MTBE装置操作法

第一部分岗位任务及与外部联系1. 岗位任务1.1. 筒反部分从一抽提装置或二抽提装置接收来的抽余碳四（BBR）与罐区接收来的甲醇，按1.02的醇烯比（甲醇和异丁烯的摩尔比），经离子过滤器充分进行混合，再进入三段外循环固定床筒式反应器（筒反）催化剂床层反应，使筒反三段总转化率达90%以上。

1.2. 反应精馏部分由筒反来的MTBE、C4、CH3OH的混合物进入到反应精馏塔中，补充少量的甲醇，同时进行反应和精馏，塔底得到MTBE产品，塔顶为醚后碳四，为1－丁烯生产提供合格原料。

1.3. 甲醇水洗回收部分将含有3～5%甲醇的醚后碳四进水洗塔（T-201）底部，与上部的萃取水在塔内填料表面逆向混合，经液－液萃取后，使塔顶水洗后的醚后碳四中甲醇含量小于90ppm，甲基叔丁基醚（MTBE）含量小于70ppm送往醚后碳四罐（V-206），作为1－丁烯生产的原料，底部含甲醇（一般≤11％）的醇水溶液送甲醇回收塔（T-202）回收甲醇，塔顶得到99.0％以上的甲醇，送甲醇原料罐（V-202），塔釜水（甲醇≤0.5％）作为萃取水循环使用。

1.4. 1－丁烯精制部分将水洗后的醚后碳四（含1－丁烯约60％）送至第一精馏塔（DA-303）精馏，的从塔顶脱除相对于1－丁烯较轻的碳三、异丁烯等轻组份和水（水与碳四形成共沸物），再经第二精馏塔（DA-304）精馏，从塔釜脱除相对于1－丁烯较重的顺反丁烯、正丁烷等组份，采至单体前乙腈作为丁烯生产的原料或罐区，塔顶得到纯度大于99.0％的合格1－丁烯产品送至罐区，作为聚乙烯生产的第二聚合单体。

2. 装置与外界联系第二部分原材料、产品及公用工程条件1. 原材料、辅助原材料规格、标准1.1. 甲醇1.2. 二乙胺1.3. 化工型MTBE专用树脂催化剂1.4. 抽余碳四(BBR)1.5. 醚后碳四(用作丁烯-1原料)2. 产品、副产品标准2.1. MTBE产品2.2. 1－丁烯产品注：修订时执行Q/SH 1546-93标准2.3. C3、C4馏分(液化汽)副产品2.4. 2－丁烯3. 产品物耗、能耗3.1. 原材料及辅助原材料消耗3.2. 动力消耗注：实际消耗为1997年平均消耗4. 公用工程条件第三部分生产原理和工艺过程1. 生产原理1.1. 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（DA-101）加入沸点较高的二甲基甲酰胺（DMF）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（DA102）析出，相对挥发度大的抽余碳四（BBR）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（DA-103）的进料量等均可以使BBR中的1，3－丁二烯含量降低。

1.2. 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），其反应式如下：该反应为放热反应，△H＝―37KJ/mol，其反应的选择性很高。

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，其反应方程式如下：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。

1.3. 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，方程式如下：C4H8＋CH3OH－→CH3O C4H9根据拉乌尔定律(Le Chatelier)原理，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。

1.4. 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（T-201）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（T-202）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。

1.5. 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（DA-303）从塔顶脱除碳三、异丁烷等轻组份和微量水，第二精馏塔（DA-304）脱除顺丁烯、反丁烯、正丁烷等重组份。

2. 反应转化率的计算这里的转化率是指异丁烯的转化率。

2.1. 筒反部分转化率的计算其中C1: 为异丁烯的转化率（％）；X1:为筒反入口异丁烯含量m/m%；X2:为筒反出口异丁烯在碳四中含量m/m%。

2.2. 反应精馏塔部分转化率计算其中C2:为反应精馏塔异丁烯转化率；X3:为反应精馏塔顶异丁烯在碳四中含量m/m%。

3. 工艺流程叙述3.1. 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（V-201）内，从罐区送来的甲醇接收至甲醇原料罐（V-202）内。

碳四原料罐中的抽余碳四，由碳四进料泵（P-202A/B/C）输送，经流量调节阀（FICQ-102）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（P-201A/B/C）输送，经甲醇进料流量调节阀（FICQ-101）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（R-201A/B）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（E-201）加热，由预热温度调节阀（TIC-101）控制进料温度，从固定床三段外循环筒式反应器（R-202）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P-203A/B、一段循环冷却器E-202、一段循环量FIC-104组成）、二段循环取热系统（由二段循环泵P-204 A/B、二段循环冷却器E-203、二段循环量FIC-105组成）和三段循环取热系统（由三段循环泵P-205、三段循环冷却器E-204、三段循环量FIC-106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（DA-301A/B）的下部塔（B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FIC-114控制一部分返回离子过滤器。

3.2. 反应蒸馏（精馏）单元反应后的物料经筒反底部压力调节阀（PIC-101）与反应精馏塔进料调节阀（FIC-301）组成的串级调节系统，经过反应精馏塔进料、釜液换热器（EA-303A/B），与反应精馏塔（DA-301B）塔釜采出的MTBE，由进料温度三通调节阀（TIC-302）控制直接进入塔内。

反应精馏塔上部塔（A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（FIC-302）控制总量，在进塔以前经过两台串联使用的保护反应器（DA-302A/B），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（PIC-301），通过“卡脖子”法控制凝液去反应精馏塔回流罐（FA-301），醚后碳四凝液由反应精馏塔回流泵（GA-301）输送，部分经反应精馏塔回流量调节阀（FIC-304）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（LIC-303）调节液面，经醚后碳四冷却器（E-210）冷却后进入甲醇水洗塔（T-201）。

3.3. 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（FI-108）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（V-206），经脱水后由第一精馏塔进料泵（GA-304）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（PIC-102）控制在0.6MPa。

塔釜甲醇水溶液（甲醇≤11.0％）经塔顶界面调节阀（LIC-102）控制界面，通过流量表（FI-131）计量和预热器（E-206）预热升温，由温度调节阀（TIC-110）控制99～100°C进入甲醇回收塔（T-202）的第10层塔盘，塔釜由仪表（FIC-130）控制塔釜再沸器（E-208）蒸汽加入或由蒸汽直接进塔加热（补充损失的水），该塔为常压下操作，塔釜温度控制在108°C。

塔顶温度控制在62～67°C，回收的甲醇（水≤0.5%），一部分由甲醇回收塔回流调节阀（FIC-103）控制回流，一部分采至甲醇原料罐，回流比控制在10。

塔釜的水经E-207与进料进行换热后进缓冲罐（V-207），由甲醇萃取塔萃取水泵（P-207）经萃取水调节阀（FIC-110）送至甲醇水洗塔上部，温度由萃取水冷却器（E-205）冷却，经仪表（TIC-107）控制在40°C，水中含甲醇小于0.5％。

3.4. 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（GA-304）经流量仪表（FICQ-352）送往第一精馏塔上部塔（DA-303A）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（EA-305）冷凝后进入回流罐（FA-302），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（GA-305）一部分仪表（FIC-356）控制打回流，一部分经仪表（FIC-357）控制作为液化气采罐区。