MTBE操作指南.doc

《10万吨/年MTBE生产装置》

操 作 指 南

《1.0万吨/年MTBE生产装置》
操 作 指 南

MTBE装置是新建生产装置，开工前需要进行系统的检查、验收、清洗、除锈、疏通、试压、试漏等工作，以及单机试车和联动试运等。这些常规的做法在这里省略不再赘述，仅将几个重要的、特殊的设备的内部结构的安装方法、开车方法及主要设备的操作参数叙述如下。
1．重要设备内构件的安装和催化剂的装填方法
1．1 R301、302反应器的内部除锈要干净
R301反应器的除锈，必须用铁刷、砂纸、干布多次擦刷，使反应内壁无锈、无尘、无水才能装入催化剂。
1．2 R301、302反应器催化剂的装填方法
R301反应器的直径为Φ1400mm，人体可以进入反应器内施工装填。所用醚化催化剂，是平均直径为0.5mm的球体，流动性能好。支撑格栅加筛孔板铺设后，其上面还要铺设三层不锈钢丝网，周边多余的不锈钢丝网压入筒体与支撑格栅或多孔筛板的边缝中，支撑板与筒体的间隙并用石棉绳充填，然后用扁铲捣实，然后用不锈钢扁条沿周边压实，并用螺丝钉紧固。反应器的直径较大，支撑格栅或多孔板是加工成3块条型从人孔中送入，工人在反应器内再拼合而成圆形，铺满底部。不锈钢丝网铺设合格后，再在网上铺50~100mm厚的Φ2mm~Ф3mm的瓷球或石英砂，平整后方可封闭反应器下面的人孔，从反应器上部的人孔加催化剂。加催化剂的方法是用一个足够长的帆布袋，从上人孔伸到反应器的底部，催化剂从上流入，一人在器内手扶帆布袋口，均匀流出催化剂，装完催化剂后，器内工人从上人孔出来，抽出布袋。平整后封闭上部人孔，试漏，等待投料。R301内的催化剂分为两段，催化剂装填时先装下段，下段催化剂装填完成后再装上段的催化剂；上段的催化剂装填步骤与方法与下段相同。
1．3 T301共沸精馏塔、T302萃取塔、T303甲醇回收塔的安装方法
T301共沸精馏塔为浮阀板塔板、T302萃取塔为筛孔板塔板、T303甲醇回收塔为浮阀板塔板均属于常规塔，无其它特殊要求，按常规方法进行。

2 投料前反应器催化剂的脱水
醚化催化剂是阳离子交换树脂，储运期内部含有大量水，约50±2%,含水的树脂催化剂影响醚化活性和选择性，因此开工前需将其中水用甲醇置换出来。
反应器R301、302中醚化催化剂中水以甲醇进行置换脱除。置换醚化催化剂中水的方法是常温、常压下用甲醇泵向反应器R301、302中进大量的甲醇，使甲醇充满R301、302。在甲醇泵P302A/B的作用下，使甲醇从甲醇原料罐V302进入R301、302顶部，然后循环至V302中，循环约6小时后，将R301中的甲醇送到开停工罐V306，并采样分析甲醇含量。如果此时甲醇含量大约在60～80%之间，进行第二次甲醇置换催化剂中水，再向V302、R301中进新鲜甲醇，再循环4小时后，停止循环，分析甲醇含量，如果甲醇含量达90%左右，就算合格。第二次醇洗的甲醇仍然排入V306罐中。
3．装置的开工过程和开工方法
MTBE装置开工必需分段逐步进行。根据过程原理开工分为甲醇回收系统的开工、醚化系统和产品分离的开工，按开工过程具体步骤进行,概述如下：
第一步：开甲醇回收系统，即T303塔系统先开起来，把醇洗醚化催化剂的含水甲醇收回完毕。然后全回流操作，待上游装置来料后立即转为正常操作。
第二步：开醚化反应系统，即R301、302系统，待操作平稳、转化率合格。
第三步：开共沸精馏塔，醚化反应后的物料作为T301进料，分离反应生成的MTBE和未反应的碳四、甲醇。待T301塔产品合格，操作平衡后，向T302进料，并与T303连接起来，即打通全流程。
3．1 甲醇回收系统的开工方法
T303塔的开工方法是，通过副线先从V306中抽取含水甲醇，经泵P307开停工泵向T303塔进料。当T303塔釜液面达2/3时，再沸器E309开始进蒸汽加热，此时控制进蒸汽速度，保持塔釜有1/2～3/4液面为准。塔顶温度逐步上升，当升到50℃以上时，冷凝器通循环水。当塔顶回流罐V304出现液面并达到1/2左右时，启动回流泵P305A/B，开始全回流操作，回流量开始为1050kg/h左右，调整塔釜供热蒸汽量，维持回流罐液面的前提下，逐渐加大回流量到2100kg /h左右。全回流时停止进料。塔顶产品不合格时，不得出料。当塔顶甲醇纯度达99%以上时，塔顶可以出料。塔顶出料时，根据情况可改为进料。塔釜蒸汽加热，先用手动操作，平稳后方可投入自动。全回流操作时，如果塔釜液面太高时，可以适量排出到T302塔中。
T303塔进料甲醇的浓度开始大约为50～60%之间，高于正常操作时16%的浓度，所以进料量要相应的减少，以免T303塔精馏段负荷量过大造成甲醇塔泛塔。合格的甲醇排到V302甲醇原料罐，T303塔釜排出水到T302，若T302塔水液面超高，可适当外排。
当开停工罐V306中废甲醇回收完毕后，切断废甲醇进料副线。T302塔顶扩大段保持水面高度为20~40%，T303塔维持全回流操作，待上游装置正常后，醚后C4进入T302塔后，塔顶扩大段水界面增高，具有较大的波动，T302塔立即会升压到0.6MPa左右。T302塔顶压控投入运转，控制塔压，过量的C4从塔顶经压控调节阀排出。进C4物料之后，立即启动P304A/B泵向T302塔供萃取水，正常供水量为500kg/h。供水温度为40℃，经换热器E308和冷却器E307冷却。操作时要认真监控T302顶部C4/水的界面，当水界面过高时，从塔底加大排水量，当水界面偏低时，减少排水量。开车初期先用手动调节，平稳后改为自动控制。开车初期，可能界面波动较大，或者界面过高、过低，或超过界面控制区，以致找不到界面，都是有可能的。但认真、平稳地操作，T302塔还是很容易操作的。
T302塔底排出的甲醇水溶液中甲醇含量为12.5%左右，经换热器E308换热，温度约为70～75℃，进入T303塔。T303塔原来是全回流操作状态，物料一进入T303后，立即转换为正常操作，即塔顶回流罐液面偏高时，可以出料到V302甲醇原料罐，正常出料量约为70kg/h左右，回流量为700kg/h。T303塔为常压塔或微正压塔，正常时塔顶温度为62~63℃,塔釜为105~110℃。
T303塔底排水量以塔釜液位为准，正常值约为1500kg/h左右；以保持T303塔釜液位为准。
3．2 醚化系统开工方法
当V301 4原料罐和V302甲醇罐液面达1/2~2/3时，反应器R301，具备投料开车条件。但是，醚化系统开工分为首次开工和二次开工。
首次开工为催化剂是新鲜的，并经过甲醇脱水了，由于催化剂床层中含有大量的甲醇，这时的开工方法有所不同。为了进一步置换催化剂床层甲醇，首先启动P301A/B泵，由V301抽取C414249Kg/h（也可60%负荷）,向反应器R301、302进料，当R301充满物料，反应器的出料直接进到V301。这时反应器的温度比较低，反应速度比较慢，放热量较小，催化剂床层温度不会超过80℃。然后E301投用，控制入口温度在30℃，最高不要超过40℃。为了控制催化剂床层的温度，可以控制操作压力在0.60MPa。这样连续操作一段时间后，分析反应器出口的组成，如果甲醇较高，可以向V301补充碳四；如果甲醇含量较低，可以启动P302A/B甲醇进料泵，向反应器进料；如果V301满罐且甲醇含量较高，可向T301共沸精馏塔进部分料，尽量调整醇烯比在1.0~1.05（摩尔比），这时的物料可以作为T301塔的进料。
二次开工为催化剂使用一段时间，由于其它原因停工，然后再开工。首先启动P302A/B甲醇进料泵，从V302中抽取甲醇530kg/h（也可以60%负荷），向R301反应器进料；同时启动P301A/B泵，由V301抽取C44750Kg/h（也可60%负荷）,向反应器R301、302进料，C4与甲醇，经M301静态混合器充分混合后经E301进入R301，在反应器内进行醚化反应。当R301充满物料，反应器的出料直接进到V301。预计碳四原料罐的碳四量及甲醇的进料量，然后暂先停止甲醇的进料。分析反应器出口的组成。当R301反应器内异丁烯的转化率达90%以上时，可连续进料、出料。开车初期预热器E301先不进蒸汽，即先以冷物料进料，以免反应剧烈，放热量大，烧坏催化剂。视床层温度变化情况，逐渐投用E301。
正常操作时，原料预热到30~40℃，R301的压力为1.0MPa，由出口管线上压控阀调节。R301的反应进料/出料温度为30/75℃，异丁烯的转化率为90%以上。
3．3 共沸精馏塔开工方法
当R301反应器中异丁烯转化率合格后，即可向共沸精馏塔T301塔进料。物料进T301塔后，经提馏段塔板落入塔釜。当塔釜液面达2/3高时，E305再沸器开始通入蒸汽，缓慢加热。此时未反应C4受热汽化，向T301塔顶流动，塔顶的压力及温度开始上升，T301塔顶压力控制预调到0.7MPa（表压）。塔顶冷凝器E304通冷却水。T301塔釜、塔顶温度逐渐升高，当T301塔顶温升到62～63℃左右时，回流罐V303中积存冷凝液。当回流罐V303液面达1/2左右时，开启回流泵P303A/B，向T301塔打入回流液。回流量正常值为3895kg/h；开车初期，回流量由小变大，视回流罐V303罐液面而定，并调节再沸器E305的蒸汽量而定。正常操作时再沸器E305的蒸汽量为1.9t/h左右，开车初期蒸汽量用手动操作,可能有较大波动。
开车初期反应蒸馏塔T301塔釜液位和温度波动较大，当T301持液量稳定后，停止进料，实行全回流操作。回流量逐渐加大到正常操作值即3895kg/h，T301塔顶的压力、温度逐渐达到设计值，如果回流罐V303液面偏高，可以少量出料。如果T301塔釜液面偏低时，可以少量从R301出料到T301，以便积存塔釜T301母液。T301塔全回流操作时，R301也不进料不出料,维持循环操作。
全回流操作的目的是建立T301塔的平稳操作条件，使MTBE全部落入T301塔釜，并使未反应C4和甲醇共沸上升到T301塔顶，使C4与MTBE分离。全回流期间T301塔的温度分布逐渐达到设计值，当T301塔底、塔顶物料指标达到设计指标后，反应器R301改为连续的进料、出料，T301可改全回流操作为正常操作，T301塔顶可连续的排出醚化后C4，而T301塔底连续排出MTBE产品。
醚化后C4从回流泵P303A/B排出,经E306进一步冷却到40℃,进T302甲醇萃取塔，此时T302、T303从两塔循环操作变为与醚化过程连通,进入全流程正常的运转状态。经T302萃取塔脱除甲醇的剩余C4从T302顶排出，进V305剩余C4缓冲罐。当V305中C4液位高于1/2时，启动P306A/B剩余C4输送泵，向下游装置出料或送往灌区。
开车初期，T301塔塔底MTBE产品纯度达不到设计指标，其中甲醇、水、叔丁醇等重组分超标，这是正常现象。如果C4含量偏高，应适当增加蒸汽量，提高灵敏点温度即可。灵敏点温度正常操作下是95～115℃之间。开车初期，T301塔塔釜物料中，只要C4含量在0.5%以下，液面高于2/3时即可出料。开车初期塔釜中甲醇、叔丁醇等重组分排出后，塔釜物料中MTBE（含碳五）纯度逐渐提高到98%以上，塔釜温度也逐渐升高到130℃左右（不含碳五时，可达140℃）。正常操作后，T301塔釜物料排出由塔釜液位计自控。正常MTBE排出量为3753kg/h左右。经调节阀排出的MTBE经E303换热和E304冷却到40℃后,向罐区输送。

4 、装置的停工过程和停工方法
MTBE生产装置运转一定时间后（如运转一年）要停下来，对某些部分设备要进行检修或更换催化剂等;有时因不可预料的原因临时停车;为此，将装置停工过程及停工方法分述如下。
4．1计划停工次序
计划停工一般为长期的全流程停工，其停工过程按工艺流程顺序，由前向后逐次停工。上游装置停工时，中间罐还存有物料时，下游装置可暂不停工，直到物料用完为止。具体停工顺序是：
当V301C4原料罐中C4用完后，反应器R301、共沸精馏塔T301、甲醇萃取塔T302依次停工，甲醇回收塔T303最后停工。
4．2 长期停工方法
4．2．1反应器R301、302的停工方法
首先开启反应器R301至碳四原料罐V301的管线，按碳四原料罐的原料量预计甲醇进料时间，进料一段时间的甲醇后，停止甲醇进料，以碳四泵循环一段时间，待反应器内温度逐渐降至40℃左右时，将反应器及碳四原料罐V301的物料送至共沸精馏塔T301，碳四泵停下来，之后将反应器内残液从下部排放干净。如果反应应器内催化剂需要更换时，先用氮气从R301下部进入吹扫、顶部排出。吹扫干净后，打开反应器底部人孔卸出废催化剂，清理干净后装入新催化剂。新催化剂的装填方法，参阅前述第1.2节。如果催化剂还能使用，催化剂不必卸出，反应器内应充满甲醇，把催化剂浸泡起来，或者反应器内充填1/2-1/3甲醇，启动外循环泵P302A/B，使反应器内所有催化剂都被甲醇浸润。然后关闭反应器出入口的阀门，用氮气充压，正压封存。
4．2．2 T301共沸精馏塔的停工方法。
第一步停止进料出料；第二步停止对再沸器E305供蒸汽。这时塔的温度、压力都要降低；第三步逐渐减少回流量，待反应段床层温度降到40℃左右时，停止回流。停止冷凝器E303进水。第四步排出塔釜和回流罐内的存料，回流罐的碳四尽量送到萃取塔T302，回收其中的甲醇；第五步用氮气对T301塔吹扫。然后封闭塔的所有进出口，用氮气对T301塔充压保存。
4．2．3甲醇萃取塔T302的停工方法
先停止向T302塔进C4，塔底排出的含甲醇的水溶液照常向T303塔输送，同时经泵P304A/B向T302塔进软化水，使T302塔顶塔顶扩大段的剩余C4排出干净为止。直到把T302中甲醇回收干净后，关闭塔顶出料阀，从底部排水。排水完毕后，再用氮气吹扫干净，正压封存。
4．2．4甲醇回收塔T303的停工方法
与常规石油化工分离塔的停工方法相同，即停止进料出料、停止蒸汽加热、停止回流、停冷凝器进水、撤料、吹扫等，正压封存。
4．3装置的临时停工和局部停工方法
MTBE生产装置在生产过程中，可能因为停电、停水、停风等偶然因素迫使装置临时停工；或因设备的误操作等因素，使装置局部失调造成局部停工。出现临时停工或局部停工的情况，原则上沉着应付，稳定装置，不要使事故扩大，避免引起超温、超压、催化剂失活或设备爆裂等非常事故。尽量维持各主要设备的控制条件在正常范围内，待条件恢复后很快转入正常生产。现将出现临时停工时，主要设备的停工方法叙述如下：
4．3．1反应器R301、302的临时停工方法
不进料、不出料，监护好反应器的温度和压力。当床层温度降到40℃以下，反应器内的温度也不会再升高，压力也不会再升高。维持到条件具备时，可随时转入正常生产。
如果停工原因是由于R301的误操作或设备泄漏等原因造成的临时停工，要针对出现的不同情况采用不同的方法处理，排除故障，尽快恢复生产。如果是R301超温超压，首先是停止向R301进C4，必要时，可以泄出C4物料，加入大量甲醇，这样R301的压力、温度会很快降下来。在处理事故中，对催化剂要保护好。醚化催化剂的保护方法一是不要被金属离子或碱性物质污染而中毒；二是不要使它干躁，要用纯水或甲醇将它浸润、溶胀，避免再开车时干躁的催化剂与液体物料接触时，急剧膨胀而崩裂。
4．3．2共沸精馏塔T301的临时停工方法
T301由于某种原因需临时停工，首先要停止进料和出料，实行全回流操作、保温、保压，待条件具备时，随时转为正常生产。
如果停工时间稍长，需完全停止操作时，停工顺序是停止进料、出料，停止再沸器E305的蒸汽，待塔反应段床温度降低倒40℃左右时停止回流,最后停止冷凝器E304的循环水。T301塔回流罐V303和釜液面稳定在1/2后，T301塔所有进出阀门关闭，使T301塔存料、正压封存。
如果装置停工是由于T301的某种原因造成的，需对T301进行事故处理或修复时，要分别不同情况进行不同的处理方法。
4．3．3甲醇萃取塔T302、甲醇回收塔T303的临时停工方法
甲醇萃取塔T302是一般的萃取塔，甲醇回收塔T303是一般的填料蒸馏塔，短期停工或临时停工按常规法操作即可。但是，要注意的是塔内含有大量甲醇，有毒，需注意安全。

5、主要设备操作条件和控制指标

R301
反应温度
入口温度
30~40℃
出口温度
75℃
反应压力
入口压力
1.0MPa(绝)
出口压力
0.95MPa(绝)
C4进料量
14249kg/h
（控制量）
甲醇进料量
1603kg/h
（控制量）
iC转化率
≥90%

T301
塔顶温度
62～63℃
灵敏点温度
95～115℃(控制量)
塔釜温度
130℃（不含碳五时140℃）
塔顶压力
0.8MPa(绝压)(控制量)
塔釜压力
0.85MPa(绝压)
进料量
约15840kg/h(非控制量)
回流量
11685kg/h(控制量)
塔顶出料量
11685kg/h(回流罐液位控制)
塔釜出料量
约4155kg/h(受塔釜液位控制)
塔顶异丁烯含量
≤2.2%
塔釜MTBE纯度（含碳五）
≥98.0%

T302塔
操作温度
40℃
操作压力
0.6MPa(绝压)
C4进料量
11685kg/h
萃取水量
1495kg/h
塔顶出料量
11448kg/h
塔底出料量
1732kg/h

T303塔
塔顶温度
63℃
操作压力
常压
塔釜温度
105℃
进料量
1732kg/h
塔顶出料量
220kg/h
塔釜出料量
1495kg/h
回流量
2190kg/h
回收甲醇纯度
≥99.0%

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