MTBE操作标准规范

1、XXXX 石化集团有限公司企业标准DSH/J-HC2-2MTBE 装置工艺规程发行版本：A受控编号：2008 07 16 发布2008 07 16 实施xxxx 石化集团有限公司发布1 / 83批准令作业性文件针对我公司的实际情况进行编制，是我公司生产管理 的基础，是管理体系运行的重要保障，经一段时间的运行，符合我公 司的实际。此作业性文件是我公司的秘密，只限于本公司内部发行使 用，不得外传。现批准发布，各单位必须严格遵照执行。总工：二 00 八年七月十六日2 / 83引言制定本标准的目的是为适应现代企业管理制度的需要， 搞好安全稳 定生产，规范工艺操作，提高产品质量，提高企业管理水平。 主要

2、内容与适用范围本标准阐明了 MTBE 装置的工艺概况、 工艺原理、生产机理、 工艺 流程、工艺指标、原材料标准、产品标准、化验分析标准、能耗定额以 及典型设备的主要参数等内容。本标准适用于 xx 石化集团有限公司恒昌股份有限公司 MTBE 装置的生产管理。引用标准GB1.1 标准化工作导则，标准编写的基本规定GB1.2 标准化工作导则，标准出版印刷的规定GB3101 有关量、单位及符号的一般适用原则3 / 831.装置简介1.1 概述MTBE 装置是由 xx 设计院设计，生产高辛烷值汽油组分甲基叔丁基醚(MTBE)的装置。本装置于 2005 年 5 月建设，同年 7 月首次投料试车成功，装置生

3、产能力为 3 X104年本装置以气分装置的碳四馏分和外购甲醇为原料生产 MTBE，设计 规模是在碳四原料中异丁烯含量为 17-20% (Wt% )基准条件下，正 常负荷时MTBE 产量 3 Xl04t/年。本装置建于 8.0X04t/年气分装置西侧，由脱戊烷、反应-共沸蒸 馏及甲醇回收系统三部分组成。 反应共沸蒸馏系统采用膨胀床 共沸 蒸馏组合工艺。主要设备由脱戊烷塔、反应器、共沸蒸馏塔、甲醇萃取 塔、甲醇回收塔。反应器内装有大孔强酸性树脂催化剂。4 / 831.2 生产原理1.2.1 脱戊烷塔自气体分馏来的含有 C5 的原料混合碳四在脱戊烷塔里依据各组分 的相对挥发度不同，经过精馏分离脱除

4、C5 馏分。1.2.2 混相反应碳四馏分中的异丁烯和工业甲醇， 以大孔强酸性阳离子交换树脂为催化剂，在温度 3070C,压力 0.70.8MPa 下合成甲基叔丁基醚(MTBE) ，其反应方程式如下：(CH3) 2C=CH3+CH3-OH (CH3) 3C O CH3(1)该反应基本发生于液相中，反应为可逆放热反应。选择适当的反应压力，可使反应物料 在反应器内部分汽化，从而达到降低反应温度的效果。(2)除以上反应外，在反应条件下尚存在下列反应：原料中所含水分与异丁烯反应生成叔丁醇( TBA )；5 / 83异丁烯自聚生成低聚物 (DIB) ；甲醇缩合生成二甲醚( DME )。反应条件选择适当及限

5、制原料的含水量，副反应可以得到控制。叔 丁醇及异丁烯低聚物也具有较高的辛烷值，可随同 MTBE 调入汽油。 MTBE 的主反应选择性很高 (98-99% )，副反应生成物有限。碳四馏分 中异丁烯之外的其他组分，在反应条件下基本为惰性物质。原料中的碱 性物质和金属阳离子是反应催化剂的毒物， 应限制这些毒物的总含量不 超过 2ppm 。随着操作过程的延续， 上述毒物将与树脂催化剂进行离子 交换，会使部分催化剂失活。原料中的 C3、C5 含量高会对操作产生影 响， C3 含量高将造成反应压力升高， C5 含量过高会降低产品纯度。1.2.3 共沸蒸馏共沸蒸馏是将反应后的物料在共沸塔中进行蒸馏的技术。

6、反应生成 的MTBE 由塔底重沸器加热， 与未反应 C4 和甲醇形成的低沸点共沸物 在共沸塔内分离，未反应甲醇和剩余碳四可以形成低沸点的共沸物，从 共沸蒸馏6 / 83塔顶馏出， MTBE、TBA、DIB 、DME 等高沸点产品从塔底馏 出。1.2.4 甲醇回收 共沸蒸馏塔顶出来的甲醇和未反应碳四进入甲醇萃取塔下部，自下而上与上部下来的萃 取水逆向接触，由于甲醇在水和碳四馏分中的溶解度差别很大，故可使碳四中的甲醇为水所 萃取，萃余液中的甲醇应不大于50ppm 。萃取甲醇后的萃取液，采用常规精馏的方法在甲醇回收塔内实现甲醇和水的分离，塔顶回收的甲醇可重新使用，塔底基本不含甲醇(0.1% 的水则用

7、做萃取甲醇的溶剂。1.3 工艺流程说明和工艺指标1.3.1 脱戊烷系统部分自原料罐区来的物料进入脱戊烷塔(C-201)中部 15 层、19 层、23 层塔盘。经过精馏分离，从塔顶出来的 C4经冷却器(E-201)冷却后进入回流罐(V-201)，由回流泵(P-201/A.B)抽出一部分 作为液相回流，一部分向反应系统进料。塔底出来的重组分一部分经塔底重沸器 (E-202)加热提 供气相回流，一部分经戊烷冷却器 (E-203)冷却后，由戊烷外送泵(P-202/A.B)抽出外送至罐区。 重沸器由蒸汽作为加热介质。1.3.2 反应部分从罐区来的甲醇进入甲醇罐 (V-302) ，经甲醇泵( P-302/

8、A.B )送往混合器 原料 C4 从脱戊烷系统进入 C4 原料罐 （V-301） ，在此沉降分离可能携带 的水分后，用 C4 原料泵（P-301/A.B）将混合 C4 送到混合器，两种原料 进行充分混合，经反应进料预热器（ E-301 ）预热，预热器由蒸汽加热。 混合物料从底部进入膨胀床反应器 （ R-301 ）,在酸性阳离子交换树脂作 用下异丁烯与甲醇生成 MTBE ，从反应器顶部出来的物料去共沸蒸馏 塔。7 / 831.3.3 共沸蒸馏部分自反应器来的物料进入共沸塔中部 32、 36、 40塔盘， 在 C-301 的操作条件下，甲醇与未反应碳四形成共沸物，从塔顶馏出，经 塔顶冷凝器（ E-

9、302 ） 冷凝， 冷凝液进入塔顶回流罐 （ V-303 ） ， 用回流 泵 （P-303/A.B ）抽出，一部分作为 C-302 的进料，一部分作为 C-301 回流。C-301 底部馏出物为 MTBE 产品，依靠塔的压力自压去 MTBE 冷 却器（E-304 ）冷却至 40C以下送至罐区。C-301 底设有重沸器（E-303 ）,重沸器以蒸汽为加热介质，经重沸器加热部分汽化后返回 C-301 底部 提供气相回流。1.3.4 甲醇回收部分自(P-303/A.B)来的未反应甲醇与未反应 C4共沸混合物，经萃取 塔进料冷却器(E-305)冷却至 40C后，送至甲醇萃取塔(C-302)下部。 萃取

10、水经萃取水泵 (P-304/A.B) 自 C-303 抽出，与 C-302 底来的甲醇水 溶液经甲醇塔进料换热器 (E-307/A.B )换热，再经萃取水冷却器 (E-306) 冷却至 38C8 / 83左右，从 C-302 上部进入。在 C-302 中，甲醇与未反应 C4的混合物为分散相，萃取水为连续相，两液相连续逆向接触，使甲醇 为水所萃取，萃余液即基本不含甲醇的未反应C4，从塔顶排至未反应。4罐(V-305 )，然后用未反应。4泵(P-306/A.B )送出装置至罐区 储存。塔底萃取液为甲醇水溶液。 甲醇回收塔( C-303 )进料依靠 C-302 自压，流经甲醇塔进料换热器(E-307

11、/A.B ),被加热至 80C-89C进入 C-303 中部。C-303 顶部馏出物是含微量水和 C4 烃的甲醇混合物，经该塔顶冷凝器(E-308 )冷凝，然后进入回流罐(V-304 )用甲醇塔回流泵(P-305/A.B )抽出，其中大部分作为回流送入 C-303 顶部，少部分甲 醇送出装置至甲醇罐，然后循环使用。C-303 底部排出的是含微量甲醇的水，经萃取水泵(P-304/A.B)抽出在 E-307/A.B 换热，再被 E-306 冷却后作为萃取水送入 C-302 上9 / 83部循环使用C-303 底部设有重沸器(E-309)，该重沸器以蒸汽为加热介质；部分馏分从塔底进入重沸器,汽化后返

12、回 C-303 底部。1. 4 物料平衡及工艺指标: 1.4.1 物料平衡装置的物料平衡如下表所示原料 C4 中异丁烯含量17.3%(wt%)。单位名称千克/时X104 吨/年收率%进 料混合 C4 馏 分11290.589.03291.36甲醇1067.040.8548.63合计12357.629.886100.00出 料MTBE 产品2985.962.38924.41未反应 C48659.966.92870.0710 / 83碳五馏分661.730.5295.35损失49.970.040.40合计12357.629.886100.00142 工艺指标-1项目名称工艺指标项目名称工艺指标进料

13、量 t/hr10-15进料量 t/hr11-16进料温度 0C40 5进料温度 0C67.2 j塔顶温度 0C53.5 )塔顶温度 0C57.3 3塔底温度 0C97.1 j塔底温度 0C129.1 jC201塔顶压力 MPa（表0.63 .1C301塔顶压力 MPa（表）0.75 ).1压）塔底压力 MPa（表）0.8 .111 / 83回流罐压力 MPa0.6 .1回流罐压力 Mpa（表）0.70 ).1回流温度 0C40 5回流温度 0C53.2 j回流比（质量比）1回流比（质量比）112 / 83回流罐液位%40-60回流罐液位%40-60塔底液位%40-60塔底液位%40-6097.

14、3 芳129.1 交塔底重沸器温度 0C塔底重沸器温度 0C142 工艺指标-2项目名称工艺指标项目名称工艺指标进料量 t/hr7-12进料量 t/hr0.5-1进料温度0C40 5进料温度0C85 5塔顶温度0C40 5塔顶温度0C66.1 塔底温度0C40 5塔底温度0C110.7 C302塔顶压力MPa（表）0.6 .1C303塔顶压力MPa（表）0.11 .0塔底压力MPa（表）0.7 .1塔底压力MPa（表）0.15 ).013 / 83进料压力MPa（表）0.9 .1回流罐压力 Mpa（表）0.1 ).02萃取水温度 0C40 5回流温度0C40 5料水比（质量比）3/1回流比（质

15、量比）1514 / 83界液位%40-60回流罐液位%40-60塔底液位%40-60塔底重沸器温度 0C110.7 1.5 原料及产品性质1.5.1 混合 C4 馏分序号组分名称含量（wt%）流量 kg/h1丙烯0.4550.802丙烷0.4955.323异丁烷22.272514.414异丁烯17.11930.685丁烯-113.61535.56正丁烷10.251157.287反丁烯-215.001693.588顺烯-210.651202.449异戊烷3.05344.3615 / 8310正戊烷0.089.03111, 3-丁二烯0.4449.6712碳五组分1.62182.9013金属离子

16、5ppm16 / 8314合计100.0011290.581.5.2 甲醇序号项目单位规格1外观无色透明液体无可见杂质2色度（铂-钻）号W53密度(20C)g/cm30.791 0.7924沸程(760mmH2O)64.065.55蒸馏量ml 986温度范围（包括64.6+0.1）C 508水溶性试验澄清9水分含量% 0.1017 / 8310游离酸（以HCOOH）含量PPm97w1.4w0.6w0.5w0.51.5.4MTBE 产品性质序号项目单位内容1外观无色透明液体2分子式(CH3) 3CO CH33雷特法蒸汽压mmHg39619 / 834密度(20C)g/cm30.73945相对密度

17、空气=13.16沸程(760mmH2O)C52.5-58.520 / 837熔点C-1098闪点C-109辛烷值MON10110辛烷值RON11711爆炸极限%1.6-15.112低热值KJ/Kg373001320C水的溶解度Wt%0.814MTBE在水中的溶 解度g/100g4.315含氧量%18.21.5.5 未反应 C4甲醇含量 954机械强度% 9522 / 835堆积密度Kg/m35576比表面积m2/g30507比孔容ml/g0.25 0.48平均孔半径X10-4/ 艸1002509交换容量mmolH+/g4.54.710水含量wt%485211最咼耐热温度C1201.7 生产控制

18、分析序号取样位置分析内容频次控制指标1V-301 入口组分全分析碳四中金属含量1 次/ 班1 次/周5ppm2V-302 入口甲醇含量1 次/批99.3%3R-301 进料异丁烯、甲醇含量2 次/班醇烯比 1.0 （分子比）4P-303 出口C-301 回流液分析2 次/班5E-304 出口MTBE 产品分析2 次/班 97% （扣除碳五）23 / 836P-306 出口未反应碳四2 次/班MTBEC 100ppm 甲醇 98%9E-306 出口 萃取水分析2 次/班 95%1.8 装置能耗一览表序号项目总耗单耗能耗指标MJ/t单位能耗MJ/t 原料单位数量单位数量1循环水t/h560.45t

19、/t49.644.19207.982除盐水t/h19.2t/t1.7096.37163.873电kwh/h98.01kwh/t8.6812.56109.034凝结水t/h-7.208t/t-0.64-309.82-197.785 =烝气t/h7.208t/t0.643391.312164.966净化风M3/h180M3/t15.941.6726.62合计2474.68注：(1)总能耗为 5190.47MJ/T 碳四组分;(2) MTBE 产品计算单耗，总能耗为 9357.5MJ/tMTBE ,能耗较高的原因是： 包括脱碳五塔; 使用除盐水将凝结水降温。1.9 塔类设备一览表序号设备名称工艺编号

20、规格结构特征备注1脱戊烷塔C-20101400X35587X16/14/1250 层浮阀塔盘25 / 832共沸塔C-30101400X48087X20/16/1260 层浮阀塔盘3萃取塔C-30201400/01200X37591X18/16填料塔(05 内弯弧 形扁环填料)26 / 834甲醇回收 塔C-30301000/$1200 X 37587 X 18/20/1659 层浮阀塔盘1.10 反应器:序号项目单位内容备注1名称膨胀床反应器2编号R-3013介质C4、甲醇、MTBE4段数25顶部压力Mpa0.86入口温度C407出口温度C67.28出口转化率%909反应器直径毫米14001

21、0反应器切线高度毫米1300011设计压力Mpa1.112最咼工作压力Mpa0.9213耐压试验压力Mpa1.5214设计温度C9015容积m320.8116空速Kg 进料 /Kgcat h1.2727 / 8317醇烯比（mol）1.018催化剂装填量吨15.6 （年用量 7.8 吨）19规格型号mm$1400X17190(X+12)20材质0Cr18Ni10Ti+20R28 / 831.11 冷换设备一览表序号设备名称编号规格及结构特征介质（管/壳）1脱戊烷塔顶冷却器E-201BJS1200-2.5-395-6/25-4循环水/C42脱戊烷塔底重沸器E-202BJS700-2.5-125-

22、6/25-2蒸汽/戊烷3戊烷外送冷却器E-203AES400-2.5-15-3/25-2I循环水/戊烷4反应器进料预热器E-301BES500-2.5-30-3/25-2I甲醇、C4/蒸汽5共沸塔顶冷却器E-302BJS1200-2.5-395-6/25-4循环水/C46共沸塔底重沸器E-303BJS700-2.5-125-6/25-2蒸汽/MTBE7MTBE 冷外送却器E-304BES600-2.5-85-6/25-4I循环水/MTBE8萃取塔进料冷却器E-305BES600-2.5-85-6/25-4I循环水/MTBE、水9萃取水冷却器E-306BES600-2.5-45-3/25-2I循环水/萃取水10甲醇塔进料换热器E-307BES600-2.5-45-3/25-2I甲醇水/萃取水11甲醇塔顶冷却器E-308BJS700-2.5-125-6/25-4循环水/甲醇12甲醇塔底重沸器E-309BJS700-2.5-55-3/25-4蒸汽/甲醇29 / 831.12 容器设备一览表序