【正文】 Cp= ∑ iiCp x? 計算平均比熱容 Cp 。其計算方法如下： 。 已知甲醇的流量 kg/h 純水的流量 295 kg h kg h = 294 kg h? 設(shè)計要求塔頂：甲醇含量≤ 水≤ （質(zhì)量分數(shù)） 表 21 萃取塔進料的物料組成及流量為： 名稱 質(zhì)量流量 kg/h 質(zhì)量分數(shù) kg/kg 摩爾流量 kmol/h 摩爾分數(shù) kmol/kmol 丙烯 丙烷 異丁烷 正丁烯 正丁烷 反丁烯 順丁烯 正戊烷 丙二烯 1， 3丁二烯 異丁烯 甲醇 MTBE 水 ∑ 根據(jù)已知數(shù)據(jù)按比例計算 得： 塔頂出料總量為 kg/h 塔頂含甲醇： kg/ h =? 塔頂含水量： kg/ h =? 塔底含甲醇量： kg/ h 塔底含水量： 29 43 .7 9 kg / h 3. 98 kg / h= 29 39 .8 1k g/h 表 22 萃取塔塔釜出料的流量及組成： 名稱 質(zhì)量流量 質(zhì)量分數(shù) 摩爾流量 摩爾分數(shù) 重慶理工大學化學工藝設(shè)計 28 kg/h kg/kg kmol/h kmol/kmol 丙烯 丙烷 異丁烷 正丁烯 正丁烷 反丁烯 順丁烯 正戊烷 丙二烯 1， 3丁二烯 異丁烯 甲醇 MTBE 水 ∑ 表 23 萃取塔塔頂出料的流量及組成： 名稱 質(zhì)量流量 kg/h 質(zhì)量分數(shù) kg/kg 摩爾流量 kmol/h 摩爾分數(shù) kmol/kmol 丙烯 丙烷 異丁烷 正丁烯 正丁烷 反丁烯 順丁烯 正戊烷 丙二烯 1， 3丁二烯 異丁烯 甲醇 MTBE 水 ∑ 重慶理工大學化學工藝設(shè)計 29 回收塔物料衡算 回收塔設(shè)計要求： 塔釜甲醇含量 ≤ % 表 24 回收塔進料組成及流量： 名稱 質(zhì)量流量 kg/h 質(zhì)量分數(shù) kg/kg 摩爾流量 kmol/h 摩爾分數(shù) kmol/kmol 丙烯 丙烷 異丁烷 正丁烯 正丁烷 反丁烯 順丁烯 正戊烷 丙二烯 1， 3丁二烯 異丁烯 甲醇 MTBE 水 ∑ 根據(jù)已知數(shù)據(jù)按比例計算得： 塔底甲醇含量為 kg/h 塔頂甲醇含量為 kg/h =根據(jù)已知數(shù)據(jù)按比例計算得：塔頂水含量為 kg/h 表 25 回收塔組分表： 名稱 進料 塔頂 塔釜 質(zhì)量流量 kg/h 質(zhì)量分數(shù)kg/kg 質(zhì)量流量kg/h 質(zhì)量分數(shù)kg/kg 質(zhì)量流量kg/h 質(zhì)量分數(shù)kg/kg 丙烯 丙烷 異丁烷 正丁烯 正丁烷 反丁烯 重慶理工大學化學工藝設(shè)計 30 順丁烯 正戊烷 丙二烯 1， 3丁二烯 甲醇 水 ∑ 熱量衡算 以下計算是以 250C 為基準 計算。所以取循環(huán)物料的循環(huán)比為 異丁烯 的量為 x,則 x x 2 2 .1 3=8 5 .1 3 0 .8 8 5 .1 3 (1 0 .8 )?? ? ? 解得 x= h 同理可得循環(huán)物料中含 MTBE 的量為 h 含甲醇的量為 h 表 15 則反應(yīng)器一段循環(huán)物料的組成及流量： 組分 摩爾流量 kmol/h 摩爾分數(shù) kmol/kmol 質(zhì)量流量 kg/h 質(zhì)量分數(shù) kg/kg 丙烯 丙烷 異丁烷 正丁烯 正丁烷 反丁烯 順丁烯 正戊烷 丙二烯 1， 3丁二烯 異丁烯 甲醇 重慶理工大學化學工藝設(shè)計 23 MTBE TBA 二 .三異丁烯 ∑ 反應(yīng)器二段出口物 料的組成及流量 到二段時異丁烯反應(yīng)轉(zhuǎn)換率達到 86% 反應(yīng)的異丁烯的量 : 85 .1 3 km ol / h 0. 86 = 73 .2 1 km ol / h? MTBE 產(chǎn)量為 : 85 .1 3 km ol / h 0. 86 0. 99 = 72 .4 8k m ol / h?? 二 .三異丁烯的產(chǎn)量為 : 2 ( 7 3 . 2 1 k m o l / h 7 2 . 4 8 k m o l / h 0 . 4 5 k m o l / h ) = 0 . 1 1 km o l / h5 剩下的異丁烯流量為 : 85 .1 3 km ol / h ( 1 0. 86 ) = 11 .9 2 km ol / h? 甲醇流量為 : km ol / h ol / h = km ol / h? 表 16 反應(yīng)器二段出口物料的組成及流量 組分 摩爾流量 kmol/h 摩爾分 數(shù) kmol/kmol 質(zhì)量流量 kg/h 質(zhì)量分數(shù) kg/kg 丙烯 丙烷 異丁烷 正丁烯 正丁烷 反丁烯 順丁烯 正戊烷 丙二烯 1， 3丁二烯 異丁烯 甲醇 MTBE TBA 二 .三異丁烯 ∑ 根據(jù)設(shè)計要求循環(huán)物料的循環(huán)比控制范圍為 — 。 重慶理工大學化學工藝設(shè)計 18 第 2 章 計算部分 物料衡算 【 1】 全車間物料衡算 根據(jù)設(shè)計要求： MTBE 年產(chǎn)量為 22 萬噸，按年工作量為 7200 小時計算， 則每小時產(chǎn)工業(yè) MTBE 量 : 43, 2 2 1 0 1 0 k gM = = 3 0 5 5 5 . 5 6 k g h7 2 0 0 h?? 根據(jù)設(shè)計要求： 成品、副成品指標： 合格品 一級品 MTBE ≥ %（ m/m） ≥ %（ m/m） 甲醇 ≤ % （ m/m） ≤ %（ m/m） 叔丁醇 ≤ % （ m/m） ≤ %（ m/m） 按合格產(chǎn)品計算：（產(chǎn)品中純 MTBE 含量為 98%） 則產(chǎn)品中含純 MTBE ,33M = 305 kg h = 299 kg h299 kg hM = = 339 .70 km ol h kg km ol? 反應(yīng)器各段生成的 MTBE 的量： 反應(yīng)器 B 出口的 MTBE 的量（ MTBE 精餾過程 MTBE 收率為 %） /222 9 9 4 4 .4 5 /= = 3 0 4 0 0 .4 6 k g / h0 .9 8 53 0 4 0 0 .4 6 / 3 4 4 .8 7 /8 8 .1 5 /k g hMk g hM k m o l hk g k m o l?? 根據(jù)設(shè)計要求：反應(yīng)器的一段轉(zhuǎn)化率為 74％；二段轉(zhuǎn)化率 至 86％；總轉(zhuǎn)化率為 93％ 反應(yīng)器 A 出口的 MTBE 的量（設(shè)計要求：反應(yīng)器總轉(zhuǎn)化率≧ 93％，反應(yīng)器 A 總轉(zhuǎn)化率≧ 86％，設(shè)反應(yīng)器的 MTBE 收率 99%） 1 km ol h M = = km ol ? ,1M = 32 2. 14 km ol h 88 .1 5k g km ol = 28 39 6. 21 kg h? 重慶理工大學化學工藝設(shè)計 19 進入反應(yīng)器 A 的異丁烯的量 進入反應(yīng)器 A 的異丁烯的量 3 4 4 .8 7 k m o l hN = = 3 7 4 .5 7 k m o l h0 .9 3 0 .9 9? ,N = 3 7 4 .5 7 k m o l h 5 6 .1 1 k g k m o l = 2 1 0 1 7 .3 3 k g h? 反應(yīng)器物料衡算 反應(yīng)器 A 進料組成及流量 表 10 原料抽余 碳四的組成及各組分的流量 組分 分子量 質(zhì)量分數(shù)kg/kg 質(zhì)量流量kg/h 摩爾分數(shù)kmol/kmol 摩爾流量kmol/h 丙烯 丙烷 異丁烷 正丁烯 正丁烷 反丁 烯 順丁烯 正戊烷 丙二烯 1， 3丁二烯 異丁烯 水 ∑ 通過已知數(shù)據(jù)按比例計算新鮮甲醇中純甲醇流率為 表 11 工業(yè)甲醇的組成及流量： 名稱 摩爾流量kmol/h 摩爾分數(shù)kmol/kmol 質(zhì)量流量 kg/h 質(zhì)量分數(shù) kg/kg 分子量 甲醇 水 18 其他 32 工業(yè)甲醇 重慶理工大學化學工藝設(shè)計 20 表 12 通過已知數(shù)據(jù)按比例計算得混合甲醇流率為 kg/h 名稱 丙烯 丙烷 異 丁 烷 正 丁 烯 正丁烷 反丁烯 順丁烯 正戊烷 丙二烯 丁二烯 水 甲醇 其他 質(zhì)量流量 kg/h = = 2 9 7 2 .3 6 2 4 6 4 .6 7 = 5 0 7 .6 9k g h k g h k g h循 環(huán) 甲 醇 混 合 甲 醇 新 鮮 甲 醇 則醇烯比為： ： 1 滿足設(shè)計要求。如異戊烯，甲醇，苯酚的烷基化等，通過裂解制取高純度的異丁烯，可用作丁基橡膠的原料。 （ 3）大力開發(fā) MTBE 的化工用途，進行深加工。 重慶理工大學化學工藝設(shè)計 17 綜合分析情況 從國際來看， MTBE 在美國禁用是不爭的事實，其他發(fā)達國家同樣會朝著這方向 發(fā)展；但是在不發(fā)達國家，如國內(nèi)的 MTBE 的需求量在 較長時間 段里還是會穩(wěn)步增長。顯然，根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知我國 MTBE 在油品方面增長速度將會有所減緩，但在其他方面還有一定上升空間。目前我國 MTBE 需求總量將達到 萬 t，其中汽油領(lǐng)域需求 量 萬 t，生產(chǎn)異丁烯及其它用途需求 萬 t； 2021 年總需求量將達到 萬 t，其中汽油領(lǐng)域需求量 219 萬 t。 MTBE 任講是我們重要的汽油辛烷值改進劑，我國煉油工業(yè)正處于發(fā)展期，加之油品質(zhì)量升級和排放要求的提高，以及進口高硫原油加工量的增加， MTBE 的添加比例以其消費量將逐步提高， MTBE 的總需求趨勢將穩(wěn)步增長。隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，汽車工業(yè)隨之快速發(fā)展，在此作用下，國內(nèi)在家或者擬建 MTBE 項目不斷增加。 國內(nèi)市場供需關(guān)系 供應(yīng)情況 目前國內(nèi)有 MTBE 生產(chǎn)裝置 50 多套，總生產(chǎn)能力 萬 t/a。 國際需求情況 至今，全美已經(jīng)有 26 個州相繼禁用 MTBE，作為替代品的乙基叔丁基醚消費量重慶理工大學化學工藝設(shè)計 14 在逐步增長；同時，歐洲也以可再生能源乙醇取代 MTBE，導(dǎo)致歐洲 MTBE 的需求量也大幅度下降。 生產(chǎn)控制一覽表 表 8 生產(chǎn)控制一覽表 序號 取樣點 分析方法 控制指標 1 碳四原料罐 除金屬陽離子為化學或比色法，其余為色譜法 異丁烯含量 18～ 42％ 3C? ≤ ％ 、 5C? ≤ ％ ACN≤ 20ppm 陽離子﹤4ppm、水≤ ％