MTBE装置生产原理和工艺过程

MTBE装置生产原理和工艺过程

一、生产原理

1.第一萃取精馏单元（丁二烯抽提装置）

第一萃取精馏塔可使醚化和1-丁烯原料中1，3-丁二烯降低至40ppm，其原理是在分离裂解碳四的第一萃取精馏塔加入沸点较高的二甲基甲酰胺溶剂，从而改变了裂解碳四各组份的相对挥发度，相对挥发度小于1，3-丁二烯的组份和DMF从塔釜送至汽提塔析出，相对挥发度大的抽余碳四以塔顶采出，作为MTBE/1-丁烯装置的原料，其1，3-丁二烯的含量小于60ppm。增加该塔的回流量、溶剂量、加大去第二萃取精馏塔的进料量等均可以使BBR中的1，3-丁二烯含量降低。

2.筒反部分

含有异丁烯的抽余碳四与甲醇（按照1.02的醇烯比计算的量）进行混合，在D型苯乙烯系大孔径强酸性阳离子交换树脂的催化剂作用下，使大部分异丁烯和甲醇反应生成甲基叔丁基醚（MTBE），副反应可以生成少量的异丁烯二聚物（或低聚物），二甲醚以及由于原料中带入的水可以生成少量的叔丁醇等，以上几种杂质其本身的辛烷值较高，少量的留在甲基叔丁基醚产品中，不会影响其使用性能，其余的碳四组分与甲醇均不发生反应，在该工艺条件下可视为惰性物质。

反应器床层温度是由预热温度、外循环量和外循环冷却温度来控制。

3.反应精馏单元

异丁烯与甲醇反应生成甲基叔丁基醚的反应为可逆反应，为使可逆反应向正反应方向（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。在反应精馏塔中同时进行着反应和精馏过程中，随着反应和精馏的进行，MTBE不断的生成且被从塔釜分离出来，使生成的MTBE总是处在低浓度状态，故反应总是朝正反应方向即生成MTBE方向进行。反应精馏塔内控制醇烯比（摩尔比）一般在2.2，甲醇的过量是为了使异丁烯充分反应。

4.甲醇回收单元

本单元是利用甲醇与碳四在水中的溶解度不同，用水作为萃取剂，在水洗塔中将水中溶解度大的甲醇溶于水中，从而减少在水中溶解度小的醚后碳四中甲醇的含量，并利用碳四比重小于水，使其从塔顶送往醚后碳四罐，作为1-丁烯生产的原料。塔底的醇水溶液由于水与甲醇的沸点不同，通过压差进入甲醇回收塔用普通精馏的方法进行分离，得到的甲醇回收，分离的水作萃取水循环使用。

5. 1-丁烯精制单元

1-丁烯精制是利用碳四各组份的相对挥发度（沸点）不同，用普通精馏和共沸精馏的方法精制1-丁烯，第一精馏塔从塔顶脱除碳三、异丁烷等轻组份和微量水，第二精馏塔脱除顺丁烯、反丁烯、正丁烷等重组份。

二、工艺流程叙述

1.筒反单元

从一、二套丁二烯抽提装置送来的抽余碳四进入碳四原料罐内，从罐区送来的甲醇接收至甲醇原料罐内。

碳四原料罐中的抽余碳四，由碳四进料泵输送，经流量调节阀调节，定量送往离子过滤器。

甲醇原料罐中的甲醇，按照醇烯比1.02确定甲醇的进料量，由甲醇原料泵输送，经甲醇进料流量调节阀调节，与碳四进料泵送来的碳四定量混合后送往离子过滤器中的任一台（离子过虑器单台使用）。

混合物料经过离子过滤器后、其中含有的阳离子和其它杂质被除去（要求：阳离子≤0.1ppm），再经预热器加热，由预热温度调节阀控制进料温度，从固定床三段外循环筒式反应器的顶部进入，在树脂催化剂床层上进行MTBE的合成的反应，反应中放出的热量由一段循环取热系统（由一段循环泵、一段循环冷却器、一段循环量组成）、二段循环取热系统（由二段循环、二段循环冷却器、二段循环量组成）和三段循环取热系统（由三段循环泵、三段循环冷却器、三段循环量组成）带走，通过预热温度、循环温度和循环量来控制床层温度，反应后的物料从三段循环冷却器的出口，通过压差采往反应精馏塔的下部塔的第七层塔盘（进料口）。

为了使离子过滤器在使用中不超温，从一段循环泵的出口，经调节阀控制一部分返回离子过滤器。

2.反应蒸馏（精馏）单元

反应后的物料经筒反底部压力调节阀与反应精馏塔进料调节阀组成的串级调节系统，经过反应精馏塔进料、釜液换热器，与反应精馏塔塔釜采出的MTBE，由进料温度三通调节阀控制直接进入塔内。

反应精馏塔上部塔的第一催化剂床层或第八催化剂床层补加的少量甲醇，是由甲醇进料泵送来，经补充甲醇调节阀控制总量，在进塔以前经过两台串联使用的保护反应器，将甲醇中含有的阳离子和杂质除去。第一催化剂床层分配甲醇加入量由FI-306计量，HV-301手操阀控制，第八催化剂床层分配甲醇加入量由FI-307计量，HV-302手操阀控制。

进入塔内MTBE、碳四、甲醇的混合液在反应精馏塔内通过反应和精馏，使轻组分进入上部塔，塔顶馏出的醚后碳四馏分经反应精馏塔塔顶冷凝器（EA-301）冷凝，由反应精馏塔压力调节阀，通过控制凝液去反应精馏塔回流罐，醚后碳四凝液由反应精馏塔回流泵输送，部分经反应精馏塔回流量调节阀控制回流量入上部塔，回流比一般控制在0.8～1.0左右；部分由反应精馏塔回流罐液面调节阀调节液面，经醚后碳四冷却器冷却后进入甲醇水洗塔。

3.甲醇水洗回收单元

从反应精馏塔来的物料（甲醇3.0～5.0%，异丁烯≤0.29%）的醚后碳四，经醚后碳四冷却器冷却至40°C，经流量表进入水洗塔的底部，与从塔顶来的萃取水，在塔内的填料（Φ25×25×2.5无釉面拉西环）中进行逆向萃取，控制料水比为2.0～3.0使甲醇溶与水，塔顶醚后碳四（甲醇≤90ppm、MTBE≤70 ppm）送往醚后碳四罐，经脱水后由第一精馏塔进料泵送往1-丁烯精制单元或返罐区。甲醇水洗塔操作温度控制在小于40°C，压力由调节阀控制在0.6MPa。

4. 1-丁烯精制单元

V-206罐中含异丁烯小于0.29%，甲醇小于90ppm，MTBE小于70ppm，1，3丁二烯小于100 ppm的醚后碳四由第一精馏塔进料泵（经流量仪表送往第一精馏塔上部塔第88层塔板（48、68、98或下部塔第8、28层）进塔，进料中的水、碳三、1异丁烷以及其它碳四等，作为共沸物从塔顶馏出，经塔顶冷凝器冷凝后进入回流罐，游离水从脱水包排至装置地沟，碳三、碳四馏份由第一精馏塔回流泵一部分仪表（控制打回流，一部分经仪表控制作为液化气采罐区。回流量一般控制在回流比为112，塔顶压力0.55～0.65MPa，塔顶温度为42～55°C，塔顶不凝气由仪表控制排至气柜。从DA-303B塔来含1-丁烯约60%的碳四物料从第二精馏塔下部第6层塔板（或16、36、56 和DA-304A第76、96层塔盘）进塔，脱除其中的重组份，塔釜（1-丁烯≤）4.0%）的2-丁烯由第二精馏塔釜液泵经2-丁烯冷却器冷却后，由仪表调节控制，采往罐区或单体前乙腈。塔釜压力0.50～0.60MPa，温度55～59°C。从第二精馏塔上部塔顶馏出的纯度为99.0%以上的1-丁烯组份，经塔顶冷却器，冷凝后至回流罐，然后由回流泵抽出，一部分经仪表控制打回流，一部分经仪表采出送往产品罐，再由产品泵送往罐区，回流比11.2。塔釜物料由中间泵经仪表送至塔顶作为该塔回流液。