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1、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 目前，化学工业中的石油化工发张迅速，占了行业的主导地位，以石油为原料的其他性质的企业也得到了较快的发展，特别是石油的裂解，由于轻质石油馏分的减少，裂解是提高石油利用的的一种非常有效的措施。于国外相比，我国的裂解气利用水平还很低，因此提高裂解气的利用，是节省石油资源和提高资源利用率的有效的方法。 国内现有催化裂化装置生产的混合碳四， 大多数情况下只是利用了其中的异丁烯醚化生产甲基叔丁基醚（MTBE），MTBE 一般也只是作为高辛烷值汽油调和组分。少数企业利用其中的正丁烯水合制仲丁醇，仲丁醇气相脱氢制甲乙酮；也有企业
2、用正丁烯生产醋酸仲丁酯的。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的民用液化气销售。MTBE、1-丁烯等化工产品。其中混合碳四首先经深度溶剂抽提（乙腈或者N,N-二甲基甲酰胺DMF）分离出丁二烯，主要用于ABS 树脂和合成橡胶。抽提丁二烯后的一部分碳四烃用于生产MTBE， 同时MTBE 装置生产出的部分粗1-丁烯经过1-丁烯精制装置，为LLDPE 和HDPE 提供原料。反应后剩余的碳四组分（含2-丁烯、正丁烷和异丁烷）作为燃料液化气，基本没有工业利用。 1) 我国目前碳四利用发展情况 近几年来， 随着我国原油加工能力的迅速提高和乙烯生产能力的快速发展，做为石油化工副产品
3、的碳四资源也在不断增多，总量已超过了3.0 Mt/a［1］。目前， 我国碳四烃在化工方面的利用率只有16%左右，而在日本和西欧，利用率达到60%，美国则高达80%～90%，可见我国碳四烃的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。同时随着我国天然气工业的迅速发展，现仍作为燃料使用的碳四烃将面临着严峻挑战。如何充分地、合理地利用碳四资源，生产国内急需的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，提高企业经济效益，已成为人们关注的焦点［2］。 使得副产碳四烃量迅速增长。2010 年，我国催化裂化能力已达到130 Mt，副产碳四馏分10.4 Mt
4、乙烯生产能力已达到14.19Mt，按照裂解碳四总量与乙烯产量之比为1:4 推算，可提供副产混合碳四约3.55 Mt。2010 年，炼化企业碳四烃的总量达到约13.95 kt。 2)碳四烯烃组分具有广阔的市场 裂解装置生产的混合碳四主要用于生产丁二烯、我国混合碳四资源非常丰富， 炼厂及乙烯装置副产大量的混合碳四，目前除少量通过醚化、烷基化生产高辛烷值汽油调和组分外， 其余大部分作为民用液化气出售， 而近几年由于天然气工业的发展较快，混合碳四作为传统民用液化气的用量逐渐减少，液化气的销售将面临巨大的挑战。另一方面，随着我国人民生活水平的进一步提高， 对各种化工产品的需求逐年加大。因此，
5、利用先进技术和工艺，对混合碳四进行进一步加工生产紧缺的精细化工产品势在必行，并具有广阔的市场前景。 碳四组分是重要的化工生产原料，有数据表明，碳四组分及其衍生物的消费。 年份 产量/万t 进口量/万t 出口量/万t 表现消费量/万t 年均增长率/% 自给率/% 2003年 2.70 8.35 1.00 10.05 - 26.9 2004年 3.76 9.88 1.10 12.54 24.8 30.0 2005年 3.90 12.56 1.00 15.46 23.3 25.2 2006年 3．98 17.09 0.42 20.6
6、5 33.6 19.3 2007年 3.69 18.24 0.51 21.42 3.7 17.2 2008年 4.40 18.92 0.21 23.11 7.8 19.0 2009年 4.00 22.44 0.64 25.80 11.6 15.5 从上表我们可以分析得到，随着经济的发展，我国橡胶的自给能力越来越低，而橡胶又是国民经济的重要组成部分，涉及到建筑、汽车、生活用品，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我国的主要进口化工产品之一，每年占据大量国家外汇资源，如果能够提高这些化工产品的自给能力，是十分有意义的。
7、 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。项目公司成立初期共需资金16000万。其中风险投资4500万，第二年估计盈利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，在市场需求的缺口范围内，所以本项目建设规模确定为5万吨/年是合理的。 按照“一次规划，分布实施，重点开发，合理布局”的原则，采用高度集中、一体化建设的模式，正在全力推进热电、供水、供气、污水处理等公用工
8、程建设，为进区企业提供公用工程产品及服务，着力实现投资的集约化和效能的最大化。 1.3 技术方案选择及论证 1.3.1、生产工艺 碳四资源主要来自烃蒸汽裂解生产乙烯的副产品和炼油厂催化裂解化装置的副产品，典型C4馏分中各组成含量见表1 表 1 C4烃的典型组成 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 从以上含量变可以看出，其中正丁烯、异丁烯和丁二烯含量较多，从各方面综合考虑，我们的主要任务是分离其中这三个组分，以求达到最佳的经济效益
9、 1.3.2.碳四馏分 工业上碳四分离的工艺流程如下： 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 化学分离异丁烯主要有2方法：甲基叔丁基醚法和树脂水合脱水法。从富含1-丁烯的碳四馏分中出去双烯烃和炔烃的行之有效的方法是进行选择加氢。经过选择加氢后的碳四馏分中，异丁烷、1-丁烯、2-丁烯和正丁烷可以通过一般精馏进行分离。 1
10、3.3 抽提丁二烯技术 根据抽提溶剂不同, 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 公司的混合碳四的产量及组成, 考虑到降低生产成本、提高产品质量等因素, 经过比较认为, C 公司混合碳四综合利用工程采用选择加氢除炔与乙腈法相结合的技术生产丁二烯较为合理, 工艺示意图见下图 。 图1 丁二烯抽提工艺流程示意图 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
11、馏 丁二烯 精 致 溶剂 再生 （1）乙腈( CAN) 法 该法以含水10%的乙腈为溶剂，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) 是由日本瑞翁公司于1965年实现工业化生产，并建设1套45kt/a生产装置。生产工艺包括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公司开发成功，并于1968年实现工业化生产的，该方法主要包括萃取蒸馏、脱气和蒸馏以及溶剂再
12、生工序 。 1.3.4 分离异丁烯技术 （1）甲基叔丁基醚法 异丁烯与甲醇的醚化过程是以亲电加成机理进行的，异丁烯在酸性催化剂作用下作为质子的接受体发生质子化反应，生成正碳离子；作为中间产物的正碳离子，再迅速同亲核试剂CH3O反应生成甲基叔丁基醚。 MTBE的合成工艺由原料处理，醚化反应，甲醇、残夜和醚的分离等步骤组成，但关键是醚化过程。醚化过程反应器的型式可分成6种。 ①列管固定床反应技术 采用列管固定床合成MTBE的工艺流程为：碳四物料中的异丁烯与甲醇在列管固定床反应器中催化剂的作用下进行反应，反应热有壳层冷却水移走，生成的MTBE产品在共沸蒸馏塔中分离，未反应的碳四物料和甲醇
13、从塔顶流出，经水萃取分离和甲醇精馏回收未反应的甲醇。 ②固定床外循环反应技术 采用固定床外循环反应合成MTBE的工艺流程为：碳四物料中的异丁烯与甲醇预热到一定的温度后，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，将部分反应的物料冷却后循环回反应器中，生成的MTBE产品在共沸蒸馏塔中分离，未反应的甲醇经水萃取后，到甲醇回收塔中回收。 ③膨胀床反应技术 采用膨胀床反应和成MTBE的工艺流程：碳四物料中的异丁烯和甲醇以一定的比例混合，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，反应后的部分物料经冷却后循环至反应器底部，MTBE产品在共沸
14、蒸馏塔中分离，未反应的甲醇经水萃取后，到甲醇回收塔中回收。 ④混相床反应技术 混相床合成MTBE的工艺流程为：碳四物料中异丁烯与甲醇以一定的比例混合，预热到一定的温度后进入反应器，在催化剂的作用下反应，反应热使反应物料温度升高。当温度升高到操作压力下的泡点时，反应热由部分反应物料汽化吸收。 ⑤催化蒸馏技术 催化蒸馏技术的特点是：将反应和产品分离结合在1好设备中进行，由于反应与分离同时进行，破坏反应平衡，提高转化率，缩短工艺流程减少设备投资，利用反应热，降低能耗。 ⑥混相反应蒸馏技术 在混相反应技术与新型催化蒸馏技术的基础上，齐鲁石油化工公司研究开发了混相反应蒸馏技术，这是我国独创的
15、合成MTBE新技术。国内已有2套装置采用此技术，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一些强酸性离子交换树脂的作用下 ,C4 抽余液中的异丁烯直接水合成叔丁醇 (TBA),然后与C4 馏分中的其他组分进行分离。该法的主要缺点是Ｃ4 抽余液中异丁烯单程转化率低 ,采用多段水合可提高转化率 ,但能耗较高。 （3）甲基叔丁基醚法与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与树脂水合脱水法比较，甲基叔丁基醚法具有成本低；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，绿色化工的发展方向符合政府政策的发
16、展方向以及建设重点等。而树脂水合脱水法利用新研制的Ф5×5mm圆柱状大颗粒阳离子交换树脂作催化剂,该催化剂具有催化剂通量大、阻力小等优点，较好的实现了用化学方法分离C4烃中异丁烯的目的,工业化前景良好。从工业生产角度看，甲基叔丁基醚法具有明显的优势。 1.3．5 产品的利用 " t! [; h+ H7 q (1)丁二烯的利用 i* k; I, P" E1 I* d. ~9 N 丁二烯的下游产品包括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
17、品。 4 k; _5 D' o0 ?3 p* w- k! d8 n2 I% ~ 目前，国外已经开发成功和即将开发成功的丁二烯化工利用新途径包括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） 异丁烯的利用 异丁烯是一种重要的基本有机化工原料 , 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）的利用 MTBE
18、是一种优良的高辛烷值汽油添加剂，它可以任意比与汽油混溶，MTBE除了作为高兴烷值汽油添加剂以外，在化学方面也有着许多用途，如何作为化学试剂，反应溶剂等。 例如，在叔丁基化反应过程中作为叔丁基化试剂，也可代替二乙醚或四氢呋喃作为反应试剂。同时MTBE具有良好的化学稳定性、物理稳定性和低毒性，便于贮存和运输。MTBE生产和应用的开发，在国民经济与环境的可持续发展中有很重要的作用。其中，MMA将在国内有庞大市场,且是竞争力极强的产品。 1.4 与企业的系统集成方案 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）。异丁烯与空气混合形成爆炸性混合物。遇到热源和明火
19、有爆炸的危险。加热会发生剧烈的聚合。气体比空气重，可以传播到较低的相当大的当地消防部门源会反击。能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。 事故处理：当遇到泄漏，快速撤离员工到上风处并且隔离。切断火源。建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/ 吸收剂盖住泄漏点附近的下水道等地方，防止气体进入。合理的通风，加速扩散。喷雾状水稀释。如果可能,使用废气泄漏发送一个开放的区域或安装适当的喷嘴烧毁。泄漏容器应妥善处理、维修、测试以后使用。 储存:存放在阴凉、通风的仓库。远离明火和热源。贮存温度不应超过30℃。与氧化剂应该分开存储和避免混合储存。
20、采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。 1.4.2 MTBE存在问题 MTBE的主要问题是，人们认为它是致癌物并很容易与水混合。 如果含有MTBE的汽油从加油站的地下储油罐泄漏，那么它会对地下水造成污染。 当然，当油罐泄漏时，进入地下水的物质不只是MTBE，汽油和大量其他汽油添加剂也会进入，但最近几年，MTBE引起了人们格外的关注。 1.5厂址选择 本项目位于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，原因如下泉州市泉港石化工业园区： 1.5.1.政策好，原料多； 目前，福建省湄洲湾石化基地
21、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，通过产业链延伸，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的生产基地。这些炼油厂，带动形成年产值上千亿元的石化产业链群，促使福建省GDP增长率提高3到4个百分点。 总投资为288．74亿元的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有限公司、美国埃克森美孚公司、沙特阿美石油公司三方分别
22、按50％、25％、25％的股份比例合资兴建，是目前中国石油石化行业第一个上下游全面一体化的世界级中外合资项目，适应中国对石油和石化产品快速增长的需求。福建炼化一体化项目建成投产，对提升我国石化工业在世界石化工业中的地位，调整我国石化产业结构，建设福建石化支柱产业，促进海峡两岸经济发展有着重要的意义。 福建炼油化工一体化项目,在这条产业链牵引之下，会有一系列的以副产C4馏分组成有异丁烷、正丁烷、异丁烯、丁烯、丁二烯等为原料的厂家可以选择这里来建厂。从事从原油炼制开始到一系列石化产品的生产，也就是一种集中上、中、下游综合效应的能源、石化、化工项目。这种生产形式一般都具有投资高、规模大、技
23、术先进、产品丰富、产业链联系紧密等特点。 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的环境。泉州市泉港气候有3个基本特征： 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的基本特征是：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月有明显的减少，8月再现另一个高峰
24、次高峰）；9月起逐渐减少，10月份减少量最大（约60-100毫米），干季开始，12月达全年最低值。升降趋势的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的中间地带，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的重要通道，又是东南海上航道的辐射中心。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、台湾及亚太地区。 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
25、里，相当于我国现有万吨级泊位岸线总长的1/5；良好的建港条件，被誉为"中国少有、世界不多"。目前，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。国家交通部规划将湄洲湾南岸建成全国四大国际中转港之一，目前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的深水泊位，而且将成为全国具有较大影响的重要港口。 1.5.4.技术、人才 泉州市泉港化工厂具有悠久的历史，有石油化工、合成材料、有机化工、精细化工、化学建材等
26、各种各样的化工行业发展，在技术人才方面技术力量雄厚，工艺技术设备先进，在拥有悠久历史条件下各方面的技术人才聚集在泉州市泉港。 综合以上，泉州市泉港与其它大城市（上海，北京等）相比较具有多方面的优势：如劳动力廉价，生产能力大、技术先进，人才密集、交通方便、原料来源广泛等。所以，以甲基叔丁基醚（MTBE）的生产方案产品的厂址可以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馏分的利用率低，目前，我国的C4馏分的利用尚处于初级阶段，主要集中在1,3-丁二烯及异丁烯的开发利用，而在大部
27、分的情况下，C4馏分直接的作为低价的民用液化气销售或直接作为工业燃料。分离C4馏分、开发下游的产品可以优化资源配置并提高经济附加值。 我国C4馏分的利用一般分两种，即工业利用和分离化工利用。工业利用包括直接作为燃料液化石油气或掺入汽油调节蒸汽压、直接作燃料气使用和加工生成液体燃料等多种形式。分离化工利用是将C4馏分中各主要组分进行分离、精制，然后用来做各种化工产品生产的原料。生产出各种各样的产品,这样的话, 良好的体现的了社会及经济效益。 我国主要使用石油和轻油裂解法得到各种的产品与没有充分利用的馏分，该法将联产大量的C烃混合物 ,其中抽余C4产量约 220 kt/a, 裂解 C5产量约1
28、50 kt/a,裂解C9产量约 130kt/ a。当是目前我国Ｃ4烃的化工利用率只有 41%,其它基本上是作为燃料利用的。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) 作为理想的无铅、含氧、高辛烷值汽油添加组分,与其他含氧化合物相比,在降低汽油蒸气压,改善其稳定性等方面具有独到优势,在生产高质量清洁汽油中发挥着重要的作用。同时MTBE 具有改善汽油在发动机中燃烧的性能,能够减少尾气污染,为空气净化带来很大益处。因此,近几年MTBE 生产得到迅速发展,是世界上发展最快的化工产品之一。丁基橡胶原料，这一工艺可以避免了传统的ACH工艺中设
29、备腐蚀和环境污染严重的问题。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 的汽油还能改善汽车的行车性能，用于增加汽油中的氧，降低尾气中一氧化碳的含量。新的应用领域是耐磨损、紫外线辐射较少的电视及计算机屏幕罩、化工厂设备的耐腐蚀涂层等。 所以充分利用甲基叔丁基醚(MTBE)资源,综合挖掘它们潜在的利用价值,获取高附加值产品,对降低投资成本,提高经济效益具有重要意义，同时也会直接影响精细化工的发展和未来。 2 工艺流程设计及化工计算 2.1流程图 2.1.1 物料流程图（附图二） 2.1.2 工艺流程图（附图三） 2.1.3 带
30、控制点工艺流程图（附图一） 2.2物料衡算 2.2.1全车间物料衡算 1.根据设计要求：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: 根据设计要求： 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）
31、 ≤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反应器各段生成的MTBE的量： 反应器B出口的MTBE的量（MTBE精馏过程MTBE收率为98.5%） 根据设计要求：反应器的一段转化率为74％；二段转化率 至86％；总转化率为93％ 反应器A出口的MTBE的量（设计要求：反应器总转化率≧93％，反应器A总转化率≧86％，设反应器的MTBE收率99%） 2.2.1.3进入反应器A的异丁烯的量 进入反应器A的异丁烯的量 2.2.2反应器物料衡算 2.2.2.1反应器A进
32、料组成及流量 表10 原料抽余碳四的组成及各组分的流量 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
33、 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 ∑
34、 1.0000 18940.09 1.0000 335.79 通过已知数据按比例计算新鲜甲醇中纯甲醇流率为2464.67 表11 工业甲醇的组成及流量： 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 其他 0.02 0.0002 0.50 0.0002 32 工业甲醇 77.05 1.0000 2467.14 1.0000
35、 表12 通过已知数据按比例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（醇烯混合物的组成及流量） 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
36、 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.
37、77 0.2160 2972.36 0.1354 其他 0.02 0.0000 0.50 0.0000 ∑ 429.40 1.0000 21953.97 1.0000 其他杂质含量可忽略不计 a）反应器一段反应产物及循环物料的组成及流量： 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的选择性为99%，甲醇生
38、成MTBE的选择性为100%. 一段反应转换率为74%， 反应的异丁烯为: MTBE产量为: 由于生成1的TBA需要1的水，所以生成TBA的量为 0.45 生成二.三异丁烯的量为 ： 剩下的异丁烯流量为: 剩下的甲醇流量为 : 表14 反应器一段出口反应产物的组成及流量： 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 0.1
39、979 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
40、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 计算方式同表13 根据设计要求循环物料的循环比控制范围为0.8—5.0。所以取循环物料的循环比为0.8.设循环循环物料中含异丁烯的量为x,则 解得x= 17.70 同理可得循环物料中含MTBE的
41、量为49.90 ，含甲醇的量为24.32 表15 则反应器一段循环物料的组成及流量： 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
42、 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 0.00
43、15 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的组成及流量 到二段时异丁烯反应转换率达到86% 反应的异丁烯的量: MTBE产量为: 二.三异丁烯的产量为 : 剩下的异丁烯流量为 : 甲醇流量为: 表16 反应器二段出口物料的组成及流量 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
44、 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
45、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 计算方式同表13 根据设计要求循环物料的循环比控制范围为0.8—5.0。所以取循环物料的循环比为0.8,设循环循环物料中
46、含异丁烯的量为x,则 解得x= 9.54 同理可得循环物料中含MTBE的量为57.98,含甲醇的量为16.23 表17 则反应器二段循环物料的组成及流量： 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 1
47、6.15 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
48、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到93% 反应的异丁烯的量 MTBE产量为 二.三异丁烯的产量: 剩下的异丁烯流量为 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
49、/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 0.001
50、0 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
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