ASPEN-0-13-ASPEN_MTBE裝置

1、MTBE裝置流程模擬計(jì)算一、工藝流程簡(jiǎn)述 MTBE（甲基叔丁基醚）是理想的高辛烷值汽油添加劑，是近20年長(zhǎng)盛不衰、銷(xiāo)售量最大、發(fā)展最快的化學(xué)品。含10MTBE的汽油能使燃料消耗下降7左右。除了增加汽油含氧量外，還可以促進(jìn)清潔燃燒，減少汽車(chē)有害氣體排放對(duì)大氣的污染。 但是MTBE極易溶解于水，當(dāng)?shù)叵聝?chǔ)油罐泄漏或汽油溢撒至地面時(shí)，MTBE分子會(huì)比汽油中的其他成分更快地穿過(guò)土壤進(jìn)入地下水，即使在濃度很低的情況下，也會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)惡臭。美國(guó)地質(zhì)調(diào)查表明，使用新配方汽油的地區(qū)中20地下水檢測(cè)到MTBE，而未使用新配方汽油的地區(qū)只有約2的地下水檢測(cè)到MTBE。近年來(lái)美國(guó)聯(lián)邦研究部門(mén)展示MTBE是可能對(duì)人類致癌

2、的物質(zhì)。美國(guó)加利福尼亞州已決定在2002年12月31日后禁止使用MTBE。根據(jù)這一趨勢(shì)，美國(guó)其它州也可能在不久的將來(lái)限用或禁用。歐洲的汽油儲(chǔ)罐主要為地上罐，與美國(guó)的情況不同，所以一直未采取限制措施。我國(guó)國(guó)內(nèi)MTBE的需求，主要受?chē)?guó)內(nèi)外高標(biāo)號(hào)汽油需求的影響。2000年國(guó)家公布了新標(biāo)準(zhǔn)汽油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其中增加了苯含量，芳烴含量和烯烴含量的測(cè)定項(xiàng)目，規(guī)定汽油中烯烴含量不大于35，另外還有氧含量的指標(biāo)要求。目前，國(guó)內(nèi)新標(biāo)準(zhǔn)清潔汽油的產(chǎn)量還不高，因此要全面適應(yīng)2003年1月1日起在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)清潔汽油的要求，就需要大量生產(chǎn)新標(biāo)準(zhǔn)清潔汽油的添加劑，所以近幾年內(nèi)作為高辛烷值汽油主要調(diào)和組分MTBE的

3、需求量還會(huì)有所增加。 自1973年世界上第一套年產(chǎn)10萬(wàn)噸的MTBE裝置在意大利建成投產(chǎn)以來(lái)，我國(guó)從上世紀(jì)70年代末80年代初開(kāi)始進(jìn)行合成MTBE技術(shù)的研究。至1984年，我國(guó)第一套以固定床列管式反應(yīng)器為基礎(chǔ)的年產(chǎn)5500噸工業(yè)實(shí)驗(yàn)裝置在齊魯石化公司橡膠廠建成投產(chǎn)，經(jīng)過(guò)多年生產(chǎn)實(shí)踐和不斷的技術(shù)改進(jìn)，目前我國(guó)MTBE生產(chǎn)技術(shù)有：固定床技術(shù)、膨脹床技術(shù)、催化蒸餾技術(shù)、混相床和混合反應(yīng)蒸餾等多種生產(chǎn)技術(shù)。生產(chǎn)規(guī)模也從年產(chǎn)千噸擴(kuò)大到年產(chǎn)14萬(wàn)噸，先后有6種生產(chǎn)技術(shù)成功地用于我國(guó)的近40套MTBE裝置，技術(shù)水平達(dá)到當(dāng)前世界先進(jìn)水平。而且全部設(shè)備實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程采用DCS控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。當(dāng)前國(guó)

4、內(nèi)外較先進(jìn)的MTBE工藝為反應(yīng)精餾工藝，其生產(chǎn)裝置由醚化反應(yīng)器、甲醇凈化及反應(yīng)精餾、甲醇回收三個(gè)生產(chǎn)單元構(gòu)成。反應(yīng)精餾生產(chǎn)技術(shù)工藝過(guò)程為：混合碳四與甲醇按一定比例混合，進(jìn)入裝有凈化劑的離子過(guò)濾器過(guò)濾掉陽(yáng)離子和水，再經(jīng)預(yù)熱后，首先進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，在反應(yīng)器中絕大部分的異丁烯與甲醇反應(yīng)生成MTBE。從反應(yīng)器的底部出來(lái)的物料再進(jìn)入反應(yīng)塔，使在反應(yīng)器內(nèi)未轉(zhuǎn)化完的異丁烯在反應(yīng)塔內(nèi)進(jìn)一步反應(yīng)。醚化反應(yīng)后的物料由反應(yīng)塔底部流出，經(jīng)換熱器換熱、冷卻后得MTBE產(chǎn)品，醚后碳四及甲醇從反應(yīng)精餾頂部餾出去水洗塔由水萃取后去甲醇回收塔回收甲醇。本模擬例題為MTBE反應(yīng)精餾工藝全裝置模擬；在本例題中用到了PRO/II

5、的轉(zhuǎn)化率反應(yīng)器、一般精餾塔、液-液萃取塔等基礎(chǔ)模塊，還用到了計(jì)算模塊、單變量、多變量控制器等高級(jí)模專塊。 其流程如圖8-1所示，所涉及主要模塊有轉(zhuǎn)化率反應(yīng)器（R501、R503）、普通精餾塔（C501、C503）、液-液萃取（C502）、計(jì)算模塊（C-1、C-2）、物流計(jì)算器（D102）。圖8-1 MTBE裝置模擬計(jì)算流程圖501碳四進(jìn)料； 502預(yù)反甲醇進(jìn)料； 508反應(yīng)精餾塔甲醇進(jìn)料； 510MTBE產(chǎn)品；512水洗水；513醚后碳四；V1不凝氣；516回收甲醇；517回用水洗水二、需要輸入的主要參數(shù)1、 裝置進(jìn)料數(shù)據(jù) 表8.1 進(jìn)料數(shù)據(jù)501502508512Temperature C2

6、5252540Pressure kPag100700150Vapor Frac0000Mole Flow kmol/hrMass Flow kg/hr42501000Volume Flow l/minMass Flow kg/hr C3=000 C3000 IC4000 NC4000 IC4=000 NC4=595000 TC4=000 CC4=000 1,3C4=0000 IC5000 MA02 H2O0998 TBA0000 MTBE0000 DME0000 MSBE00002、 單元操作參數(shù)表8.2 單元操作參數(shù)E501進(jìn)料預(yù)熱器出口溫度45R501預(yù)反-絕熱反應(yīng)轉(zhuǎn)化率基準(zhǔn)組份異丁烯+甲

7、醇MTBE 90%異丁烯異丁烯+水TBA 85%水2甲醇二甲醚+水0.1%甲醇R502反應(yīng)精餾-絕熱反應(yīng)異丁烯+甲醇MTBE 90%異丁烯2甲醇二甲醚+水 2.5%甲醇異丁烯+甲醇MSBE 5%異丁烯表8.3 單元操作參數(shù)C501反應(yīng)精餾塔C502水洗塔C503甲醇回收塔操作壓力Mp全塔壓降Mpa0.04實(shí)際板數(shù)603045進(jìn)料板3030理論板數(shù)321029理論進(jìn)料板1619表8.4 單元操作參數(shù)計(jì)算模塊C-1用計(jì)算模塊計(jì)算反應(yīng)器501進(jìn)料中醇/烯摩爾比105計(jì)算模塊C-2用計(jì)算模塊計(jì)算反應(yīng)器503進(jìn)料中醇/烯摩爾比250物流分離器D102碳四全從氣相V1出3、 初值與設(shè)計(jì)規(guī)定 表8.5 設(shè)計(jì)規(guī)定C501反應(yīng)精餾塔C502水洗塔C503甲醇回收塔熱力學(xué)NRTL-RKVLE，unifac填充VLLE，unifac填充VLE，unifac填充初值1回流比10初值2塔頂產(chǎn)品/進(jìn)料比0.738塔頂產(chǎn)品/進(jìn)料比設(shè)