【正文】 帶控制點工藝流程圖 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，在甲醇回收塔進料 萃取水換熱器（ 1112E108A/B）與回收塔進料換熱 ， 被冷卻后進入萃取水泵（ 1112P105A/B），作為甲醇萃取塔（ 1112C102）的萃取水經(jīng)在萃取水冷卻器（ 1112E107）進一步冷卻后送入甲醇萃取塔（ 1112C102）上部循環(huán)使用。 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 萬噸／年 MTBE 裝置工藝技術規(guī)程 第 14 頁 共 52 頁 收塔進料 萃取 水換熱器（ 1112E108A/B）與萃取水換熱后進入甲醇回收塔（ 1112C103）。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串級控制調節(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。重沸液從塔底進入重沸器，部分汽化后返回催化蒸餾塔底部汽相空間。 冷凝液由 催化蒸餾塔回流泵（ 1112P104A/B）抽出，一部分經(jīng)流量調節(jié)閥 FIC10602 作為 催化蒸餾塔（ 1112C101）的回流打入塔 頂， 另 一部分經(jīng)回流罐的液位調節(jié)閥 LIC10601 調節(jié)液位后作為甲醇萃取塔（ 1112C102）的進料。在反應段，物料里的 剩余異丁烯與甲醇繼續(xù)反應生成 MTBE， MTBE在塔內不斷被分離，使反應向深度進行，使異丁烯達到更高的轉化率。 （ 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?；煜喾磻D化率 ＞ 90％ 。反應進料加熱器管程水蒸汽通過 TIC10301 和流量調節(jié)閥 FIC10301串級控制。 從氣分裝置來的 C4 餾分大部分進入裝置 C4 原料罐（ 1112D101），少部分 C4 餾分經(jīng)副線控制閥1112HC11002 進入剩余 C4 罐（ 1112D106）。 （ 1）采用混相床技術，可通過物料的部分汽化來吸收反應熱量以控制反應溫度，節(jié)約能耗。 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，但是這帶來了該塔能耗少量增加的問題。由原料配制 — 混相反應 、 催化蒸餾 、 甲醇萃取和回收三部分組成。這是因為 MTBE 生產(chǎn)裝置上反應器溫度上升到 100℃不是外部供的熱，是因為醇烯比偏低，除醚化反應外，還發(fā)生了二聚反應，反應使反應熱急劇升高，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的酸性，隨物流流動，會對設備造成腐蝕；另外，二聚反應可能還導致有多聚反應發(fā)生，催化劑表面會形成積碳現(xiàn)象，造成催化劑活性下降。沒有反應掉的毒性物向床層下游流動，它流到哪里就使部分催化劑失活，它能一直通過整個床層，這種失活，叫擴散性失活，也叫穿透性失活，這種弱堿性毒物不能用保護床的方法將它除去。 第一，催化劑的活性中心的氫離子被堿性陽離子取代，使催化劑失去酸性。交換容量越高越好，交換容量高的催化劑的活性高，反應速度常數(shù)與交換當量的三次方成正比。交聯(lián)度為 20％ 時。在催化反應中，表現(xiàn)為活性降低，選擇性增加。 （ 5） 孔容；一般講，醚化用催化劑的孔容 為 ～ 。催化劑比表面積測定方法有 BET法、壓汞法和染料吸附法。因此要全面權衡。反應物依靠擴散力向微孔內部流動，生成物還要從微孔內部靠擴散力向外流動。有些用戶要求含水量為 35～ 40％ （風干型），即催化劑外表面無水，催化劑微孔內含水，這種催化劑可以流動，便于裝卸，在定貨時需特別注明。 安全性是指催化劑反應中表現(xiàn)為強酸性，但它對操作人員來講是安全的，無論是干基或濕基，與人體短 時接觸時，是無毒無腐蝕的。 催化劑的主要技術指標 強酸性樹脂的主要特性有：強酸性、含水性、溶脹性、安全性等。反應完成液珠充分固化后，再提高溫度蒸出致孔劑，然后將反應器冷卻，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）。以 MTBE合成反應為例，除異丁烯與甲醇反應生成 MTBE外，異丁烯還發(fā)生二聚或多聚反應，則生成 MTBE的選擇性 Y為： Y＝ 轉化為 MTBE的異丁烯摩爾數(shù)／已轉化為反應物異丁烯的摩爾數(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間（單程壽命）或者每次下降后經(jīng)再生而有恢復到許 可活性水平的累計時間（總壽命）。對于 MTBE 合成反應來講，用在給定溫度、壓力和空速條件下， 反應原料異丁烯的轉化率來表示催化劑活性。例如常溫、常壓，且無其他功的情況下，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的催化劑。例如醚 化反應催化劑，它主要促使異丁烯和甲醇進行醚化反應，生成 MTBE，異丁烯和甲醇的選擇性在 98％ 以上，并抑制正丁烯的醚化和異丁烯的齊聚反應。無論國內還是國外，都選用陽離子交換樹脂為生產(chǎn) MTBE的催化劑。合成 MTBE的生產(chǎn)過程中采用大孔徑強酸性陽離子交換樹脂作為反應催化劑。 萃取甲醇后的萃取液，是含有微量烴類的甲醇水溶液。甲醇和剩余 C4所形成的低沸點共沸物從催化蒸餾塔頂餾出， MTBE產(chǎn)品則從塔底 產(chǎn)出 。 MTBE反應本來 就 是一個可逆平衡反應，由于反應與分離兩個單元操作在一個設備中進行，因此在每個反應、分離單元中，反應物料中的 MTBE含量低于平衡濃度，破壞了反應平衡，促使每個反應、分離單元向有利于醚化反應方向進行，即使在異丁烯濃度較低時，異丁烯的轉化率也能達到預期的值。沒有反應完全的 C4餾分與甲醇共沸物流至上一層塔板，再一次進行傳質、傳熱。在每相鄰兩個床層之間設 有 至少一個理論塔板，在這些塔板上進行汽、液兩相物料的傳質、傳熱。 在反應段中，必須使汽相、液相的物料都能同時對流通過并完成傳質傳熱，又要能進行醚化反應。理論計算表明 C4中異丁烯含量為 34％ 時，生成 MTBE 的反應熱足以使未反應 C4和 C4與甲醇的共沸物全部汽化。因此，不具備混相床的優(yōu)點。它對于合成 MTBE來說，相當于增加了 甲醇的比例，有利于提高 MTBE 的轉化率。 因為它的空速只按新鮮物料計，而沒有循環(huán)物料，這樣醚化用催化劑減少了，醚化反應器的設備投資也減少了。這對下游設備 — 催化蒸餾塔來講，要少消耗使這部分物料汽化所需的供熱蒸汽。物料組成一定時，壓力是溫度的函數(shù)，床層溫度越高，反應物料的飽和蒸汽壓力也越高。 混相反應機理 MTBE 混相床反應器有固定床混相反應器和膨脹床混相反應器之分 ， 該 裝置所采用的 是 固定床 混相反應器 。 12 萬噸／年 MTBE 裝置工藝技術規(guī)程 第 4 頁 共 52 頁 圖 交換容量與催化劑活性的關系 壓力： ；溫度 60～ 70℃；醇 ／ 烯： ～ ；空速： ～ 催化劑活 性與它的孔結構，孔結構與交換容量，二者不可偏廢。 這里所說的與操作條件有關，主要是指在生產(chǎn)時催 化劑是否超過 80℃ 、醇 /烯比 是否 失調等 因素 。 對醚化反應器來說，內裝的催化劑可以使用一年 ， 一年后催 化劑就需要更新。 反應速度和反應轉化率是兩個概念，對工業(yè)反應反應器來說，較好反應條件是： 新裝催化劑 反應溫度 60～ 65℃ 中期催化 劑 反應溫度 65～ 70℃ 后期催化劑 反應溫度 70～ 75℃ 末期催化劑 反應溫度 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。 操作變量分析 眾所周知，溫度是反應速度 的 函數(shù)。 所以，醇烯比的選擇要綜合考慮。 所以 ， 在反應進料中 醇烯比 必須是等于或大于 。 化學 反應方程 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） 上述反應發(fā)生于液相中，反應為可逆放熱反應。 裝置按以下原則設計： （ 1）選用國內先進可靠的工藝技術和控制方案，設計的裝置達到安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)操作 ； （ 2）大力推廣應用新工藝、新技術、新設備、新材料，加大先進技術含量，節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質量檔次，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、能耗水平達到國內領先水平，生產(chǎn)成本與國內同類裝置相比具有競爭力 ； （ 3）在保證技術先進、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，所需設備立足國內采購，只引進在技術、質量等方面國內難以滿足工藝要求的關鍵儀器儀表 ； （ 5）采用 DCS 集中控制，優(yōu) 化操作，以提高裝置的運轉可靠性，提高產(chǎn)品收率和質量，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。 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。主要 用于 操作人員的培訓學習與試生產(chǎn)階段的操作指導 ，待 裝置投料試生產(chǎn)及完成生產(chǎn)考核后，將根據(jù)最終詳細設計資料、設備隨機資料及結合裝置 試 生產(chǎn)階段的實際生產(chǎn)情況，重新進行 修訂完善。 12 萬噸／年 MTBE 裝置工藝技術規(guī)程、崗位操作法 會 審 表 編制 審 核 生產(chǎn)技術部 負責人 審核人 生產(chǎn)運行中心 負責人 審核人 機械動力部 負責人 審核人 HSE 管理部 負責人 審核人 質量檢驗中心 負責人 審核人 批 準 12 萬噸／年 MTBE 裝置工藝技術規(guī)程 第 1 頁 共 2 頁 目 錄 1 裝置概況 .........................................................................................................................................................................1 裝置簡介 .....................................................................................................................................................................1 工藝原理 .....................................................................................................................................................................1 技術特點 ...................................................................................................................................................................11 2 工藝過程說明及流程圖 ............................................................................................................................................. 12 工藝過程說明 .......................................................................................................................................................... 12 工藝原則流程圖 ..............