年产8万吨甲基叔丁基醚项目优化设计

发布时间：2020-05-21 19:45

【摘要】：甲基叔丁基醚(methyl tert-butyl ether,MTBE)是一种高辛烷值,具有醚样气味的无色透明液体,一般由甲醇与异丁烯制得。MTBE是一种优良的汽油添加剂,同时也是生产甲基丙烯酸甲酯、异丁烯和丁基橡胶的重要化工原料。MTBE的应用从20世纪80年代开始,其生产工艺流程日趋完善。本设计从环境保护、节约能源及降低成本的角度出发,贯彻“绿色化工”的理念,以国内某厂年产8万吨MTBE生产技术为蓝本进行优化设计,选择混相反应蒸馏技术生产MTBE,在发生混相反应的同时实现与产品的分离。本设计确定了年产8万吨甲基叔丁基醚的生产工艺流程,并通过Aspen Plus软件对全流程进行模拟。运用Aspen Plus软件中的Sensitivity Analysis模块对实际生产装置的主要操作参数进行优化,确定了较优的操作参数,并采用Aspen Energy Analyzer软件进行换热网络优化,降低了生产能耗,节约装置运行费用。利用Aspen Plus模拟完成了整个工艺流程的物料衡算和能量衡算,对醚化反应器、甲醇回收塔等主要设备进行详细的计算和选型,并采用SW6-98等专业化工软件对主要设备进行强度校核。采用智能选泵软件对流程中的泵进行了选型设计。利用天正建筑和AutoCAD软件绘制了厂区总平面布置图、带控制点工艺流程图、设备装配图、设备布置图等。安全设计上,结合标准规范对厂区的基础建设提出要求,并绘制了专业图纸。优化后的生产技术操作更灵活,原料转化率更高,产品质量分数由原98.20%提升至99.50%,可以更好的面对市场变化,提高抵御风险的能力。本设计能对国内MTBE生产工业的发展提供一定的参考及帮助。
【图文】：

哈尔滨理工大学工程硕士学位论文第 2 章 工艺路线确定与流程模拟2.1 甲基叔丁基醚生产装置简述国内某厂 MTBE 生产装置流程如图 2-1 所示。混合碳四和甲醇进入反应工段，甲醇和混合碳四中的异丁烯在催化剂作用下发生醚化反应生成 MTBE，与未反应完的碳四和甲醇进入共沸蒸馏塔中，MTBE 从共沸蒸馏塔塔底采出，产品纯度为 98.20%，未反应的碳四和甲醇形成共沸物从塔顶采出，然后由吸收塔和甲醇回收塔回收未反应的甲醇[18]。该项目采用强酸树脂型催化剂，在60.00℃、空速 5.00h-1条件下，异丁烯转化率可达到 96.35%，MTBE 选择性可达到 98.80%。

CHCCHHOCHC-OH322233( ) ()（2-4）322332232( CH )C CH (CH)CCHC CHCH（2-5）其中，叔丁醇和异丁烯的低聚物有较高的辛烷值，可随甲基叔丁基醚一同调入汽油。2.2.2 主要影响因素与研究思路影响甲基叔丁基醚生产的因素主要有反应温度、反应压力、进料甲醇与异丁烯的摩尔比、催化剂的使用寿命及再生等[22,23]。对于 MTBE 生产技术，主要研究方向是如何移走反应热、提高反应的转化率和产品的质量，优化装置的操作条件，降低能耗，提高项目的经济效益[24]。本次设计工艺路线，以国内某厂年产 8 万吨甲基叔丁基醚的技术为蓝本，将醚化反应工段调整为两个外循环固定床反应器和一个固定床绝热反应器，通过外循环取热控制反应过程中的反应热。同时将共沸蒸馏分离技术调整为混相反应蒸馏技术，将共沸蒸馏塔改为催化蒸馏塔，通过反应和分离同时进行打破化学平衡，，提高异丁烯的转化率；新增一个产品精制塔，提高产品的纯度。调整后的生产装置流程如图 2-2 所示。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ223.24

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本文编号：2674808