1、MTBE裝置流程模擬計算一、工藝流程簡述 MTBE（甲基叔丁基醚）是理想的高辛烷值汽油添加劑，是近20年長盛不衰、銷售量最大、發展最快的化學品。含10MTBE的汽油能使燃料消耗下降7左右。除了增加汽油含氧量外，還可以促進清潔燃燒，減少汽車有害氣體排放對大氣的污染。 但是MTBE極易溶解于水，當地下儲油罐泄漏或汽油溢撒至地面時，MTBE分子會比汽油中的其他成分更快地穿過土壤進入地下水，即使在濃度很低的情況下，也會導致水質惡臭。美國地質調查表明，使用新配方汽油的地區中20地下水檢測到MTBE，而未使用新配方汽油的地區只有約2的地下水檢測到MTBE。近年來美國聯邦研究部門展示MTBE是可能對人類致癌

2、的物質。美國加利福尼亞州已決定在2002年12月31日后禁止使用MTBE。根據這一趨勢，美國其它州也可能在不久的將來限用或禁用。歐洲的汽油儲罐主要為地上罐，與美國的情況不同，所以一直未采取限制措施。我國國內MTBE的需求，主要受國內外高標號汽油需求的影響。2000年國家公布了新標準汽油的質量標準，其中增加了苯含量，芳烴含量和烯烴含量的測定項目，規定汽油中烯烴含量不大于35，另外還有氧含量的指標要求。目前，國內新標準清潔汽油的產量還不高，因此要全面適應2003年1月1日起在全國范圍內實施新標準清潔汽油的要求，就需要大量生產新標準清潔汽油的添加劑，所以近幾年內作為高辛烷值汽油主要調和組分MTBE的

3、需求量還會有所增加。 自1973年世界上第一套年產10萬噸的MTBE裝置在意大利建成投產以來，我國從上世紀70年代末80年代初開始進行合成MTBE技術的研究。至1984年，我國第一套以固定床列管式反應器為基礎的年產5500噸工業實驗裝置在齊魯石化公司橡膠廠建成投產，經過多年生產實踐和不斷的技術改進，目前我國MTBE生產技術有：固定床技術、膨脹床技術、催化蒸餾技術、混相床和混合反應蒸餾等多種生產技術。生產規模也從年產千噸擴大到年產14萬噸，先后有6種生產技術成功地用于我國的近40套MTBE裝置，技術水平達到當前世界先進水平。而且全部設備實現國產化，整個生產過程采用DCS控制，產品質量穩定。當前國

4、內外較先進的MTBE工藝為反應精餾工藝，其生產裝置由醚化反應器、甲醇凈化及反應精餾、甲醇回收三個生產單元構成。反應精餾生產技術工藝過程為：混合碳四與甲醇按一定比例混合，進入裝有凈化劑的離子過濾器過濾掉陽離子和水，再經預熱后，首先進入反應器進行反應，在反應器中絕大部分的異丁烯與甲醇反應生成MTBE。從反應器的底部出來的物料再進入反應塔，使在反應器內未轉化完的異丁烯在反應塔內進一步反應。醚化反應后的物料由反應塔底部流出，經換熱器換熱、冷卻后得MTBE產品，醚后碳四及甲醇從反應精餾頂部餾出去水洗塔由水萃取后去甲醇回收塔回收甲醇。本模擬例題為MTBE反應精餾工藝全裝置模擬；在本例題中用到了PRO/II

5、的轉化率反應器、一般精餾塔、液-液萃取塔等基礎模塊，還用到了計算模塊、單變量、多變量控制器等高級模專塊。 其流程如圖8-1所示，所涉及主要模塊有轉化率反應器（R501、R503）、普通精餾塔（C501、C503）、液-液萃取（C502）、計算模塊（C-1、C-2）、物流計算器（D102）。圖8-1 MTBE裝置模擬計算流程圖501碳四進料； 502預反甲醇進料； 508反應精餾塔甲醇進料； 510MTBE產品；512水洗水；513醚后碳四；V1不凝氣；516回收甲醇；517回用水洗水二、需要輸入的主要參數1、 裝置進料數據 表8.1 進料數據501502508512Temperature C2

6、5252540Pressure kPag298.675100700150Vapor Frac0000Mole Flow kmol/hr74.7081315.166941.31110355.45984Mass Flow kg/hr4250485.093841.940851000Volume Flow l/min122.23310.192560.88127117.0349Mass Flow kg/hr C3=4.25000 C321.25000 IC41292.425000 NC4405.875000 IC4=807.075000 NC4=595000 TC4=645.15000 CC4=449.

7、225000 1,3C4=0000 IC529.75000 MA0483.953841.851292 H2O01.140.08956998 TBA0000 MTBE0000 DME0000 MSBE00002、 單元操作參數表8.2 單元操作參數E501進料預熱器出口溫度45R501預反-絕熱反應轉化率基準組份異丁烯+甲醇MTBE 90%異丁烯異丁烯+水TBA 85%水2甲醇二甲醚+水0.1%甲醇R502反應精餾-絕熱反應異丁烯+甲醇MTBE 90%異丁烯2甲醇二甲醚+水 2.5%甲醇異丁烯+甲醇MSBE 5%異丁烯表8.3 單元操作參數C501反應精餾塔C502水洗塔C503甲醇回收塔操作壓

8、力Mpa.G0.550.500.01全塔壓降Mpa0.150.020.04實際板數603045進料板3030理論板數321029理論進料板1619表8.4 單元操作參數計算模塊C-1用計算模塊計算反應器501進料中醇/烯摩爾比105計算模塊C-2用計算模塊計算反應器503進料中醇/烯摩爾比250物流分離器D102碳四全從氣相V1出3、 初值與設計規定 表8.5 設計規定C501反應精餾塔C502水洗塔c503甲醇回收塔熱力學NRTL-RKVLE，unifac填充VLLE，unifac填充VLE，unifac填充初值1回流比1.0回流比10初值2塔頂產品/進料比0.738塔頂產品/進料比0.08519設計規定1塔底MTB