甲基叔丁基醚基本工艺设计.doc

年产4.0万吨甲基叔丁基醚工艺设计摘要：本设计是年产4.0万吨甲基叔丁基醚装置生产工艺设计，重要以精馏工段为工艺设计对象， 结合了安徽中联能源有限公司年产3.0万吨MTBE项目基本上，按任务规定生产量设计此工艺流程。此反映采用合成工艺是汽油经脱丙烷后混合成分中异丁烯与甲醇在强酸性苯乙烯系阳离子互换树脂催化剂上进行反映生成MTBE。随着国内国民经济和轿车行业发展，加上国家对无铅汽油禁止使用，作为环保型无铅汽油重要添加剂甲基叔丁基醚，不但能有效提高汽油辛烷值和汽油燃烧效率，并且减少有害气体排放，还可有效改进汽油冷启动特性和加速性能，对气阻无不良影响，因而其其社会需求量与日俱增。核心词：甲基叔丁基醚；异丁烯；甲醇；MTBE工艺设计Process design of an annual output of 40000 tons of methyl tert- butyl etherAbstract：The design is annual outputs of 40000 tons of methyl tart-butyl ether device production process design，mainly in the distillation process for process design；combined with the Anhui Zhonglian Energy Company Limited annual production capacity of 30000 tons of MTBE project according to the task requirements，design the production process. The synthesis process of this reaction is used in gasoline by isobutene and methanol mixture components after depropanizer in strongly acidic styrene was the reaction of MTBE cation exchange resin catalyst. With the rapid development of our national economy and the car industry，together with the national ban on the use of unleaded gasoline，methyl tert butyl ether environment-friendly lead-free gasoline as main additive，not only can effectively improve the octane number of gasoline and gasoline combustion efficiency，and reduce the emission of harmful gases，the cold start characteristics can effectively improve the gasoline and the acceleration performance，no adverse effect on the air resistance，so its social demand grow with each passing day Key Words：Methyl tert-butyl ether；Isobutene ；Methanol；MTBE process design1绪论1.1MTBE概述、理化性质、应用、在中华人民共和国发展1.1.1MTBE概述甲基叔丁基醚，英文缩写为MTBE（methyl tert-butyl ether），溶点-109，沸点55.2，是一种无色、透明、高辛烷值液体，具备醚样气味，是生产无铅、高辛烷值、含氧汽油抱负调合组份，作为汽油添加剂已经在全世界范畴内普遍使用。它不但能有效提高汽油辛烷值，并且还能改进汽车性能，减少排气中CO含量，同步减少汽油生产成本。此外，MTBE还是一种重要化工原料，如通过裂解可制备高纯异丁烯。MTBE是含氧量为18.2%有机醚类。它蒸汽比空气重，可沿地面扩散，与强氧化剂共存时可燃烧。1.1.2MTBE理化性质表1-1MTBE物理性质密度 (kg/m3,20）740.6临界温度 （C）223.9比热容 （C）2.135蒸发热 (J/(gK）30.10燃烧热 (MJ/kg）38.21临界压力 (MPa）3.37雷德蒸汽压 (bar）0.55折光指数 （20 C）1.3689着火点 （C）480空气中爆炸极限 (%V）上限15.1；下限1.6研究法辛烷值117马达法辛烷值101水在MTBE中溶解度 （20，g/100g）1.5MTBE在水中溶解度 （20，g/100g）4.3MTBE化学性质如下：MTBE与氧气或空气接触时，不能形成爆炸性过氧化物。MTBE与强无机酸相接触，则会发生分解反映，生成异丁烯、甲醇及烃类。MTBE在酸性三氧化二铝存在下，于20和压力条件下，生成异丁烯、甲醇，由此性质可生成高纯度异丁烯。MTBE与甲醛在阳离子树脂上于140反映生成异戊二烯、甲醇。MTBE在230280，在有催化剂存在下与空气氧化可以生成异戊二烯。1.1.3MTBE应用甲基叔丁基醚是当前四乙基铅代替产品。以碳四中异丁烯和甲醇为原料，在大孔磺酸阳离子互换树脂催化作用下生成，并经精制而成。产品性能：该品有类似樟脑气味，无色透明，在室温下，能与醇、醚、脂肪烃、芳烃、卤化溶剂等完全互溶。该品同其她甲基叔烷基醚同样，尚有另一种非常重要性能，即很强抗自动氧化性，不易生成过氧化物。重要供炼油厂作高辛烷值汽油调合剂，也可作石蜡、油品、香料、生物碱、树脂、橡胶溶剂、有机合成反映剂。易燃易挥发，遇火种、热源有爆炸危险。20世纪70年代，MTBE作为提高汽油辛烷值汽油调和组分开始被人们注意。MTBE可以增长汽油辛烷值，并且化学性质稳定。添加MTBE汽油还能改进汽车行车性能，减少尾气中一氧化碳含量。并且燃烧效率高，可以抑制臭氧生成。它可以代替四乙基铅作为抗暴剂，生产无铅汽油。当前约有95%MTBE用作辛烷值提高剂和汽油中含氧剂。MTBE也是制取聚合级异丁烯重要原料。还用于甲基丙烯醛和甲基丙烯酸生产。1.1.4、MTBE在中华人民共和国现状与发展 据C1记录数据显示，中华人民共和国MTBE装置产能扩张迅速，将来五年或超千万吨，新投产MTBE装置单套产能较大，直接生产原料亦有所变化。与此同步，中华人民共和国生产高标号汽油对MTBE需求持续增长，而下游丁基橡胶等深加工装置发展迅速，中华人民共和国MTBE产业发展日趋成熟。但需求或将难以跟上MTBE产能扩张，将来或将显露产能过剩，不排除有大量MTBE出口。(1)截止究竟产能超过600万吨，地方炼厂开工率偏低C1记录截止究竟中华人民共和国MTBE装置产能达到619.15万吨，其中三大主营炼厂（中石油、中石化和中海油）产能为315.5万吨，地方炼厂产能为303.65万吨。产量为398万吨，其中主营炼厂装置开工率约在80-90%，而地方炼厂装置开工率约在40-50%。单套装置产能超过10万吨约有9套，最大是盘锦和运投产单套产能20万吨/年MTBE装置，另一方面是燕山石化产能为15万吨/年。别的炼厂MTBE装置产能多在5万吨/年左右。（2）产能扩张速度不减 上半年诚恒化工（产能14.4万吨/年），安徽泰和森（产能5万吨/年），中普石油（产能5万吨/年），惠州中创（产能2.4万吨/年）等炼厂MTBE装置陆续投产。下半年盘锦和运，宁夏炼化，京博石化，胜华化工，浙江美福等炼厂有MTBE装置筹划陆续投产。预测中华人民共和国MTBE产能将增长百万吨以上。（3）近三年市场整体供应偏紧，大量进口资源进入中华人民共和国市场 从起中华人民共和国一系列成品油政策调节，涉及汽油品质升级，炼厂环节征税等使得生产汽油对MTBE需求增长较快，从起中华人民共和国MTBE进口量远不不大于出口，MTBE体现为净进口产品。据海关数据显示，中华人民共和国MTBE净进口数量为34.51万吨，净进口数量为68.65万吨，1-7月净进口数量为35.46万吨。中华人民共和国生产高标号汽油对MTBE需求持续增长，而下游丁基橡胶等深加工装置发展迅速，中华人民共和国MTBE产业发展日趋成熟。但需求或将难以跟上MTBE产能扩张，将来或将显露产能过剩，不排除有大量MTBE出口。预测到中华人民共和国MTBE产能将突破千万吨，而后期使用新原料装置，将解决MTBE原料瓶颈问题，预测开工率将有所上升。以70-80%开工率计算，则生产MTBE数量约为700-800万吨。据C1预测，截止到中华人民共和国汽油需求量将上亿吨，其中高标号汽油以80%计算，生产高标号汽油所需MTBE比例按照8%计算，则生产高标号汽油所需MTBE预测在640万吨左右；而下游化工生产丁基橡胶对MTBE需求量在60万吨左右；此外其她医药中间体等需求约在数万吨。据此计算，到对MTBE需求量预测在700万吨左右。综上，到中华人民共和国MTBE或将开始显露生产过剩，届时或将有出口。 1.2 MTBE工艺设计根据、技术来源、合成工艺1.2.1 MTBE工艺设计根据本设计是依照给定任务规定年产4.0万吨甲基叔丁基醚。由于MTBE取代四乙基铅添加到汽油中可以减少环境污染近年来收到了更为广泛应用。随着中华人民共和国当代化发展汽车不断普及，汽油需求量日益增长，也随着着MTBE产量需求增长，因而MTBE工艺设计对中华人民共和国当代化成产具备重要作用。当前MTBE最先进应用最为广泛是离子互换树脂法，此办法节约能量对环境和谐。因此此工艺设计采用也是离子互换树脂法。1.2.2技术来源国内自20世纪70年代末开始MTBE合成技术研究和开发,第一套生产装置于1983年在齐鲁石化公司橡胶厂投产,规模为0.55万t/ a 。先后开展MTBE合成工艺、催化剂、反映工程研究与开发单位有齐鲁石化公司研究院和橡胶厂、岳阳石化总厂橡胶厂、燕山石化公司、吉林化工公司、上海石化研究院、清华大学化工系、北京石油设计院、上海高桥石化公司炼油厂、洛阳炼油厂等。通过关于单位协作,先后开发出各种合成工艺。重要有如下三种:（1）常规MTBE合成工艺由反映、共沸蒸馏和甲醇回收三某些构成,使用固定床反映器,异丁烯和甲醇在强酸性阳离子互换树脂存在下液相合成MTBE。反映压力0.81.47MPa ,温度4080,醇烯比为1. 0 左右,运用冷却设备以外循环方式取出某些反映热来控制反映温度。异丁烯转化率可达90%95% ,接近平衡转化率。（2）催化蒸馏法MTBE合成工艺把催化反映与分馏结合反映蒸馏技术早已被用于酯化、水合等反映过程,而应用于大型MTBE合成过程则是美国Chem. Research &Lie censing公司一方面成功,于1987 年工业化。（3）混相床反映蒸馏MTBE合成工艺这是由齐鲁石化公司研究院、北京石油设计院和上海高桥石化公司炼油厂联合开发,1992年3月通过中华人民共和国石化总公司技术鉴定。这一工艺特点是在反映塔内设一固定床反映段,不需任何冷却设备。控制反映压力使反映在沸点温度下进行,反映热使某些物料汽化而使反映温度衡定,形成汽- 液混相状态。反映物浓度较高时,可把催化剂分为几种床层,某些未预热原料由侧线进入各床层之间,作为激冷料进一步调节汽化率与反映温度,但各床层之间不设分馏塔板。MRD 技术分为两种类型,即MRD -A型、MRD- B型。MRD- A 型用于炼油型MTBE装置,MRD - B型用于石油化工型。1.2.3本次设计采用合成工艺在本次设计中我采用MTBE常规工艺装置，反映装置采用固定床反映技术，分离装置采用三塔分离形式，即由两个固定床反映器、MTBE共沸精馏塔、萃取塔和甲醇精馏塔构成。该工艺属于老式工艺，技术上已经非常成熟，它合用于异丁烯浓度变化较大C4原料。1.3 厂址选取、设备布置、部门设立1.3.1 厂址选取 厂址设在安徽省来安经济开发区宁洛出口以西。具备区位优势是能减少土地项目投资费用。临近于南京且位于高速路口旁，原材料采购在金陵石化路途较近，也以便产品输出。此地人烟稀少符合化工厂选址对附近居民危害较小、水电充分适合化工生产。经济相对欠发达人员工资费用较低。因而此地建厂费用大大减少符合公司长远发展。1.3.2设备布置由于产品及原料都是易燃易爆，因此所用设备原料储罐、塔设备、反映器、换热器按规定并排安装，管道按实际设备布置走，都是露天设计。此地环境污染较小，无酸雨因而设备建成使用时间长期。中控室健在设备不远处、以便人员巡检与维修。1.3.3 部门设立厂级领导：厂长、副厂长、总工程师管理部门：厂长办公室、生产调度室、人力资源部、生产部、筹划部、技术质量部、设备管理部、财务部、安全环保部、机电仪维修管理部门、图纸档案室、化验室等生产车间：以各生产装置为单位构成一种车间，设立生产主任、副主任、技术组、安全员、材料员、班组长和生产操作人员储运系统：原材料和产品管理 设立主任、副主任、技术组、安全员、材料员、班组长和操作人员。1.4反映原理、生产工艺及流程论述1.4.1、反映原理在所选取工艺条件下,原料C4中异丁烯和工业甲醇经预热混合后通过催化剂床层并反映生成MTBE。异丁烯与甲醇在强酸性苯乙烯系阳离子树脂催化剂作用下，异丁烯在叔碳位形成正碳离子，具备较高反映活性。甲醇由于属于极性分子，与其进行加成反映生成MTBE。主反映方程式： 该反映为放热反映,反映温度在4080，MTBE 合成反映受热力学平衡制约。在低温下,向生成MTBE方向反映,但是,从反映动力来说，在较高温度下加快反映速度,但副反映也加快。为此在生产操作中要控制适当反映温度。在反映条件下，原料中所含水份与异丁烯反映生成叔丁醇(TBA)。异丁烯自聚生成二聚物(DTB)、甲醇缩合成二甲醚(DME),副产品叔丁醇和二聚物也具备较高辛烷值,可随同MTBE调入汽油。副反映方程式： (TBA)(DME) （DTB）1.4.2 生产工艺及流程论述生产车间分为脱丙烷单元、水洗单元、醚化反映单元、脱C4单元、MTBE精制单元五个个重要构成某些。过程中涉及到流量、温度、压力控制均有控制点设立有DCS系统控制。对于原料、产品要检测地方均设有专门监测点，可以取样检测。（1）脱丙烷单元由于反映原料之中异丁烯来自于液化石油汽，而液化石油汽中具有某些丙烷、丙烯和少量乙烯、乙烷、甲烷。这些组分对于生产产品无益处还增长副反映发生，除去这些组分对提高产品纯度有着重要作用。来自于混合C4经管道进入到液化气进料缓冲罐V-200，这里可以控制液化气流量，液化气通过脱丙烷进料泵P-201将液化石油气送入到脱丙烷进料加热器E-201热到70左右从脱丙烷上部进入到脱丙烷塔T-201，再此共沸精馏，温度在65左右，轻组分丙烷、丙烯和乙烷、乙烯、甲烷从塔顶经塔顶流出，达到规定C3组分出料到C3冷却器E-202室温输送到丙烷装置区作为燃料销售。未达到规定组分塔顶脱丙烷冷凝器E-203脱丙烷塔顶回流罐V-201经脱丙烷塔底回流泵P-202流到脱丙烷塔，回流比为1.3.混合C4组分由塔底流出到C4冷却器E-204去后准备流到下一单元。（2）水洗单元 由于C4中具有少量碱性气体对催化剂有毒害作用，因而设计水洗塔除去其中碱性气体。软化自来水通过特殊解决除去水中离子，混合C4由水洗塔T-202部进入到水洗塔，软水自来水从水洗塔上部进入到水洗塔与C4充分接触吸取其中碱性离子（、）。吸取碱性气体水溶液有水洗泵返回到水房解决后再运用。混合C4从塔顶流出到水洗塔沉降室，气体中水分有凝结水总线排走。混合C4等待进入下一单元。（3）醚化反映单元液化石油气价格是甲醇几倍，工业化生产考虑是成本最小化，为了让异丁烯充分反映，本次设计是甲醇与丁烯之比为1.3.混合C4经泵P-203送到M-201静态混合器与自装置区经泵P-204送来甲醇充分混合以利于后续反映，反映物料混合物进入到E-205热到38-40左右，由于醚化反映为可逆放热反映，反映温度在40-70。因而运用反映放出热量来加速反映进行。反映物料进入到醚化保护反映器R-201进行初步反映，这样做目是由于反映催化剂在反映器中难以更换价格昂贵，不利于催化剂组分在这几乎被消除掉，保护了醚化反映器中催化剂，可以使用更长时间。初步反映物料从顶部进入到醚化反映器R-202经大孔径强酸性阳离子互换树脂作用充分反映。此反映在催化作用下选取性不不大于98%,这样转化率达到95%。反映产物输送到下一单元。（4）脱C4单元由于反映产物中具有大量未反映混合C4。反映混合物经原料预热器E-205热到85泡点进料输送到脱C4塔T-203，精馏段温度不超过70段通过再沸器E-205加热到90。混合物通过精馏后后轻组分混合C4到塔顶冷凝器E-206凝后，一某些流到脱C4塔顶回流罐V-202混合物经脱C4塔顶回流泵P-205流到脱C4塔继续精馏，达到规定混合C4输送到成品区当做燃料销售。塔底混合物输送到MTBE精馏单元。(5) MTBE精制单元脱C4塔底混合物中具有少量C4为各种分精馏。混合物经原料预热器E-206加热到78气液混合进料输送到MTBE精制塔T-204，精馏段温度66，提馏段通过再沸器E-207热到83。混合物通过精馏后轻组分甲醇到塔顶冷凝器E-207后，一某些流到脱C4塔顶回流罐V-202混合物经MTBE塔顶回流泵P-206回流到MTBE精制塔继续精馏，达到规定甲醇输送到甲醇原料罐，塔底MTBE经P-207输送到成品罐销售。2精馏塔设计2.1精馏方案选取与塔选取2.1.1精馏方案选取精馏是依照各组分挥发度不同而进行单元操作，因而粗产品中各种丁烷和丁烯性质很相近，并且混合C4作为燃料销售没必要规定分离，因而可以看做一种组分。C4粗产品甲醇、MTBE甲醇MTBE粗产品MTBE甲醇、C4甲醇C4方案一方案二由于原料中重要有混合C4， 甲醇， MTBE三个组分因此有两种生产方案，第一种为按挥发度递减顺序采出，第二种按挥发度递增顺序采出，在基本有机化工生产中，按挥发度递减顺序采出比较常用，因各组分采出之前只需一次汽化和冷凝即可得到产品，而第二种所示办法，除最难挥发组分外，其他组分在采出前需进行多次汽化和冷凝才干得到产品，能量消耗大，并且由于物料内循环增多，使物料解决量增大，塔径也相应加大，再沸器，冷凝器传热面积也相应加大，设备投资费用大，公用工程消耗增多，故选第一种所示生产方案。2.1.2塔选取 塔设备普通分为级间接触式和持续接触式两大类。前者代表是板式塔，后者代表则为填料塔。普通，与填料塔相比，板式塔具备效率高、解决量大、重量轻及便于检修等特点，但其构造较复杂，阻力降较大。在各种塔型中，当前应用最广泛是筛板塔和浮阀塔。浮阀塔特点：1生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积不不大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%40%，与筛板塔接近。 2操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量变化，因而维持正常操作而容许负荷波动范畴比筛板塔，泡罩塔都大。 3塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。 4气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。 5塔造价较低，浮阀塔造价是同等生产能力泡罩塔 50%80%，但是比筛板塔高 20%30。2.2物料衡算2.2.1MTBE流量计算依照设计规定：MTBE年产量为4.0万吨，按年工作量24300=7200小时计算。则每小时MTBE产量为:表2-1成品指标成品、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） 按合格品计算则产品中具有98%纯MTBE。纯MTBE产量为 MTBE共沸精馏收率是98.5%，则出反映器MTBE产量。由于设计规定醚化反映器转化率95%，MTBE收率是99%。则醚化反映器中转化为MTBE产量为。2.2.2甲醇流量计算 由MTBE合成原理可懂得1mol异丁烯与1mol甲醇反映生成1molMTBE。因而MTBE产量与异丁烯进料量相等。表2-2混合C4构成组分分子量质量分数kg/kg摩尔分数kmol/kmol异丁烷58.120.22190.2154正丁烯56.110.30800.3096正丁烷58.120.06180.0599反丁烯56.110.08630.0867顺丁烯56.110.06980.0752异丁烯56.110.25220.25351.00001.0000 因而异丁烯进料量=66.671Kmol/h 而异丁烯含量为25.35%可以求出总混合C4流量 表2-3工业甲醇构成名称摩尔分数Kmol/Kmol质量分数Kg/Kg分子量甲醇0.99840.999032.04水0.00140.000818其她0.00020.000232工业甲醇1.00001.0000 甲醇与异丁烯是1：1反映但是考虑到要充分反映，甲醇要过量，设立甲醇与异丁烯之比为1.3可以求得工业甲醇流量。甲醇摩尔含量为99.84% 可以求出出反映器甲醇含量 2.2.3粗产品流量综合以上可以得出粗产品进入到精馏塔中各组分含量。表2-4粗产品构成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异丁烷58.120.18433255.1850.19756.008正丁烯56.110.25574516.6870.28380.497正丁烷58.120.0512905.1610.054815.574反丁烯56.110.07161264.7760.079322.542顺丁烯56.110.06211097.0630.068819.552甲醇32.040.0425750.6970.082523.43MTBE88.150.33265877.0490.234666.6711.000017666.6181.0002842742.3脱C4塔工艺计算2.3.1系统物料衡算粗产品数据生产任务 甲醇 MTBEw% 0.2518 0.4311 0.0825 0.2346成品中： MTBE纯度规定98% （1）进料平均摩尔质量 平均分子量：=58.120.2518+56.110.4311+0.082532.04+0.234688.15 =62.147(2) 进料平均摩尔流量进料平均摩尔流量：=与前面算总流量基本吻合。故：各组分摩尔流量为=284.2710.2518=71.579Kmol/h =284.2710.4311=122.549Kmol/h=284.2710.0825=23.452Kmol/h =284.2710.2346=66.691Kmol/h表2-5进料构成组分分子量质量分kg/kg质量流量kg/h摩尔分数kmol/kmol摩尔流量kmol/h58.120.07164160.1710.251871.57956.110.06216876.2240.4311122.549甲醇32.040.0425751.4110.082523.452MTBE88.150.33265878.8120.234666.6911.000017666.6181.000284.2712.3.2. 脱C4塔物料衡算粗产品甲醇、MTBEC4由挥发度大小选C4为轻核心组分（L），甲醇为重核心组分（H）。(按非清晰分割) C4塔顶流量为，塔底流量为 甲醇塔顶流量为，塔底流量为 设C4回收率为99.6%， MTBE收率为98% 表2-6 脱C4塔物料衡算表组分进 料塔 顶塔 底Kg/hKmol/hKg/hKmol/hKg/hKmol/h0.23554160.1710.251871.5790.33953393.7940.331758.3920.002315.060.00490.2590.38926876.2240.4311122.5490.66046601.1750.6682117.6460.00426.4050.00520.471甲醇0.0425751.4110.082523.4520.00010.4690.00010.01460.1106736.3830.254222.983MTBE0.33285878.8120.234666.69100000.88315878.8120.737766.691117666.6181.000284.27119995.4381176.05316656.66190.404MTBE在塔顶和塔底分布，在非清晰分割时，组分在两产品中分布用芬斯克全回流公式计算：而由相对挥发度求得 代入上面求出数据、得： 化减得 由表2-4可知 2.4工艺参数计算2.4.1进料温度与压力设立进料温度为85，压力为9atm，查石油化工工艺计算表各组分相平衡常数，并计算各组分相对挥发度列表如下:表2-7 85组分平衡常数与挥发度甲醇MTBE0.340.322.32.510.25180.43110.08250.23460.390.370.2430.279由泡点方程方程：=0.340.2518+0.320.4311+2.30.0825+2.510.2346=1.00216因此P=9atm，t=85为进口温度及压力，且为泡点进料2.4.2回流罐操作温度和压力设加料板到塔顶压力降为0.01MPa，塔顶到回流罐压力降为0.05MP，塔底到进料板压力降为0.03MPa，回流罐操作压力为1.6MPa，设回流操作温度为48，查石油化工工艺计算表此温度压力下相平衡常数及相对挥发度。表2-8 48组分平衡常数与挥发度甲醇MTBE0.840.820.930.980.380.430.1900.430.420.2940.339依照露点方程为 代入检查.故温度、压力可以依照恩特伍德公式： (其中：原料为泡点进料，故代入式 将数据代入表3-3通过试差法求由式 代入数据得：取液化率 经检查证明回流罐P=1.6MPa，T=48适当2.4.3塔顶操作温度与压力设塔顶温度为70，压力为18.2atm由石油化工工艺计算图表可查出此温压下K值 故由露点方程可得 因而塔顶温度为68，压力为20.6atm2.4.4塔底温度与压力设塔底温度和压力分别为94，22.1atm由石油化工工艺计算图表可查出此温压下。 各构成xi由泡点方程：得因而温度和94，压力为22.1atm适合。2.4.5塔板数计算 全回流条件下，精馏塔分离能力最大，此时所需理板数最小为Nmin，由芬斯克公式： 查化工原理吉利兰关联图：横坐标则查得纵坐标 求得： 2.4.6塔板效率及实际塔板数 塔顶、塔底几何平均温度在81.12下，进料液各组分液相粘度查石油化工工艺图表集表2-9 81.12下组分液相粘度组分甲醇MTBE（mPa.s）0.080.080.2260.2470.25180.43110.08250.23460.02010.03450.01860.0579多组分系统粘度可以用公式： 因此=0.0201+0.0345+0.0186+0.0579=0.1125由奥康内尔（OConnell）简化计算法计算总板效率对液相粘度与相对挥发度关联式： 式中 塔顶塔底平均温度下相对挥发度，对多组分系统，应取核心组分间相对挥发度 塔顶塔底平均温度下液相粘度，mPa.s代入， 总板效率 故2.4.7进料位置拟定 代入得： 解得 2.5脱C4塔热量衡算2.5.1塔顶冷却器热负荷QC查各组分在塔顶温度为70，压力为20.6atm下焓值，回流液温度48，压力为1.6atm下焓值。表2-10组分在70，48下焓值组分70(气)kcal/48(气)kcal/48(液) kcal/12687661238563甲醇432256213MTBE643396325 (1)塔顶蒸汽带走热量Q3塔顶上升蒸汽 又知塔顶蒸汽构成 (2)塔顶液相回流带进塔热量Q2 回流热 （3）塔顶不凝汽带走热量Q4 列热平衡式：设冷凝器热负荷为QC取热损失为4% 2.5.2塔底再沸器热负荷QB表2-11 组分在进料温度85，塔底94下焓值组分甲醇MTBE85液 kcal/12713953183694液 kcal/143147614923列热平衡方程式：（1）进料新带热量Q1（2）塔底产品带出热量Q5 因此:2.6脱C4塔构造设计设操作弹性为3-4，由于精馏段板数较少，故采用提馏段与精馏段相似构造，对塔操作没有太大影响。2.6.1精馏段、提馏段上升、下降汽液相负荷（1）精馏段上升蒸汽V(气相负荷)(由于饱和进料V=V)查化工热力学塔底温度下各组分临界温度，临界压力及压缩因子及列表如下： 表2-12 脱C4塔底组分临界参数组分 kg/m3/m358.12408.13.6480.610.00460.26744935200.002356.11419.64.2460.530.00490.27494865000.004甲醇32.04324.42.2460.310.03771.2077137240.1106MTBE88.15223.93.370.220.952883.9897016930.8831平均分子量:真实气体体积：上升蒸汽密度：（2）精馏段下降液相负荷精馏段下降液相密度：精馏段下降液相体积流量（3）提馏段上升汽相负荷由于饱和进料 （4）提馏段下降液相负荷提馏段下降液体量： 故液相体积流量：表2-13 脱C4塔负荷总表精馏段VS m3/sLS m3/sV /m3L /m30.03420.01528277.45661.59提馏段VS m3/sLS m3/sV/m3L/m30.03420.00823277.45700.362.6.2脱C4塔工艺尺寸计算（1）塔径计算精馏塔直径，可由塔内上升蒸汽体积流量及通过塔横截面空塔气速得，即塔径 VS-塔内上升蒸汽量m3/s u-空塔气速而计算塔径核心在于拟定适当空塔气u。依照经验 空塔气速 -最大空塔气速m/s最大空塔气速可以根据悬浮液滴沉原理导出，其成果为 C-负荷分数 -操作特小液体表面张力mN/m负荷分数C20可由化工原理下册史密斯关联图查出其中横坐标：板间距取450mm=0.45 m 板上液层高度取0.06m 纵坐标：查得 ，查石油化工计算图表集查得各组分表面张力表2-14 脱C4塔精馏段组分表面张力组分0.00495.40.02650.00526.80.0354甲醇0.254218.74.754MTBE0.737724.618.15则因而：取：按原则圆整：D=1.2m 则实际空塔气速（2）塔高h计算塔顶空间2.3米塔底空间4.37米人孔数5个，用于维护与维修 H=(塔板数-2)板间距+人孔数（人孔间距-板间距)+塔顶空间+塔底空间+裙座（5米）塔底空间：塔底第一块板到接线HB间距离，为保