万吨年烯烃项目2万吨年MTBE丁烯装置工艺手册

万吨年烯烃项目2万吨年MTBE 丁烯装置工艺手册

山西焦化股份有限公司

山西焦化60万吨/年烯烃项目2万吨/年MTBE/丁烯-1装置

工艺手册

目录

第一章工艺说明 (4)

1.1 工艺原理、工艺特点 (4)

1.2 操作变量分析 (5)

第二章正常操作程序 (7)

2.1 醚化单元 (7)

2.2 催化蒸馏单元 (7)

2.3 甲醇回收单元 (8)

第三章开车准备 (10)

3.1 R-4101A、R-4101B及SR-4101AB内部除锈和催化剂安装 (10)

3.2 T-4101塔的安装方法 (10)

3.3 T-4102、T-4103塔的安装 (11)

3.4 投料前催化剂的脱水 (11)

3.5 T-4103甲醇回收塔操作 (12)

第四章装置的开工过程和开工方法 (13)

4.1 醚化系统开车 (13)

4.2 催化蒸馏系统开车 (13)

4.3 甲醇回收系统开车 (14)

第五章装置的停工过程和停工方法 (17)

5.1 计划停工次序 (17)

5.2 长期停工方法 (17)

第六章事故处理原则 (19)

6.1 反应器R-4101A/B的临时停工方法 (19)

6.2 催化蒸馏塔T-4101的临时停工方法 (19)

6.3 甲醇萃取塔T-4102、甲醇回收塔T-4103的临时停工方法 (20)

第七章分析 (21)

第八章工艺危险因素分析及控制措施 (22)

8.1 职业危害因素及其影响 (22)

8.2 职业危害因素的防治及治理 (23)

第九章环境保护 (25)

9.1 建议采用的标准规范 (25)

9.2 污染物的排放及处理 (25)

9.3 噪声控制 (26)

9.4 环境监测机构及设施 (27)

第十章设备检查与维护 (28)

第一章 工艺说明

1.1 工艺原理、工艺特点

本工艺包采用预反应－催化蒸馏MTBE 合成技术路线。

1.1.1 MTBE 合成原理

MTBE 合成原理

以碳四原料中的异丁烯和甲醇为原料合成MTBE 的反应式为：

（CH 3）2－C = CH 2＋CH 3OH ＝（CH 3）3－C －O －CH 3

在合成MTBE 的过程中，还同时发生少量的下列副反应：

（1）异丁烯二聚生成二异丁烯（DIB ）

2（CH 3）2－C = CH 2 ＝（CH 3）3－C －CH 2－C （CH 3） = CH 2

（2）异丁烯与原料中所含水份反应生成叔丁醇（TBA ）

（CH 3）2－C = CH 2 + H 2O ＝（CH 3）3－C －OH

（3）甲醇缩合生成二甲醚（DME ）

2CH 3OH ＝ CH 3－O －CH 3 ＋ H 2O

（4）1－丁烯与甲醇生成少量的甲基仲丁基醚（MSBE ）

CH 2=CH-CH 2-CH 3＋CH 3OH ＝ CH 3－CH 2－C （CH 3）－O －CH 3

工业使用的催化剂一般为磺酸型二乙烯苯交联的聚苯乙烯结构的大孔强酸性阳离子交换树脂。使用这种催化剂时，原料必须净化以除去金属离子和碱性物质，否则金属离子会置换催化剂中的质子，碱性物质也会中和催化剂上的磺酸根，从而使催化剂失活。

此类催化剂不耐高温，在正常工况下（反应温度<70℃），催化剂寿命可达两年或两年以上。

上述反应生成的副产品的辛烷值都较高，当MTBE 作为汽油的调和组分时，对产品质量没有不利影响，可留在MTBE 中，不必将其分离出来。

1.1.2 产物分离原理

c c c c

c

反应物料是液相，反应后的物流中除产物MTBE之外，还有未反应的甲醇及其它碳四组分。由于甲醇与碳四或MTBE都会形成共沸物，本技术采用先将甲醇与碳四的共沸物蒸出，从塔底得到MTBE产物，同时，为了提高异丁烯的转化率，本技术采用先进的催化反应精馏技术，在催化蒸馏塔的精馏段加设反应段，使在提馏段脱除MTBE后的混合物料中异丁烯和甲醇进一步反应，达到高转化率的目的。催化蒸馏塔塔顶得到的碳四和其甲醇的共沸物用水萃取的方法从中回收甲醇，最后再从甲醇水溶液中蒸出甲醇返回反应器。

由表及图可见，一般情况下，异丁烯的平衡转化率可达90%～95%，采用较低的温度有利于提高平衡转化率，同时在较低的温度下还可以抑制甲醇脱水生成二甲醚以及异丁烯叠合等副反应，提高反应的选择性，但是温度不能过低，

〈异丁烯浓度（质量分数20%）〉

温度/ ℃

图2. MTBE合成反应温度与转化率和选择性的关系

1.2.3 醇烯比

提高醇烯比可抑制异丁烯叠合副反应，同时可以提高异丁烯的转化率，但是会增大反应产物分离设备的负荷和操作费用，工业中一般采用的甲醇与异丁烯摩尔比约为1.05～1.15：1。

1.2.4 空速

空速与催化剂性能、原料中异丁烯浓度、要求达到的异丁烯转化率、反应温度等有关。工业上采用的空速一般约为2h-1。

第二章正常操作程序

本装置由醚化、催化反应蒸馏、甲醇回收、脱C5四个生产单元构成（见工艺管道及仪表流程图CE12-G02-101～112）。

2.1 醚化单元

原料混合C4从装置外进入本装置C4 原料罐V-4101，在此沉降分离可能携带的水分后，用醚化反应器碳四进料泵P-4101A/B将C4 馏分加压、计量送至混合器M-4101。原料甲醇从装置外进入本装置甲醇原料罐V-4102，用甲醇进料泵P-4102A/B将甲醇加压、计量送至混合器M-4101。在混合器碳四、甲醇充分