MTBE化工设计立面图2

年产8万吨甲基叔丁基醚项目优化设计甲基叔丁基醚(methyl tert-butyl ether,MTBE)是一种高辛烷值,具有醚样气味的无色透明液体,一般由甲醇与异丁烯制得。

MTBE是一种优良的汽油添加剂,同时也是生产甲基丙烯酸甲酯、异丁烯和丁基橡胶的重要化工原料。

MTBE的应用从20世纪80年代开始,其生产工艺流程日趋完善。

本设计从环境保护、节约能源及降低成本的角度出发,贯彻“绿色化工”的理念,以国内某厂年产8万吨MTBE生产技术为蓝本进行优化设计,选择混相反应蒸馏技术生产MTBE,在发生混相反应的同时实现与产品的分离。

本设计确定了年产8万吨甲基叔丁基醚的生产工艺流程,并通过Aspen Plus 软件对全流程进行模拟。

运用Aspen Plus软件中的Sensitivity Analysis模块对实际生产装置的主要操作参数进行优化,确定了较优的操作参数,并采用Aspen Energy Analyzer软件进行换热网络优化,降低了生产能耗,节约装置运行费用。

利用Aspen Plus模拟完成了整个工艺流程的物料衡算和能量衡算,对醚化反应器、甲醇回收塔等主要设备进行详细的计算和选型,并采用SW6-98等专业化工软件对主要设备进行强度校核。

采用智能选泵软件对流程中的泵进行了选型设计。

利用天正建筑和AutoCAD软件绘制了厂区总平面布置图、带控制点工艺流程图、设备装配图、设备布置图等。

安全设计上,结合标准规范对厂区的基础建设提出要求,并绘制了专业图纸。

优化后的生产技术操作更灵活,原料转化率更高,产品质量分数由原98.20%提升至99.50%,可以更好的面对市场变化,提高抵御风险的能力。

本设计能对国内MTBE生产工业的发展提供一定的参考及帮助。

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三、关键控制点及控制方法
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MTBE装置工艺过程包含反应、精馏 和萃取，采用的都是常规设备，没有大机 组也没有连锁，操作条件比较缓和，没有 高温高压部位，整个控制比较简单，相对 而言，装置的控制关键点在反应部分，特 别是一段反应器，反应器的调整重点和难 点是温度的调整，其次是萃取部分的调整 。
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用0.3MPa蒸汽或SC0将物料预热到 55℃以后进入第一反应器F101，混合C4 中的异丁烯和甲醇在大孔径强酸性阳离子 交换树脂作用下，进行醚化反应生产 MTBE。
从第一反应器底部出来的反应物料进 入初馏塔进料换热器H104/1.2与初馏塔釜 液换热后进入初馏塔T101。初馏塔底含 MTBE的釜液经H104/1.2、H101/1.2冷却 到40℃左右进入MTBE中间罐R205，然后 经泵B209送至成品罐区。
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粗丁烯-1塔T205塔顶气相经H212冷凝 到65℃后进入回流罐R204，物料用B208升 压后一部分送回T205塔顶作为回流，另一 部分经冷却器H215冷却至40℃进入R302。 塔底物料经冷却器H214冷却后直接或用 B207泵输送去原料一罐区。
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MTBE装置物料流程图
甲基叔丁基醚的装置生 产原理及工艺流程
路漫漫其悠远 2020/3/31
一、MTBE基本情况介绍
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☆MTBE基本情况
MTBE是甲基叔丁基醚的商品名，是 异丁烯和甲醇在强酸性催化剂作用下反 应的产物，它的主要用途是替代四乙基 铅作为提高汽油辛烷值的添加剂，纯 MTBE的辛烷值为109。此外MTBE热裂解 可以生产高纯度异丁烯，高纯度异丁烯 是生产丁基橡胶的原料，它也是其它需 要引入叔丁基反应的单体。

3.5 甲醇回收原理 利用C4和甲醇在水中溶解度的不同，用水做萃
取剂，将甲醇和C4分离，在用精馏的方法分离甲醇 与水。
流程
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MTBE的工艺流程叙述
• 原料甲醇与异丁烯以1.0~1.05的摩尔比在预反应器中进 行烯醇的醚化反应，反应温度50~70℃为宜，反应后的 物料进入催化精馏塔，再补加甲醇的条件下继续反应， 生成的MTBE与未反应的原料在催化精馏塔内，边反应 边分离，塔底得到产品MTBE，塔顶得到C4和甲醇的共 沸物，一部分回流，另一部分采出进入水洗塔塔底，萃 取剂水从塔顶进入水洗塔，根据甲醇与C4在水中溶解度 的不同，将C4与甲醇分离，塔底得到甲醇的水溶液，塔 顶得到C4；从水洗塔塔底出来的甲醇水溶液进入甲醇回 收塔，采用普通精馏的方法将甲醇和水分离，分离后的 水打到水洗塔做萃取剂循环利用，分离后的甲醇作为反 应原料循环利用。
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3.2 醚化反应原理
混合C4中异丁烯与甲醇在强酸性苯乙烯系大 孔阳离子交换树脂催化剂作用下发生合成反应生 成MTBE。
副反应：（1）异丁烯水合生产叔丁醇（TBA) （2）异丁烯二聚生产二异丁烯（DIB) （3）甲醇脱水生成二甲醚和水
MTBE反应的主要影响因素
（1） 醇稀比 醇烯比：甲醇与异丁烯的摩尔比，一般控制为
四、目前存在的问题及解决办法
4.1 装置存在的主要问题
甲醇回收系统腐蚀严重 尾气排放量大
4.2 问题的解决方法
4.2.1 甲醇回收系统腐蚀严重 甲醇回收系统腐蚀主酸。 解决办法：在醚后C4进入萃取塔前加装阴离子交换床 或碱洗罐可以有效地缓解腐蚀，此外可以采取定期更 换萃取水的办法解决。
目前，全国有近40套MTBE生产装置，生产能力约达160万 吨/年，年产量约为150万吨。

旁路调节原理图
容积泵的旁路调节原理图
容器的支撑与安装
大型搅拌釜的安装布置
流体的流动方向与管道布置
仪表位号的表示方法
连接物料管道的标注及画法
说明下列符号的意义
搜集资料的原则 工艺设计的准备工作 设计资料的来源 各种生产方法的技术经济比较
第2章 工艺流程设计
• 生产工艺流程设计的任务 • 工艺流程图的设计及绘制方法，学会流程图的绘 制方法，能读懂工艺流程图 • 设计流程时需要考虑的技术问题
（例如 离心泵的直接节流原理）
• • • •
流程图中化工设备、机器图例 流程图中管道及其附件图利（参见第6章） 流程图中常见阀门图例（参见第6章） 流程图中仪表、调节及执行机构图例（参见第6章）
• (在进行设备布置设计时，除考虑满足生产工艺要求外，还要考虑 其 便于安装、检修，保障安全生产等，请写出不少于12条的设备布置原 则)
第6章车间管路设计
• • • • • • 车间管路设计的内容 管道的两种分类方式及区别 管道的连接方式及其表达方法，两个特征参数 常见布置和安装的一般原则(进行管道布置设计，要考虑物
分，请详细说明其包括哪些过程及各个过程的工作内容。)
化工工艺设计项目(内容)
• • • • • • • • • • 生产方法的选择； 物料计算； 能量计算； 生产工艺流程设计； 设备设计与选择； 车间布置设计； 化工管道设计； 提出非工艺设计条件； 设计说明书的编写； 概算的编制。
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直接节流原理图
直接调节法：是在泵的出口管线上设 置调节阀，利用泵的开度变化调节流 量。简单易行，普遍采用，不适宜介 质正常流量低于泵的额定流量的30% 以下的场合
旁路调节法：是在泵的出 口旁路管线上设置调节阀， 使一部分液体从出口返回 到进口管线以调节出口流 量。 泵的总效率降低，优点是 调节阀直径较小，可用于 介质流量偏低的场合。