1 E12 E122 進(jìn)行升壓或升溫。 E120 液面由 LIC111 控制，壓力由 PRC101 控制； E121 液面由 LIC112 控制，壓力由 PRC108 控制； E122 液面由LIC113 控制，壓力由 PRC109 控制 .為了收集蒸汽冷凝液，裝置內(nèi)設(shè)有低壓水膨脹槽V11230 ㎏ / 2cm 蒸汽凝水和 9 ㎏ / 2cm 蒸汽凝水收集與 V112 中，在 V112 中閃蒸罐 3 ㎏ / 2cm 飽和蒸汽，閃蒸罐的 3㎏ / 2cm 飽和蒸汽部分利用于用氣設(shè)備的熱源以及綜合樓氣源，部分經(jīng)減壓到 ㎏ / 2cm ，飽和蒸汽在用作熱源。 V112 槽的壓力保持在 ～ ㎏ / 2cm 。當(dāng)壓力高于 ㎏ / 2cm 時(shí)， B 閥開(kāi)，多余氣體排出界區(qū)。 V112 閃蒸后的 3 ㎏ / 2cm 蒸汽凝水，由 LIC114 控制液面，冬季做采暖，夏季全部送出界區(qū)。生產(chǎn)過(guò)程中壓力排放事故排重慶理工大學(xué)化學(xué)工藝設(shè)計(jì) 12 放氣體均收集于汽液分離槽 V114 中，經(jīng)緩沖后再排入火炬系統(tǒng)，捕集液由不合格品泵抽回裝置中。 生產(chǎn)中使用的工業(yè)品離子交換樹(shù)脂購(gòu)入后為含水鈉型，因此在加入反應(yīng)器前需要進(jìn)行活化處理，以使其轉(zhuǎn)化為氫型，又離子交換樹(shù)脂在使用 一段時(shí)間后，由于原料中微量陽(yáng)離子的存在，致使其活性逐漸降低，也需進(jìn)行再生處理，故裝置中設(shè)有樹(shù)脂再生反應(yīng)器 R104 和樹(shù)脂裝卸噴射器，以及脫鹽水升壓泵 P115。 生產(chǎn)控制一覽表 表 8 生產(chǎn)控制一覽表 序號(hào) 取樣點(diǎn) 分析方法 控制指標(biāo) 1 碳四原料罐 除金屬陽(yáng)離子為化學(xué)或比色法，其余為色譜法 異丁烯含量 18～ 42％ 3C? ≤ ％ 、 5C? ≤ ％ ACN≤ 20ppm 陽(yáng)離子﹤4ppm、水≤ ％ 2 甲醇罐 氣相色譜法 按 GB33876 工業(yè)一級(jí)品要求 3 丁烯 1 餾分罐 氣相色譜法 異丁烯≤ ％甲醇≤ ％ MTBE≤ 0. 5％ 4 保護(hù)反應(yīng)器口 陽(yáng)離子﹤ 1ppm 水≤ ％ 5 E101 出口 氣相色譜法 6 R103 入口 氣相色譜法 7 R101 內(nèi) 氣相色譜法 8 R101A 出口 氣相色譜法 9 R101B 出口 氣相色譜法 10 T101 入口 氣相色譜法 甲醇、4C ≤ 11 T101 內(nèi) 氣相色譜法 12 V105 排污 甲醇含量≤ ％ 13 R104 入口 化學(xué)分析法 HCL 含量 2～ 4％ 14 R104 出口 化學(xué)分析法 NaOH 含量 2～ 6％ 三廢及處理 表 9三廢及處理 重慶理工大學(xué)化學(xué)工藝設(shè)計(jì) 13 序號(hào) 名稱 規(guī)格 數(shù)量 數(shù)量 排放點(diǎn) 備注 正常 T/H 最大 T/H 1 含醇廢水 甲醇≤ ％ —— V105 排化污水池 2 酸堿廢水 PH 5～ 10 —— 18 V104 排化污水池 3 化驗(yàn)室廢水 PH 5～ 10 —— 排化污水池 4 含油廢水 油烴≤10ppm 3 20 輻射水池 排化污水池 5 廢氣 ㎏ /H V106 排大氣 6 殘液 ％ ㎏ /H T101 市場(chǎng)調(diào)查 國(guó)際市場(chǎng)供需關(guān)系 國(guó)際供應(yīng)情況 從 2021 年至今，由于金融危機(jī)以及美國(guó)禁用 MTBE 的影響，北美其他一些國(guó)家，歐洲部分國(guó)家也開(kāi)始逐步減少 MTBE