甲基叔丁基醚(MTBE)工艺.doc

1、1万 吨 /年 MTBE 装 置 工 艺 设 计摘 要 ： 简 述 甲 基 叔 丁 基 醚 （ MTBE） 生 产 的 工 艺 流 程 ， 对 国 内 外 MTBE 生 产 工 艺 进 行 对 比 ， 阐 述 了 本 装 置 相 对 于 传 统 装 置 的 优 势 。甲 基 叔 丁 基 醚 是 汽 油 的 一 种 无 毒 添 加 剂 ， 也 可 作 为 二 次 加 工 化 工产 品 的 原 料 ， 对 于 国 民 经 济 发 展 具 有 重 要 作 用 。甲 基 叔 丁 基 醚 （ MTBE） 装 置 是 一 个 催 化 反 应 与 精 馏 操 作 相 结 合 的装 置 。 整 套 装 置 涵

2、 盖 筒 式 催 化 反 应 技 术 及 催 化 精 馏 技 术 等 先 进 理 念 ， 融合 国 内 外 先 进 技 术 。 它 包 括 筒 反 、 催 化 精 馏 12、 甲 醇 水 洗 回 收 三 个单 元 。 其 中 催 化 精 馏 技 术 较 为 先 进 ， 正 在 逐 渐 应 用 到 化 工 生 产 中 。整 套 装 置 具 有 操 作 方 便 、 投 资 小 、 节 约 能 源 的 特 点 。关 键 词 ： 甲 基 叔 丁 基 醚 ； 甲 醇 ； 混 合 碳 四 ； 催 化 精 馏2tons / year MTBE plant process designAbstract： De

3、scription methyl tert-butyl ether (MTBE) production process,MTBE production processes at home and abroad to compare,described the device as opposed to the advantages of conventional devices.Methyl tert-butyl ether is a non-toxic gasoline additive, but also can be used as secondary processing chemica

4、l products, raw materials play an important role for national economic development.Methyl tert-butyl ether (MTBE) device is a catalytic reaction and distillation operations combined device. Cover the entire cylindrical catalytic reaction device technology and advanced concept of catalytic distillati

5、on technology, integration of advanced technology at home and abroad. It consists of anti-cylinder, catalytic distillation, methanol washing recovery of three modules. One catalytic distillation technology is more advanced, is gradually applied to the chemical into the births. Whole device has easy

6、operation, low investment, energy-saving features.Key Word： Methyl tert-butyl ether； Methanol； Hybrid Carbon 4； Catalytic distillation3目录一 、 绪论 4（ 一 ） 概况 4（ 二 ） 工 艺 简介 4（ 三 ） 国 外 生 产 工艺 4（ 四 ） 国 内 生 产 工艺 5（ 五 ） 生 产 原 理 及 主 要 影 响 因素 6二 、 物 料 说明 7（ 一 ） 甲醇 74（ 二 ） 混 合 碳四 8（ 三 ） 甲 基 叔 丁 基醚 8（ 四 ） 副 产物 9

7、三 、 工 艺 流 程 及 说明 9（ 一 ） 筒 式 反 应 单 元 工 艺 流程 9（ 二 ） 催 化 精 馏 单 元 工 艺 流程 9（ 三 ） 甲 醇 回 收 单 元 工 艺 流程 10四 、 工 艺 流 程 图 及 说明 10五 、 化 学 反应 125六 、 物 料 平 衡 计算 13七 、 三 废 治理 14八 、 安 全 生 产 特点 14九 、 总结 15十 、 参 考 文献 16一 、 绪 论 ：（ 一 ） 概 况本 甲 基 叔 丁 基 醚 （ MTBE） 装 置 是 万 吨 /年 生 产 装 置 ， 对 石 油 裂 解气 中 混 合 碳 四 深 加 工 项 目 。 整 套

8、 装 置 包 括 筒 式 催 化 反 应 技 术 及 催 化精 馏 技 术 等 先 进 理 念 。甲 基 叔 丁 基 醚 （ MTBE） 装 置 是 一 个 催 化 反 应 与 精 馏 操 作 相 结 合的 装 置 。 它 包 括 筒 式 反 5E943、 催 化 精 馏 、 甲 醇 水 洗 回 收 三 个 单 元 ，其 中 催 化 精 馏 技 术 较 为 先 进 ， 具 有 操 作 方 便 、 投 资 小 、 节 约 能 源 的 特 点 。MTBE 装 置 自 建 成 以 来 ， 又 进 行 了 多 项 改 造 ， 包 括 流 程 。 设 备 、 仪表 改 造 。6MTBE 装 置 经 过

9、设 备 的 改 造 及 工 艺 流 程 的 部 分 更 改 ， 基 本 实 现 计 算机 远 程 控 制 ， 现 在 整 个 装 置 生 产 平 稳 ， 可 控 性 良 好 。本 MTBE 装 置 生 产 能 力 为 1100 t / m ， 碳 四 进 料 量 为 4 t / h （ 以 含 异 丁 烯 40 % 50 % 抽 余 碳 四 为 原 料 进 料 量 为 8 t / h ） 。 因碳 四 原 料 不 足 ， 生 产 负 荷 一 般 在 60 %左 右 。 装 置 最 大 可 按 120 % 负 荷 生 产 。 总 之 MTBE 装 置 的 工 艺 过 程 较 合 理 ， 技 术

10、较 先 进 ， 操 作 方便 ， 产 品 质 量 稳 定 ， 经 济 效 益 较 显 著 。（ 二 ） 工 艺 简 介MTBE 装 置 以 含 80 % 异 丁 烯 （ 40 % 50 % 亦 可 作 为 原 料 ）的 抽 余 混 合 碳 四 和 甲 醇 为 原 料 。 甲 醇 和 混 合 碳 四 按 一 定 醇 烯 比 连 续 送进 筒 式 反 应 器 和 催 化 精 馏 塔 ， 在 一 定 压 力 和 温 度 条 件 下 ， 混 合 碳 四 中 的异 丁 烯 和 甲 醇 在 催 化 剂 的 作 用 下 发 生 反 应 ， 生 成 MTBE 。 MTBE 产 品 从 催 化 精 馏 塔 塔

11、釜 采 出 送 出 装 置 。 反 应 后 的 剩 余 碳 四 和 过 量 的 甲 醇 ，从 催 化 精 馏 塔 塔 顶 蒸 出 ， 经 冷 凝 后 部 分 回 流 入 塔 ， 部 分 采 出 至 甲 醇 萃 取塔 ， 以 去 除 剩 余 碳 四 中 的 甲 醇 。 剩 余 碳 四 从 甲 醇 萃 取 塔 底 加 入 ， 洗 剂 水从 顶 部 加 入 ， 甲 醇 含 量 合 格 的 碳 四 组 分 从 塔 顶 采 出 送 出 装 置 。从 甲 醇 萃 取 塔 塔 底 排 出 的 含 有 甲 醇 的 水 溶 液 ， 靠 压 差 进 入 甲 醇 回 收 塔 ，常 压 下 精 馏 ， 塔 顶 馏 出

12、 的 甲 醇 （ 纯 度 98 % ） 采 至 甲 醇 回 流 罐 ， 作原 料 循 环 使 用 ； 塔 釜 采 出 （ 甲 醇 含 量 0.3 % ） 部 分 送 入 甲 醇 萃 取 塔循 环 使 用 ， 部 分 排 污 出 装 置 。（ 三 ） 国 外 生 产 工 艺1.意 大 利 SNAM 工 艺1973 年 意 大 利 开 发 了 世 界 上 第 一 套 MTBE 工 业 装 置 。 早 期 开发 的 MTBE 生 产 工 艺 大 多 是 以 许 尔 斯 ( HULS )工 艺 为 代 表 的 列 管 式固 定 床 反 应 技 术 ， 反 应 温 度 50 60 ， 产 品 MTBE

13、的 含 量 在 98 % 以 上 。 催 化 剂 是 聚 苯 乙 烯 -二 乙 烯 苯 离 子 交 换 树 脂 。 反 应 器 外 多用 冷 却 水 移 走 反 应 热 ， 产 物 用 一 个 或 多 个 分 馏 塔 分 离 MTBE 和 甲 醇以 及 剩 余 的 C4 馏 分 。 此 工 艺 的 缺 点 是 难 以 消 除 反 应 区 中 的 热 点 ，因 此 在 最 近 几 年 新 建 厂 中 已 较 少 采 用 。2.法 国 IFP 工 艺IFP 工 艺 的 主 要 特 点 是 反 应 器 采 用 上 流 式 膨 胀 床 ， 与 管 式 反 应 器 相比 ， 进 料 是 自 下 而 上

14、进 入 反 应 器 ， 其 中 催 化 剂 处 于 蠕 动 状 态 ， 有 利 于 传质 及 传 热 。 它 具 有 结 构 简 单 、 投 资 少 、 能 耗 低 、 催 化 剂 装 卸 方 便 等 优 点 。另 外 ， 采 用 上 流 式 操 作 ， 可 防 止 催 化 剂 堆 集 成 块 ， 减 少 压 力 降 ， 催 化 剂使 用 寿 命 长 ， 副 反 应 少 等 优 点 。3.美 国 催 化 蒸 馏 工 艺催 化 蒸 馏 工 艺 是 由 美 国 Chem.Research & Liecensing 公 司 首 先 开发 成 功 的 ， 于 1987 年 工 业 化 。 其 核 心

15、是 把 反 应 与 共 沸 蒸 馏 巧 妙 地 结 合起 来 ， 使 醚 化 反 应 和 产 物 分 离 在 同 一 塔 中 同 时 进 行 ， 反 应 放 出 的 热 直 接用 来 分 馏 ， 既 减 少 了 外 部 冷 却 设 备 又 控 制 了 反 应 温 度 ， 可 最 大 限 度 地 减少 逆 向 反 应 和 副 产 品 的 生 成 ， 防 止 了 反 应 区 热 点 超 温 现 象 ， 降 低 了 能 耗 ，节 省 了 投 资 。7但 该 技 术 也 有 其 不 足 的 地 方 ， 主 要 是 中 部 催 化 剂 的 填 装 比 较 困 难 ，要 严 格 用 玻 璃 丝 布 外 加

16、 不 锈 钢 丝 网 将 催 化 剂 包 起 来 置 于 反 应 段 中 ， 依 靠包 与 包 之 间 的 空 隙 ， 使 气 液 两 相 能 够 对 流 通 过 催 化 床 ， 减 少 因 催 化 剂 颗粒 小 造 成 阻 力 大 的 问 题 。 但 由 于 催 化 剂 置 于 包 中 ， 反 应 物 料 必 须 扩 散 进入 布 包 中 才 能 与 催 化 剂 接 触 进 行 反 应 ， 反 应 后 产 物 还 要 扩 散 出 来 ， 故 对反 应 不 利 。4.美 国 UOP 公 司 的 联 合 工 艺该 工 艺 主 要 是 以 油 田 气 或 炼 厂 气 中 的 丁 烷 为 原 料 ，

17、 异 构 化 反 应 转 化为 异 丁 烷 ， 进 而 脱 氢 生 成 异 丁 烯 ， 异 丁 烯 再 与 甲 醇 醚 化 反 应 生 成 MTBE 。 联 合 工 艺 使 MTBE 生 产 具 有 更 为 广 泛 的 原 料 来 源 ， 且 可 减低 成 本 ， 单 程 转 化 率 高 ， 设 备 投 资 低 ， 可 靠 性 好 。（ 四 ） 国 内 生 产 工 艺1.常 规 工 艺由 反 应 、 共 沸 蒸 馏 和 甲 醇 回 收 三 部 分 组 成 ， 使 用 固 定 床 反 应 器 ， 在强 酸 性 阳 离 子 交 换 树 脂 存 在 下 液 相 合 成 MTBE 。 反 应 压 力

18、0.98 - 1.47 MPa ， 温 度 40 80 ， 醇 烯 比 为 1.0 左 右 ， 利 用 外 循 环 方式 取 出 部 分 反 应 热 来 控 制 反 应 温 度 。 异 丁 烯 转 化 率 可 达 90 % - 95 % ， 接 近 平 衡 转 化 率 。2.催 化 蒸 馏 法 工 艺由 齐 鲁 石 化 公 司 开 发 出 的 一 种 新 催 化 蒸 馏 工 艺 ， 它 克 服 了 美 国 催 化 蒸馏 工 艺 催 化 剂 填 装 的 缺 陷 ， 采 用 一 种 新 型 的 散 装 筒 式 催 化 蒸 馏 塔 ， 催 化剂 直 接 散 装 入 催 化 床 层 中 ， 相 邻 两

19、 床 层 间 设 至 少 一 个 分 馏 塔 盘 ， 且 床 层中 留 有 气 体 通 道 ， 整 个 反 应 段 类 似 若 干 个 重 叠 放 置 的 小 固 定 床 反 应 器 和若 干 个 分 设 在 各 床 层 间 的 分 馏 段 ， 反 应 与 分 馏 交 替 进 行 ， 破 坏 其 平 衡 组成 ， 使 反 应 不 受 平 衡 转 化 率 高 的 限 制 。 3.混 相 床 反 应 蒸 馏 工 艺该 工 艺 是 由 齐 鲁 石 化 公 司 研 究 院 、 北 京 石 油 设 计 院 和 上 海 高 桥 石 化 公司 炼 油 厂 等 单 位 在 混 相 反 应 技 术 基 础 上

20、开 发 的 合 成 MTBE 新 技 术 ，它 融 合 了 混 相 反 应 技 术 和 催 化 蒸 馏 技 术 的 优 点 。 其 特 点 是 将 混 相 反 应 与分 离 相 结 合 ， 在 反 应 塔 内 设 一 固 定 床 反 应 段 ， 控 制 反 应 压 力 使 反 应 在 沸点 温 度 下 进 行 ， 反 应 热 使 部 分 物 料 汽 化 而 使 反 应 温 度 衡 定 ， 形 成 汽 -液 混 相 状 态 。 该 技 术 分 为 炼 油 型 和 石 油 化 工 型 两 种 类 型 ： 炼 油 型 工 艺 反应 塔 的 中 部 是 混 相 反 应 段 ， 上 部 和 下 部 分

21、别 为 精 馏 段 和 提 馏 段 。 催 化 剂装 填 容 易 、 投 资 省 、 能 耗 和 费 用 低 ， 异 丁 烯 转 化 率 可 达 90 % - 98 % 。 化 工 型 工 艺 是 将 炼 油 型 工 艺 反 应 塔 上 部 的 精 馏 段 改 为 催 化 蒸 馏 反 应 段 ，即 异 丁 烯 和 甲 醇 先 在 混 相 反 应 段 内 预 反 应 ， 异 丁 烯 转 化 率 可 达 90 % - 95 % ， 然 后 再 在 催 化 蒸 馏 反 应 段 进 行 深 度 转 化 ， 使 异 丁 烯 转 化 率 达 到 99.5 % 以 上 14。（ 五 ） 生 产 原 理 及

22、主 要 影 响 因 素1.筒 式 反 应 单 元抽 余 碳 四 与 甲 醇 按 照 计 算 配 比 进 行 混 合 （ 一 般 醇 烯 比 为 1.02 ）后 ， 通 过 强 酸 性 阳 离 子 交 换 树 脂 45（ S 型 树 脂 ） 催 化 剂 床 层 ， 在 一8定 温 度 和 压 力 下 ， 碳 四 中 异 丁 烯 与 甲 醇 发 生 加 成 反 应 ， 生 成 MTBE 。 反 应 如 下 ：反 应 为 放 热 反 应 ， H = -37 kJ / mol 。 反 应 选 择 性 高 ， 副 反 应 可生 成 少 量 异 丁 烯 低 聚 物 、 二 甲 醚 以 及 少 量 的 叔

23、丁 醇 等 。反 应 是 在 筒 式 反 应 器 的 二 段 床 层 进 行 的 ， 通 过 预 热 和 二 段 循 环 ， 控制 在 一 定 反 应 温 度 和 压 力 下 ， 异 丁 烯 的 转 化 率 可 达 到 95 % 以 上 。2.催 化 精 馏 单 元异 丁 烯 与 甲 醇 反 应 生 成 MTBE 的 反 应 为 可 逆 反 应 ， 反 应 方 程 式 如下 ：根 据 拉 乌 尔 定 律 ， 为 使 可 逆 反 应 平 衡 向 正 方 向 （ 生 成 MTBE ）进 行 ， 其 一 是 增 加 反 应 一 侧 的 物 料 浓 度 ， 其 二 是 减 少 生 成 物 的 浓 度

24、， 其三 增 加 反 应 压 力 。 在 催 化 精 馏 塔 内 装 有 催 化 剂 填 料 包 ， 所 以 在 反 应 过 程中 生 成 MTBE 的 同 时 通 过 精 馏 不 断 地 将 生 成 的 MTBE 分 离 出 来 ， 使催 化 剂 床 层 中 的 MTBE 总 是 处 在 低 浓 度 状 态 ， 从 而 使 反 应 朝 着 生 成 MTBE 的 方 向 进 行 。由 于 甲 醇 和 碳 四 形 成 共 沸 物 67， 所 以 ， 从 催 化 精 馏 塔 塔 顶 分 离出 来 的 未 反 应 碳 四 馏 分 含 有 一 定 量 的 甲 醇 ， 可 以 通 过 水 洗 萃 取 分

25、 离 出 来 ，然 后 通 过 蒸 馏 将 甲 醇 与 水 分 离 。 催 化 精 馏 工 艺 由 于 设 备 少 反 应 热 量 回 收利 用 较 完 全 ， 因 此 基 础 建 设 投 资 少 ， 且 可 以 节 约 能 源 。3.甲 醇 回 收利 用 甲 醇 与 碳 四 在 水 中 的 溶 解 度 不 同 ， 可 用 水 作 萃 取 剂 将 甲 醇 从 碳 四中 除 去 。二 、 物 料 说 明 ：（ 一 ） 甲 醇表 1 ： 甲 醇 标 准项 目 指 标外 观 无 色 透 明 液 体 ， 无 可 见 杂 质9色 度 （ 铂 -钴 ） 5密 度 （ 20 ） 0.790 0.792 g

26、/ cm3沸 程 64.0 65.5 蒸 馏 量 98 mL温 度 范 围 （ 包 括 64.6 0.1 ） 0.8 高 锰 酸 钾 试 验 50 min水 溶 性 试 验 澄 清水 分 含 量 0.10 %游 离 酸 含 量 （ 以 HCOOH 计 ） 15 10-6游 离 碱 含 量 （ 以 NH3 计 ） 2 10-6羟 基 化 合 物 （ 以 HCOH 计 ） 20 10-6蒸 发 残 渣 10 10-6气 味 无 特 殊 异 气 味乙 醇 含 量 0.01 %1.甲 醇 结 构 式 ：CH3-OH2.甲 醇 分 子 量 ： 323.甲 醇 物 理 性 质 ：化 学 名 称 ： 甲 醇

27、 ， 别 名 ： 甲 基 醇 、 木 醇 、 木 精 。分 子 式 ： CH3OH， 分 子 量 ： 32.04， 有 类 似 乙 醇 气 味 的 无 色 透 明 ，易 挥 发 性 液 体 。 密 度 （ 20 ） 0.7913 克 /毫 升 。 溶 点 为 - 97.8 ， 沸 点 为 64.65 。 折 射 率 （ n） 1.3290， 表 面 张 力 为 22.6 达 因 /厘 米 ,粘 度 ： 0.5945 厘 泊 。 20 蒸 汽 压 ： 96.3 mmHg ,闪 点 （ 闭 口 ）11.11 ， （ 开 口 ） 16 。 自 燃 点 ： 455 ， 燃 烧 热 ： 5420 卡 /

28、克 ， 汽 化 热 ： 263 卡 /克 ， 比 热 ： 20 时 为 0.599 卡 /克 。在 空 气 中 甲 醇 蒸 汽 的 爆 炸 极 限 6.0 36.5 % （ 体 积 ） 。10（ 二 ） 混 合 碳 四 9表 2： 抽 余 碳 四 规 格组 分 含 量丙 烷 、 丙 烯 0.772 %正 丁 烷 、 异 丁 烷 2.268 %异 丁 烯 39.71 %1-丁 烯 36.074 %2-丁 烯 20.856 %1， 3-丁 烯 0.004 %（ 三 ） 甲 基 叔 丁 基 醚表 3： MTBE 产 品指 标项 目优 等 品 一 等 品 合 格 品甲 基 叔 丁 基 醚 （ %） 9

29、8.7 98 95甲 醇 含 量 （ %） 0.18 1.0 -碳 四 含 量 （ %） 0.4 0.5 -二 聚 异 丁 烯 含 量 （ %） 0.5 - -1.MTBE 结 构 式 ：MTBE 分 子 量 ： 88 2.物 理 性 质分 子 式 CH3OC(CH3)3CAS 号 1634 04 - 4性 质 ： 无 色 、 低 粘 度 液 体 ， 具 有 类 似 萜 烯 的 臭 味 。 沸 点 55.3 。 凝 固 点 - 108.6 。 相 对 密 度 0.7407 ( 20 / 4 )。 折 射 率 nD ( 20 ) 1.3694 。 比 热 0.51 。 闪 点 （ 闭 杯 ） -

30、 28 。 燃 点 460 。 爆 炸 极 限 （ 空 气 中 ） 1.65 % 8.4 % （ 体 积 ） 。 蒸 气 压 （ 25 ） 32.664 KPa 。 临 界 压 力 3.43 MPa 。 临 界 温 度 223.95 11。 粘 度 （ 20 ） 0.36 mPas 。 微 溶 于 水 ， 但 与 许 多 有 机 溶 剂 互 溶 ，与 某 些 极 性 溶 剂 如 水 、 甲 醇 、 乙 醇 可 形 成 共 沸 混 合 物 。 4.主 要 用 途甲 基 叔 丁 基 醚 是 汽 油 的 一 种 无 毒 添 加 剂 ， 可 使 汽 油 的 辛 烷 值 提 高 ， 也可 经 二 次 加

31、 工 作 为 生 产 丁 基 橡 胶 、 叔 丁 醇 、 异 丁 烯 等 化 工 产 品 的 原 料 。毒 性 ： 有 轻 度 麻 醉 作 用 ， 微 毒 。 老 鼠 进 口 LD50 为 3865 mg / kg， 皮 肤 吸 收 LD 50 10000 mg / kg 。 对 眼 有 刺 激 作 用 ， 溅 入 眼 睛后 应 立 即 用 大 量 水 冲 洗 15 分 钟 以 上 ， 并 就 医 诊 治 。 操 作 中 应 戴 防 护 目镜 及 橡 皮 手 套 。 5. 包 装 储 运 贮 存 容 器 和 密 封 材 料 与 贮 存 汽 油 的 要 求 相 同 ， 对 容 器 材 质 无 特

32、 殊 要 求 ，如 铁 、 锌 、 铝 都 可 应 用 ， 也 可 使 用 聚 乙 烯 制 的 容 器 。 因 本 品 为 可 燃 液 体 ，装 载 容 器 应 注 明 “易 燃 品 ”字 样 ， 按 易 燃 品 规 定 贮 运 。6.化 学 性 质MTBE 可 发 生 分 解 反 应 ， 生 成 甲 醇 和 异 丁 烯 。（ 四 ） 副 产 物醚 后 剩 余 碳 四 送 至 罐 区 ， 可 作 为 液 化 燃 料 气 。三 、 工 艺 流 程 及 说 明 ：（ 一 ） 筒 式 反 应 单 元 工 艺 流 程抽 余 碳 四 （ 通 过 P 101 进 料 ） 与 甲 醇 （ 通 过 P 102

33、 进 料 ） 混 合 ，混 合 物 料 中 的 甲 醇 与 抽 余 碳 四 中 的 异 丁 烯 的 摩 尔 比 （ 醇 烯 比 ） 为 1.02 ， 混 合 后 的 物 料 经 静 态 混 合 器 （ X 101 ） 充 分 混 合 ， 通 过 预 热器 （ E 101 ） 预 热 进 筒 式 反 应 器 ( R 101 )顶 部 。经 一 段 床 层 反 应 后 的 混 合 物 料 ， 部 分 去 一 段 循 环 冷 却 器 ( E 102 )冷 却 ， 控 制 其 出 口 温 度 为 50 ， 然 后 经 一 段 循 环 泵 ( P 104 )送 筒式 反 应 器 顶 部 ， 根 据 一

34、段 物 料 出 口 温 度 控 制 其 循 环 量 ， 循 环 比 一 般 为 3 ， 转 化 率 控 制 在 45 % 60 % （ 根 据 物 料 具 体 情 况 决 定 ） ； 经 二段 床 层 反 应 器 的 混 合 物 料 ， 部 分 去 二 段 循 环 冷 却 器 ( E 103 )冷 却 ， 控制 其 出 口 温 度 为 50 ， 然 后 经 二 段 循 环 泵 （ P 103 ） 送 筒 式 反 应器 进 料 口 ， 循 环 比 一 般 为 1 或 者 1.5 ， 转 化 率 控 制 在 90 % 以 上 。反 应 器 温 度 控 制 在 30 70 ， 压 力 控 制 在 0

35、.95 1.4 Mpa ， 筒 式 反 应 器 出 口 物 料 靠 压 差 连 续 进 催 化 精 馏 塔 （ T 101 ） 。12（ 二 ） 催 化 精 馏 单 元 工 艺 流 程从 二 段 排 出 含 异 丁 烯 10约 4 % 的 物 料 ， 经 流 量 和 调 节 阀 调 节 流量 控 制 压 力 ， 产 品 经 催 化 精 馏 进 出 料 换 热 器 （ E 104 ） 与 精 馏 塔 塔釜 的 MTBE 产 品 换 热 ， 进 催 化 精 馏 塔 （ T 101 ） 。 物 料 中 沸 点 较 高的 MTBE 流 向 塔 釜 ， MTBE 产 品 从 塔 釜 排 出 。 混 合

36、碳 四 及 甲 醇 上 升 ，经 催 化 精 馏 包 催 化 精 馏 ， 气 相 物 料 从 塔 顶 馏 出 ， 部 分 进 塔 顶 回 流 ， 部 分采 出 去 甲 醇 回 收 单 元 。甲 醇 通 过 催 化 精 馏 塔 甲 醇 进 料 泵 （ P 108 ） 输 送 ， 经 调 节 阀 控 制流 量 分 两 部 分 进 入 催 化 精 馏 部 分 ， 与 上 升 的 碳 四 中 的 异 丁 烯 进 行 反 应 ，生 成 MTBE ， 醇 烯 比 根 据 生 产 情 况 调 节 。（ 三 ） 甲 醇 回 收 单 元 工 艺 流 程从 催 化 精 馏 单 元 来 的 合 格 醚 后 碳 四

37、（ 含 甲 醇 约 4 % 左 右 ， 含 异丁 烯 小 于 0.3 % ） 进 入 萃 取 水 洗 塔 （ T 102 ） 的 底 部 ， 与 从 塔 上 部来 的 软 水 在 塔 内 逆 向 萃 取 洗 涤 ， 料 水 比 为 1.5 2.0 ， 水 洗 其 中 的甲 醇 。 塔 顶 得 到 去 烯 碳 四 ， 送 出 装 置 去 罐 区 储 存 。 水 洗 塔 操 作 温 度 为 40 ， 压 力 为 0.6 MPa 。塔 釜 含 甲 醇 约 8 % 左 右 的 富 醇 水 ， 通 过 压 差 通 过 调 节 阀 控 制 流 量经 甲 醇 精 制 塔 1113进 出 料 换 热 器 （

38、E 107 ） 升 温 后 ， 从 甲 醇 回 收 塔塔 中 ( T 103 )进 塔 ， 塔 釜 由 低 压 蒸 汽 直 接 加 热 （ 补 充 损 失 的 水 ） 精 馏 ，分 离 甲 醇 和 水 ， 该 塔 在 常 压 下 操 作 ， 塔 顶 温 度 控 制 在 64 ， 塔 釜温 度 控 制 在 107 ， 塔 顶 回 收 的 合 格 甲 醇 （ 含 量 98 % ） ， 一 部分 回 流 由 回 流 泵 （ P 107 ） 打 回 流 （ 回 流 比 为 10 ） ， 一 部 分 返 甲醇 原 料 罐 循 环 使 用 。 塔 釜 含 甲 醇 不 大 于 0.3 % 的 水 循 环 使

39、 用 ， 多 余水 排 污 出 装 置 。四 、 工 艺 流 程 图 及 说 明 ：13图 1： 筒 式 反 应 单 元P105P105P108P105图 2： 催 化 精 馏 单 元14图 3： 水 洗 萃 取 及 甲 醇 回 收 单 元表 4： 设 备 编 号 及 名 称标 号 名 称R101 筒 式 反 应 器X101 静 态 混 合 器P101 甲 醇 进 料 泵P102 混 合 碳 四 进 料 泵P103 二 段 反 应 循 环 泵P104 一 段 反 应 循 环 泵P105 催 化 精 馏 回 流 泵P106 水 洗 萃 取 塔 软 水 进 料 泵P107 甲 醇 精 制 塔 塔

40、顶 回 流 泵P108 催 化 精 馏 塔 甲 醇 进 料 泵T101 催 化 精 馏 塔T102 水 洗 萃 取 塔T103 甲 醇 精 制 塔E101 进 料 预 热 器E102 一 段 反 应 冷 却 器E103 二 段 反 应 冷 却 器E104 催 化 精 馏 塔 进 出 料 换 热 器E105 催 化 精 馏 塔 塔 顶 冷 却 器E106 催 化 精 馏 塔 塔 釜 出 料 冷 却 器E107 甲 醇 精 制 塔 进 出 料 换 热 器15E108 甲 醇 精 制 塔 塔 釜 出 料 冷 却 器E109 甲 醇 精 制 塔 塔 顶 冷 却 器V101 催 化 精 馏 回 流 罐V

41、102 甲 醇 精 制 塔 回 流 罐五 、 化 学 反 应 ：本 装 置 涉 及 化 学 反 应 ， 如 下 ：1. 甲 基 叔 丁 基 醚 合 成 反 应2. 二 甲 醚 合 成 反 应3.二 聚 异 丁 烯 合 成 反 应4.叔 丁 醇 合 成 反 应 16六 、 物 料 平 衡 计 算 ：筒 式 反 应 器 物 料 衡 算1.异 丁 烯 、 甲 醇 合 成 甲 基 叔 丁 基 醚 的 反 应 方 程 式 ：2.原 料 由 混 合 碳 四 （ 含 异 丁 烯 39.71% ） 和 98% 的 甲 醇 组 成 ,原 料 中 甲 醇 与 异 丁 烯 的 摩 尔 比 为 1.02 （ 醇 烯

42、比 ） 。 异 丁 烯 在 一 段 床层 反 应 的 转 化 率 约 为 50% ， 在 二 段 床 层 反 应 的 转 化 率 约 为 90% 。3.以 混 合 碳 四 进 料 量 为 4000Kg/h 来 进 行 反 应 器 的 物 料 衡 算 。由 已 知 可 知 异 丁 烯 的 进 料 量 为 ：4000 39.71% = 1588.4 Kg/h由 醇 烯 摩 尔 比 为 1.02 可 知 反 应 器 中 纯 甲 醇 进 料 量 为 ：（ 1588.4 / 56） 1.02 32 = 925.81 Kg/h则 甲 醇 进 料 量 为 ：925.81 / 98% = 944.70 Kg/

43、h4.一 段 异 丁 烯 转 化 率 以 50% 计 算 ， 反 应 转 化 异 丁 烯 量 ：1558.4 50% = 794.2 Kg/h5.以 两 段 床 层 总 反 应 转 化 率 90% 计 算 ， 则 总 反 应 掉 的 异 丁 烯 量 为 ：1588.4 90% = 1429.56 Kg/h剩 余 异 丁 烯 含 量 ：1588.4 （ 1 - 90%） = 158.84 Kg/h6.由 反 应 方 程 式 可 求 得 生 成 MTBE 的 量 和 所 用 甲 醇 量 ：WS（ MTBE） = (1429.56 / 56) 88 = 2246.45 Kg/h17WS（ 甲 醇 ）

44、 = (1429.56 / 56) 32 = 816.89 Kg/h剩 余 甲 醇 量 ：944.70 - 816.89 = 127.81 Kg/h7.反 应 器 出 料 中 各 组 分 所 占 流 量 ：MTBE 的 流 量 为 2246.45 Kg/h ； 甲 醇 流 量 为 127.81 Kg/h ； 异 丁烯 流 量 为 158.84 Kg/h ， 其 它 为 不 参 加 反 应 物 料 。七 、 三 废 治 理 ：1.装 置 放 空 气 体 去 火 炬 总 管 处 理 。2.由 甲 醇 回 收 塔 排 出 的 污 水 以 及 检 修 排 污 水 ， 送 往 污 水 处 理 厂 处 理

45、 。八 、 安 全 生 产 特 点 ：1.本 装 置 使 用 的 原 料 以 及 产 品 、 副 产 品 等 均 属 于 易 燃 、 易 爆 且 有 毒 物质 ， 如 碳 四 、 甲 醇 、 甲 基 叔 丁 基 醚 等 具 有 爆 炸 极 限 范 围 大 ， 下 限 低 ， 闪电 、 自 燃 点 低 等 特 点 ， 极 易 造 成 火 灾 爆 炸 事 故 。2.本 装 置 中 液 态 碳 四 ， 如 抽 余 碳 四 、 醚 后 碳 四 等 均 属 低 沸 点 液 体 ，人 体 接 触 能 引 起 严 重 的 冻 伤 。3.生 产 中 的 气 体 和 蒸 发 的 液 体 的 密 度 ， 如 ： 抽 余 碳 四 、 醚 后 碳 四 、 甲醇 、 MTBE 等 ， 均 比 空 气 大 ， 很 容 易 聚 集 在 地 面 。 地 沟 以 及 设 备 周 围 ， 不易 扩 散 ， 增 加 燃 烧 、 爆 炸 的 危 险 性 。4.绝 大 部 分 原 料 及 产 品 在 设 备 、 管 道 内 流 动 时 ， 易 产 生 静 电 。九 、 总 结 ：甲 基 叔 丁 基 醚 是 汽 油 的 一 种 无 毒 添 加 剂 ， 可 使 汽 油 的 辛 烷 值 提 高 ， 也可 经 二 次 加 工 作 为 生 产 丁 基 橡 胶 、 叔 丁 醇