年产5.5万吨MTBE装置工艺设计
高材1104 杨俊雷 年产5万吨甲基叔丁基醚的生产工艺设计
北京化工大学北方学院毕业设计—文献综述北京化工大学北方学院NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OFCHEMICAL TECHNOLOGY（2015）届本科生毕业设计文献综述题目：年产5万吨甲基叔丁基醚的生产工艺设计学院：化工与材料工程学院专业：高分子材料与工程学号： 110120117 姓名：杨俊雷指导老师：孙双月2015 年11月7日目录第一章概述 (1)1.1 MTBE产品介绍 (1)1.2 产品性状 (1)1.2.1 物理性质 (2)1.2.2 化学性质 (2)1.2.3 毒性 (2)1.3 甲基叔丁基醚的反应机理 (3)第二章 MTBE的应用 (4)2.1 作为汽油添加剂 (4)2.2 裂解制取高浓度的异丁烯 (4)2.3 充当反应溶剂和试剂 (4)第三章国内外市场 (6)3.1国外市场 (6)3.1.1 欧洲与北美洲 (6)3.1.2 亚洲、非洲、拉美地区 (6)3.2国内市场 (7)第四章国内外发展现状及未来展望 (9)第五章生产工艺 (10)结论 (11)参考文献 (12)第一章概述1.1 MTBE产品介绍甲基叔丁基醚简称MTBE，是一种透明、无色、高辛烷值（研究法辛烷值115）的液体，具有醚类所特有的气味，氧含量为18％(质量分数)。
MTBE能与汽油很好地互溶，吸水少，对环境无污染,是生产无铅、高辛烷值、含氧汽油的理想调合组分，其作为汽油添加剂已经在全世界范围内普遍使用。
它不仅能有效提高汽油辛烷值(添加2％的MTBE汽油产品的辛烷值可增加7％)和汽油燃烧效率，汽车尾气中不含铅，而且还能改善汽车性能，同时减少了其他有害物质如臭氧、苯、丁二烯等的排放，降低汽油的成本。
20世纪70年代，MTBE作为提高汽油辛烷值的汽油调和组分开始被人们注意。
MTBE的基础辛烷值RON：118，MON：100，是优良的汽油高辛烷值添加剂和抗爆剂。
MTBE与汽油可以任意比例互溶而不发生分层现象，与汽油组分调和时，有良好的调和效应，调和辛烷值高于其净辛烷值。
年产5.5万吨MTBE的工艺设计-文献综述
目录第一章前言-------------------------------------------------------- 11 MTBE的有关性质 ---------------------------------------------- 1 第二章主体-------------------------------------------------------- 22.1 MTBE的发展历史 -------------------------------------------- 22.2 MTBE的市场发展现状 ---------------------------------------- 22.3 MTBE的市场发展趋势 ---------------------------------------- 9 第三章总结------------------------------------------------------- 12 参考文献---------------------------------------------------------- 13第一章前言1 MTBE的有关性质甲基叔丁基醚，英文缩写为MTBE（methyl tert-butyl ether)，熔点-109℃，沸点55.2℃，是一种无色、透明、高辛烷值的液体，具有醚样气味，是生产无铅、高辛烷值、含氧汽油的理想调合组分。
它不仅能有效提高汽油辛烷值，而且还能改善汽车性能，降低排气中CO含量，同时降低汽油生产成本。
另外，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也是一种不腐蚀、低污染、低成本的碳四分离新手段。
MTBE作为新兴的重要的化工产品，已广泛应用在法国、意大利、加拿大等国家。
在我国也有着广泛的开发前景。
第二章主体2.1 MTBE的发展历史2.1.1 MTBE国内的发展历史中国从20世纪70年代末和80年代初开始进行MTBE合成技术的研究，1983年中国石化齐鲁石化公司橡胶厂建成中国第一套MTBE工业试验装置，1986年吉化公司有机合成厂建成中国第一套万吨级MTBE生产装置，其生产能力为2.7万吨/年。
甲基叔丁基醚(MTBE)工艺
万吨/年MTBE 装置工艺设计摘要：简述甲基叔丁基醚（MTBE）生产的工艺流程，对国外MTBE 生产工艺进行对比，阐述了本装置相对于传统装置的优势。
甲基叔丁基醚是汽油的一种无毒添加剂，也可作为二次加工化工产品的原料，对于国民经济发展具有重要作用。
甲基叔丁基醚（MTBE）装置是一个催化反应与精馏操作相结合的装置。
整套装置涵盖筒式催化反应技术及催化精馏技术等先进理念，融合国外先进技术。
它包括筒反、催化精馏[1][2]、甲醇水洗回收三个单元。
其中催化精馏技术较为先进，正在逐渐应用到化工生产中。
整套装置具有操作方便、投资小、节约能源的特点。
关键词：甲基叔丁基醚；甲醇；混合碳四；催化精馏tons / year MTBE plant process design Abstract：Description methyl tert-butyl ether (MTBE) production process,MTBE production processes at home and abroad to compare,described the device as opposed to the advantages of conventional devices.Methyl tert-butyl ether is a non-toxic gasoline additive, but also can be used as secondary processing chemical products, raw materials play an important role for national economic development.Methyl tert-butyl ether (MTBE) device is a catalytic reaction and distillation operations combined device. Cover the entire cylindrical catalytic reaction device technology and advanced concept of catalytic distillation technology, integration of advanced technology at ho me and abroad. It consists of anti-cylinder, catalytic distillation, methanol washing recovery of three modules. One catalytic distillation technology is more advanced, is gradually applied to thechemical into the births. Whole device has easy operation, low investment, energy-saving features.Key Word：Methyl tert-butyl ether；Methanol；Hybrid Carbon 4；Catalytic distillation目录一、绪论·4（一）概况·4（二）工艺简介·4（三）国外生产工艺·4（四）国生产工艺·5（五）生产原理及主要影响因素·6 二、物料说明·7（一）甲醇·7（二）混合碳四·8（三）甲基叔丁基醚·8（四）副产物·9三、工艺流程及说明·9（一）筒式反应单元工艺流程·9 （二）催化精馏单元工艺流程·9 （三）甲醇回收单元工艺流程·10四、工艺流程图及说明·10五、化学反应·12六、物料平衡计算·13七、三废治理·14八、安全生产特点·14九、总结·15十、参考文献·16一、绪论：（一）概况本甲基叔丁基醚（MTBE）装置是万吨/年生产装置，对石油裂解气中混合碳四深加工项目。
年产5万吨丁苯橡胶装置聚合工段工艺设计
年产5万吨丁苯橡胶装置聚合工段工艺设计材料科学与工程学院课程设计年产5万吨丁苯橡胶装置聚合工段工艺设计An annual output of 50000 tons of styrene butadiene rubber device polymerization section process design吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology摘要本设计是以丁二烯和苯乙烯为原料，年产5万吨丁苯橡胶的工艺设计。
通过比较目前丁苯橡胶的聚合生产方法，最后确定以低温乳液聚合法作为聚合的工艺生产方法。
在设计过程中，根据设计任务书的要求，进行了较为详细的物料恒算和能量恒算，对设备进行了工艺计算和选型，同时对聚丁苯橡胶生产过程中的安全注意事项及“三废”治理作了相关说明。
综合上述工艺计算和设计结果，绘制出了主要设备图。
关键词: 丁苯橡胶乳液聚合工艺设计丁二烯苯乙烯AbstractThe design is based on butadiene and styrene as raw materials, with an annual output of 50000tons of SBR process design. By comparing with the present SBR polymerization production method, we make a decision to treat emulsion polymerization at low temperature as polymerization production method at last. In the design process, in accordance with the requirements of the mission design, a more detailed material balance and energy balance, equipment for the calculation and selection process, at the same time on styrene butadiene rubber production in the process of attention to safety issues and the "three wastes" management should be made a note. Drawing the main equipment according to the process design and calculation results。
年产5万吨高密度聚乙烯聚合工段工艺设计.
摘要：本文的主要内容为生产高密度聚乙烯装置中的聚合阶段的工艺流程设计、工艺计算、物料和能量衡算及主要设备的计算。
本工艺的聚合机理属于阴离子配位聚合。
乙烯单体是具有π-π共轭体系的烯类单体，处于络合状态的铝钛活性中心，使乙烯单体双键上的电子云密度减少，从而打开乙烯双键，使乙烯单体不断在铝钛活性中心处聚合。
目前，工业生产高密度聚乙烯的方法主要有液相法（又分为溶液法和淤浆法）和气相法（物料在反应器中的相态类型）。
本设计选用的工艺是日本三井石化公司低压淤浆法生产高密度聚乙烯，该工艺以高纯度乙烯为主要原料, 丙烯或1-丁烯为共聚单体, 己烷为溶剂, 采用高效催化剂, 在72～85℃条件下进行低压聚合反应。
聚合的淤浆经分离干燥, 混炼造粒得到各种性能优良的HDPE产品。
在聚合反应釜的计算中，首先由主要反应方程式和转化率确定物料质量，再由质量换算体积从而确定反应釜的容积。
其次，根据反应类型、目的及物性特征确定反应釜的类型和冷凝器的类型。
关键字：高密度聚乙烯催化剂工艺反应釜冷凝器目录1.绪论 (1)1.1聚乙烯概述 (1)1.2高密度聚乙烯概述 (5)1.3聚乙烯发展现状 (8)1.4生产工艺研究新进展 (9)2.生产方案的确定 (13)2.1生产工艺的介绍 (13)2.2生产工艺确定 (21)3.生产流程简述 (24)3.1流程简述 (24)3.2工艺流程简图 (26)4.工艺计算书 (27)4.1物料衡算 (27)4.2热量衡算 (29)4.3第二釜顶冷凝器 (31)5.主要设备的工艺计算及设备选型 (33)5.1第二釜式反应聚合釜(R-202) (33)5.2第二釜顶冷凝器 (35)5.3主要装置设备一览表 (38)6.原材料、辅助原料的规格及消耗定额 (41)6.1主要原材料及辅助原料的规格 (41)6.2原材料、辅助原料的消耗定额 (44)7.产品后期处理 (48)7.1杂志影响及消除 (48)7.2包装与储运 (49)7.3回收利用再生处理技术 (49)8.结论 (52)设计体会及收获 (53)参考文献 (54)致谢 (55)1.绪论1.1聚乙烯概述[1]1.1.1聚乙烯简介1.1.1.1 聚乙烯基本概述聚乙烯英文名称为：polyethylene ，简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。
5万吨年乙丙橡胶装置聚合工段工艺设计
摘要乙丙橡胶，统称乙丙弹性体，是仅次于丁苯橡胶和顺丁橡胶的第三大合成橡胶，是以乙烯、丙烯及乙叉降冰片烯(ENB)为单体共聚而成。
目前占世界合成橡胶生产能力总量的10%左右。
乙丙橡胶以其优异的性能具有广阔的应用领域。
除了传统的汽车工业、防水建材、聚合物改性、油品添加剂、电线电缆、运动场地及各类机械部件等应用领域外，乙丙橡胶还可涉猎于食品包装、抗微生物、绝热阻燃等弹性体制品领域。
本次设计年产5万吨乙丙橡胶装置聚合工段的工艺设计,乙丙橡胶聚合反应采用溶液聚合工艺，使用的主催化剂为三氯氧钒，辅助催化剂为烷基铝，溶剂为己烷。
在掌握生产原理、聚合方法、工艺流程等工作的基础上，进行了物料衡算、热量衡算、反应器等设备的相关计算；其中算得E0203己烷加热器的面积为40.27m2，换热器管长为6m，计算反应器R0201的公称直径为5658mm,高度为9053mm，确定了聚合加料泵的扬程为30.12m,以及该泵的轴功率7.5kw,V0201贮罐的总体积37 m3。
并且绘制了反应器的管道布置图、带控制点的流程图、编制了设计说明书等。
关键词：乙丙橡胶；溶液聚合；工艺设计AbstractEPDM, generally called ethylene-propylene elastomer, and norbornene (ENB) as the monomer copolymerized with ethylene, propylene is the third major SR after SBR and BR. At present the production capacity of EPDM accounts for about 10% of the total production capacity of SR in the world. EPDM has wide range of application fields because of its excellent performance. Besides the traditional application fields such as auto industry, water-proof building materials, polymer modification, oil additives, electric wire and cable, athletic field and various mechanical parts, EPDM can also be used in food packaging, antimicrobial, heat insulation and inflaming retarding, and other elastomer products. It is annual output of 50,000tons of ethylene-propylene rubber device polymerization Section process design, the polymerization of ethylene-propylene rubber by solution polymerization process, the catalyst used for the vanadium oxytrichloride, vanadium, auxiliary catalyst is alkyl aluminum, solvent hexane. material balance, heat balance, reaction of a device such as the calculation finished based on the production principle of aggregation methods, process and other work ;including area of the hexane heater named E0203 is 40.27 square meters, length of heat exchangers tube is 6 meters, the diameter of the reactor R0201 is 5.658meters, height is 9.053meters, determined the head of the polymer feed pump is 30.12meters, and the power of the pump is 7.5kw, he total volume of the V0201 is 37 stere. And draw a piping layout of the reactor, flow chart with control points, edit the design instruction and so on.Key Words：Ethylene-propylene rubber；solution polymerization; process design目录摘要 (I)Abstract .............................................................................................................................................. I I 第1 章设计说明书 . (3)1.1 绪论 (3)1.1.1 设计依据 (3)1.1.2 指导思想 (3)1.1.3 设计必要性 (3)1.1.4 车间布置 (4)1.1.5 厂址的选择 (4)1.2 生产方法及工艺设计 (4)1.2.1 生产方法的论证 (4)1.2.2 工艺流程 (5)1.2.3 开车注意事项 (6)1.2.4 工艺设备选择 (7)本设计主要工艺设备如下表1-1所示： (7)1.2.5 工艺控制条件 (8)1.2.6 生产控制条件 (8)1.2.7 公用工程规格 (10)1.3 技术经济评价 (12)第2 章聚合工段工艺介绍 (14)2.1 聚合工段生产工艺示意图 (14)2.2 聚合工段工艺过程叙述 (14)第3 章物料及热量衡算 (15)3.1 计算基础 (15)3.2物料衡算及热量衡算 (16)3.2.1 加料量及去单体回收工段的量 (16)3.2.2 T0201物料及热量衡算 (17)3.2.3 T0202物料和热量衡算 (20)3.2.4 V0202物料衡算 (24)3.2.5 R0201物料及热量衡算 (26)第4 章设备衡算 (31)4.1 R0201反应器 (31)4.1.1 计算依据 (31)4.1.2 计算反应器的公称直径及高度 (31)4.1.3 搅拌功率的计算 (31)4.2 E0205己烷加热器 (32)4.2.1 计算依据 (32)4.2.2 初选换热器 (32)4.3 聚合加料泵计算 (35)4.3.1 计算依据 (35)4.3.2 确定泵的扬程 (36)4.3.3 计算泵轴功率 (37)4.3.4 泵的选型 (37)4.4 V0201贮罐 (37)4.4.1 计算依据 (37)4.4.2 设计计算与选型 (37)结论 (39)参考文献 (40)附录 (42)致谢 (45)第 1 章设计说明书1.1 绪论1.1.1 设计依据本设计的依据主要包括：（1）吉林化工学院毕业设计任务书。
5万吨每年MTBE装置分析手册
《5.0万吨/年MTBE生产装置》分析手册目录方法1. 碳四原料组成分析 (3)1.方法概述 (3)2.仪器 (3)3.材料及试剂 (3)4.操作步骤 (4)5.计算结果 (4)6.问题说明 (5)方法2．醚化反应物的全组分分析 (6)方法3. 甲醇及水含量的分析 (8)1.方法概述 (8)2.仪器 (8)3.材料及试剂 (8)4.操作步骤 (8)5.结果计算 (8)方法4. 甲基叔丁基醚（MTBE）纯度分析 (10)1.方法概述 (10)2.仪器 (10)3.材料及试剂 (10)4.操作步骤 (10)5.结果计算 (11)6.问题说明 (11)方法5.碳四中微量甲基叔丁基醚的分析 (13)1.方法概述 (13)2.仪器 (13)3.材料及试剂 (13)4.操作步骤 (13)5.结果计算 (13)方法6.碳四中微量甲醇、二甲醚的分析 (15)1.方法概述 (15)2.仪器 (15)3.材料及试剂 (15)4.操作步骤 (15)5.结果计算 (16)方法7.树脂催化剂交换容量及含水量的测定 (18)1.树脂催化剂交换容量的测定 (18)2.树脂催化剂含水量的测定 (19)方法8.甲醇酸碱度的测定 (20)1.原理 (20)2.试剂和溶液 (20)3.仪器 (20)4.分析步骤 (20)5.结果的表示 (20)6.允许差 (21)方法1. 碳四原料组成分析1.方法概述本方法为气相色谱法，样品用盛有丁酮溶剂的耐压取样瓶采集。
样品在改性石墨化炭黑柱上分离后，用氢焰离子化检测器鉴定，面积归一化法定量。
本方法也可以用于“醚化反应物全组分分析”。
2.仪器2.1色谱仪推荐使用具有程序升温功能并带有填充色谱柱系统和FID检测器的高性能气相色谱仪。
2.2记录系统推荐使用进口的积分仪。
2.3色谱柱长4米内装改性石墨化炭黑的不锈钢色谱柱。
2.4采样及进样设备(1) 10ml耐压取样管（见右图），2只。
(2) 100微升耐压注射器，2只。
MTBE生产方法及工艺路线
MTBE装置生产方法及工艺路线1、生产方法及反应机理以混合C4馏份（所含异丁烯）和甲醇为原料，经大孔径强酸性阳离子交换树脂作用，合成MTBE。
反应产物经第一、二共沸精馏塔分离，塔底得到纯度大于98%的MTBE产品。
未反应C4经脱除甲醇、异丁烷、C3，经提浓得到正丁烯含量大于48%的粗丁烯产品。
异丁烯与甲醇合成MTBE反应是一个可逆放热反应，同时还伴有副反应发生。
反应经三段醚化反应之后异丁烯转化率可达到99.3%以上。
异丁烯生成MTBE的选择性大于99%，一段醚化反应器为列管式固定床反应器，二段深度转化反应器为筒式蛇管内冷固定床反应器，三段深度转化反应器也为筒式蛇管内冷固定床反应器。
主、副反应及反应热效应主反应：CH2CH3║∣CH3OH+CH3—C—CH3 CH3—O—C—CH3∣CH3ΔrH mΦ (298)=-36.5KJ/mol副反应：CH2 CH3 CH3║∣∣2 CH3—C—CH3 CH3—C—CH2 —CH2═CH3∣CH3ΔrH mΦ (298)=-69.3KJ/molCH2 CH3║∣H2O+CH3—C—CH3 CH3—C—OH∣CH3ΔrH mΦ (298)=-35.03KJ/mol2 CH3OH （CH3）2O+H2OΔrH mΦ (298)=-9.20KJ/mol由上述可以看出，用异丁烯与甲醇合成MTBE其主副反应均为放热反应。
2、工艺流程简述2.1、装置流程简述来自丁二烯抽提装置的混合C4原料进入原料罐R301/1.2，来自运销处的CH3OH原料进入甲醇原料罐R101。
分别经B101、B102提高压力后混合，混合物料经混合器混匀后进入一反离子过滤器，除去物料中的金属阳离子等有害杂质。
过滤后的物料首先进入H101/1.2与来自初馏塔底的产品MTBE换热。
温度升至35℃左右进入一反进料预热器H102。
用0.3MPa蒸汽或高温水将物料预热到40℃以后进入第一反应器(F101)，混合C4中的异丁烯和甲醇在大孔径强酸性阳离子交换树脂作用下，进行醚化反应生产MTBE。
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第一篇设计说明书
第1章 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、高辛烷值的液体，具有醚样气味，是生产无铅、高辛烷值、含氧汽油的理想调合组份，作为汽油添加剂已经在全世界范围内普遍使用。它不仅能有效提高汽油辛烷值，而且还能改善汽车性能，降低排气中CO含量，同时降低汽油生产成本。另外，MTBE还是一种重要化工原料，如通过裂解可制备高纯异丁烯，作为橡胶及其它化工产品的原料。
In the software design and calculation using Aspen Plus simulation process ,completed the simple calculation ,rigorous calculation .In the calculation of the distillation column equipment,through the Aspen simulation ,the number of theoretical plates 38(except for the condenser and reboiler ),feed location for the tenth plates ,reflux ratio is 7.Methyl tert-butyl ether column results in the required range ,can meet the requirement of the design of separation ,completed the design task .
在软件设计计算中运用了Aspen Plus模拟流程，完成了简捷计算、严格计算。在精馏塔设备计算中，通过Aspen模拟可知，理论塔板数38块（除冷凝器与再沸器），进料位置为第10块板，回流比为7。甲基叔丁基醚塔结果均在要求范围内，能都达到设计的分离要求，完成了设计任务。
关键词：甲基叔丁基醚；精馏；工艺设计
MTBE是含氧量为18.2%的有机醚类。它的蒸汽比空气重，可沿地面扩散，与强氧化剂共存时可燃烧。 MTBE的工业上的质量纯度要求一般约为97%~99.5%，分子式为： 。甲基叔丁基醚这种汽油添加剂的辛烷值是115，化学含氧量较甲醇低得多，利于暖车和节约燃料，蒸发潜热低，对冷启动有利。MTBE与汽油可以任意比例互溶而不发生分层现象，与汽油组分调和时，有良好的调和效应，调和辛烷值高于其净辛烷值。MTBE含氧量相对较高，能够显著改善汽车尾气排放。它具有良好的化学安定性和物理安定性，在空气中不易生成过氧化物，而且其毒性很低，在生产和使用过程中，不会产生严重毒害人体健康的问题。由于对环境保护的更高要求,世界各国都对汽油提出无铅化要求。在二十世纪九十年代,美欧各国通过立法制定了清洁汽油标准。我国从2001 年开始实行汽油无铅化并制定了新的汽油标准,对汽油质量提出了新的要求。新标准明确规定含氧量不低于2. 0 % ,这对全世界的炼油行业都产生了巨大冲击,为了适应清洁汽油的生产和环境保护的需要, 由FCC 联产MTBE 和TAME 等醚类汽油稳定剂的生产技术得到了很大发展,MTBE 等醚类产品是当代较理想的汽油稳定剂,近期内尚无其它产品可以取代。
摘要
本设计为年产5.5万吨MTBE装置工艺设计，主要完成了甲基叔丁基醚的物料衡算和热量衡算、精馏塔、塔顶冷凝器、塔底再沸器和泵等辅助设备的设计计算。查阅了《化工设计概论》、《化工原理课程设计》、《化工热力学》、《化工原理》、《分离工程》等资料。设计并绘制了甲基叔丁基醚的带控制点的工艺流程图、设备平面布置图及局部管道布置图。
但是，MTBE极易溶解于水中，主要由于地下和地上汽油贮罐的泄漏，美国在地下饮用水体中越来越多地发现了MTBE。MTBE即使浓度很低也会造致水质恶臭，美国环保局已将MTBE列为人类可能的致癌物质。而MTBE的生产状况还取决于甲醇、丁烷和汽油的价格。如果甲醇价格迅速降至达不到再投资经济性丁烷价格降到与汽油关系保持原水平，汽油价格在全球范围大幅度提高，则到2000年全球MTBE用量将从18.49Mt/a增长到20.86Mt/a，主要增长在远东。如果甲醇价格缓慢下降，丁烷价格略高于通常水平，欧洲和远东的汽油价格基本保持现有水平，则对欧洲MTBE的使用将产生不利影响，在远东市场亦将受到抑制。如果甲醇和丁烷的价格使生产MTBE不具竞争力，则更多的MTBE装置将进行调整，有些可能不得不停产。
Abstract
The design for process design of annual 55000 tons with MTBE device ,mainly to complete the material balance of methyl tert-butyl ether and heat balance ,distillation tower ,overhead condenser ,tower bottom reboiler design and calculation of the pump and other auxiliary equipment .Refer to“Introduction to Chemical Engineering Design”,“Course Design of Principles of Chemical Industry”,“Chemical Engineering Thermodynamics”,“Principles of Chemical Industry”“Separation Engineering”data.Design ang drwn the process flow diagram ,equipment layout ,equipment layout ang piping layout with the control points of MTBE.