气分MTBE装置技术讲座.ppt

单击此处编辑母版标题样式,,,,*,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,1,,气分,、,MTBE,装置简介,,,石化公司,,气分车间,2,,,主要内容,：,一、气分装置,,（一）装置概述 （二）装置,的工艺,特点,,（三）,装置安全特点,（四）,装置的基本原理,,,（五）,装置工艺原则流程图,（六）,装置的工艺控制指标,,,（七）,装置物料及能量平衡,（八）,装置技术改造,,,（九）,装置的现状分析,(,十,),、装置下一步的工作重点,,,二、,MTBE,装置,,（一）,装置概述,（二）,装置的工艺特点,,,（三）,装置的基本原理,（四）,装置工艺原则流程图,,,（五）,装置的工艺控制指标,（六）,装置物料及能量平衡,,,（七）,装置技术改造,（八）,装置的现状分析,,,（九）,装置下一步的工作重点,,3,,,,,,,,,第一部分,:,气体分馏装置简介,4,(,一,),、装置慨述,,前郭石化分公司气体分馏装置是,1993,年,4,月破土动工，,1994,年,9,月建成，并于同年,11,月一次投料试车成功本装置,原设计年加工能力为,12,万吨，,由洛阳工程公司设计。

经过,2000,年,8,月改造后年加工能力达到了,16,万吨装置的,原料为重油催化生产的经过脱硫脱水处理的液化气（总硫≤,20ppm,、微量水≤,500ppm,）生产的主要产品有：,,混合,C4,馏分：主要为,MTBE,装置提供原料精丙烯（纯度≥,99.5%,）：主要为聚丙烯装置提供原料丙烷馏分（纯度≥,87%,）,5,(,一,),、装置慨述,,为了配合,1,万吨,/,年聚丙烯装置的投产，给聚丙烯装置提供高质量的精丙烯，于,1995,年,11,月在我装置后部增建了一套我厂设计室设计的处理能力为,7,万吨,/,年的丙烯脱硫脱水精制系统本装置所使用的仪表为,FC,系列可编程调节器，主要控制方案有：,T201,顶压力采用分程控制、,T203,顶压力采用,“,热旁路,”,控制、塔底温度采用与重沸器热源介质流量串级控制装置占地面积,63,×,62=3906,平方米本装置共有设备,71,台，其中塔,10,台，冷凝冷却器,14,台，空冷器,3,台，换热器,5,台，容器,14,台，机泵,23,台，升压器,2,台6,表,1,设备概况表,设备名称,,,总数,,（台）,气分（台）,,精制,,（台）,设备名称,,总数,,（台）,气分（台）,精制,,（台）,塔类,10,4,6,机泵,23,21,2,冷却器,14,14,,空冷器,,3,3,,换热器,5,5,,升压器,,2,,2,容器,14,11,3,合计,,71,58,13,7,(,一,),、装置慨述,装置的具体位置,:,,,,四氢氟喃装置,,,叠合装置,MTBE,装置,,,重油催化装置,,正门,,,,8,二、,装置的工艺特点,,,,确定合理的流程方案，这涉及到生产能力、工艺要求、产品质量、设备投资、消耗、操作等方面的问题，根据我公司生产工艺总体流程安排，确定我装置为采用能生产精丙烯、丙烷和混合,C4,的三塔流程，从操作和投资费用来考虑，此方案优于其他方案，由于后部无配套装置，因此混合,C4,不作进一步的分离,,9,三、装置安全特点,,,气体分馏装置的任务是以液化石油气为原料生产合格的精丙烯、丙烷和混合,C4,馏分，从原料到产品这些物质具有闪点低、引烃能量小、爆炸下限低、爆炸范围大等特点，一旦发生泄漏，遇着火源就有燃烧、爆炸的危险，所以它们均属于易燃易爆危险品。

根据国家有关规定，本装置属于甲,A,类火灾危险的场所10,,四、,气体分馏装置的基本原理,,气体分馏装置是以液化气为原料,,,通过分馏生产出精丙烯、丙烷和混合,C4,馏分的过程分馏是利用烃类的物理性质的差异进行组分分离的物理方法，即根据被分离组分的相对挥发度的不同进行分离，这就是分馏过程气体分馏是根据在一定的温度、压力条件下，混合物中各组分的相对挥发度不同而进行气体分离的一种方法气体分馏工艺最基本的设备是由精馏塔、冷凝冷却器和重沸器组成的塔内装设塔板进料板以上为精馏段，进料,11,四、,气体分馏装置的基本原理,板以下为提馏段，塔内进行精馏过程原料进入进料板，其汽、液相在进料板的温度、压力下分别与塔内的汽、液相混合后，,汽相上升到精馏段，液相下流到提馏段通过塔板的精馏 作用，沿塔高向上，轻组分浓度递增，温度递减；沿塔高向下，重组分浓度递增，温度递增塔顶馏出物经塔顶冷凝冷却器冷凝冷却，一部分抽出作为塔顶产品，一部分送回塔顶作塔顶回流塔底由重沸器提供热量，将塔底物加热，使塔底物中所含部分轻组分蒸发，作为塔内蒸汽塔底（或重沸器）液相抽出一部分送回塔内，一部分作为产品12,四、,气体分馏装置的基本原理,,气体分馏的基本工艺过程示意见下图。

冷却器,,精馏塔,塔顶馏出物,,,,进料,,,,重沸器,,塔底物,,,,,,,13,五、装置工艺原则流程图,,,C2.C3 C2 C,=,3,,,,C2C3C4C5 C3,,,,,,,,,C4C5 C,O,3,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,14,五、装置工艺原则流程图,,,C2.C3.C4.C5 C2.C3 C2 C,=,3,,,,,T201 T202 T203A T203B,,,,,C,O,3,,C4C5 C3,V201,V202,V203,V204,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,15,五、装置工艺原则流程图,,V-01,,,G-01/AB G-02 G-03 G-04,,,,,,精丙烯,,,,丙烯来,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,16,,六、,装置的工艺控制指标,1,、原料及,产品质量控制指标,项 目,设计指标,实际控制,碳二含量,%,（重）,≤2,≤1,碳五含量,%,（重）,≤3,≤1,总硫,PPM,≤20,≤20,水,PPM,≤500,≤500,丙烯纯度,%,（重）,≥ 99.5,≥ 99.6,丙烯含水,PPM,≤100,≤100,丙烯总硫,PPM,≤5,≤5,丙烷纯度,%,（重）,≥87,≥90,,,,,,,17,,六、,装置的工艺控制指标,2,、主要工艺控制指标,项 目,设计指标,实际控制,T201,进料温度℃,,71,70,T201,顶压,MPA,1.85,1.80,T201,底压,MPA,1.95,1.85,T201,底温℃,,104.8,100,T201,顶回流比,%,2.4,2.4,T201,顶回流温度℃,,41.8,32,T202,顶压,MPA,2.65,2.15,T202,顶回流比,%,,17.6,,15,T203/A,底温℃,57.5,56.5-57.5,T203/B,顶压,MPA,,1.85,1.70,18,七、装置物料及能量平衡,,1,、物料平衡：,,,物料名称,,设 计,1999,年（改造前标定）,2000,年（改造后标定）,,,收率,%,,收率,%,,收率,%,,入 方,,液态烃,100,100,100,,,出 方,,精丙烯,33.10,34.48,33.19,,丙烷馏分,,9.24,7.39,5.57,,叠合原料,55.41,56.65,59.88,,燃料气,+,,损失,2.25,1.48,1.36,,丙烯回收率,,93,94.27,96.78,19,2,、能量平衡,,名 称,单耗,/,吨原料,设 计,1996,年,,（标定）,,2000,年,,（标定）,,循环水,t/t,,61.19,94.00,108.04,电,Kw.h(,度,)/t,11.84,9.15,5.276,1.0Mpa,蒸汽,t/t,0.23,0.90,0.905,110℃,热水,,t/t,12.58,,,凝结水,,t/t,-0.23,,-0.905,新鲜水,,t/t,,,0.30,单位能耗,万大卡,/,吨,57.07,85.11,74.94,20,八、装置技术改造,,1995,年，由于装置刚刚开始运行，装置的各种矛盾都暴露了出来，机泵密封的严重泄漏，曾一度影响装置的正常运行，经过多方努力，并采取了相应的措施，如,P202,一泵两用、应用变频调节器等，使这一问题基本得到了解决。

装置运行刚刚步入好转，循环水水质差、来水温度高、压力波动等因素，特别是夏秋两季严重威胁着装置的平稳生产虽采取将二循环水（后改至四循环）并入我装置，大修中又增设了一台冷凝冷却器（,E203C,），,1996,年又对部分冷凝冷却器进行了两次除垢处理等措施，但效果不够理想，,1997,年公司对全厂循,21,八、装置技术改造,环水水质、温度、压力等进行了一系列相应的处理，从,97,年夏秋两季冷凝冷却器运行情况来看，效果比较理想，至此循环水的影响因素才得以缓解装置自投产以来，主要进行了以下一些技术改造：,,,1,、由于来自外界系统的热水所供给的热量满足不了装置的需要，所以在装置投产初期，装置热源,110,℃,热水全部改为,1.0Mpa,蒸汽2,、脱丙烷塔（,T201,）和精丙烯塔（,T203,）的压控调节由原来的冷、热路三通调节改为热旁路调节22,八、装置技术改造,3,、由于冷却效果不佳的原因，脱丙烷塔（,T201,）塔顶增设塔顶冷凝冷却器（,E203/C,）4,、,P205/A,、,B,、,P206/A,、,B,等机泵安装了变频调速器,,,5,、脱丙烷塔顶回流泵（,P202,）出口与脱乙烷塔进料泵（,P203,）出口加连通线，停运行,P203,，可用,P202,一泵代两泵。

6,、在进装置液态烃原料线以及丙烷、丙烯、混合碳四出装置线都安装了质量流量计7,、为了安全以及局部设备便于切除或切换，装置内所有冷换设备的烃线出入口都增加了切断阀及相应的跨线23,八、装置技术改造,8,、将原一催化装置供应全公司瓦斯的,H206,，搬迁到我装置9,、根据停工时各局部存液较多，在个别部位增加了停工抽出线，以减少停工期间的物料损失2000,年根据公司生产规模，对,气体分馏装置进行了扩能技术改造，改造规模为,16,万吨,/,年，其改造主要内容如下：,,,1,、四个塔主体不动，重新确定塔盘开口率2,、更换,T201,进料泵、,T202,回流泵，其他机泵不动24,八、装置技术改造,3,、为增加,T203,顶的冷却效果，新增了三台蒸发式空冷器，原料预热器整体更换，,E204,、,E205,、,E207AB,壳体不动，仅更换管束，以增大换热面积4,、部分工艺管线改造5,、各塔底重沸器及原料预热器热介质控制方案改造25,九、装置的现状分析,,,装置经过十余年的运行，通过摸索和改造，进一步得到了完善和优化，但仍然存在某些薄弱环节，仍然存在制约装置平稳运行的,“,瓶颈,”,，特别是,目前气分装置的加工量为,23t/h,，是设计负荷的,115%,。

即在超设计负荷下运行，而维持目前的负荷，有以下因素影响装置的平稳安全运行：,,,1,、,T203,冷却效果的好坏直接影响气分装置的加工负荷，由于我装置又是四循环的末端，特别是夏秋两季，对丙烯的回收率影响较大26,九、装置的现状分析,,,2,、热源介质流量控制调节阀无法投自动，原因是蒸汽流量表为电容式涡街流量计，由于设计参数和安装等原因使测量的流量数据不准因此只能手动调节，当,1.0Mpa,蒸汽压力波动时，给各塔的温度平稳控制带来了很大的难度3,、蒸汽冷凝回水系统管线振动较大，经常有震裂的现象发生，对安全生产是个威胁，原因是各塔热介质回水的温度、相态不同所致27,十、装置下一步的工作重点,,,1,、为保证装置三年两修或两年一修中长周期平稳安全运行，消除,制约装置平稳运行的,“,瓶颈,”,，积极解决装置上述存在的问题及目前高负荷生产中出现的制约平稳生产的问题2,、为降低能耗对装置热源进行改造（即使用低温热）3,、学习其他厂家同类装置的先进经验，找出我装置的差距，早日使装置达标28,,,,,,,,,第二部分,:MTBE,装置简介,29,一、装置慨述,,前郭石化分公司,MTBE,装置是,95,年,4,月破土动工，因某种原因装置缓建，根据市场需要，该装置于,1999,年,5,月续建，同年,10,月开工试车。

本装置,设计生产规模为年产,2,万吨,MTBE,产品，,由洛阳工程公司设计装置的原料为,气体分馏装置生产的混合,C4,组分和外购的甲醇，在催化剂作用下，经过反应、分馏、萃取、回收的工艺过程，生产出,MTBE,（纯度≥,95%,）,和未反应,C4,30,一、装置慨述,,本装置所使用的仪表为,SMAR,公司生产的、以四回路调节器（,CD600,）作为控制单元的小型集散控制系统，用其对全装置进行集中管理和控制主要控制方案有：反应进料即以混合,C4,流量为主回路，甲醇流量为付回路的双闭环比值控制系统、 共沸塔底温度与重沸器热源介质流量组成串级控制系统、甲醇精馏塔塔底液位与塔底抽出流量组成均匀控制系统装置占地面积,62,×,62=3844,平方米本装置共有设备,48,台，其中反应器,2,台，塔,3,台，冷凝冷却器,9,台，换热器,6,台，容器,11,台，机泵,17,台31,表,1,设备概况表,设备名称,,,总数,,（台）,设备名称,,总数,,（台）,塔类,3,机泵,17,冷却器,9,反应器,,2,换热器,6,,,容器,11,合计,,48,32,二、,装置的工艺特点,,,,本装置采用膨胀床、固定床结合，低醇烯比的,MTBE,合成技术，即混合,C4,中的异丁烯和甲醇合成,MTBE,的工艺过程，该设计异丁烯的转化率达到,90%,以上，具有以下特点：,,,1,、,膨胀床反应器具有结构简单，装卸催化剂简易方便等优点，而且径向温度分布梯度小，有利于反应热扩散，不易由于局部超温而使催化剂受损，引起二甲醚（,DME,）、二聚异丁烯等付产物增多。

33,二、,装置的工艺特点,,,,2,、采用低醇烯比将有利于减少,DME(,付反应产物,),的生成以满足下游装置进料的要求3,、降低醇烯比还有利于减少甲醇回收系统的设备尺寸及能耗34,,三,、,装置的基本原理,MTBE,（甲基叔丁基醚）是用于生产新配方汽油的优良调和组分，是实施汽油无铅化的重要手段之一它可以代替四乙基铅作为高辛烷值汽油的添加剂，其马达法 辛烷值,101,，研究法辛烷值,118,MTBE,的合成是在催化剂的作用下，混合,C4,中的异丁烯和甲醇反应制得的具体反应过程如下，其反应是一个可逆放热反应CH3OH + (CH3)C=CH2 === CH3O-C(CH3)3,35,四、,装置的工艺原则流程图,,该装置由反应部分、产品分离部分及甲醇回收部分组成其流程有以下特点：,,,1,、反应部分由一个,膨胀床反应器和一个固定床反应器组成，为取走反应热，膨胀床反应器采用了外循环冷却取热，因在一级膨胀床反应器中,异丁烯已反应,80%,以上，,固定床反应器,异丁烯转化率较低，反应温升很小，故,固定床反应器不设外循环冷却取热36,四、,装置的工艺原则流程图,2,、产品分离部分采取先共沸蒸馏，分离出,MTBE,产品，然后用无离子水为萃取剂，萃取脱除,C4,中的,MeOH,，这种产品分离流程，可避免因水洗脱除,MeOH,，再蒸馏分离的,C4,和,MeOH,而引起的,MTBE,产品的部分损失和含水,MTBE,产品的干燥问题。

37,五、装置工艺原则流程图,,,,,,R201 R202 T201 T202 T203,,,,,甲醇,,,混合,C4 MTBE,产品 未反,C4,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,38,五、装置工艺原则流程图,,,V201 V205,,T201,,T202 T203,,R201,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,39,,六、,装置的工艺控制指标,1,、,主要工艺控制指标,,项 目,设计指标,,实际,,,初期,后期,,,,一,,,反,入口温度（℃）,48,50,40,,出口温度（℃）,80,70,60,,压力,Mpa(,绝）,1.4,1.4,1.15,,醇烯比甲醇,/,异丁烯（分子比）,0.95,0.95,0.95,,循环比（重量）,1.5,1.5,1.5,,二,,反,入口温度（℃）,40.8,48,40,,出口温度（℃）,48.2,63,45,,压力,Mpa(,绝）,1.38,1.38,1.10,,异丁烯转化率（,%,）,90,90,92,40,,六、,装置的工艺控制指标,1,、主要工艺控制指标,项 目,设计指标,实际控制,T201,进料温度℃,,61.5,60,T201,顶压,MPA,0.65,0.65,T201,底温℃,,128.8,125,T201,顶回流量,,10,9,T202,顶压,MPA,0.60,0.5,T202,温度℃,,35,,35,T202,料水比,2.75:1,2:1,T203,底温℃,105,100,T203,顶压,MPA,,0.15,0.15,41,,六、,装置的工艺控制指标,2,、,产品质量控制指标,项 目,设计指标,实际控制,,,,MTBE,纯度,%,（重）,≥ 95,≥ 95,,,未反应,C4,中,,MeoH,含量≤,50PPm(Wt),,≤50,,MTBE,含量≤,50PPm(Wt),,≤50,,DME,含量≤,100PPm(Wt),≤100,,,,,,,42,七、装置物料及能量平衡,,1,、物料平衡：,,,物料名称,,设 计,2000,年（标定）,,,收率,%,,收率,%,,入 方,,,混合,C4,馏分,100,100,,,甲 醇,,,,,出 方,,MTBE,24.21,22.43,,未反,C4,,75.77,75.86,,燃料气,+,,损失,0.02,1.71,,异丁烯回收率,,90,92.14,43,2,、能量平衡,,名 称,单耗,/,吨,MTBE,产品,设 计,2000,年,,（标定）,,循环水,t/t,,75.88,72.56,电,Kw.h(,度,)/t,39.08,34.49,1.0Mpa,蒸汽,t/t,1.30,1.24,凝结水,,t/t,-1.30,-1.24,新鲜水,,t/t,5.47,5.23,单位能耗,万大卡,/,吨,109.46,104.40,44,八、装置技术改造,,装置自投产以来，主要进行了以下一些技术改造：,,,1,、,E208A/B,、,E209A/B,冷换器由新鲜水冷却改为循环水冷却，防止对系统循环水质的污染。

2,、部分机泵安装了变频调速等设施，主要是,P202B,、,P203B,3,、部分机泵由普通离心泵改造为磁力泵，主要是,P208B,、,P208C,,4,、共沸塔顶压力控制由原设计的,“,热旁路,”,改为冷却器循环水流量控制45,九、装置的现状分析,,,目前,MTBE,装置的加工量为,13t/h,，是设计负荷的,130%,即在超设计负荷下运行，而维持目前的负荷，有以下因素影响装置的平稳安全运行：,,,1,、由于目前的加工负荷高于设计负荷,30%,，塔顶冷凝冷却器、塔底重沸器、部分管线的负荷已满足目前的生产需要，操作条件比较苛刻，增加了操作的难度46,九、装置的现状分析,,2,、,MTBE,装置的调节阀全部选用鞍山热工仪表厂的单座式调节阀此调节阀的缺点是当前后压差大时，调节阀不动作或动作缓慢并有关不严的现象因此对平稳调节参数带来了较大的难度，投用自动只有,11.11%,，且有一部分还用付线控制47,十、装置下一步的工作重点,,,1,、消除,制约装置平稳运行的,“,瓶颈,”,，积极解决装置上述存在的问题及目前高负荷生产中出现的制约平稳生产的问题2,、学习其他厂家同类装置的先进经验，找出我装置的差距，早日使装置达标。

48,谢 谢,,。