甲基叔丁基醚的裝置生產(chǎn)原理及工藝流程

MTBE裝置簡介化工一廠甲丁車間整理課件一、MTBE根本情況介紹整理課件☆MTBE根本情況MTBE是甲基叔丁基醚的商品名，是異丁烯和甲醇在強(qiáng)酸性催化劑作用下反響的產(chǎn)物，它的主要用途是替代四乙基鉛作為提高汽油辛烷值的添加劑，純MTBE的辛烷值為109。此外MTBE熱裂解可以生產(chǎn)高純度異丁烯，高純度異丁烯是生產(chǎn)丁基橡膠的原料，它也是其它需要引入叔丁基反響的單體。整理課件☆MTBE裝置的作用MTBE裝置生產(chǎn)兩種產(chǎn)品，一種是MTBE，另一種是粗丁烯。MTBE合成反響的直接結(jié)果是獲得MTBE，間接結(jié)果是將正丁烯和異丁烯別離開來，由于正丁烯和異丁烯的相對揮發(fā)度接近1，因此用常規(guī)的精餾方法難于別離，因此采用合成MTBE的化學(xué)方法進(jìn)行別離，是目前普遍采用的別離方法。整理課件☆MTBE合成技術(shù)第一套MTBE裝置于1973年在意大利建成，我國自行開發(fā)的第一套裝置于1983年在齊魯橡膠廠建成，大慶MTBE裝置采用的是齊魯研究院開發(fā)的固定床二段深度轉(zhuǎn)化工藝，裝置主要由三臺反響器和六臺塔組成，由反響、MTBE別離、甲醇回收和粗丁烯提濃等幾局部組成。整理課件☆MTBE裝置簡介甲基叔丁基醚〔MTBE〕裝置以抽余C4和甲醇為原料，原設(shè)計(jì)第二生產(chǎn)方案年處理抽余C432500噸，生產(chǎn)MTBE19864噸，粗丁烯9616噸，副產(chǎn)剩余C410224噸。MTBE裝置由齊魯石化公司設(shè)計(jì)院提供根底設(shè)計(jì)，大慶石化總廠設(shè)計(jì)院完成初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。整理課件1988年5月投產(chǎn)，投資37495162元，裝置占地面積15600m2。2001年10月裝置進(jìn)行了擴(kuò)能改造，年處理抽余C4處理能力提高到52000噸，生產(chǎn)MTBE29963噸，粗丁烯29384噸。同時裝置由原來的DDZⅢ型儀表控制改為DCS控制。2001年10月配合塑料廠丁烯精制工程改造，MTBE裝置又增設(shè)了F103和H218兩臺設(shè)備。。整理課件二、工藝流程簡述整理課件

來自丁二烯抽提裝置的混合C4原料進(jìn)入原料罐R301/1.2，來自儲運(yùn)公司的CH3OH原料進(jìn)入甲醇原料罐R101。分別經(jīng)B101、B102提高壓力后混合，混合物料經(jīng)混合器混勻后進(jìn)入一反離子過濾器L101，除去物料中的金屬陽離子等有害雜質(zhì)。過濾后的物料首先進(jìn)入H101/1.2與來自初餾塔塔底的產(chǎn)品MTBE換熱。溫度升至45℃左右進(jìn)入一反進(jìn)料預(yù)熱器H102。整理課件用0.3MPa蒸汽或SC0將物料預(yù)熱到55℃以后進(jìn)入第一反響器F101，混合C4中的異丁烯和甲醇在大孔徑強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂作用下，進(jìn)行醚化反響生產(chǎn)MTBE。從第一反響器底部出來的反響物料進(jìn)入初餾塔進(jìn)料換熱器H104/1.2與初餾塔釜液換熱后進(jìn)入初餾塔T101。初餾塔底含MTBE的釜液經(jīng)H104/1.2、H101/1.2冷卻到40℃左右進(jìn)入MTBE中間罐R205，然后經(jīng)泵B209送至成品罐區(qū)。整理課件初餾塔頂產(chǎn)物經(jīng)H105冷凝、冷卻至58℃進(jìn)入回流罐R105，罐內(nèi)物料用B105升壓后一局部送回T101塔頂作為回流，另一局部凝液與甲醇混合經(jīng)過冷卻器H107后進(jìn)入二反離子過濾器L102，濾出金屬陽離子等有害雜質(zhì)后進(jìn)入二反F102。從二反底部出來的物料進(jìn)入三反F103，三反底部出來的物料進(jìn)入脫C4塔T201，或經(jīng)H218冷卻后進(jìn)入甲醇萃取塔T202。脫C4塔T201底產(chǎn)品MTBE與初餾塔底的MTBE在H101/1.2內(nèi)混合后進(jìn)入中間罐R205。整理課件脫C4塔頂氣相經(jīng)冷凝器H201冷凝、冷卻到50℃進(jìn)入回流罐，罐內(nèi)物料用B201升壓后一局部送回T201塔頂作為回流，另一局部凝液進(jìn)入甲醇萃取塔或進(jìn)入脫異丁烷塔T204。含甲醇的混合C4由底部進(jìn)入甲醇萃取塔T202，T203塔釜液作為萃取劑由塔上部進(jìn)入，在14m高的鮑爾環(huán)填料上，混合C4與萃取水逆流接觸。整理課件頂部的萃余C4被萃取劑冷卻至40℃以下進(jìn)入R207。底部含CH3OH3~10%的水溶液進(jìn)入甲醇回收塔T203。塔頂氣相經(jīng)H206冷凝、冷卻到40℃進(jìn)入回流罐R202，不凝局部由罐頂放入大氣，罐內(nèi)物料用B203升壓后一局部送回T203塔頂作為回流，一局部返回原料罐R101作原料循環(huán)使用。整理課件R207中的C4經(jīng)B204泵輸送至H208或T201〔前水洗流程進(jìn)T201，后水洗流程進(jìn)H208〕，預(yù)熱后進(jìn)入脫異丁烷塔T204，塔頂氣相被冷凝到45℃后進(jìn)入R203罐，一局部氣相〔主要是C3和異丁烷〕被排入火炬，全部凝液用B206送回T204塔頂作為回流〔原料中異丁烷含量高時需要采出液相〕。被脫除C3和局部異丁烷的C4落入塔底，由B205輸送到粗丁烯-1塔T205。整理課件粗丁烯-1塔T205塔頂氣相經(jīng)H212冷凝到65℃后進(jìn)入回流罐R204，物料用B208升壓后一局部送回T205塔頂作為回流，另一局部經(jīng)冷卻器H215冷卻至40℃進(jìn)入R302。塔底物料經(jīng)冷卻器H214冷卻后直接或用B207泵輸送去原料一罐區(qū)。整理課件MTBE裝置物料流程圖整理課件三、關(guān)鍵控制點(diǎn)及控制方法整理課件MTBE裝置工藝過程包含反響、精餾和萃取，采用的都是常規(guī)設(shè)備，沒有大機(jī)組也沒有連鎖，操作條件比較緩和，沒有高溫高壓部位，整個控制比較簡單，相對而言，裝置的控制關(guān)鍵點(diǎn)在反響局部，特別是一段反響器，反響器的調(diào)整重點(diǎn)和難點(diǎn)是溫度的調(diào)整，其次是萃取局部的調(diào)整。整理課件整理課件反響投料醇烯比是重要的參數(shù)，它直接影響到MTBE產(chǎn)品質(zhì)量和T101的能源消耗。醇烯比過大MTBE中甲醇含量升高，T101的能源消耗增加。投料醇烯比一般控制在0.98~1.02之間，現(xiàn)在我們實(shí)際操作采用的是大醇烯比操作，一般都控制在1以上，醇烯比是否適宜的判定主要是A3的分析結(jié)果，☆一反醇烯比的調(diào)整整理課件但是一個重要的判斷依據(jù)是T101的操作狀況，一般來講，當(dāng)醇烯比過小時產(chǎn)品中聚合物和叔丁醇含量增加，T101他釜溫度升高，醇烯比過大時T101中部溫度首先升高，繼而頂部溫度升高，為了控制頂部溫度降低蒸汽時頂部溫度微降，中部溫度根本不降而另民辦溫度迅速降低。整理課件醇烯比的計(jì)算根底是質(zhì)量守恒定律和化學(xué)方程式，MTBE合成反響方程式如下：方程式說明，甲醇、異丁烯和MTBE的當(dāng)量比是1：1：1，即質(zhì)量比是4：7：11，對于一定投料量和一定組成的BBR投料來說，所需甲醇量是整理課件

計(jì)算結(jié)果乘以醇烯比即為所需甲醇量，目前計(jì)算所用的0.583是醇烯比為1.02時的情況，該值來自于

當(dāng)見到A3分析需要進(jìn)行調(diào)整時可以按照如下方法計(jì)算，整理課件第一反響器的反響溫度調(diào)整比較困難，通過工況的調(diào)整可以使反響段集中在很短的一段內(nèi)也可以使其在一段催化劑床層中進(jìn)行，所以反響溫度的控制從兩個方面入手，即調(diào)整取熱強(qiáng)度和取熱面積。對反響溫度影響比較大的參數(shù)有進(jìn)料溫度、反響壓力、脫鹽水流量、脫鹽水溫度?！钜环礈囟鹊恼{(diào)整整理課件進(jìn)料溫度的調(diào)整進(jìn)料溫度產(chǎn)生兩方面的影響，一是影響進(jìn)入反響器的熱量，二是影響起始反響速度。進(jìn)料溫度升高會使得進(jìn)入反響器的熱量增加，提高反響器取熱負(fù)荷，進(jìn)料溫度降低降低反響器取熱負(fù)荷。在催化劑投用初期上層催化劑活性較高，為了降低反響強(qiáng)度進(jìn)料溫度控制的要低一些，催化劑使用的中后期上層催化劑活性降低，為了提高頂層催化劑的反響量要適當(dāng)提高進(jìn)料溫度，維持頂部溫度。整理課件反響壓力的調(diào)整反響壓力對反響溫度影響較大，反響壓力越低越有利于反響熱的移出，壓力過低時物料內(nèi)汽相含量過大，物流不穩(wěn)定，影響T101的操作。反響壓力過低會導(dǎo)致催化劑磨損比較嚴(yán)重。反響壓力設(shè)定的過高影響熱點(diǎn)取熱，一般來講反響壓力頂在0.75~0.8MPa為宜，催化劑投用初期反響壓力控制的低一些利于取熱。催化劑使用后期反響壓力控制的高一些，促使頂部溫度維持在一個較高的水平。整理課件脫鹽水溫度的調(diào)整反響溫度對脫鹽水溫度非常敏感，水溫的微小變化都會影響到反響溫度，水溫過低會造成循環(huán)水資源浪費(fèi)，同時工藝上也難于實(shí)現(xiàn)。過低的水溫極易使床層頂部溫度迅速降低，使頂部反響量降低，在中部已形成高溫區(qū)。水溫控制的過高床層溫度會升高，副反響量增加，催化劑壽命縮短。通常情況下水溫控制在50~55℃為宜。整理課件脫鹽水量的調(diào)整反響溫度對脫鹽水量不敏感，但是脫鹽水量的調(diào)整有長效性，當(dāng)水溫一定時通過調(diào)整水量和水量分配可以使床層某部的溫度升高或降低，在催化劑投用初期以頂部進(jìn)水為主，輔助以中部少量進(jìn)水。中后期主進(jìn)水口逐步下移。由于進(jìn)料口前一層折流板通道位于進(jìn)水口側(cè)向，所以水量調(diào)整是有利于該側(cè)〔南側(cè)〕床層溫度降低。整理課件開工初期的調(diào)整檢修開工初期反響器的調(diào)整是一個重點(diǎn)，這時反響器內(nèi)充滿大量甲醇并且整個床層溫度較低。在操作上于正常時期有所不同，首先投料醇烯比采用低醇烯比控制，進(jìn)料溫度提高〔55～60℃〕，反響壓力脫鹽水溫度控制的略高一點(diǎn)〔0.85MPa〕，脫鹽水溫度升高〔55℃〕，脫鹽水量降低〔TV102開度10%以下〕。整理課件采用此操作參數(shù)的目的是因?yàn)榧状寂c催化劑間形成氫鍵，甲醇的脫附比較困難，由于甲醇對催化活性中心的籠壁，反響進(jìn)行的比較困難，以上所作的一切調(diào)整都是為了提高反響溫度的，反響溫度的提高加速了甲醇的脫附，同時也提高了催化劑催化活性，使得投料初期能夠獲得滿意的轉(zhuǎn)化率。整理課件反響壓力的選擇與反響溫度的關(guān)系不很明顯，但是降低操作壓力仍然有利于反響熱的取出，所以壓力一般不控制的太高，壓力也不能控制過低，壓力控制的過低反響器內(nèi)氣相含量增加，容易導(dǎo)致T202進(jìn)料量的不穩(wěn)定，進(jìn)而影響到T202的操作穩(wěn)定，引起界面的劇烈變化，并可能導(dǎo)致萃取液中夾帶碳四。☆二段反響器的調(diào)整整理課件二段反響器一般情況下不會發(fā)生溫度超高現(xiàn)象，這是由于其中異丁烯含量決定的，但是在上道工序來料溫度偏高時保護(hù)床內(nèi)會發(fā)生反響出現(xiàn)超溫，進(jìn)而使得反響器上層溫度偏高，二段反響器溫度偏高時的調(diào)整手段有三個，一是使進(jìn)料全部通過H107，降低保護(hù)床進(jìn)料溫度。二是提高二反補(bǔ)甲醇量，控制保護(hù)床內(nèi)反響的發(fā)生。三是到現(xiàn)場調(diào)整盤管水量，但是它僅對中下部溫度的調(diào)整有效。整理課件二段反響器的一個調(diào)節(jié)重點(diǎn)就是要保證一定數(shù)量〔30kg/和〕的新鮮甲醇進(jìn)料，再二段反響器內(nèi)及易發(fā)生異構(gòu)化反響，即正丁烯轉(zhuǎn)化為順反丁烯，醇烯比越小、反響溫度越高這種異構(gòu)化反響進(jìn)行的越劇烈，當(dāng)發(fā)生異構(gòu)化反響時可以通過補(bǔ)充大量新鮮甲醇的方法來終止異構(gòu)化反響，但是在這個過程中要保證反響溫度，否那么MTBE合成反響也會受到影響，使異丁烯轉(zhuǎn)化率不夠而影響到粗丁烯產(chǎn)品質(zhì)量。整理課件萃取塔是一臺填料塔，下部裝滿鮑爾環(huán)，上部膨大局部中空，用來沉降別離碳四和水，下端設(shè)置有篦板和篩板用來支撐填料，進(jìn)料口裝有蓮蓬形噴頭，萃取水自膨大局部下端進(jìn)入，在重力作用下向下流動，物料自底部側(cè)面進(jìn)入，由于其密度小于水，在浮力作用下向上流動，萃余液自塔頂產(chǎn)出，萃取液自底部中央產(chǎn)出?！罴状驾腿∠到y(tǒng)的調(diào)整整理課件

萃取水量是萃取塔需要控制的一個最重要的參數(shù)，它涉及到能否將甲醇含量脫除到滿足粗丁烯的生產(chǎn)需求，保證萃取水的質(zhì)量比保證數(shù)量更為重要，在萃取水質(zhì)量保證的前提下，只要保證水為連續(xù)相就能夠滿足脫除甲醇的需求，現(xiàn)在的料水體積比控制在7：1左右，實(shí)際上還可以進(jìn)一步放大到10：1。整理課件甲醇回收塔常見的波動現(xiàn)象有兩個，一個是出現(xiàn)液泛，另一個是出現(xiàn)干板。出現(xiàn)液泛的原因一般都是因?yàn)榛亓髁窟^大，正確的操作方法是保證蒸汽量，降低回流量，如果回流罐剩余空間較大可以大幅度降低，首先將甲醇蒸入塔頂，然后通過逐步提高回流至正常的方法將塔調(diào)整穩(wěn)定，調(diào)整的過程中罐內(nèi)的甲醇也能很快地合格。整理課件

塔出現(xiàn)干板主要是因?yàn)樗?nèi)進(jìn)入了過輕組分即碳四的緣故，碳四進(jìn)入正常運(yùn)行的塔內(nèi)后，碳四迅速氣化以極高的速度上升，將塔板上的液體夾帶進(jìn)入上一層塔板，正確的調(diào)整是首先調(diào)整萃取塔杜絕碳四進(jìn)入甲醇回收塔，甲醇回收塔保持正常的溫度迅速將塔內(nèi)碳四組分排出，在調(diào)整過程中注意碳四的排出速度，以免塔內(nèi)氣速過高掀翻塔板，但是也要保證塔釜溫度，保證萃取水質(zhì)量，整個過程等待的成分要多于調(diào)整。整理課件MTBE裝置生產(chǎn)的是粗丁烯，即丁烯-1含量約50%的混合碳四，裝置整個生產(chǎn)過程都粗丁烯的質(zhì)量產(chǎn)生影響。☆粗丁烯系統(tǒng)的調(diào)整整理課件整理課件整理課件四、目前存在的問題及解決方法整理課件甲醇回收系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重；催化劑更換周期偏短；尾氣排放量大?！钛b置存在的主要問題整理課件☆裝置存在問題的解決甲醇回收系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重甲醇回收系統(tǒng)腐蝕主要是酸腐蝕，酸來源于催化劑攜帶的殘算和甲醇帶入的甲酸，在醚后碳四進(jìn)入萃取塔前加裝陰離子交換床或堿洗罐可以有效地緩解腐蝕，此外還可以采取定期換水的方法解決，目前我們采用的就是此方法。整理課件催化劑更換周期偏短催化劑更換周期偏短是裝置擴(kuò)能改造遺留的問題，裝置擴(kuò)能改造時沒有對反響器進(jìn)行改動，催化劑裝填量沒有增加。目前采取的解決方法是增加保護(hù)床催化劑更換頻率，將保護(hù)床催化劑更換頻率增加至每年3臺次；采用D005Ⅱ型高活性催化劑。整理課件尾氣排放量大按照設(shè)計(jì)，裝置不產(chǎn)生尾氣，由于原料中C3組分含量遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值，裝置不得不進(jìn)行尾氣排放。尾氣曾回入裂解氣壓縮機(jī)二段入口，也曾經(jīng)并入燃料氣，最終都因?yàn)闊o法操作而終止，目前尾氣只能排入火炬，沒有好的利用方法。整理課件五、裝置的技術(shù)開展方向及技術(shù)改造。整理課件MTBE裝置采用的一段列管式固定床二段筒式固定床工藝是目前最落后的工藝，該工藝流程長，能耗高，特別是丁烯-1生產(chǎn)局部，需要經(jīng)過粗提和精提兩道工序，使得丁烯-1生產(chǎn)本錢大幅度提高。MTBE裝置工藝現(xiàn)狀整理課件目前比較先進(jìn)的MTBE生產(chǎn)工藝是催化蒸餾工藝，一段反響器采用混相床或固定床，二段反響器和兩臺別離塔合并成一臺催化蒸餾塔，甲醇回收采用吸附回收方法，醚后碳四經(jīng)過嚴(yán)格精餾直接生產(chǎn)精丁烯，工藝流程大大縮短，產(chǎn)品能耗下降。目前還開展了汽油加氫與醚化同時進(jìn)行的工藝。MTBE工藝開展方向整理課件比照原設(shè)計(jì)工藝，MTBE裝置已經(jīng)進(jìn)行了一定程度的優(yōu)化，主要是在反響器的操作上引入了混相思想，使得裝置在主要設(shè)備沒有進(jìn)行改動的情況下處理能力增加了一倍，裝置處理能力提高后能耗得到了降低。就裝置目前狀況來說，進(jìn)行改造的意義已經(jīng)不大，開展方