MTBE装置初步设计

能源化学工程专业课程设计

12万吨/年甲基叔丁基醚装置的初步设计

院系：化学化工学院

2016.5.27

12万吨/年甲基叔丁基醚装置的初步设计说明书目录

1项目可行性论证

1.1项目名称及背景

1.1.1项目名称——见任务书

1.1.2项目背景

(1)甲基叔丁基醚（MTBE）的物理化学性质

(2)产品性能

(3)产品的主要用途

(4)产生的市场需求预测

1.2原料及产品方案

1.2.1主要原料及产品的规格

1.2.2产品产量及原料消耗量

1.3MTBE的生产现状及发展趋势

1.3.1MTBE的生产方法

1.3.2国内外生产现状及发展趋势

1.4MTBE的工艺路线的选择

1.4.1国内外常用的MTBE生产工艺

1.4.2几种生产工艺的对比

1.4.3所选生产工艺的工艺流程及主要操作条件

(1)工艺流程说明

(2)主要化学反应

(3)主要单元设备的工艺操作条件

2?万吨/年甲基叔丁基醚装置工艺流程模拟

2.1热力学模型的选择

2.2化学反应方程及反应参数的设置

2.3主要模拟单元参数的设置

2.4全流程模拟结果

2.4.1模拟截图

2.4.2全装置的物料衡算和热量衡算结果

2.4.3主要单元设备的模拟结果

反应器、精馏塔、水洗塔等——根据模拟计算结果整理完成，可打印。

2.5模拟结果分析

转化率、收率等。

3主要设备的工艺设计

3.1甲醇精馏塔工艺设计

3.1.1塔板结构设计

3.1.2水力学校核

3.1.3精馏塔的设计条件单

3.2甲醇精馏塔顶冷凝器或塔底再沸器的工艺设计

3.1.1面积初步估算

3.1.2换热器选型

3.1.3校核

3.1.4换热器的设计条件单

4原材料、动力消耗

4.1原材料消耗

4.2动力消耗定额及消耗量

5MTBE装置设备布置

5.1设备布置原则或方法

5.2化工设备布置图

6总结

7参考文献8致谢

1项目可行性论证

1.1项目名称及背景

1.1.1项目名称——见任务书

1.1.2项目背景

（1）甲基叔丁基醚（MTBE）的物理化学性质

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。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的纯度约为97%~99.5%，分子式为：CH3OC(CH3）3，相对分子量：88.15，CAS NO.：1634-04-4。MTBE是一种高辛烷值（研究法辛烷值115）汽油添加剂，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，常用于无铅汽油和低铅油的调合。也可以重新裂解为异丁烯，作为橡胶及其它化工产品的原料。

（2）产品性能、用途

该品有类似樟脑的气味，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。该品同其他甲基叔烷基醚一样，还有另一个非常重要的性能，即很强的抗自动氧化性，不易生成过氧化物。

主要供炼油厂作高辛烷值汽油的调合剂，也可作石蜡、油品、香料、生物碱、树脂、橡胶的溶剂、有机合成反应剂。易燃易挥发，遇火种、热源有爆炸的危险。作为汽油的添加剂由于MTBE有很高的净辛烷值,而且对于直馏汽油、烷基化汽油、催化裂化汽油、催化重整汽油等各种汽油有着良好的调和效应,有较高的调和辛烷值,在汽油中加入有增加汽油辛烷值、限制四乙基铅的作用。因此,作为无铅汽油添加剂的MTBE,在当今社会有更深远的意义。

(3)产生的市场需求预测。

产品规格（质量分数）：

需求:近年来在汽油高标号需求大幅增长的推动下，国内MTBE产量随着产能大幅增长，但仍未能满足国内MTBE的需求。从2009年开始，国内的MTBE的需求增速较快，整体处于供小于求的局面。特别是2009年国家提出东盟进出口优惠政策之后，中国的MTBE的进口市场活跃度明显增加，进口量大幅增加。据悉，2011年MTBE进口量已超过74．15万吨，出口量甚微。

随着国内汽车行业的迅速发展，对汽油需求量呈每年持续增长的态势，所以对MTBE 的需求量也越来越大。而且随着我国对油品质量升级及排放要求的提高，对93#汽油、97#汽油的消费量日益增多，90#汽油的消费比例日益下降目前两大集团基本全部停供，90#汽油的消费比例已经由2000年的80％下降到现在的30％左右，所以汽油对MTBE的消费和添加比例在逐步提高。另外，近年来随着调和技术的不断成熟，MTBE用于调和油的量不断增多，而且使用芳烃调和出来的芳烃油不用交纳消费税，增加了调油商的效益空间，也促进了MTBE的使用。目前国内MTBE生产技术基本实现国产化，以催化蒸馏为核心的组合工艺技术成为主体技术。在汽车工业快速发展、车用汽油质量标准不断提升的拉动下，国内MTBE需求仍将以较快速度增长。

供应：中国目前是世界上仅次于美国的第二大MTBE生产国。据不完全统计，截至2013年，我国共有MTBE生产装置60余套，总产能接近700万吨。其中，三大主营炼厂（中石化、中石油和中海油）的产能为285.7万吨，地方炼厂的产能为413.4万吨。目前我国MTBE产能约为620万吨／年，全年装置平均开工率约为64％，其中主营单位装置开工率较高，平均达到80％以上，地炼MTBE装置开工率却不足50％，主要受上游原料的制约。2010年国内MTBE实际产量400万吨左右进口量为74．15万吨，出口量为5．23万吨，所以2010年MTBE表观消费量约468万吨。由于国内大部分MTBE生产企业有比较成熟的配套装置，75％以上的产量自用，只有不到25％的产量作为商品在市场上流通，因此国内市场上MTBE作为商品流通的量在100万吨／年左右。

2008年一2010年之间，MTBE产能增长较快，由255万吨／年增长到620万吨／年，平均年增幅47％左右，实际产量年均增长率为33％。而MTBE产量相对于产能而言增长较慢，年均增长率为20％左右。据统计，2011-2013年间约200万吨的MTBE生产装置投产，届时国内产能将达到820万吨，年左右，而产量可能增长较慢，预计年均增长率在8％。

1.2原料及产品方案。

1.2.1主要原料及产品的规格