气分MTBE装置技术讲座ppt课件.ppt

1气分气分、MTBEMTBE装置简介装置简介 2主要内容主要内容：一、气分装置一、气分装置（一）装置概述（一）装置概述 （二）装置（二）装置的工艺的工艺特点特点 （三）（三）装置安全特点装置安全特点 （四）（四）装置的基本原理装置的基本原理 （五）（五）装置工艺原则流程图装置工艺原则流程图 （六）（六）装置的工艺控制指标装置的工艺控制指标 （七）（七）装置物料及能量平衡装置物料及能量平衡 （八）（八）装置技术改造装置技术改造 （九）（九）装置的现状分析装置的现状分析 ( (十十)、装置下一步的工作重点、装置下一步的工作重点 二、二、MTBEMTBE装置装置（一）（一）装置概述装置概述 （二）（二）装置的工艺特点装置的工艺特点 （三）（三）装置的基本原理装置的基本原理 （四）（四）装置工艺原则流程图装置工艺原则流程图 （五）（五）装置的工艺控制指标装置的工艺控制指标 （六）（六）装置物料及能量平衡装置物料及能量平衡 （七）（七）装置技术改造装置技术改造 （八）（八）装置的现状分析装置的现状分析 （九）（九）装置下一步的工作重点装置下一步的工作重点 3 第一部分第一部分: :气体分馏装置简介气体分馏装置简介4( (一一) )、装置慨述、装置慨述v 本装置所使用的仪表为本装置所使用的仪表为FCFC系列可编程调节器，主要控制系列可编程调节器，主要控制方案有：方案有：T201T201顶压力采用分程控制、顶压力采用分程控制、T203T203顶压力采用顶压力采用“热旁热旁路路”控制、塔底温度采用与重沸器热源介质流量串级控制。控制、塔底温度采用与重沸器热源介质流量串级控制。v 装置占地面积装置占地面积636362=390662=3906平方米。平方米。 v 本装置共有设备本装置共有设备7171台，其中塔台，其中塔1010台，冷凝冷却器台，冷凝冷却器1414台，空台，空冷器冷器3 3台，换热器台，换热器5 5台，容器台，容器1414台，机泵台，机泵2323台，升压器台，升压器2 2台。台。 5设备名称设备名称 总数总数（台）（台）气分气分（台）（台） 精制精制（台）（台）设备名称设备名称 总数总数（台）（台）气分气分（台）（台）精制精制（台）（台）塔类塔类10104 46 6机泵机泵232321212 2冷却器冷却器14141414空冷器空冷器 3 33 3换热器换热器5 55 5升压器升压器 2 22 2容器容器141411113 3合计合计 7171585813136二、二、装置的工艺特点装置的工艺特点 v 确定合理的流程方案，这涉及到生产能力、工艺要求、确定合理的流程方案，这涉及到生产能力、工艺要求、产品质量、设备投资、消耗、操作等方面的问题，根据我公产品质量、设备投资、消耗、操作等方面的问题，根据我公司生产工艺总体流程安排，确定我装置为采用能生产精丙烯、司生产工艺总体流程安排，确定我装置为采用能生产精丙烯、丙烷和混合丙烷和混合C4C4的三塔流程，从操作和投资费用来考虑，此方的三塔流程，从操作和投资费用来考虑，此方案优于其他方案，由于后部无配套装置，因此混合案优于其他方案，由于后部无配套装置，因此混合C4C4不作进不作进一步的分离一步的分离7三、装置安全特点三、装置安全特点 v 气体分馏装置的任务是以液化石油气为原料生产合格的精气体分馏装置的任务是以液化石油气为原料生产合格的精丙烯、丙烷和混合丙烯、丙烷和混合C4C4馏分，从原料到产品这些物质具有闪点低、馏分，从原料到产品这些物质具有闪点低、引烃能量小、爆炸下限低、爆炸范围大等特点，一旦发生泄漏，引烃能量小、爆炸下限低、爆炸范围大等特点，一旦发生泄漏，遇着火源就有燃烧、爆炸的危险，所以它们均属于易燃易爆危遇着火源就有燃烧、爆炸的危险，所以它们均属于易燃易爆危险品。根据国家有关规定，本装置属于甲险品。根据国家有关规定，本装置属于甲A A类火灾危险的场所。类火灾危险的场所。 8四、四、气体分馏装置的基本原理气体分馏装置的基本原理 v 气体分馏装置是以液化气为原料气体分馏装置是以液化气为原料, ,通过分馏生产出精丙通过分馏生产出精丙烯、丙烷和混合烯、丙烷和混合C4C4馏分的过程。馏分的过程。v 分馏是利用烃类的物理性质的差异进行组分分离的物理分馏是利用烃类的物理性质的差异进行组分分离的物理方法，即根据被分离组分的相对挥发度的不同进行分离，这方法，即根据被分离组分的相对挥发度的不同进行分离，这就是分馏过程。就是分馏过程。v 气体分馏是根据在一定的温度、压力条件下，混合物中气体分馏是根据在一定的温度、压力条件下，混合物中各组分的相对挥发度不同而进行气体分离的一种方法。各组分的相对挥发度不同而进行气体分离的一种方法。v 气体分馏工艺最基本的设备是由精馏塔、冷凝冷却器和气体分馏工艺最基本的设备是由精馏塔、冷凝冷却器和重沸器组成的。塔内装设塔板。进料板以上为精馏段，进料重沸器组成的。塔内装设塔板。进料板以上为精馏段，进料9四、四、气体分馏装置的基本原理气体分馏装置的基本原理板以下为提馏段，塔内进行精馏过程。原料进入进料板，其板以下为提馏段，塔内进行精馏过程。原料进入进料板，其汽、液相在进料板的温度、压力下分别与塔内的汽、液相混汽、液相在进料板的温度、压力下分别与塔内的汽、液相混合后，合后，汽相上升到精馏段，液相下流到提馏段。通过塔板的汽相上升到精馏段，液相下流到提馏段。通过塔板的精馏精馏 作用，沿塔高向上，轻组分浓度递增，温度递减；沿作用，沿塔高向上，轻组分浓度递增，温度递减；沿塔高向下，重组分浓度递增，温度递增。塔顶馏出物经塔顶塔高向下，重组分浓度递增，温度递增。塔顶馏出物经塔顶冷凝冷却器冷凝冷却，一部分抽出作为塔顶产品，一部分送冷凝冷却器冷凝冷却，一部分抽出作为塔顶产品，一部分送回塔顶作塔顶回流。塔底由重沸器提供热量，将塔底物加热，回塔顶作塔顶回流。塔底由重沸器提供热量，将塔底物加热，使塔底物中所含部分轻组分蒸发，作为塔内蒸汽。塔底（或使塔底物中所含部分轻组分蒸发，作为塔内蒸汽。塔底（或重沸器）液相抽出一部分送回塔内，一部分作为产品。重沸器）液相抽出一部分送回塔内，一部分作为产品。10四、四、气体分馏装置的基本原理气体分馏装置的基本原理 气体分馏的基本工艺过程示意见下图。气体分馏的基本工艺过程示意见下图。 冷却器冷却器 精馏塔精馏塔 塔顶馏出物塔顶馏出物 进料进料 重沸器重沸器 塔底物塔底物 11五、装置工艺原则流程图五、装置工艺原则流程图 C2.C3 C2 C=3 C2C3C4C5 C3 C4C5 CO3 12五、装置工艺原则流程图五、装置工艺原则流程图 C2.C3.C4.C5 C2.C3 C2 C=3 T201 T202 T203A T203B CO3 C4C5 C3V201V202V203V20413五、装置工艺原则流程图五、装置工艺原则流程图 V-01 V-01G-01/AB G-02 G-03 G-04 G-01/AB G-02 G-03 G-04 精丙烯精丙烯 丙烯来丙烯来 14项项 目目 设计指标设计指标 实际控制实际控制 碳二含量碳二含量% %（重）（重） 2 2 1 1 碳五含量碳五含量% %（重）（重） 3 3 1 1 总硫总硫PPM PPM 20 20 20 20 水水PPM PPM 500 500 500 500 丙烯纯度丙烯纯度% %（重）（重） 99.5 99.5 99.6 99.6 丙烯含水丙烯含水PPM PPM 100 100 100 100 丙烯总硫丙烯总硫PPM PPM 5 5 5 5 丙烷纯度丙烷纯度% %（重）（重） 87 87 90 90 15项项 目目 设计指标设计指标 实际控制实际控制 T201T201进料温度进料温度 71 71 70 70 T201T201顶压顶压MPA MPA 1.85 1.85 1.80 1.80 T201T201底压底压MPA MPA 1.95 1.95 1.85 1.85 T201T201底温底温 104.8104.8100 100 T201T201顶回流比顶回流比% % 2.42.42.4 2.4 T201T201顶回流温度顶回流温度 41.8 41.8 32 32 T202T202顶压顶压MPA MPA 2.65 2.65 2.15 2.15 T202 T202顶回流比顶回流比% % 17.6 17.6 15 15 T203/A T203/A底温底温 57.557.556.5-57.556.5-57.5 T203/B T203/B顶压顶压MPAMPA 1.851.851.701.7016物料名称物料名称 设设 计计 19991999年年（改造前（改造前标定）标定） 20002000年年（改造后（改造后标定）标定） 收率收率% % 收率收率% % 收率收率% % 入入 方方 液态烃液态烃 100100100100100100出出 方方 精丙烯精丙烯 33.10 33.10 34.48 34.48 33.19 33.19 丙烷馏分丙烷馏分 9.24 9.24 7.39 7.39 5.575.57叠合原料叠合原料 55.41 55.41 56.65 56.65 59.8859.88燃料气燃料气+ +损失损失 2.25 2.25 1.48 1.48 1.361.36丙烯回收率丙烯回收率 939394.27 94.27 96.7896.7817名名 称称 单耗单耗 / /吨吨原料原料设设 计计 19961996年年（标定）（标定） 20002000年年（标定）（标定） 循环水循环水 t/tt/t 61.19 61.19 94.00 94.00 108.04 108.04 电电 Kw.hKw.h( (度度)/t )/t 11.8411.849.15 9.15 5.276 5.276 1.0Mpa1.0Mpa蒸汽蒸汽 t/tt/t0.23 0.23 0.900.900.905 0.905 110110热水热水 t/tt/t12.58 12.58 凝结水凝结水 t/tt/t-0.23 -0.23 -0.905 -0.905 新鲜水新鲜水 t/tt/t0.300.30单位能耗单位能耗 万大卡万大卡/ /吨吨57.0757.0785.1185.1174.94 74.94 18 第二部分第二部分:MTBE:MTBE装置简介装置简介19一、装置慨述一、装置慨述v 本装置本装置设计生产规模为年产设计生产规模为年产2 2万吨万吨MTBEMTBE产品，产品，由洛阳工程由洛阳工程公司设计。公司设计。v 装置的原料为装置的原料为气体分馏装置生产的混合气体分馏装置生产的混合C4C4组分和外购的组分和外购的甲醇，在催化剂作用下，经过反应、分馏、萃取、回收的工甲醇，在催化剂作用下，经过反应、分馏、萃取、回收的工艺过程，生产出艺过程，生产出MTBEMTBE（纯度（纯度95%95%）和未反应和未反应C4C4。 20一、装置慨述一、装置慨述v 本装置所使用的仪表为本装置所使用的仪表为SMARSMAR公司生产的、以四回路调节公司生产的、以四回路调节器（器（CD600CD600）作为控制单元的小型集散控制系统，用其对全装）作为控制单元的小型集散控制系统，用其对全装置进行集中管理和控制。主要控制方案有：反应进料即以混置进行集中管理和控制。主要控制方案有：反应进料即以混合合C4C4流量为主回路，甲醇流量为付回路的双闭环比值控制系流量为主回路，甲醇流量为付回路的双闭环比值控制系统、统、 共沸塔底温度与重沸器热源介质流量组成串级控制系统、共沸塔底温度与重沸器热源介质流量组成串级控制系统、甲醇精馏塔塔底液位与塔底抽出流量组成均匀控制系统。甲醇精馏塔塔底液位与塔底抽出流量组成均匀控制系统。v 装置占地面积装置占地面积626262=384462=3844平方米。平方米。 v 本装置共有设备本装置共有设备48台，其中反应器台，其中反应器2台，塔台，塔3台，冷凝冷台，冷凝冷却器却器9台，换热器台，换热器6台，容器台，容器11台，机泵台，机泵17台。台。 21设备名称设备名称 总数总数（台）（台）设备名称设备名称 总数总数（台）（台）塔类塔类3 3机泵机泵1717冷却器冷却器9 9反应器反应器 2 2换热器换热器6 6容器容器1111合计合计 484822二、二、装置的工艺特点装置的工艺特点 v 本装置采用膨胀床、固定床结合，低醇烯比的本装置采用膨胀床、固定床结合，低醇烯比的MTBEMTBE合成合成技术，即混合技术，即混合C4C4中的异丁烯和甲醇合成中的异丁烯和甲醇合成MTBEMTBE的工艺过程，该的工艺过程，该设计异丁烯的转化率达到设计异丁烯的转化率达到90%90%以上，具有以下特点：以上，具有以下特点： 1 1、膨胀床反应器具有结构简单，装卸催化剂简易方便等优膨胀床反应器具有结构简单，装卸催化剂简易方便等优点，而且径向温度分布梯度小，有利于反应热扩散，不易由点，而且径向温度分布梯度小，有利于反应热扩散，不易由于局部超温而使催化剂受损，引起二甲醚（于局部超温而使催化剂受损，引起二甲醚（DMEDME）、二聚异丁）、二聚异丁烯等付产物增多。烯等付产物增多。23二、二、装置的工艺特点装置的工艺特点 v 2 2、采用低醇烯比将有利于减少、采用低醇烯比将有利于减少DME(DME(付反应产物付反应产物) )的生成的生成以满足下游装置进料的要求。以满足下游装置进料的要求。v 3 3、降低醇烯比还有利于减少甲醇回收系统的设备尺寸及、降低醇烯比还有利于减少甲醇回收系统的设备尺寸及能耗。能耗。24三三、装置的基本原理装置的基本原理 v MTBE MTBE（甲基叔丁基醚）是用于生产新配方汽油的优良调（甲基叔丁基醚）是用于生产新配方汽油的优良调和组分，是实施汽油无铅化的重要手段之一。它可以代替四和组分，是实施汽油无铅化的重要手段之一。它可以代替四乙基铅作为高辛烷值汽油的添加剂，其马达法乙基铅作为高辛烷值汽油的添加剂，其马达法 辛烷值辛烷值101101，研究法辛烷值研究法辛烷值118118。vMTBEMTBE的合成是在催化剂的作用下，混合的合成是在催化剂的作用下，混合C4C4中的异丁烯和甲中的异丁烯和甲醇反应制得的。醇反应制得的。v具体反应过程如下，其反应是一个可逆放热反应。具体反应过程如下，其反应是一个可逆放热反应。v CH3OH + (CH3)C=CH2 = CH3O-C(CH3)325四、四、装置的工艺原则流程图装置的工艺原则流程图 该装置由反应部分、产品分离部分及甲醇回收部分组成。该装置由反应部分、产品分离部分及甲醇回收部分组成。其流程有以下特点：其流程有以下特点： 1、反应部分由一个、反应部分由一个膨胀床反应器和一个固定床反应器组成，膨胀床反应器和一个固定床反应器组成，为取走反应热，膨胀床反应器采用了外循环冷却取热，因在为取走反应热，膨胀床反应器采用了外循环冷却取热，因在一级膨胀床反应器中一级膨胀床反应器中异丁烯已反应异丁烯已反应80%以上，以上，固定床反应器固定床反应器异丁烯转化率较低，反应温升很小，故异丁烯转化率较低，反应温升很小，故固定床反应器不设外固定床反应器不设外循环冷却取热。循环冷却取热。26四、四、装置的工艺原则流程图装置的工艺原则流程图 2、产品分离部分采取先共沸蒸馏，分离出、产品分离部分采取先共沸蒸馏，分离出MTBE产品，然产品，然后用无离子水为萃取剂，萃取脱除后用无离子水为萃取剂，萃取脱除C4中的中的MeOH，这种产品，这种产品分离流程，可避免因水洗脱除分离流程，可避免因水洗脱除MeOH，再蒸馏分离的，再蒸馏分离的C4和和MeOH而引起的而引起的MTBE产品的部分损失和含水产品的部分损失和含水MTBE产品的产品的干燥问题。干燥问题。 27五、装置工艺原则流程图五、装置工艺原则流程图 R201 R202 T201 T202 T203甲醇甲醇混合混合C4 MTBE产品产品 未反未反C4 28五、装置工艺原则流程图五、装置工艺原则流程图 V201 V205 T201 T202 T203 R20129项项 目目 设计指标设计指标 实际实际初期初期 后期后期 一一反反入口温度（入口温度（） 4848505040 40 出口温度（出口温度（） 8080707060 60 压力压力Mpa(绝）绝） 1.41.41.41.41.151.15醇烯比甲醇醇烯比甲醇/ /异丁异丁烯（分子比）烯（分子比） 0.950.950.950.950.95 0.95 循环比（重量）循环比（重量） 1.51.51.51.51.5 1.5 二二反反入口温度（入口温度（） 40.840.8484840 40 出口温度（出口温度（）48.248.2636345 45 压力压力Mpa(绝）绝） 1.381.381.381.381.101.10异丁烯转化率（异丁烯转化率（%） 90909090929230项项 目目 设计指标设计指标 实际控制实际控制 T201T201进料温度进料温度 61.5 61.5 60 60 T201T201顶压顶压MPA MPA 0.65 0.65 0.65 0.65 T201T201底温底温 128.8128.8125 125 T201T201顶回流量顶回流量 10109 9 T202T202顶压顶压MPA MPA 0.60 0.60 0.5 0.5 T202 T202温度温度 35 35 3535 T202 T202料水比料水比 2.75:12.75:12:12:1 T203 T203底温底温105105100100 T203 T203顶压顶压MPAMPA 0.150.150.150.1531项项 目目 设计指标设计指标 实际控制实际控制 MTBEMTBE纯度纯度% %（重）（重） 95 95 95 95 未反应未反应C4C4中中 MeoH含量含量50PPm(Wt) 50 50 MTBE含量含量50PPm(Wt) 50 50 DMEDME含量含量100PPm(Wt) 100PPm(Wt) 10010032物料名称物料名称 设设 计计 20002000年（标定）年（标定） 收率收率% % 收率收率% % 入入 方方 混合混合C4C4馏分馏分100100100100 甲甲 醇醇 出出 方方 MTBE MTBE 24.21 24.21 22.43 22.43 未反未反C4C4 75.77 75.77 75.8675.86燃料气燃料气+ +损失损失 0.02 0.02 1.711.71异丁烯回收率异丁烯回收率 909092.1492.1433名名 称称 单耗单耗 / /吨吨MTBEMTBE产品产品设设 计计 20002000年年（标定）（标定） 循环水循环水 t/tt/t 75.88 75.88 72.56 72.56 电电 Kw.h(Kw.h(度度)/t )/t 39.0839.0834.49 34.49 1.0Mpa1.0Mpa蒸汽蒸汽 t/tt/t1.30 1.30 1.24 1.24 凝结水凝结水 t/tt/t-1.30 -1.30 -1.24 -1.24 新鲜水新鲜水 t/tt/t5.475.475.235.23单位能耗单位能耗 万大卡万大卡/ /吨吨109.46109.46104.40 104.40 34谢 谢