MTBE操作运行规程.doc

第一章装置概况第一节装置概况及工艺技术特点一、装置概况1、概况本装置为******有限公司重油催化制烯烃工程中的装置之一，由中国石油天然气华东勘察设计研究院上海分院设计。本装置以气体分馏装置分出的混合碳四为原料，与外购甲醇进行醚化反应生产高纯度的甲基叔丁基醚（MTBE）。2、建设规模和操作弹性本装置年产5万吨MTBE，上限110%（5.5万吨/年），下限80%（4万吨/年）。年开工时数按8000小时计。装置区占地1428m2,工艺设备总台数为48台，其中：塔类4台；储罐7台；反应器3台；换热器11台；机泵18台；其它类5台。二、工艺技术特点1、本装置采用膨胀床-催化蒸馏深度转化合成MTBE组合工艺技术，催化反应精馏的技术，改善了反应和精馏的条件，不仅能产出高质量的MTBE，而且还可使异丁烯转化率达到98%以上。（1）膨胀床混相反应：碳四中的异丁烯与工业甲醇，以大孔强酸性离子交换树脂为催化剂，在温度为35～75℃,压力为0.65～0.85MPa(g)的操作条件下合成MTBE。该反应发生于液相中，反应为可逆放热反应。反应压力的选择使反应物料在反应器中部分气化，吸收一部分反应热，其它反应热由循环水冷却器取走，从而达到控制温度的目的。（2）催化蒸馏：催化蒸馏是将催化反应和蒸馏过程在同一设备中进行的工艺技术。在膨胀床反应后，残余的异丁烯在催化蒸馏塔的反应段继续反应，生成的MTBE随时不断被分离，从而使合成MTBE的反应持续向深度进行。因此，催化蒸馏可以实现异丁烯的深度转化，催化蒸馏中合成MTBE的反应热，被用于使反应物料汽化，因而可节省能量。2、本装置采用集散型控制系统（DCS）对整个生产过程进行自动控制，反应器进料采用在线分析仪和质量流量计来控制醇烯比。3、本设计优化了醚化单元工艺流程及设备布置，使装置在不停车的情况下，可更换主反应器的催化剂，提高了装置的开工率，设备布置也降低了主反应器的高度，减少了装卸催化剂的劳动强度。第二节工艺原理在以磺化苯乙烯-二乙烯基苯共聚物为基础的大孔强酸性阳离子交换树脂等酸性催化剂的条件下，异丁烯与甲醇发生醚化反应生成MTBE。一、反应原理异丁烯与甲醇的反应是亲电加成过程，在不对称的不饱和烃中，形成双键的电子移向含氢较多的C原子，在酸性催化剂的作用下，首先异丁烯作为质子接受体进行质子化反应，形成活性中间碳正离子，所生成的碳正离子（带δ+指示的）迅速与亲核试剂甲醇的负电荷部分结合，而甲醇的正电荷部分H+则与双键上含氢较多的碳原子（带δ-指示的）结合，从而生成较稳定的醚。MTBE合成过程的反应机理如下：CH3CH3δ-∣∣CH3O-+H++CH2＝C-CH3→CH3-O-C-CH3δ+︱CH3该反应为可逆放热反应，平衡转化率随温度升高而下降。二、分离原理C4原料中的异丁烯与甲醇在醚化反应器中生成MTBE，异丁烯的转化率在90~95%之间，反应器出口物料含有MTBE、甲醇和剩余C4。常温下C4的沸点在-11～4℃,MTBE的沸点为55.3℃，甲醇的沸点为64.7℃。从沸点来判断：必须要进行两次蒸馏才能得到纯的MTBE，但实际上因甲醇和C4能形成低沸点共沸物，在蒸馏分离C4和MTBE时，甲醇和C4形成共沸物从分离塔顶排出，MTBE从塔底排出。甲醇和C4共沸物用萃取方法进行分离，即用萃取液将甲醇从C4中萃取出来，再用蒸馏的方法将萃取相中的甲醇分开。水是该体系最好的萃取剂，因为水是甲醇的良好溶剂，同时又与C4不溶，而且甲醇在水中的溶解度大于在C4中的溶解度；水与C4有较大的密度差，能使萃取相与萃余相很快地分层，水与甲醇的分离也比较容易。三、工艺方法国内外不同生产技术的主要区别在于醚化反应器的型式以及醚化反应与蒸馏于一体的催化蒸馏塔的结构。本装置采用膨胀床-催化蒸馏深度转化合成MTBE组合工艺技术，以催化制烯烃装置所产液化气中的混合碳四为原料，碳四中的异丁烯与甲醇进行反应，转化为高辛烷值的MTBE产品。所产的MTBE产品去罐区MTBE产品罐，剩余C4送至液化气罐。该工艺技术为国内自主开发的合成MTBE的工艺，技术先进成熟可靠，分为以下几个单元：（一）醚化反应单元来自催化制烯烃装置所产液化气中的混合碳四与甲醇按一定比例混合后在装有磺酸树脂催化剂的膨胀床层反应器中合成甲基叔丁基醚。主反应方程式如下：CH3CH3∣∣CH3OH+CH2＝C-CH3→CH3-O-C-CH3︱CH3同时发生的副反应有：异丁烯自聚生成二聚物，甲醇缩合成二甲醚（DME）、异丁烯水合生成叔丁醇（TBA）：1、异丁烯自聚生成二聚物CH3CH3CH3CH3∣∣∣∣CH2＝C+C＝CH2→CH3-CH-CH2-CH2-C＝CH2∣∣CH3CH3主要发生在醇烯比小于1的情况下。2、甲醇缩合成二甲醚（DME）2CH3OH→CH3-O-CH3+H