从MTBE的市场看,虽然目前我国有MTBE生产装置40多套,总年产能力达到150万吨,但与车用汽油的增量相比仍是微不足道的,随着国民经济的快速发展,特别是加入WTO之后,中国人的汽车拥有量将飞速增长,可能会是加入WTO之前的几倍,无铅汽油的需求不可避免地快速增加,短期内不会受到MTBE禁用的冲击,从而国内的MTBE需求在一段时间内还将稳步增长。近一个时期,国内外都在试用乙醇汽油。而乙醇也有它不利的一面,一是乙醇成本高需要国家补贴;二是乙醇与汽油的互溶性不好,存放过久会分层,只能现用现配,使用不便;三是新建大规模乙醇生产基地,需巨大投资。综合分析,通过添加MTBE提高辛烷值是目前提高我国汽油质量的最经济的手段。特别是我国的西气东输工程投用后,催化裂化副产的C4 必须寻找新的出路。近两年来,东部地区的许多炼油企业纷纷扩大或新上MTBE生产规模,一方面解决了当前车用汽油辛烷值不高不能上市的燃眉之急,同时也为13后的C4 产品解决后路。可以预见,西气东输工程投用后,我国MTBE在近lO年还会有大的增长。
1.1.3 设计依据
根据要求,设计年产12万吨MTBE的生产工艺。由于MTBE取代四乙基铅可减少环境污染,且用途广泛,促使世界各国对MTBE的需求量日益增加,因此世界各国在寻求更先进的方法,投资建厂生产MTBE。由此可见,建设项目具有十分重要的意义。目前合成MTBE的方法主要有:离子交换树脂法、硫酸法、催化蒸馏法。目前催化蒸馏法最先进,但远没有广泛应用。硫酸具有腐蚀性,因此本设计是采用离子交换树脂法。此法工业应用最早,技术上比较成熟,采用一器一塔流程,能耗低,经济合算。
(1) 催化蒸馏法
催化蒸馏是将催化反应与蒸馏过程在同—设备中同时进行的工艺技术。其反应段的原理、结构比较复杂,在反应段中,必须使汽相、液相的物料都能同时对流通过并完成传质传热,又要能进行醚化反应。而醚化催化剂是直径为φ0.3~1.2mm的小球,如果直接装在催化蒸馏塔的反应段,阻力很大,难以实现汽相、液相的物料都能同时对流通过反应段,所以反应段必须设计特殊的催化剂装填结构。它是由多个重叠设置的固定床,在每一个固定床中都留有汽相通道,汽相通道不装填催化剂,以使塔内向上流动的汽相物料通过催化剂床层。在每相邻两个床层之间设有至少一个理论塔板,在这些塔板上进行汽、液两相物料的传质、传热。热、质传递后的汽相物料经汽相通道穿过催化剂床层,进而流向上一层塔板,继续进行热、质传递。热、质传递后的液相物料向下流动,经分布器流向固定床。在催化剂的作用下,使没反应完全的异丁烯与甲醇进行醚化反应。没有反应完全的C4馏分与甲醇共沸物流至上一层塔板,再一次进行传质、传热。热、质传递后的液相物料再在催化剂作用下进行醚化反应,没有反应完全的C4馏分与甲醇共沸物流至上一层塔板,再一次进行传质、传热。这样每一个床层和分离塔板构成一个反应、分离单元。如此的多次反应、分离后,使C4中异丁烯含量减少到预期的含量为止。MTBE反应本来就是一个可逆平衡反应,由于反应与分离两个单元操作在一个设备中进行,因此在每个反应、分离单元中,反应物料中的MTBE含量低于平衡浓度,破坏了反应平衡,促使每个反应、分离单元向有利于醚化反应方向进行,即使在异丁烯浓度较低时,异丁烯的转化率也能达到预期的值。
在醚化反应中合成MTBE的反应热,被用于使进入催化蒸馏塔的进料汽化,并且在催化蒸馏塔反应段的反应热直接被利用为该塔的热源,因而该种工艺可降低能耗。 年产12万吨MTBE甲基叔丁基醚装置生产工艺设计+CAD图纸(3):http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_2541.html