混相床合成MTBE新工藝

1、混相床合成MTBE新工藝三)夠濰成/,，卣彳琺癭醚混相床合成MTBE新-一 t4- 了固上海高橋石化公司煉油廠俞伯偉塑干芒e年葉r，概述甲基叔丁基醚(MTBE)是近代發(fā)展最快的石化產品之一，因為它不僅是優(yōu)良的無鉛， 高辛烷值汽油的調臺組份，又是由混合碳四鎦 份中分離異丁烯的最好手段，自美國1990年 推出含氧新配方的汽油法案后，使MTBE在 九十年代以更快的速度發(fā)展從1973年世界上第一套列管式MTBE生產裝置在意大利工業(yè)化以來，到1990年MTBE的世界年產量已達1000萬噸左右為 滿足我國汽油質量升級換代及出口的需要國內近十年來，各石化企業(yè)也紛紛研究開發(fā)建 設，至今已有九套裝置投產，另有十

2、套正在設 計或建設，到1995年，這些裝置全部建成投產 后，我國MTBE總生產能力將達40萬噸/年. 縱觀國內外生產MTBE的技術，成熟地 運用到工業(yè)化生產的不外乎以下四種：列管 式，筒式外循環(huán)，膨脹床外循環(huán)及最近發(fā)展的 催化蒸鎦工藝，上述四種技術各有優(yōu)缺點.1991年由上海高橋石化公司煉油廠和 齊魯研究院合作研究開發(fā)的混相床合成MTBE新技術，在MTBE生產領域中是一個 新的突破，經實驗室小試到萬噸級工業(yè)化試 驗取得了一次成功，并于1992年通過了石化 總公司鑒定，鑒定認為:混相床合成MTBE新 工藝屬國內首創(chuàng)，在目前具有國際先進水平， 是目前國際上第一套混相床合成 MTBE工業(yè) 化裝置，該

3、工藝簡比了工藝流程，減少了設備， 降低了能耗節(jié)能1520,設備投資減少270萬元以上.二，混相床合成MTBE的原理催化裂化碳四或蒸汽裂解碳四中的異丁42烯和甲醇在大孔強酸性陽離子交換樹脂催化 劑作用下生成甲基叔丁基醚（MTBE）,該反應 是一個可逆放熱反應.反應式如下：CHCH: CCHI列管,筒反,多段床和膨脹床的反應過程中，操作壓力都是在1.O1.5Mpa之間，高於 反應溫度下的飽和蒸汽壓以保證反應物料呈 液相狀態(tài),提高反應速度，保持操作穩(wěn)定. 催化蒸鎦技術在合成MTBE反應過程 中，操作壓力定操作溫度下物料的飽和蒸汽 壓,其異丁烯轉化率和固定床基本相同，也能 穩(wěn)定操作，說明MTBE合成反

4、應的操作壓力 保持在它的飽和蒸汽壓下對反應沒有不利影 響.從MTBE反應動力學研究可知t在空速510時時要使轉化率大於90,反應溫度在6080.C.對應的飽和蒸汽壓應是0.6L. OMpa,若操作壓力大於此飽和蒸汽壓，且無外 取熱手段,反應床層溫度將上升.合成MTBE反應是放熱反應（反應熱為 37千焦/摩爾）隨著反應的進行.產生的熱量 引起床層物料升溫，而物料溫度升高會加速 反應進行，又放出更多的熱量，如此循環(huán)，即使 反應初始溫度較低，也會國反應熱的釋放而很 快使床層溫度升高當床層溫度升到某一定 值,即物料在該溫度下的飽和蒸汽壓與操作壓 力相當時,我們稱這時反應處在物料的泡點溫 度下，若反應繼

5、續(xù)進行放出的更多熱量會引 起物料汽化，汽化需吸收熱量，汽化量與反應HCH0叫+放出的熱量有關，但這時床層溫度始終維持在 物料的泡點溫度，因此，床層溫度不會因反應 轉化率的繼續(xù)提高而提高，從而在不需要作玲 循環(huán)的情況下，保證了床層熱平衡而不超溫， 不致於使催化荊長時期過熱而促使其失活，反 應熱以使部份物料汽化的形式攜帶到下游分 離塔內，降低一共砩蒸鎦塔的熱耗用量，不僅 取消了常規(guī)固定床外取熱系統(tǒng)，同時節(jié)省了 水蒸汽，電，所以混相床反應工藝技術與其他 各種反應工藝技術相比，有其獨特的優(yōu)點，把 筒式反應與催化蒸鎦技術的優(yōu)點集於一身 三混相床合成MTBE與液相合 成MTBE工藝對比1液相合成MTBE工

6、藝流程c童要曼.型蘭15田1蒲相臺成MTBE工藝瘴程田自罐區(qū)來的混合c.與甲醇分別進入泵101 和泵102增壓后，經文氏管混臺器及靜態(tài)混合 器混合，由換101加熱后進入反IOI/I.反應產 物自底部流出，一部份由泵101增壓后經冷卻 返回到反應器入口，作為外循環(huán)取熱，控制床層 溫度,其余反應產物冷卻到40C進入反102繼 續(xù)反應,以確保異丁烯總轉化率達到90以上， 反102底出口設壓力調節(jié)代，以保證反應在全 液相狀態(tài)下進行，反102出口物料自壓至共沸 蒸鎦塔進料緩沖缸容102.然后由泵105送人共 沸蒸餾塔101,塔101底部重沸器由蒸汽供熱，剩余C.及甲醇由塔101頂俏出，經冷卻后進入 甲醇

7、回收系統(tǒng)，產品MTBE由塔底自壓經冷卻 進入成品缸區(qū).共沸蒸餾塔采用塔頂熱旁通壓力控制，以塔頂玲凝冷卻器的流通水量來維持塔壓的平衡，回流缸容103頂另設有排不凝氣或超壓的 緊急排火炬遙控線，以保證共沸蒸餾塔的正常 安全運行.2. 混相床合成MTBE工藝流程與原工藝流程差別(見圖2)(1) 取消反應器外循環(huán)系統(tǒng)，即泵103/1.2原104,冷101系統(tǒng)停用.(2) 反應預熱器挨101基本不用反102停用,只用反101 一個反應器，相應冷103系統(tǒng)停用(4) 反應壓力控制調節(jié)代停用，由共沸蒸餾 塔的壓力來平衡反應壓力.囤2混相合成MTBE工藝流程田43(5) 共拂蒸餾塔進料緩沖缸容102及進料泵1

8、05停用(6) 停用有關自動控制回路及一二次儀表(7) 增設反應器反101直接進共拂蒸餾塔101的Dg100管線臺戚MTBE的各種工藝形式對比廈應囂的形式結構特點Cat甩量能耗投費作彈性別管式復雜步由大小騫殷田定庫簡單步由小小簡式外循環(huán)簡單多高小大膨脹床簡單多高小大催化舞增復雜少低小大混相床簡單步低小大從對比情況可知，催化蒸餾技術雖優(yōu)點較多，但其不足的是結構復雜，催化劑處理，裝卸 困難;影響了它的發(fā)展，而混相床設備結構簡 單,催化劑用量少，能耗低，優(yōu)點最多.44 一目前國內外使用最多是簡式外循環(huán)技術.四，混相床合成MTBE的工藝特點混相床反應合成MTBE的工藝特點有三： 第一是反應壓力較低，一

9、般在0.60.8 Mpa之間，反應壓力確定以后，反應器的最高溫 度也就確定了，確定反應壓力受二個條件制約，是受下游設備即共沸蒸餾塔的操作壓力限 制,一般要略高於共沸蒸塔壓力，以使物料流動 暢通，二是受反應器內所允許的最高溫度制約， 反應溫度高反應速度快，有利於太空速時的轉 化,但高溫反應又引起付反應劇烈增加，如二甲 醚產量迅速增大，所以，反應壓力最好控制在0.7O.75Mpa之間.第二是反應入口溫度低，一般在3540.C 左右較低的入口溫度可以節(jié)省或停用物料預 熱時所需的能耗.第三是床層要有氣相段因為有了氣相段. 才能稱為混相反應，有了氣相反應區(qū)反應特性才能充分發(fā)揮出來才能依靠部份物料汽化吸

10、收反應熱而省去外循環(huán)冷卻系統(tǒng)，否則反應過 程仍按液相反應規(guī)律進行.般汽化率控制在210之間.過大的汽 化率將使ic轉化率明顯降低五，影響操作因素分析空速：醇烯比:（分子比）反應人口溫度壓力殛壓力降：反應豆共沸蒸餾塔的壓力控制方案反應器廉層溫度的控制六，小結1混相床反應合成甲基叔丁基醚工藝流程簡單，控制方便，轉化率高于外取熱工藝12,能實現工業(yè)化連續(xù)運轉.2. 與同規(guī)模MTBE裝置相比,混相床MTBE可節(jié)省能耗1520.3. 混相床MTBE基建設資省.設備減步，操作費用較低與同規(guī)模外取熱工藝相比可 節(jié)省基建投資270萬元左右，操作費用22.56 萬元催化劑費用28萬元4混相床反應工 藝所用的化劑

11、與外循環(huán)取熱工藝之比較，一次 裝量減少40,有效地提高了催化劑的利用率.5 一混相床MTBE操作彈性大.適應條件范圍廣，低溫高空速同樣能得到滿意的效果.九十年代船舶節(jié)能技術發(fā)展方向1?八十年代以來，我部組織有關單位大力開發(fā)和推廣節(jié)能技術，提高能 源科學管理水平.船舶運輸節(jié)能取得了很大成就，總的情況是，船舶節(jié)能技術開發(fā)的內容和 水平與國外相近，在營運船舶的節(jié)能改造方面還有相當大的差距.2 一九十年代？我國船舶節(jié)能技術發(fā)展目標.是在船舶主要裝備技術性 能方面達到國外八十年代后期水平，骨干企業(yè)的節(jié)能管理技術達到國外八十年代初期水平有理由認為，這個目標是可以實現的.3?水運企業(yè)流動，分散，生產周期長，作為線長，環(huán)境條件變化大等特點， 表明船舶運輸企業(yè)生產過程中，隱含有更大的節(jié)能潛力，開展運輸生產全過程優(yōu)化節(jié)能是 節(jié)能的主攻方向.4?由于生產過程能源利用的隱蔽性，生產全過程的復雜性和多變性開 發(fā)生產全過程優(yōu)化節(jié)能必須依靠先進的動態(tài)性能監(jiān)視技術，和生產過程自動尋優(yōu)技術，把新 技術引入運輸生產全過程管理，是生產全過程優(yōu)化節(jié)能的特征.,5 一船舶運輸全過程優(yōu)化節(jié)能應分階段實施，在九十年代初首先要組織力量籌集資金開發(fā)動態(tài)監(jiān)視技術和生產過程動態(tài)尋優(yōu)技術，1:!；后選擇示范企業(yè)進行工業(yè)實驗九十年代后期逐步推廣應用.6 一船舶更新是大幅度降低船舶能源消耗的