1.6 设计依据
根据有关国家标准以及小试实验数据进行设计,部分使用,参考的设计标准及设计规范[7]:
生产过程危险,有害因素分类与代码(GB/T 13861-1992)
常用危险化学的分类标准(GB 13690-1992)
压力容器中化学介质毒性危害,爆炸危险程度分类(HG 20660-2000)
建筑设计防火规范(GB 50016-2006 )
钢制压力容器(GB 150-1998)
工艺系统工程设计技术规定(HG/T 20570-1995)
化工设备设备布置设计规定(HG 20546-1992)
化工企业安全卫生设计规定(HG 20571-1995)
石油化工企业总体布置设计规范(SH/T 3032-2002)
椭圆形封头型式与尺寸机械行业标准(JB/T 1154-1973)
90°折边锥形底椭圆形盖容器基本参数(JB 1425-1974)
立式椭圆封头容器基本参数(JB 1426-1974)
2 工艺流程设计
2.1 生产工艺的论证,选择
2.1.1方法比较
我国制造MTBE的碳四原料有两种来源:一种是炼油厂的催化裂化设备(即FCC)石油液化气中的碳四;另一种是轻油裂解制乙烯的副产碳四。国外除了以上两种来源外,还有一种来源是利用了油田气正丁烷经过异构化,脱氢制取的异丁烯。由于受上游设备的限制,以FCC的副产碳四,乙烯的副产碳四为原料,MTBE的年产量多在10万吨以下[6]。油田气的来源丰富,以此作为原料,MTBE的年产量可以达到50-70万吨。FCC的 副产碳四用来进行醚化反应时,放热的量不大,反应比较缓慢,易于控制。醚后碳四是烷基化的优质原料[7]。乙烯的副产碳四用来进行醚化反应时,放热量剧大,反应剧烈,尤其是开车时,稍有不慎,床层就会超温。醚后碳四中的1-丁烯含量可以高达约60%,是制取高纯度的1-丁烯的优质原料[8]。
异丁烯与甲醇的醚化过程是通过亲电加成的原理进行的,异丁烯在酸性催化剂的作用下身为质子的接受体发生质子化反应,生成碳离子;碳离子作为中间产物,再立刻与亲核试剂CH3O-反应生成MTBE。所以,反应的第一步为速率控制,反应速率只和异丁烯的浓度有关,而与甲醇浓度无关[9]。
MTBE合成工艺由原料预处理,醚化反应,甲醇、残液,醚的分离组成,但是最关键的是醚化反应。醚化反应技术按反应器可以分为6种,现简要介绍如下[10]:
(1) 列管固定床反应技术
采用列管固定床合成MTBE工艺流程:碳四物料中的异丁烯与甲醇,在列管固定床的反应器中,在催化剂的作用下开始进行反应,反应热由壳层冷却水带走,生成的MTBE产品在共沸蒸馏塔中分离,未反应的碳四物料,甲醇从塔顶流出,经水萃取,甲醇精馏回收未参加反应的甲醇。国内用该技术的MTBE生产设备有两套,加工能力为25.5 kt/a。
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