年产5万吨甲基叔丁基醚生产工艺说明书样本.doc

年产5万吨甲基叔丁基醚生产工艺说明书

1 项目可行性
1.1建设意义
现在，化学工业中石油化工发张快速，占了行业主导地位，以石油为原料其它性质企业也得到了较快发展，尤其是石油裂解，因为轻质石油馏分降低，裂解是提升石油利用一个很有效方法。于国外相比，中国裂解气利用水平还很低，所以提升裂解气利用，是节省石油资源和提升资源利用率有效方法。
中国现有催化裂化装置生产混合碳四， 大多数情况下只是利用了其中异丁烯醚化生产甲基叔丁基醚（MTBE），MTBE 通常也只是作为高辛烷值汽油调和组分。少数企业利用其中正丁烯水合制仲丁醇，仲丁醇气相脱氢制甲乙酮；也有企业用正丁烯生产醋酸仲丁酯。混合碳四仅停留在初级利用阶段，大部分混合碳四作为低价值民用液化气销售。MTBE、1-丁烯等化工产品。其中混合碳四首先经深度溶剂抽提（乙腈或N,N-二甲基甲酰胺DMF）分离出丁二烯，关键用于ABS 树脂和合成橡胶。抽提丁二烯后一部分碳四烃用于生产MTBE， 同时MTBE 装置生产出部分粗1-丁烯经过1-丁烯精制装置，为LLDPE 和HDPE 提供原料。反应后剩下碳四组分（含2-丁烯、正丁烷和异丁烷）作为燃料液化气，基础没有工业利用。
1) 中国现在碳四利用发展情况
近几年来， 伴随中国原油加工能力快速提升和乙烯生产能力快速发展，做为石油化工副产品碳四资源也在不停增多，总量已超出了3.0 Mt/a［1］。现在， 中国碳四烃在化工方面利用率只有16%左右，而在日本和西欧，利用率达成60%，美国则高达80%～90%，可见中国碳四烃化工利用率远远落后于发达国家，其中很大一部分作为燃料被烧掉。同时伴随中国天然气工业快速发展，现仍作为燃料使用碳四烃将面临着严峻挑战。怎样充足地、合理地利用碳四资源，生产中国急需部分碳四馏分衍生产品，如车用液化气、高辛烷值汽油组分、甲乙酮、MTBE、顺酐等，提升企业经济效益，已成为大家关注焦点［2］。 使得副产碳四烃量快速增加。 年，中国催化裂化能力已达成130 Mt，副产碳四馏分10.4 Mt；乙烯生产能力已达成14.19Mt，根据裂解碳四总量和乙烯产量之比为1:4 推算，可提供副产混合碳四约3.55 Mt。 年，炼化企业碳四烃总量达成约13.95 kt。
2)碳四烯烃组分含有宽广市场
裂解装置生产混合碳四关键用于生产丁二烯、中国混合碳四资源很丰富， 炼厂及乙烯装置副产大量混合碳四，现在除少许经过醚化、烷基化生产高辛烷值汽油调和组分外， 其它大部分作为民用液化气出售， 而近几年因为天然气工业发展较快，混合碳四作为传统民用液化气用量逐步降低，液化气销售将面临巨大挑战。其次，伴随中国人民生活水平深入提升， 对多种化工产品需求逐年加大。所以，利用优异技术和工艺，对混合碳四进行深入加工生产紧缺精细化工产品势在必行，并含有宽广市场前景。
碳四组分是关键化工生产原料，有数据表明，碳四组分及其衍生物消费。
年份
产量/万t
进口量/万t
出口量/万t
表现消费量/万t
年均增加率/%
自给率/%

2.70
8.35
1.00
10.05
-
26.9

3.76
9.88
1.10
12.54
24.8
30.0

3.90
12.56
1.00
15.46
23.3
25.2

3．98
17.09
0.42
20.65
33.6
19.3

3.69
18.24
0.51
21.42
3.7
17.2

4.40
18.92
0.21
23.11
7.8
19.0

4.00
22.44
0.64
25.80
11.6
15.5
从上表我们能够分析得到，伴随经济发展，中国橡胶自给能力越来越低，而橡胶又是国民经济关键组成部分，包含到建筑、汽车、生活用具，甚至是国防领域。
除了橡胶领域外，甲乙酮、甲基叔丁基醚等也是中国关键进口化工产品之一，每十二个月占据大量国家外汇资源，假如能够提升这些化工产品自给能力，是十分有意义。
1.2建设规模
本项目规模为5万吨/年MTBE 甲基叔丁基醚装置，年操作时间300天。项目企业成立早期共需资金16000万。其中风险投资4500万，第二年估量盈利10000万人民币，新建加工厂房3000 m2. 占地110亩，总建筑面积12300平方米。年产：3万吨,年生产日：300天,日生产能力：166吨/天.5万吨/年MTBE 甲基叔丁基醚装置，技术成熟，装置结构合理，能耗较低，在市场需求缺口范围内，所以本项目建设规模确定为5万吨/年是合理。
根据“一次计划，分布实施，关键开发，合理布局”标准，采取高度集中、一体化建设模式，正在全力推进热电、供水、供气、污水处理等公用工程建设，为进区企业提供公用工程产品及服务，着力实现投资集约化和效能最大化。
1.3 技术方案选择及论证
1.3.1、生产工艺
碳四资源关键来自烃蒸汽裂解生产乙烯副产品和炼油厂催化裂解化装置副产品，经典C4馏分中各组成含量见表1
表 1 C4烃经典组成
组成
蒸汽裂解C4
催化裂化C4
异丁烷
1
34
1-丁烯
14
13
正丁烷
2
10
丁二烯
48
0
异丁烯
22
15
2-丁烯
11
28
从以上含量变能够看出，其中正丁烯、异丁烯和丁二烯含量较多，从各方面综合考虑，我们关键任务是分离其中这三个组分，以求达成最好经济效益。
1.3.2.碳四馏分
工业上碳四分离工艺步骤以下：
抽余
碳四
乙腈等 甲醇或水 氢
选择加氢
异丁烷
1-丁烯
2-丁烯
正丁烷
精馏
分离异丁烯
抽提丁二烯

碳四馏分

丁二烯 甲基叔丁基醚或叔丁醇
化学分离异丁烯关键有2方法：甲基叔丁基醚法和树脂水合脱水法。从富含1-丁烯碳四馏分中出去双烯烃和炔烃行之有效方法是进行选择加氢。经过选择加氢后碳四馏分中，异丁烷、1-丁烯、2-丁烯和正丁烷能够经过通常精馏进行分离。
1.3.3 抽提丁二烯技术
依据抽提溶剂不一样, 丁二烯抽提工艺可分为DMF( 二甲基甲酰胺) 法、NMP( N - 甲基吡咯烷酮) 法、乙腈( CAN) 法。依据C 企业混合碳四产量及组成, 考虑到降低生产成本、提升产品质量等原因, 经过比较认为, C 企业混合碳四综合利用工程采取选择加氢除炔和乙腈法相结合技术生产丁二烯较为合理, 工艺示意图见下图 。
图1 丁二烯抽提工艺步骤示意图
工艺污水
燃料油
重组分
丁二烯产品
抽余碳四
燃料气
精制水
异三聚氰酸酯（TBC）
甲苯及三（2,3-二溴丙基）
混合碳四
氢气
乙腈
NaOH
加氢
脱炔
萃取
精馏
丁二烯
精 致
溶剂
再生

（1）乙腈( CAN) 法
该法以含水10%乙腈为溶剂，由萃取、闪蒸、压缩、高压解吸、低压解吸
和溶剂回收等工艺单元组成。
（2）DMF( 二甲基甲酰胺) 法
DMF( 二甲基甲酰胺) 是由日本瑞翁企业于1965年实现工业化生产，并建设1套45kt/a生产装置。生产工艺包含4个工序，即第一萃取蒸馏工序、第二萃取蒸馏工序、精馏工序和溶剂回收工序。
（3）NMP( N - 甲基吡咯烷酮) 法
NMP( N - 甲基吡咯烷酮)是由德国BASF企业开发成功，并于1968年实现工业化生产，该方法关键包含萃取蒸馏、脱气和蒸馏和溶剂再生工序 。
1.3.4 分离异丁烯技术
（1）甲基叔丁基醚法
异丁烯和甲醇醚化过程是以亲电加成机理进行，异丁烯在酸性催化剂作用下作为质子接收体发生质子化反应，生成正碳离子；作为中间产物正碳离子，再快速同亲核试剂CH3O反应生成甲基叔丁基醚。
MTBE合成工艺由原料处理，醚化反应，甲醇、残夜和醚分离等步骤组成，但关键是醚化过程。醚化过程反应器型式可分成6种。
①列管固定床反应技术
采取列管固定床合成MTBE工艺步骤为：碳四物料中异丁烯和甲醇在列管固定床反应器中催化剂作用下进行反应，反应热有壳层冷却水移走，生成MTBE产品在共沸蒸馏塔中分离，未反应碳四物料和甲醇从塔顶流出，经水萃取分离和甲醇精馏回收未反应甲醇。
②固定床外循环反应技术
采取固定床外循环反应合成MTBE工艺步骤为：碳四物料中异丁烯和甲醇预热到一定温度后，从顶部进入反应器，在催化剂作用下进行反应。为了控制反应温度，将部分反应物料冷却后循环回反应器中，生成MTBE产品在共沸蒸馏塔中分离，未反应甲醇经水萃取后，到甲醇回收塔中回收。
③膨胀床反应技术
采取膨胀床反应和成MTBE工艺步骤：碳四物料中异丁烯和甲醇以一定百分比混合，预热达一定温度后从反应器底部进入反应器，在催化剂作用下下进行反应。为了控制反应温度，反应后部分物料经冷却后循环至反应器底部，MTBE产品在共沸蒸馏塔中分离，未反应甲醇经水萃取后，到甲醇回收塔中回收。
④混相床反应技术
混相床合成MTBE工艺步骤为：碳四物料中异丁烯和甲醇以一定百分比混合，预热到一定温度后进入反应器，在催化剂作用下反应，反应热使反应物料温度升高。当温度升高到操作压力下泡点时，反应热由部分反应物料汽化吸收。
⑤催化蒸馏技术
催化蒸馏技术特点是：将反应和产品分离结合在1好设备中进行，因为反应和分离同时进行，破坏反应平衡，提升转化率，缩短工艺步骤降低设备投资，利用反应热，降低能耗。
⑥混相反应蒸馏技术
在混相反应技术和新型催化蒸馏技术基础上，齐鲁石油化工企业研究开发了混相反应蒸馏技术，这是中国独创合成MTBE新技术。中国已经有2套装置采取此技术，加工能力25kt/a，异丁烯转化率在99.5%以上。
（2）树脂水合脱水法
树脂水合脱水法是在部分强酸性离子交换树脂作用下 ,C4 抽余液中异丁烯直接水合成叔丁醇 (TBA),然后和C4 馏分中其它组分进行分离。该法关键缺点是Ｃ4 抽余液中异丁烯单程转化率低 ,采取多段水合可提升转化率 ,但能耗较高。
（3）甲基叔丁基醚法和树脂水合脱水法比较
在分离异丁烯技术中甲基叔丁基醚法和树脂水合脱水法比较，甲基叔丁基醚法含有成本低；资源可获性强，选择性高，方便稳定，生产能力大、转化率高，技术扎实，绿色化工发展方向符合政府政策发展方向和建设关键等。而树脂水合脱水法利用新研制Ф5×5mm圆柱状大颗粒阳离子交换树脂作催化剂,该催化剂含有催化剂通量大、阻力小等优点，很好实现了用化学方法分离C4烃中异丁烯目标,工业化前景良好。从工业生产角度看，甲基叔丁基醚法含有显著优势。
1.3．5 产品利用
" t! [; h+ H7 q (1)丁二烯利用 i* k; I, P" E1 I* d. ~9 N
    丁二烯下游产品包含弹性体和非弹性体两大类。弹性体有丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等；非弹性体有苯乙烯-丁二烯共聚胶乳、己二腈/己二胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂及其它聚合体和其它精细化学品。
4 k; _5 D' o0 ?3 p* w- k! d8 n2 I% ~    现在，国外已经开发成功和立即开发成功丁二烯化工利用新路径包含1,4-丁二醇和四氢呋喃、丁醇和辛醇、1-辛烯、己内酰胺/己二胺、乙苯和苯乙烯、二甲基萘等。$ m. n+ M; W4 F
（2） 异丁烯利用
异丁烯是一个关键基础有机化工原料 , 高纯异丁烯可用于生产丁基橡
胶、聚异丁烯、二异丁烯、三异丁烯、甲基丙烯酸甲酯、2,4－叔丁基甲酚、叔
丁基硫醇、叔丁醇、叔丁基胺、甲基代烯丙基氯、甲基丙烯酸、甲基丙烯腈、新
戊醛和异戊二烯等深加工产品。
（3）甲基叔丁基醚（MTBE）利用
MTBE是一个优良高辛烷值汽油添加剂，它能够任意比和汽油混溶，MTBE除了作为快乐烷值汽油添加剂以外，在化学方面也有着很多用途，怎样作为化学试剂，反应溶剂等。
比如，在叔丁基化反应过程中作为叔丁基化试剂，也可替换二乙醚或四氢呋喃作为反应试剂。同时MTBE含有良好化学稳定性、物理稳定性和低毒性，便于贮存和运输。MTBE生产和应用开发，在国民经济和环境可连续发展中有很关键作用。其中，MMA将在中国有庞大市场,且是竞争力极强产品。
1.4 和企业系统集成方案
1.4.1 生产安全问题
本设计是以异丁烯为原料，生产甲基叔丁基醚（MTBE）。异丁烯和空气混合形成爆炸性混合物。碰到热源和明火有爆炸危险。加热会发生猛烈聚合。气体比空气重，能够传输到较低相当大当地消防部门源会反击。能在较低处扩散到相当远地方，遇火源会着火回燃。
事故处理：当碰到泄漏，快速撤离职员到上风处而且隔离。切断火源。提议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防静电工作服。尽可能切断泄漏源。用工业覆盖层或吸附/ 吸收剂盖住泄漏点周围下水道等地方，预防气体进入。合理通风，加速扩散。喷雾状水稀释。假如可能,使用废气泄漏发送一个开放区域或安装合适喷嘴烧毁。泄漏容器应妥善处理、维修、测试以后使用。
储存:存放在阴凉、通风仓库。远离明火和热源。贮存温度不应超出30℃。和氧化剂应该分开存放和避免混合储存。采取防爆型照明、通风设施。严禁使用易产生火花机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。
1.4.2 MTBE存在问题
MTBE关键问题是，大家认为它是致癌物并很轻易和水混合。 假如含有MTBE汽油从加油站地下储油罐泄漏，那么它会对地下水造成污染。 当然，当油罐泄漏时，进入地下水物质不只是MTBE，汽油和大量其它汽油添加剂也会进入，但最近几年，MTBE引发了大家格外关注。
1.5厂址选择
本项目在泉州市泉港石化工业园区，占地面积30亩，交通便利。选择为泉州市泉港石化工业园区厂址，原因以下泉州市泉港石化工业园区：
1.5.1.政策好，原料多；
现在，福建省湄洲湾石化基地拥有泉港、泉惠和东吴三个石化园区，面积达61平方千米。基地以福建炼化一体化项目为龙头，经过产业链延伸，带动石油化工、合成材料、有机化工、精细化工、化学建材等行业发展，形成以成品油、液化石油气、聚烯烃、氯碱、有机化工、合成橡胶等石化原料工业为主生产基地。这些炼油厂，带动形成年产值上千亿元石化产业链群，促进福建省GDP增加率提升3到4个百分点。
总投资为288．74亿元福建炼化一体化合资项目在福建泉州奠基开工。党和国家领导人贾庆林、贺国强发来贺电，盛华仁、卢展工、黄小晶、陈同海等出席了奠基仪式。
　　福建炼化一体化项目是由福建炼油化工、美国埃克森美孚企业、沙特阿美石油企业三方分别按50％、25％、25％股份百分比合资兴建，是现在中国石油石化行业第一个上下游全方面一体化世界级中外合资项目，适应中国对石油和石化产品快速增加需求。福建炼化一体化项目建成投产，对提升中国石化工业在世界石化工业中地位，调整中国石化产业结构，建设福建石化支柱产业，促进海峡两岸经济发展有着关键意义。
福建炼油化工一体化项目,在这条产业链牵引之下，会有一系列以副产C4馏分组成有异丁烷、正丁烷、异丁烯、丁烯、丁二烯等为原料厂家能够选择这里来建厂。从事从原油炼制开始到一系列石化产品生产，也就是一个集中上、中、下游综合效应能源、石化、化工项目。这种生产形式通常全部含有投资高、规模大、技术优异、产品丰富、产业链联络紧密等特点。
1.5.2.气候条件好
泉州市泉港地处低纬度，东临台湾海峡，属亚热带海洋性季风气候，气候条件优越，气候资源丰富，为人民生活和经济发展提供了良好环境。泉州市泉港气候有3个基础特征： 1）、气温高、光热丰富。2)、降水充沛，但时空分布不均匀。3)、季风气候显著。
泉州市泉港季风气候降水基础特征是：3-4月多雨一前汛期（5-6月）多雨一伏旱一台风降水集中一秋冬少雨。年内月降水量分布呈双峰型，降水量从1月开始增加，3月份各地（除崇武外）月雨量已增至100毫米以上，湿季开始；6月份达最高值，是主高峰；7月有显著降低，8月再现另一个高峰（次高峰）；9月起逐步降低，10月份降低许最大（约60-100毫米），干季开始，12月达整年最低值。升降趋势特点是从干到湿为缓升，从湿到干为急降。
1.5.3．地理位置优越
开发区地处闽东南繁荣区域中间地带，距台湾基隆港174海里，距高雄194海里，324国道、福厦高速公路贯穿全区，漳泉肖铁路直达港区，交通条件十分便捷，既是闽东南南北交通关键通道，又是东南海上航道辐射中心。此地北上福州可达浙沪、南下厦门可出粤赣，乘火车经鹰厦线可通全国各地，海上船运可直达沿海各港口、台湾及亚太地域。
开发区海岸线总长50多公里，其中深水岸长11公里，可建万吨级至30万吨级泊位，码头线长。5公里，相当于中国现有万吨级泊位岸线总长1/5；良好建港条件，被誉为"中国少有、世界不多"。现在，已建有万吨级杂货码头，10万吨级原油码头，5千吨、3千吨和2千吨级成品油码头各1座。肖厝口岸已被列为国家一类口岸之一。国家交通部计划将湄洲湾南岸建成全国四大国际中转港之一，现在南岸肖厝港区正在抓紧筹建5万吨级集装箱码头、5万吨级煤码头、5万吨级粮食中转码头、10万吨级粮食码头、25万吨级油码头，这些项目一旦建成肖厝不仅将拥有福建省最集中深水泊位，而且将成为全国含有较大影响关键港口。
1.5.4.技术、人才
泉州市泉港化工厂含有悠久历史，有石油化工、合成材料、有机化工、精细化工、化学建材等多种多样化工行业发展，在技术人才方面技术力量雄厚，工艺技术设备优异，在拥有悠久历史条件下各方面技术人才聚集在泉州市泉港。
综合以上，泉州市泉港和其它大城市（上海，北京等）相比较含有多方面优势：如劳动力廉价，生产能力大、技术优异，人才密集、交通方便、原料起源广泛等。所以，以甲基叔丁基醚（MTBE）生产方案产品厂址能够选择泉州市泉港石化工业园区。
1.5.6 社会及经济效益分析
炼油厂催化裂化和烯烃厂蒸汽裂解副产C4馏分组成有异丁烷、正丁烷、异丁烯、丁烯、丁二烯等。C4馏分利用率低，现在，中国C4馏分利用尚处于初级阶段，关键集中在1,3-丁二烯及异丁烯开发利用，而在大部分情况下，C4馏分直接作为低价民用液化气销售或直接作为工业燃料。分离C4馏分、开发下游产品能够优化资源配置并提升经济附加值。
中国C4馏分利用通常分两种，即工业利用和分离化工利用。工业利用包含直接作为燃料液化石油气或掺入汽油调整蒸汽压、直接作燃料气使用和加工生成液体燃料等多个形式。分离化工利用是将C4馏分中各关键组分进行分离、精制，然后用来做多种化工产品生产原料。生产出多种多样产品,这么话, 良好表现了社会及经济效益。
中国关键使用石油和轻油裂解法得到多种产品和没有充足利用馏分，该法将联产大量C烃混合物 ,其中抽余C4产量约 220 kt/a, 裂解 C5产量约150 kt/a,裂解C9产量约 130kt/ a。当是现在中国Ｃ4烃化工利用率只有 41%,其它基础上是作为燃料利用。在国外馏分利用率很高,如美国为 80%～90%,日本为 64%,西欧为60%。
甲基叔丁基醚(MTBE) 作为理想无铅、含氧、高辛烷值汽油添加组分,和其它含氧化合物相比,在降低汽油蒸气压,改善其稳定性等方面含有独到优势,在生产高质量清洁汽油中发挥着关键作用。同时MTBE 含有改善汽油在发动机中燃烧性能,能够降低尾气污染,为空气净化带来很大益处。所以,近几年MTBE 生产得到快速发展,是世界上发展最快化工产品之一。丁基橡胶原料，这一工艺能够避免了传统ACH工艺中设备腐蚀和环境污染严重问题。MMA应用范围广泛，传统用途是用于有机玻璃生产、表面涂层、合成树脂、医用高分子材料等工业；添加MTBE 汽油还能改善汽车行车性能，用于增加汽油中氧，降低尾气中一氧化碳含量。新应用领域是耐磨损、紫外线辐射较少电视及计算机屏幕罩、化工厂设备耐腐蚀涂层等。
所以充足利用甲基叔丁基醚(MTBE)资源,综合挖掘它们潜在利用价值,获取高附加值产品,对降低投资成本,提升经济效益含相关键意义，同时也会直接影响精细化工发展和未来。
2 工艺步骤设计及化工计算
2.1步骤图
2.1.1 物料步骤图（附图二）
2.1.2 工艺步骤图（附图三）
2.1.3 带控制点工艺步骤图（附图一）
2.2物料衡算
2.2.1全车间物料衡算
1.依据设计要求：MTBE年产量为5万吨，按年工作量为7200小时计算，
则每小时产工业MTBE量:

依据设计要求：
成品、副成品指标： 合格品 一级品
MTBE ≥98.0%（m/m） ≥98.5%（m/m）
甲醇 ≤0.6% （m/m） ≤0.4%（m/m）
叔丁醇 ≤0.7% （m/m） ≤0.5%（m/m）
按合格产品计算：（产品中纯MTBE含量为98%）
则产品中含纯MTBE

2.2.1.2反应器各段生成MTBE量：
反应器B出口MTBE量（MTBE精馏过程MTBE收率为98.5%）

依据设计要求：反应器一段转化率为74％；二段转化率 至86％；总转化率为93％
反应器A出口MTBE量（设计要求：反应器总转化率≧93％，反应器A总转化率≧86％，设反应器MTBE收率99%）

2.2.1.3进入反应器A异丁烯量
进入反应器A异丁烯量

2.2.2反应器物料衡算
2.2.2.1反应器A进料组成及流量
表10 原料抽余碳四组成及各组分流量
组分
分子量
质量分数kg/kg
质量流量kg/h
摩尔分数kmol/kmol
摩尔流量kmol/h
丙烯
42.08
0.0046
87.12
0.0061
2.07
丙烷
44.10
0.0069
130.69
0.0089
2.96
异丁烷
58.12
0.2219
4202.81
0.2154
72.31
正丁烯
56.11
0.3080
5833.55
0.3096
103.97
正丁烷
58.12
0.0618
1170.50
0.0599
20.14
反丁烯
56.11
0.0863
1634.53
0.0867
29.13
顺丁烯
56.11
0.0515
975.41
0.0518
17.38
正戊烷
72.15
0.0012
22.73
0.0009
0.32
丙二烯
40.07
0.0017
32.20
0.0025
0.80
1，3-丁二烯
54.09
0.0036
68.18
0.0038
1.26
异丁烯
56.11
0.2522
4776.69
0.2535
85.13
水
18.00
0.0003
5.68
0.0009
0.32
∑

1.0000
18940.09
1.0000
335.79

经过已知数据按百分比计算新鲜甲醇中纯甲醇流率为2464.67
表11 工业甲醇组成及流量：
名称
摩尔流量kmol/h
摩尔分数kmol/kmol
质量流量
kg/h
质量分数
kg/kg
分子量
甲醇
76.92
0.9984
2464.67
0.9990
32.04
水
0.11
0.0014
1.97
0.0008
18
其它
0.02
0.0002
0.50
0.0002
32
工业甲醇
77.05
1.0000
2467.14
1.0000

表12 经过已知数据按百分比计算得混合甲醇流率为3013.88 kg/h

则醇烯比为：1.09：1 满足设计要求。
表13 反应器A进料组成及流量（醇烯混合物组成及流量）
组分
摩尔流量
kmol/h
摩尔分数
kmol/kmol
质量流量
kg/h
质量分数
kg/kg
丙烯
2.08
0.0048
87.35
0.0040
丙烷
2.97
0.0069
131.06
0.0060
异丁烷
72.51
0.1689
4214.27
0.1920
正丁烯
104.25
0.2428
5849.47
0.2664
正丁烷
20.19
0.0470
1173.68
0.0535
反丁烯
29.21
0.0680
1638.99
0.0747
顺丁烯
17.43
0.0406
978.07
0.0446
正戊烷
0.32
0.0007
22.79
0.0010
丙二烯
0.81
0.0019
32.30
0.0015
1，3-丁二烯
1.26
0.0029
68.37
0.0031
异丁烯
85.13
0.1983
4776.69
0.2176
水
0.45
0.0010
8.07
0.0004
甲醇
92.77
0.2160
2972.36
0.1354
其它
0.02
0.0000
0.50
0.0000
∑
429.40
1.0000
21953.97
1.0000

其它杂质含量可忽略不计
a）反应器一段反应产物及循环物料组成及流量：
主反应方程式:

a

+

副反应方程式:

+

异丁烯→二.三异丁烯
已知异丁烯生成MTBE选择性为99%，甲醇生成MTBE选择性为100%.
一段反应转换率为74%，
反应异丁烯为:
MTBE产量为:
因为生成1TBA需要1水，所以生成TBA量为 0.45
生成二.三异丁烯量为 ：

剩下异丁烯流量为:
剩下甲醇流量为 :
表14 反应器一段出口反应产物组成及流量：
组分
摩尔流量
kmol/h
摩尔分数
kmol/kmol
质量流量
kg/h
质量分数
kg/kg
丙烯
2.08
0.0057
87.35
0.0040
丙烷
2.97
0.0081
131.06
0.0060
异丁烷
72.51
0.1979
4214.27
0.1921
正丁烯
104.25
0.2845
5849.47
0.2666
正丁烷
20.19
0.0551
1173.68
0.0535
反丁烯
29.21
0.0797
1638.99
0.0747
顺丁烯
17.43
0.0476
978.07
0.0446
正戊烷
0.32
0.0009
22.79
0.0010
丙二烯
0.81
0.0022
32.30
0.0015
1，3-丁二烯
1.26
0.0034
68.37
0.0031
异丁烯
22.13
0.0604
1241.71
0.0566
甲醇
30.40
0.0830
974.02
0.0444
MTBE
62.37
0.1702
5497.92
0.2506
TBA
0.45
0.0012
33.35
0.0015
二.三异丁烯
0.07
0.0002
9.82
0.0004
∑
366.38
1.0000
21943.35
1.0000
计算方法同表13
依据设计要求循环物料循环比控制范围为0.8—5.0。所以取循环物料循环比为0.8.设循环循环物料中含异丁烯量为x,则
解得x= 17.70
同理可得循环物料中含MTBE量为49.90 ，含甲醇量为24.32
表15 则反应器一段循环物料组成及流量：
组分
摩尔流量
kmol/h
摩尔分数
kmol/kmol
质量流量
kg/h
质量分数
kg/kg
丙烯
1.66
0.0057
69.88
0.0040
丙烷
2.38
0.0081
104.85
0.0060
异丁烷
58.01
0.1979
3371.42
0.1921
正丁烯
83.40
0.2845
4679.58
0.2666
正丁烷
16.15
0.0551
938.94
0.0535
反丁烯
23.37
0.0797
1311.19
0.0747
顺丁烯
13.94
0.0476
782.46
0.0446
正戊烷
0.26
0.0009
18.23
0.0010
丙二烯
0.65
0.0022
25.84
0.0015
1，3-丁二烯
1.01
0.0034
54.70
0.0031
异丁烯
17.70
0.0604
993.37
0.0566
甲醇
24.32
0.0830
779.22
0.0444
MTBE
49.90
0.1702
4398.34
0.2506
TBA
0.36
0.0012
26.68
0.0015
二.三异丁烯
0.06
0.0002
7.86
0.0004
∑
293.17
1.0000
17562.56
1.0000

b) 反应器二段出口物料组成及流量
到二段时异丁烯反应转换率达成86%
反应异丁烯量:
MTBE产量为:
二.三异丁烯产量为 :
剩下异丁烯流量为 :
甲醇流量为:
表16 反应器二段出口物料组成及流量
组分
摩尔流量
kmol/h
摩尔分数
kmol/kmol
质量流量
kg/h
质量分数
kg/kg
丙烯
2.08
0.0058
87.35
0.0040
丙烷
2.97
0.0083
131.06
0.0060
异丁烷
72.51
0.2035
4214.27
0.1920
正丁烯
104.25
0.2926
5849.47
0.2665
正丁烷
20.19
0.0567
1173.68
0.0535
反丁烯
29.21
0.0820
1638.99
0.0747
顺丁烯
17.43
0.0489
978.07
0.0446
正戊烷
0.32
0.0009
22.79
0.0010
丙二烯
0.81
0.0023
32.30
0.0015
1，3-丁二烯
1.26
0.0035
68.37
0.0031
异丁烯
11.92
0.0335
668.83
0.0305
甲醇
20.29
0.0569
650.09
0.0296
MTBE
72.48
0.2034
6389.11
0.2910
TBA
0.45
0.0013
33.35
0.0015
二.三异丁烯
0.11
0.0003
15.43
0.0007
∑
356.28
1.0000
21953.16
1.0000
计算方法同表13
依据设计要求循环物料循环比控制范围为0.8—5.0。所以取循环物料循环比为0.8,设循环循环物料中含异丁烯量为x,则
解得x= 9.54
同理可得循环物料中含MTBE量为57.98,含甲醇量为16.23
表17 则反应器二段循环物料组成及流量：
组分
摩尔流量
kmol/h
摩尔分数
kmol/kmol
质量流量
kg/h
质量分数
kg/kg
丙烯
1.66
0.0058
69.88
0.0040
丙烷
2.38
0.0083
104.85
0.0060
异丁烷
58.01
0.2035
3371.42
0.1920
正丁烯
83.40
0.2926
4679.58
0.2665
正丁烷
16.15
0.0567
938.94
0.0535
反丁烯
23.37
0.0820
1311.19
0.0747
顺丁烯
13.94
0.0489
782.46
0.0446
正戊烷
0.26
0.0009
18.23
0.0010
丙二烯
0.65
0.0023
25.84
0.0015
1，3-丁二烯
1.01
0.0035
54.70
0.0031
异丁烯
9.54
0.0335
535.06
0.0305
甲醇
16.23
0.0569
520.07
0.0296
MTBE
57.98
0.2034
5111.2
0.2910
TBA
0.36
0.0013
26.68
0.0015
二.三异丁烯
0.09
0.0003
12.34
0.0007
∑
285.02
1.0000
17562.53
1.0000
计算方案同表15
c) 反应器三段出口物料组成及流量
到三段时异丁烯反应转换率达成93%
反应异丁烯量
MTBE产量为
二.三异丁烯产量:
剩下异丁烯流量为
甲醇流量为
表18 反应器三段出口物料组成及流量：
组分
摩尔流量
kmol/h
摩尔分数
kmol/kmol
质量流量
kg/h
质量分数
kg/kg
丙烯
2.08
0.0059
87.35
0.0040
丙烷
2.97
0.0085
131.06
0.0060
异丁烷
72.51
0.2070
4214.27
0.1920
正丁烯
104.25
0.2976
5849.47
0.2664
正丁烷
20.19
0.0576
1173.68
0.0535
反丁烯
29.21
0.0834
1638.99
0.0747
顺丁烯
17.43
0.0498
978.07
0.0446
正戊烷
0.32
0.0009
22.79
0.0010
丙二烯
0.81
0.0023
32.30
0.0015
1，3-丁二烯
1.26
0.0036
68.37
0.0031
异丁烯
5.96
0.0170
334.42
0.0152
甲醇
14.39
0.0411
461.06
0.0210
MTBE
78.38
0.2237
6909.20
0.3147
TBA
0.45
0.0013
33.35
0.0015
二.三异丁烯
0.14
0.0004
19.64
0.0009
∑
350.35
1.0000
21954.02
1.0000
计算方法同表13
2.2.3 MTBE精馏塔物料衡算
依据设计要求：塔底甲醇 ≤ 0.003 （wt），二.三异丁烯≤ 0.005 （wt），MTBE精馏过程MTBE收率为98.5%，未反应异丁烯全部从塔顶馏出，TBA和二.三异丁烯存在于成品MTBE中，
塔底MTBE量为：
塔底成品MTBE量为：
塔底甲醇量为 ：
塔底二.三异丁烯质量分数为：19.64/6944.45=0.0028 （满足设计要求）
塔顶MTBE量为：
塔顶甲醇量为：
已知精馏塔进料组成和流量为反应器出口物料组成和流量
表19 对精馏塔进行物料衡算列表以下：
名称
进料
kg/h
质量
分数
kg/kg
馏