【正文】 12 萬噸／年 MTBE 裝置工藝技術規(guī)程 第 15 頁 共 52 頁 3 主要工藝指標和技術經濟指標 設計 物料平衡 表 裝置物料平衡 序號 物料名稱 Wt％ kg/h t/d t/a 備 注 進料 1 C4餾分 43330 363972 2 甲醇 4934 3 補充水 3 合計 100 48267 出料 1 MTBE 產品 13880 116592 2 未反應 C4 3 損失 合計 100 48267 裝置主要技術經濟指標 表 裝置主要技術經濟指標 序號 指 標 名 稱 單位 數(shù)量 備注 1 設計規(guī)模 104t/a 12 MTBE 產品 2 消耗 指標 碳四原料 104t/a 甲醇 104t/a 催化劑 t/a 循環(huán)冷卻水 t/h 928 不含間斷用量 除鹽水 t/h 電 kW 不含間斷用量 蒸汽 t/h 不含間斷用量 氮氣 Nm3/h 10 間斷 儀表空氣 Nm3/h 120 不含間斷用量 非凈化風 Nm3/h 480 開停工用，間斷 3 裝置占地面積 m2 2748 常壓、催化、雙脫、氣分和 MTBE 聯(lián)合布置 4 三廢排放量 廢氣 kg/h 火炬管網(wǎng) 廢水 t/h 污水處理廠 廢渣 t 每一年排放一次 5 能耗指標 MJ/t MTBE 產品 6 工藝設備總臺數(shù) 臺 69 其中：反應器 臺 3 12 萬噸／年 MTBE 裝置工藝技術規(guī)程 第 16 頁 共 52 頁 序號 指 標 名 稱 單位 數(shù)量 備注 塔器 臺 3 容器 臺 7 冷換 臺 14 機泵 臺 15 其它 臺 27 7 總投資 萬元 主要工藝指標 醚化反應器（ 1112R101） 表 醚化反應器控制指標 進料醇烯比 分子比 ～ 操作溫 度 ℃ 40～ 74 操作壓力 MPa(g) ～ 異丁烯轉化率 m％ ≥ 90 催化蒸餾塔（ 1112C101） 表 催化蒸餾塔控制指標 塔頂溫度 ℃ 塔底溫度 ℃ 131 塔頂壓力 MPa(g) 回流比 分子比 異丁烯轉化率 m％ ≥ 98 甲醇萃取塔（ 1112C102） 表 甲醇萃取塔控制指標 操作溫度 ℃ 40 塔頂壓力 MPa(g) 油水比 重量比 5 甲醇回收塔（ 1112C103） 表 甲醇回收塔控制指標 塔頂溫度 ℃ 塔底溫度 ℃ 130 塔頂壓力 MPa(g) 回流比 分子比 6～ 9 公用工程指標 公用工程技術指標 12 萬噸／年 MTBE 裝置工藝技術規(guī)程 第 17 頁 共 52 頁 表 公用工程指標 名稱 項 目 單位 指標 備注 循環(huán)水 溫度 ℃ ≤ 壓力 MPa ≥ 壓力 MPa ～ 凈化風 壓力 MPa ≥ 工業(yè)風 壓力 MPa ≥ 除鹽水 壓力 MPa ≥ 壓力 MPa ～ 新鮮水 壓力 MPa ≥ 公用工程消耗 指標 裝置所需的蒸汽、循環(huán)水、新鮮水、非凈化風、氮氣等公用工程管線自系統(tǒng)引進；凈化風從催化裝置引入 ； 裝置產生的凝結水排到裝置外凝結水站 ； 裝置間斷產生的廢水（分水包排出）排到裝置外污水處理廠 ； 裝置生產及照明用電由廠區(qū)供給 ； 通訊電纜由裝置外送至裝置。 工藝原則流程圖 工藝 原則流程圖 見附圖 1。 甲醇回收塔（ 1112C103）底部設有重沸器（ 1112E110），以蒸汽作為加熱介質為回收甲醇提供熱源。冷凝液 由 醇回收塔回流泵（ 1112P106A/B）抽出，其中大部分經流量調節(jié)閥 FIC10901 用作甲醇回收塔（ 1112C103）的回流打入塔頂， 另一 部分經回流罐的液位調節(jié)閥LIC10901 調節(jié)液位后送至甲醇原料罐（ 1112D102）循環(huán)使用。 甲醇回收塔（ 1112C103）頂餾出物為甲醇、微量水和烴的混合物，經塔頂冷凝器（ 1112E109A/B）冷凝 冷卻后 進入塔頂回流罐（ 1112D105） 。萃余液即基本不含甲醇的剩余 C4 從塔頂排至剩余 C4 罐（ 1112D106），用剩余 C4 泵（ 1112P107A/B）經過液位控制閥 LIC11001及流量計 FT11001 送出裝置至罐區(qū)。在甲醇萃取塔（ 1112C102）中，剩余 C4 與甲醇的混合物為分散相，萃取水為連續(xù)相，兩液相連續(xù)逆向流動，使甲醇被水所萃取。 反應剩余甲醇與剩余 C4 的共沸物，用催化蒸餾塔回流泵從回流罐中抽出，一部分作為回流，另一部分經萃取塔進料冷卻器（ 1112E104）冷卻送入甲醇萃取塔（ 1112C102）下部。為控制催化蒸餾塔頂不帶出 MTBE，在塔下部 尚設有靈敏點溫度控制 TIC10514 與蒸汽流量控制閥 FIC10502 串級控制蒸汽量。 催化蒸餾塔（ 1112C101）底設有催化蒸餾塔重沸器（ 1112E105），該重沸器以蒸汽作為加熱介質，為催化蒸餾提供熱源。 催化蒸餾塔（ 1112C101）底部流出物為 MTBE 產品，該物流依靠塔的壓力壓出，經 與進料在催化蒸餾塔進料 MTBE 產品換熱器（ 1112E102）換熱后，再經 MTBE 產品冷卻器（ 1112E106）冷卻至40℃，經流量計 FT10401 計量后送往裝置外 MTBE 產品罐區(qū)貯存?；亓鞴揄敳荒龤怏w經壓力控制閥 PIC10602 放至火炬管網(wǎng)。在催化蒸餾塔（ 1112C101）的操作條件下，甲醇與 C4 形成共沸物，共沸物從塔頂餾 出。從甲醇凈化器（ 1112D103）來的補充甲醇也進入催化蒸餾塔（ 1112C101）的反應段。 醚化反應器（ 1112R101）出料進入催化蒸餾塔進料 － MTBE 產品換熱器（ 1112E102）殼程，與12 萬噸／年 MTBE 裝置工藝技術規(guī)程 第 13 頁 共 52 頁 催化蒸餾塔底 MTBE 產品換熱后，進入催化蒸餾 塔（ 1112C101）。 從醚化反應器（ 1112R101）出來的反應物料進入催化蒸餾部分。 在反應條件下尚有少量副反應：異丁烯水合生成叔丁醇（ TBA），異丁烯自聚生成二聚物（ DIB），甲醇縮合生成 二甲醚（ DME），正丁烯與甲醇生成甲基仲丁基醚（ MSBE）。該反應為可逆放熱反應，選擇性很高，反應物料在混相反應器內部分汽化，吸收反應熱以控制反應溫度在適當?shù)姆秶? 醚化反應器（ 1112R101）是混相反應器，其中裝有 30 噸（干基）離子交換樹脂，該樹脂既可用作凈化劑，又可用作反應催化劑。 C4 原料和甲醇在混合器（ 1112M101， 1112M102）中進行充分混合后，通過在線氣相色譜 AT 10301分析異丁烯與甲醇的比例，對甲醇的流量進行調節(jié)，以滿足醇烯比的要求； C4 原料和甲醇的混合物經反應進料加熱器（ 1112E101）進入反應進料過濾器（ 1112SR103A/B）過濾物料中所攜帶的雜質，然后進入醚化反應器（ 1112R101）。 C4 原料經緊急隔斷閥 HV10101，用 C4 原料泵（ 1112P101A/B）升壓經過流量計 1112FT10101 及流量控制閥 1112FICQ10101 送至 C4－ 甲醇混合器（ 1112M101）。 （ 1）原料配制和混相反應部分 原料配制和混相反應部分工藝管道及儀表流程圖見 11120PEDW020101， 11120PEDW020102，11120PEDW020103。 （ 2）采用了催化蒸餾技術，可以使反應熱進一步充分利用，供催化蒸餾塔內的液體蒸發(fā)，進一步節(jié)約能耗。 節(jié)能措施 裝置的節(jié)能措施主要有： 采用混相床和催化蒸餾新技術，可以節(jié)能，降低單位能耗。精餾 實現(xiàn)甲醇與水的分離并回收反應剩余甲醇 ， 回收 的 甲醇返回甲醇原料罐循環(huán)使用。 甲醇回收 塔采用加壓操作 該裝置 甲醇回收塔 不同于常 規(guī)甲醇回收塔的常壓操作，采用 加壓操作 。 采用固定床混相反應器 固定床混相反應器的原理、特點見 的有關介紹。 技術特點 采用一反三塔流程 該 設計采用混相床 — 催化蒸餾深度轉化組合工藝，一反三塔流程。 醚化用樹脂催化劑失活后，可進行再生，方法如下：對催化劑微孔不溶性堵塞引起的失活尚沒有辦法恢復催化劑的活性；單純的磺酸根脫落引起的催化劑失活，可以用再一次磺化處理的方法恢復催化劑的活性，但如果磺酸根脫落同時伴有積碳微孔堵塞時，就不能完全恢復其活性；催化劑失活是有金屬離子或堿性有機胺類中和而失活的，則可以用酸洗的方法將金屬離子或有機胺洗下來，催化劑恢 復其大部12 萬噸／年 MTBE 裝置工藝技術規(guī)程 第 11 頁 共 52 頁 分活性，可以繼續(xù)在醚化反應中應用。但在生產中，床層溫度超過 100℃，催化劑就會失活。 第二，超溫也將使催化劑上的磺酸根脫落，或積碳堵塞催化劑微孔，造成催化劑活性下降。另一種是弱堿性有機氮化物，如有機胺、乙腈等，這種弱堿性有機胺類，與催化劑接觸后，中毒性反應較慢。這里又分兩種情況，一種是被堿性金屬離子，如 Na+、 Fe3+、 K+、 Ca2+、 Mg2+等取代。 催化劑的失活及再生 醚化催化劑在一定條件下可能失活，在生產中一定要防止此類現(xiàn)象的發(fā)生。它是樹脂催化劑最主要的技術指標之一，現(xiàn)在好的樹脂催化劑的交換容量可達 +/g（干） 以上。一般用每克干基樹脂催化劑所含有可交換的氫離子的毫克（或毫摩爾）數(shù)來表示；也有用單位體積樹脂催化劑所含的可交換的氫離子當量來表示，但在 MTBE 行業(yè)，習慣上用質量交換容量來表示。樹脂的溶脹比為 左右。交聯(lián)度越大，溶脹比越小。醚化用樹脂催化劑的交聯(lián)度應該是不低于 18％為宜。隨交聯(lián)度的增加，樹脂12 萬噸／年 MTBE 裝置工藝技術規(guī)程 第 10 頁 共 52 頁 的含水量降低，溶脹度減小，離子交換速度下降，樹脂機械強度增加，耐化學性和氧化性能提高，耐熱性降低。比表面、孔徑和孔容，三者是相互關聯(lián)的，比表面積一定，孔徑越小，相對應的孔容也越??；反之孔徑越大，孔容相應也越大。這與催化劑制造過程中所用的致孔劑的種類、品牌、數(shù)量和操作條件相關，是催化劑生產廠家的核心機密。 （ 4） 孔徑：一般樹脂催化劑的平均孔徑為 20～ 40nm，但孔徑分布實際是很寬的。 （ 3） 比表面積：比表面積不只是指催化劑小球的球面積，更多的是催化劑的微孔的內表面積，一般是在 40～ 50m2/g。 樹脂催化劑制造時，粒徑分布很寬，我們只能提出最大和最小粒徑的限度，生產廠對顆粒進行篩分，去掉過大和過小的粒子。但是催化劑粒徑小時，床層阻力加大，太細的顆粒很可能堵死網(wǎng)眼，使床層阻力加大，更細小的催化劑穿過網(wǎng)眼，隨物料流到下游裝置催化 蒸餾塔時，落入塔釜，在塔釜的高溫下（ 130℃以上），這些催化劑會使已生成的 MTBE 發(fā)生分解反應，影響 MTBE 產量和純度。微孔通道越長，擴散阻力越大。 （ 2） 粒度：按一般原則來說，大粒徑的微孔的孔道比小粒徑微孔的孔道要長。 樹脂催化劑有濕基型、干基型和風干型之分。 2％ ，即樹脂催化劑必須是在含水（濕基 ）狀態(tài)下存放。 強酸性樹脂催化劑的主要技術指標有含水量、粒度、比表面積、孔徑、孔容、交聯(lián)度、溶脹比、交換容量等。 溶脹性是指不含水的樹脂催化劑（簡稱干基）遇水后它的容積要增大，各品牌催化劑的溶脹比不同，12 萬噸／年 MTBE 裝置工藝技術規(guī)程