【正文】 50C 左右 ） ，不需要冷卻措施。此類(lèi)換熱器 PID 圖如下 圖 所示 ： 圖 的控制示意圖 圖 泵 的控制示意圖 本設(shè)計(jì)中的反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器，催化劑床層的溫度需要維持在一個(gè)給定值附近。泵的 PID 圖如下 圖 所示 ： 該流程涉及的幾種換熱器：合成物料之間的換熱器、冷卻水冷卻的換熱器、蒸汽加熱的換熱器、精餾塔的再沸器和冷凝器，精餾塔的再沸器和冷凝器部分放在后面精 餾塔控制方案中作介紹。經(jīng)旁路返回的液體，從泵得到的能量完全消耗在調(diào)節(jié)閥上。我們采用旁路閥調(diào)節(jié)的方式。 圖 三塔流程分離工藝圖 控制方案的選擇 [2][3] 2 萬(wàn)噸 /年 MTBE 裝置工藝設(shè)計(jì) 11 該流程主要包括泵、換熱器、反應(yīng)器、精餾塔，下面詳細(xì)介紹 各種過(guò)程的控制方案。其循環(huán)結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 MTBE 生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)循環(huán)結(jié)構(gòu)圖 分離工藝 從反應(yīng)器中出來(lái)的物流含有 MTBE、未反應(yīng)的甲醇、水等物質(zhì)，它們都是以液體 形式存在。 轉(zhuǎn)化率：反應(yīng)為 液 相反應(yīng)， 異丁烯 的轉(zhuǎn)化率在 90%以上 。 反應(yīng)選擇性和轉(zhuǎn)化率 選擇性：該反應(yīng) 過(guò)程 為催化 加成 。異丁烯自聚生成二聚物 (DTB)、 甲醇縮合成二甲醚 (DME),副產(chǎn)品叔丁醇和二聚物也具有較高的辛烷值 ,可隨同 MTBE調(diào)入汽油。 為此在生產(chǎn)操作中要 控制 合適的反應(yīng)溫度 。 該反應(yīng)為放熱反應(yīng) ,反應(yīng)溫度在 40℃ ~80℃ , MTBE 的合成反應(yīng)受熱力學(xué)平衡的制約 。異丁烯與甲醇在強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂催化劑的作用下 , 異丁烯在叔碳位形成正碳離子 , 具有較高的反應(yīng)活性。按總平面規(guī)劃要求建設(shè)道路、綠化及相應(yīng)的消防、工業(yè)及衛(wèi)生等設(shè)施。 產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo) 本裝置 MTBE 產(chǎn)品質(zhì)量按照《 MTBE 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》燃料級(jí)設(shè)計(jì)， 該產(chǎn)品指標(biāo)見(jiàn)表。 2 萬(wàn)噸 /年 MTBE 裝置工藝設(shè)計(jì) 8 第三章 設(shè)計(jì)規(guī)模與產(chǎn)品方案 原料及產(chǎn)品規(guī)格 表 原料 組成 原料物質(zhì) 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 組成 （ Wt%） C4 餾分 異丁烷 35；正丁烷 15；異丁烯 25；正丁烯 15；順丁 烯 5；反丁烯 5 工業(yè) 甲醇 甲醇 ，水 . 設(shè)計(jì)規(guī)模和設(shè)計(jì)要求 該工 藝 規(guī)模是 2萬(wàn)噸 /年 MTBE 裝置工藝設(shè)計(jì)， 共沸精餾塔 MTBE 的純度要求是質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到 %（ Wt） ，萃取塔 萃取后碳四出料中甲醇含量小于 50μ g/ g，甲醇回收塔底萃取水甲醇含量小于 500μ g/ g 以及 甲醇回收塔 塔頂循環(huán)甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到 %的要求 。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中 對(duì)反應(yīng)原料的預(yù)熱設(shè)置一個(gè)熱切換裝置，反應(yīng)初利用蒸汽預(yù)熱，待反應(yīng)進(jìn)行了一段時(shí)間后，將蒸汽物流切換成 MTBE共沸精餾塔塔釜的熱流出料對(duì)原料進(jìn)行預(yù)熱，充分利用 物料的能量交換。該工藝屬于傳統(tǒng)工藝，技術(shù)上已 經(jīng)非常成熟， 它 適用于異丁烯濃度變化較大的 C4 原料。 MRD A 型用于煉油型MTBE 裝置 ,MRD B型用于石油化工型。反應(yīng)物濃度較高時(shí) ,可把催化劑分為幾個(gè)床層 ,部分未預(yù)熱的原料由側(cè)線進(jìn)入各床層之間 ,作為激冷料進(jìn)一步調(diào)節(jié)汽化率與反應(yīng)溫度 ,但各床層之間不設(shè)分餾塔板。這一工藝的特點(diǎn)是在反應(yīng)塔內(nèi)設(shè)一固定床反應(yīng)段 ,不需任何冷卻設(shè)備。Liecensing公司首先成功的 ,于 1987 年工業(yè)化。異丁烯轉(zhuǎn)化率可達(dá) 90%～ 95% ,接近平衡轉(zhuǎn)化率。主要有以下 三種 : （ 1） 常規(guī) MTBE合成工藝 由反應(yīng)、共沸蒸餾和甲醇回收三部分組成 ,使用固定床反應(yīng)器 ,異丁烯和甲醇在強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂存在下液相合成 MTBE。先后開(kāi)展 MTBE合成工藝、催化劑、反應(yīng)工程研究與開(kāi)發(fā)的單位有齊魯石化公司研究院和橡膠廠、岳陽(yáng)石化總廠橡膠廠、燕山石化公司、吉林化工公司、上海石化研究院、清華大學(xué)化工系、北京石油設(shè)計(jì)院、上海高橋石化公司煉油廠、洛陽(yáng)煉油廠等。 生產(chǎn) MTBE 的幾種方法的消耗定額見(jiàn)下表 1。 （ 4） 美國(guó) UOP 公司的聯(lián)合工藝 以油田氣或煉廠氣中的丁烷為原料 ,異構(gòu)化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為異丁烷 ,進(jìn)而脫氫生成異丁烯 ,異丁烯再與甲醇醚化反應(yīng)生成 MTBE。 （ 3） 美國(guó)催化蒸餾工藝 催化 蒸餾工藝是把筒式固定床反應(yīng)器與蒸餾塔結(jié)合在一起 ,故一方面反應(yīng)放出的熱量用于產(chǎn)物的分離 ,具有明顯的節(jié)能效果 。 （ 2） 法國(guó) IFP 工藝 IFP 工藝的主要特點(diǎn)是反應(yīng)器采用上流式膨脹床 ,與管式反應(yīng)器相比 ,它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、催化劑裝卸方便等優(yōu)點(diǎn)。為解決甲醇過(guò)量所引起的 MTBE 凈化問(wèn)題 ,可采用 SNAM 的二段法工藝 ,即采用兩個(gè)串聯(lián)的管式反應(yīng)器。 （ 1） 意大利 SNAM 工藝 該工藝所采用的反應(yīng)器為列管式固定床 ,反應(yīng)溫度 50～ 60 ℃ ,催化劑是聚苯乙烯 二乙烯苯離子交換樹(shù)脂。 [14] 國(guó)外工藝介紹 目前合成 MTBE國(guó)外生產(chǎn)工藝較有代表性的有 :意大利斯納姆 . 普羅蓋蒂 / 阿尼克 (SNAM PROGETTI/ ANIC)工藝、法國(guó)石油研究院 IFP工藝 ,美國(guó)催化蒸餾及聯(lián)合工藝等。 按目前 MTBE產(chǎn)能統(tǒng)計(jì) , 國(guó)內(nèi)異丁烯資源除很少部分仍留作燃料外 , 約有90%的異丁烯被用來(lái)生產(chǎn) MTBE, 其余不足 10 萬(wàn) t 供生產(chǎn)精制異丁烯 , 用來(lái)生產(chǎn)丁基橡膠、聚異丁烯、叔丁胺、橡膠促進(jìn)劑及醫(yī)藥用精細(xì)化工 產(chǎn)品。 MTBE的產(chǎn)能及需求情況 國(guó)內(nèi) MTBE 真正投 入規(guī)模生產(chǎn)始于上世紀(jì) 90年代 , 尤其近幾年產(chǎn)能迅速增長(zhǎng) , 截至 2020 年年末、 2020 年年初國(guó)內(nèi) MTBE 生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)能見(jiàn)表 。異戊烯的制備、苯酚的烷基化、甲酯的制備、 MTBE 羰基化、異戊二烯的制備等 ,都是用 MTBE 作為溶劑的。 MTBE 是良好的反應(yīng)溶劑和試劑 ， 因?yàn)?MTBE 是難于氧化的 ,因此 ,可 以作為溶劑和試劑使用。 2 萬(wàn)噸 /年 MTBE 裝置工藝設(shè)計(jì) 2 表 MTBE 的物理性質(zhì) MTBE的用途 作為汽油的添加劑由于 MTBE 有很高的凈辛烷值 ,而且對(duì)于直餾汽油、烷基化汽油、催化裂化汽油、催化重整汽油等各種汽油有著良好的調(diào)和效應(yīng) ,有較高的調(diào)和辛烷值 ,在汽油中加入有增加汽油辛烷值、限制四乙基鉛的作用。我國(guó)從 2020 年開(kāi)始實(shí)行汽油無(wú)鉛化并制定了新的汽油標(biāo)準(zhǔn) ,對(duì)汽油質(zhì)量提出了新的要求。 由于對(duì)環(huán)境保護(hù)的更高要求 ,世界各國(guó)都對(duì)汽油提出無(wú)鉛化要求。 MTBE 含氧量相對(duì)較高，能夠顯著改善汽 車(chē)尾氣排放。 甲基叔丁基醚 這種 汽油添加劑 的 辛烷值 是 115，化學(xué)含氧量較 甲醇 低得多，利于暖車(chē)和節(jié)約燃料，蒸發(fā)潛熱低，對(duì)冷啟動(dòng)有利 。它的蒸汽比空氣重，可沿地面擴(kuò)散，與強(qiáng)氧化劑共存時(shí)可燃燒。另外， MTBE還是一種重要化工原料，如通過(guò)裂解可制備高純異丁烯 ， 作為橡 膠及其它化工產(chǎn)品的原料。 Keywords： MTBE、 PRO/II、 Process simulation and calculation、 energy saving 2 萬(wàn)噸 /年 MTBE 裝置工藝設(shè)計(jì) 1 第一章 概 述 MTBE的有關(guān)性質(zhì) 甲基叔丁基醚 ，英文縮寫(xiě)為 MTBE（ methyl tertbutyl ether），溶點(diǎn)109℃ ，沸點(diǎn) ℃ ，是一種無(wú)色、透明、高辛烷值的液體，具有醚樣氣味，是生產(chǎn)無(wú)鉛、高辛烷值、含氧汽油的理想調(diào)合組份，作為汽油添加劑已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)普遍使用。 According to the data simulated, all of the process equipments are designed and selected,such as towers, tanks, pumps, tubes, etc. And material balance and heat balance were calculated, the material balance table and the heat balance table were listed. This project also besides the rate of consumption、 power consumption 、 the rated passenger capacity of the institution、 environmental protection and so on。 The procedure is taken in the mon technology which primarily contains two reactors and three towers。 關(guān)鍵詞： 甲基叔丁基醚、 PRO/II、流程模擬 與計(jì)算 、節(jié)能 2 萬(wàn)噸 /年 MTBE 裝置工藝設(shè)計(jì) 2 Abstract The process of the design is technically based on various methods of production of MTBE in industry ,we have explanationed the theory、 the condition、 the selectivity and fractional conversion in the process of the reaction。本次設(shè)計(jì)過(guò)程還包括了原材料消耗量、動(dòng)力消耗定額、機(jī)構(gòu)定員以及環(huán)境保護(hù)等各項(xiàng)指標(biāo)。 論文作者簽名： 丁路 日 期： 2020 年 6 月 3 日 2 萬(wàn)噸 /年 MTBE 裝置工藝設(shè)計(jì) 1 2 萬(wàn)噸 /年 MTBE 裝置工藝設(shè)計(jì) 目錄 第一章 概 述 ...................................................... 1 MTBE的有關(guān)性質(zhì) ............................................................................................. 1 MTBE的用途 .................................................................................................... 2 MTBE的產(chǎn)能及需求情況 .................................................................................... 2 第二章 設(shè)計(jì)依據(jù)及技術(shù)來(lái)源 ......................................... 4 設(shè)計(jì)依據(jù) .......................................................................................................... 4 [14] ....................................................................................................... 4 國(guó)外工藝介紹 .......................................................................................... 4 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)狀況 ................................................................................... 5 本次設(shè)計(jì)采用的方法 ......................................................................................... 6 [15] ............................................................................... 6 第三章 設(shè)計(jì)規(guī)模與產(chǎn)品方案 ......................................... 8 原料及產(chǎn)品規(guī)格 .......................................................................