1、摘要本設計是年產10萬噸甲基叔丁基醚裝置生產工藝設計，主要以反應工段為工藝設計對象，在借鑒了國內外成熟的MTBE生產工藝和技術的基礎上，結合了吉林市地區的自然及其地理條件，按任務要求生產量設計本工藝流程。由于我國目前是世界上汽油消耗量相當大而且用量正在大量增加的國家，而采用甲基叔丁基醚作為汽油添加劑，有提高汽油烷值和汽油燃燒效率、減少CO和其他有害物(如臭氧、苯、丁二烯等)的排放等優點，因此建設此項目具有重要意義。我們采用的合成工藝是由混合碳四中的異丁烯和甲醇在強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂催化劑上進行反應最終合成MTBE。此次設計采用的技術雖不是業內最先進的，但是就我們目前的實際狀況來講是最成

2、熟的。我們會堅持不懈地努力改進MTBE的生產工藝，望各位評委見諒。關鍵詞：甲基叔丁基醚 異丁烯 甲醇 AbstractThe design is an annual output of 8,0000 tons of methyl tertiary butyl ether plant process design，mainly to reflect the target section for the process desig and drawing at home and abroad sophisticated MTBE production techniques, combined wi

3、th the City of its natural and geographical conditions , according to mandate design requirements of the production process. Since China is currently the worlds gasoline consumption is significant and substantial increase in the amount of state, MTBE as a gas additive to increase the n-value gasolin

4、e and gasoline combustion efficiency and reduce CO and other harmful substances (such as ozone, benzene, butadiene, etc.) emissions, etc,therefore of great significance to the project construction.We use the Synthesis of carbon from the mixed four of the isobutylene and methanol in the strong acid s

5、tyrene cation exchange resin catalyst, the reaction on the final synthesis of MTBE.Although not the design technology used is the industrys most advanced, but on our current terms of the actual situation is the most mature.We will consistently strive to improve the MTBE production process, hope you

6、forgive the judges.Key Words：Methyl tert-butyl ether Isobutene Methanol目錄摘要Abstract第 1 章 緒論11.1 概述11.1.1 MTBE生產歷史和生產前景11.1.2 設計依據11.1.3廠址的選擇及設計地區的自然條件車間的組成及人員21.2 工藝說明21.2.1 原材料規格21.2.2 副產品規格31.2.3 安全標準31.2.4 產品性質41.2.5 生產工序及工藝流程敘述61.2.6 生產控制一覽表101.2.7 三廢及處理11第 2 章 計算部分122.1 物料衡算122.1.1 全車間物料衡算122.1

7、.2 反應器物料衡算132.1.3 MTBE精餾塔物料衡算192.1.4 萃取塔物料衡算202.1.5 回收塔物料衡算222.2 熱量衡算242.2.1 一器一段循環冷卻器E-101熱量衡算242.2.2 一器一段熱量衡算252.2.3 T101B塔底出料換熱器E104的熱量衡算262.2.4 T101進料換熱器熱量衡算272.2.5 T101熱量衡算（包括T101B塔底再沸器E106，T101A塔頂冷凝器E107）272.2.6 E108熱量衡算282.3 反映器部分的計算312.3.1 R101各段出口溫度的計算312.3.2 R101各段密度的計算322.3.3 催化劑用量和床層高度的計

8、算342.3.4 反應器直徑的計算342.4 精餾塔的計算362.4.1 精餾塔物料平衡362.4.2 精餾塔各部分溫度的計算372.4.3 回流比和理論塔板數412.4.4 進料位置的計算432.4.5 精餾塔全塔熱平衡432.4.6 精餾塔塔徑和塔高的計算452.5 萃取塔計算462.5.1 萃取塔理論級數的確定462.5.2 萃取塔塔徑的計算472.5.3 萃取塔塔高的計算532.6 換熱器的計算552.7 泵的計算562.7.1 進口阻力572.7.2 582.8 技術經濟核算59致謝62第 1 章 緒論1.1 概述甲基叔丁基醚（MTBE）是一種高辛烷值汽油添加劑，用MTBE取代四乙基

9、鉛可減少環境污染。MTBE也是一種不腐蝕、低污染、成本低的碳四分離新手段。裂解得到的聚合級異丁烯，供丁烯橡膠使用。含異丁烯0.5以下的直鏈丁烯用作丁烯氧化脫氨制丁二烯的原料。將MTBE進行分解，所得的異丁烯只需要進行經過簡單蒸餾及洗滌，即可得到99.5的高純度異丁烯。MTBE作為新興的重要的化工產品，已廣泛應用在法國、意大利、加拿大等國家。在我國也有著廣泛的開發前景。1.1.1 MTBE生產歷史和生產前景自1970 年Raycher發現醇和烯烴醚化反應后的數十年間，有關文摘指導極少，但卻有大量的專利指導了甲基叔丁基醚。1973年意大利第一套10萬噸/年的MTBE工業裝置投產后，作為新興汽油添加

10、劑，MTBE引起了各國石油化學界的普遍重視，其產量每年以54的速度增長。MTBE工業是當今極有前途的新興工業之一。1979年我國才開始研究MTBE合成工業。1983年我國第一套500萬噸/年化工型MTBE工業裝置建成后，增長的速度較快，已形成一定規模的生產能力。制備MTBE的原料異丁烯的技術發展呈多樣化的趨勢，用一種異丁烷制異丁烯的技術生產MTBE極為理想。總收率達95.MTBE生產工藝普遍采用用酸性的離子交換樹脂合成MTBE，用MeoH和異丁烯在液相70100下通過酸性的離子交換樹脂在填充床內進行。離子交換樹脂是磺化聚苯乙烯和二乙烯基苯共聚物。我國繼齊魯5500噸/年MTBE裝置投產后，上海

11、燕山、吉化、浙江、撫順等MTBE工業裝置相繼投產。第一套采用催化蒸餾新工藝的4萬噸/年MTBE工業裝置建成投產，標志著我國生產工藝水平達到80年代國際先進水平。現在的中國石油吉林分公司的MTBE生產水平已達到5萬噸/年.1.1.2 設計依據【12】根據要求，設計年產5萬噸MTBE的生產工藝。由于MTBE取代四乙基鉛可減少環境污染，且用途廣泛，促使世界各國對MTBE的需求量日益增加，因此世界各國在尋求更先進的方法，投資建廠生產MTBE。由此可見，建設項目具有十分重要的意義。目前合成MTBE的方法主要有:1、離子交換樹脂法2、硫酸法3、催化蒸餾法。目前催化蒸餾法最先進，但遠沒有廣泛應用。硫酸具有腐

12、蝕性，因此本設計是采用離子交換樹脂法。此法工業應用最早，技術上比較成熟，采用一器一塔流程，能耗低，經濟合算。由于位于松花江畔，水源充足，所以設計的車間建設在松花江畔，且既靠近豐滿水電站又臨熱電廠及動力廠，能源充足，且資源也較富足。本設計裝置所用的原料由吉化104廠丁二烯抽取。所用的甲醇原料來自吉化化肥廠生產的甲醇，為MTBE的 生產奠定了雄厚的基礎。1.1.3廠址的選擇及設計地區的自然條件車間的組成及人員1.1.3.1廠址選擇本廠建于吉林市鐵東，其原因是水電充足。1.1.3.2設計地區的自然條件吉林市自然條件如下：平均氣壓755.66mmHg 最高溫度36.6 最低溫度-38平均相對濕度71最

13、大凍土深度7.410cm 最大降雪量420mm平均風速2.7m/s松花江水溫15 最高水溫251.1.3.3車間組成及結構本廠包括生產車間和輔助車間。輔助車間包括：辦公室、工藝組、設備組、化工班、機修。本車間為連續自動化生產，共分四個班，四班三倒的作息制度，全年生產7200小時。1.1.3.4設備布置由于生產產品易燃易爆，主要設備露天布置，考慮到吉林地區冬季溫度較低，而且時間較長的氣候狀況，泵集中安裝在室內，反應器及塔并排安裝，冷凝器及換熱器安裝在二樓和三樓上控，調節儀表安裝在控制室。1.2 工藝說明1.2.1 原材料規格本裝置以吉化煉油廠液化氣分離車間催化裂解碳四（含異丁烯18）和本廠丁二烯

14、抽提車間抽余碳四 (含異丁烯34.1)兩者以51.326：1（重量比）混合為碳四原料。表1 原材料規格序號原料名稱控制項目名稱和指標備注1混合碳四原料異丁烯含量18420.8 、 0.5ACN20ppm 、 陽離子4ppm水0.03 、 其他碳四：平衡以計2甲醇外觀：無色透明液體 、比重：0.7910.792初餾點;6465.5 、蒸餾量99.2游離酸：0.002 、 游離堿0.005水0.05、 酸值（koH mg/g）0.035蒸餾殘渣0.002以HAC計以計3堿液NaoH含量64鹽酸溶液HCL含量125觸媒外觀：灰白球狀、孔容：0.250.29ml/g交換當量:4.24.8mg當量/g干

15、樹脂膨脹比：1.31.75、強度：99比表面;1315、粒度：1060目1.2.2 副產品規格表2 副產品規格序號名稱規格單位設計定額1丁烯-1丁烯-141、18.4異丁烯0.4、甲醇0.15MTBE0.5T19.072殘液餾分MTBE98.7Kg101.2.3 安全標準【3】1.2.3.1 防火、防爆等級和衛生標準根據生產所用原料，中間產品和成品的性質，對生產各部分的防火防爆標準規定如下：表3 防爆等級和衛生標準序號地點防火等級防爆等級避雷等級1裝置區甲級級二類2泵房甲級級二類3中間罐區甲級級二類1.2.3.2 材料及成品的爆炸范圍及衛生安全濃度表4材料及成品的爆炸范圍及衛生安全濃度序號名

16、稱閃點自燃點爆炸極限爆炸極限空氣中允許濃度mg/L上 限下 限1碳三組分66.74555101120.52碳四組分40804551220.13碳五組分406.91.254甲 醇1243336.55.50.055MTBE26.78.41.60.351.2.3.3 安全措施本裝置安全特點：原料碳四、甲醇、副產品丁烯-1餾分以及成品MTBE等都是易燃易爆介質。閃點低于環境溫度，其蒸氣與空氣在不正常操作情況下。如誤操作，設備拆卸檢修等均有可能形成爆炸性混合物。甲醇、MTBE有一定毒性，輔助材料和鹽酸等的水溶液則有一定的腐蝕性，且系統操作壓力也較高。具體措施：（1）控制可燃物質，文明生產，消除跑、冒、滴

17、、漏，防可燃物質外流。（2）格局空氣和氧化劑，設備要密閉，采用氮封，水封等是可燃物與氧氣隔絕。（3）消除著火源。（4）防火勢和爆炸波的擴展和蔓延，不形成新的燃燒條件。（5）提高安全技術，加強安全管理。1.2.4 產品性質【3】1.2.4.1 MTBE物理性質表5 MTBE物理性質常 數 名 稱單位數據沸 點55.2冰 點108.6閃 點26.7生成自由能（Gf298）液 相KJ/mol119.90氣 相535.30自 燃 點460爆 炸 范 圍空氣vol1.68.4液 體 比 重（d15.56）0.746臨 界 壓 力amt33.85溶 解 度20在100g水中溶醚g4.8920在100g醚中

18、溶水1.5燃 燒 熱KJ/35.1079蒸 發 潛 熱KJ/321.1776液 體 熱 容KJ/K2.1328折 光 指 數（20）1.3689絕對熵液 相KJ/mol265.1806氣 相357.6446生成熱液 相KJ/mol313.3991氣 相1.2.4.2 MTBE化學性質MTBE化學性質如下：（1）MTBE與氧氣或空氣接觸時，不能形成爆炸性過氧化物。（2）MTBE與強無機酸相接觸，則會發生分解反應，生成異丁烯、甲醇及烴類。（3）MTBE在酸性三氧化二鋁存在下，于20和壓力條件下，生成異丁烯、甲醇，由此性質可生成高純度異丁烯。（4）MTBE與甲醛在陽離子樹脂上于140反應生成異戊二烯

19、、甲醇。（5）MTBE在230280，在有催化劑存在下與空氣氧化可以生成異戊二烯。1.2.4.3 生產原理MTBE是由混合碳四中的異丁烯和甲醇在強酸性苯乙烯大孔陽離子交換樹脂催化劑上進行合成。主反應方程式: +副反應方程式: + （TBA） 選擇工藝參數，必須綜合考慮動力學和熱力學因素，采用外循環冷卻絕熱式固定床反應器，采用水萃取法回收過量甲醇后，以蒸餾方式使甲醇水分離，甲醇循環使用。1.2.5 生產工序及工藝流程敘述本車間分為反應、精餾、回收三個工序。來自836#罐區的混合碳四原料經FRQ109進行流量記錄與累積后進入碳四原料儲罐V101，V101液面通過LICA101液面調節器保持穩定，來

20、自845B區的工業甲醇經FRQ110進行流量記錄與累積后進入甲醇儲罐V102，其液面由LIA115進行液面指示與報警，當槽內壓力過2389.03Pa后開啟水噴淋降溫。由P108A/B泵來的回收甲醇，也進入V102槽，V101罐中的碳四經原料泵P101A抽出，由FRC101控制流量8.922T/Hr與P102A/B甲醇泵來的甲醇接觸，醇烯比1.051.2：1進入X101混合器混合。 碳四原料進入P101泵簽經在線色譜AR101分析原料中異丁烯含量，V102中的甲醇經甲醇原料泵P102A/B抽出，經FI111計量后與P101來的碳四混合。碳四原料、甲醇經X101混合后進入原料冷卻器E123，以12

21、的冷凍鹽冷卻，出口溫度由TIC102控制在255，冷卻后的物料進入保護反應器R103A/B，以脫除原料的金屬陽離子。R103內裝有樹脂3.85立方米，物料經過床層后，氧離子濃度即可由4ppm降至1ppm以下。脫除陽離子的新鮮物料由R103出來后，與第一醚化反應器R101A/B一段循環物料混合一起進入原料換熱器E101，在E101中由TRC101表調節蒸汽加熱或循環水冷卻，控制出口溫度為55，然后進入R101A/B的一段，原料中的異丁烯與甲醇在接觸媒床層進行反應。 一段一器操作條件：壓力：1570537.5Pa，入口溫度：55，出口溫度76.43，充分利用熱能和控制碳四轉化率74，一段一器反應終

22、了后，由一段一器循環泵P103A/B抽出部分物料，循環到原料換熱器E101，循環量由FRC102控制循環比為0.8，其余部分進入一段二器繼續反應。 由二段流出的物料，溫度為71.7，壓力為1530007.5Pa，經一器二段循環泵P104A/B抽出，視情況一部分經一器二段經循環冷卻器E101冷卻后，循環回到二段上部，循環量由FRC103控制，冷卻溫度由TRC103控制為69，另一部分物料則通過一器二段出口冷卻器E103冷卻溫度由TRC104控制為69之后進入R101B(A),即一器三段中，三段操作條件：出口壓力：1530007.5Pa，出口溫度：71.7. 當物料經過三段床層反應后，異丁烯轉化率

23、達93，當一段或二段觸媒嚴重失活時，A與B互換。 由反應器R101A/B流出的物料通過調節器PRC102維持第一醚化反應器系統壓力和出口物料平衡。該物料經醚踏底出料換熱器E104與一醚塔T101底部排出物料MTBE進行熱交換，使之加熱到80，而后進入一醚塔預熱器E105，用911925Pa蒸汽加熱，用TRC105控制溫度為89.8，進入第一脫醚塔第46塊板。 T101塔的熱量，根據處理物料的不同分別用30蒸汽或9 蒸汽通過一醚塔底再沸器E106加熱供給，通過TRC106控制35塊板溫度為156，塔底獲得純度為98.7以上的產品MTBE，塔底排出物料由LICA控制，保持液面穩定的前提下，經一醚塔

24、底出料換熱器E104與進料換熱后，其溫度由159.7降至60，然后經MTBE成品冷卻器E108冷卻至40以下，進入MTBE成品儲罐V107A/B。當發現MTBE成品中膠質超過指標時，T101塔可改由第二塊板側線采出MTBE成品。T101塔底出來膠質殘液，殘液徑遙控閥HV105控制，經E124殘液冷卻器冷卻至40以下，進入殘液罐V115,再經殘液泵P117A/B送出界外，T101塔頂餾出的碳四和剩余的甲醇經一醚塔冷卻器E107冷卻后進入一醚塔回流槽V103,冷凝液用一醚塔回流泵P105A/B經FRC104控制，流量為8.918T/Hr，打回塔內回流，其余部分通過液面調節器LRCA103與流量調節

25、器FRC105串級調節。 T101塔頂的壓力通過壓力調節器PRC103進行控制，一般情況下用冷凝器的冷卻水量調節控制塔壓力，當不凝氣增加而用冷卻水量無法控制塔頂壓力時，則開啟手動遙控閥HICA 101,將不凝氣體排放至火炬系統。表6 一醚塔操作條件：進料塔頂塔底壓力12.1/（1226032.5Pa）12.0/（1215900Pa）12.6/（1276695Pa）溫度89.880.4159.7回流比1.20來自V103回流槽的物料，經萃取塔進料冷卻器E109冷卻到2540，然后進入萃取塔T103下部，萃取水由塔上部引入，丁烯-1餾分由塔頂流出，萃取液由塔底流出。萃取相界面和壓力分別由LICA1

26、06和PRC106控制。T103為篩板塔，萃取液為連續相。萃取水來自萃取水槽V105，由萃取水泵P107A/B送入T103上部，水量由FIC107控制，碳四烴經T103水洗后，控制甲醇含量0.15，自壓排入丁烯-1餾分槽V108，T103底部的萃取液其中含甲醇10左右，去甲醇回收塔。表7 T103塔操作條件：操作溫度2540操作壓力45.2/（405300526890Pa）液面控制50烴水重量比1.64.4 來自T103底含615甲醇的萃取液，經萃取水換熱器E116與來自甲醇回收塔T104底的甲醇，塔釜夜2.64T/Hr(103.3)熱交換，被加熱到75.5之后，在甲醇塔進料預熱器E117中由

27、TIC111控制被9蒸汽加熱到96.4后，進入甲醇回收塔T104回收甲醇。T104塔的熱量由3蒸汽加熱的甲醇塔再沸器E108供給，蒸汽量由FRC126控制。萃取水中的甲醇得以回收，被回收的甲醇由塔頂蒸出，經甲醇塔冷凝器E119冷凝后，進入甲醇塔回流槽V106，冷凝液用回流泵P109A/B，打入塔內回流，回流量由T104塔靈敏板TRC113控制，其余部分0.265 T/Hr，通過液面調節器LICA109控制，經套管冷卻后送入甲醇儲罐V102循環使用。V106槽的不凝氣通過帶有夾套冷卻的放空管排出大氣。T104塔底含甲醇0.5的釜水.再由液面調節器LICA108抽出，在萃取水換熱器E116回收熱量

28、后，再經萃取水冷卻器E115冷卻到40，而后進入萃取水槽V105.為防止萃取塔和甲醇回收系統有害雜質的積累，故通過LICA107連續定量的排出少部分萃取水至下水道。大部分萃取水循環至萃取系統。為了補充萃取水的不足，由FIC108控制連續補充脫鹽水0.272 T/Hr.表7 T104塔操作條件：進料塔頂塔釜溫度（）9667.4103.3壓力（Pa）常壓回流比5當稀甲醇儲槽V110中的甲醇需要進行提純精制時，則可以利用稀甲醇泵P102將稀甲醇送至萃取水換熱器E116入口與萃取塔底來的萃取液按一定比例一同送甲醇回收塔進行回收。由MTBE成品冷卻器E108來的MTBE成品進入MTBE成品貯罐槽V107

29、A/B中，由MTBE成品泵P110A/B抽出，經FRQ119進行流量記錄與累計后，間斷送油品車間，845B罐區C104槽以備外運，為保證V107A/B槽壓力為0.31.0/，設有一套分程調節裝置PICA107,當槽內壓力低于0.3/G時，A閥開，補入氮氣，當壓力高于1.0/時，B閥開，向火炬系統泄壓。來自萃取塔T103頂的合格丁烯-1餾分自壓進入丁烯-1餾分槽V108中，在此緩沖脫水，廢水排入化污系統，丁烯-1餾分則由丁烯-1餾分泵P110A/B抽出，經FRQ118進行流量記錄與累積之后，再經在線色譜儀AR102分析后，去氧化脫氫車間丁烯抽提工段，多余部分由LICA110在保持V108槽液面穩

30、定的前提下，送往成品車間805罐區，丁烯抽提停車時，則全部送805罐區。各生產工序中產生的不合格產品，可根據物料組成情況分別收集與V108A/B，V113槽中，之后再適時的一不合格品泵P112A/B或P101A/B送有關設備進行處理。碳四原料罐V101、丁烯-1餾分罐V108以及不合格品罐V109A/B、V113槽，當冬季槽內壓力低于0.3/或溫度低于5時，則分別開啟升壓E120、E121、E122進行升壓或升溫。E120液面由LIC111控制，壓力由PRC101控制；E121液面由LIC112控制，壓力由PRC108控制；E122液面由LIC113控制，壓力由PRC109控制.為了收集蒸汽冷

31、凝液，裝置內設有低壓水膨脹槽V11230/蒸汽凝水和9/蒸汽凝水收集與V112中，在V112中閃蒸罐3/飽和蒸汽，閃蒸罐的3/飽和蒸汽部分利用于用氣設備的熱源以及綜合樓氣源，部分經減壓到1.0/，飽和蒸汽在用作熱源。V112槽的壓力保持在2.903.10/。當壓力高于3.20/時，B閥開，多余氣體排出界區。V112閃蒸后的3/蒸汽凝水，由LIC114控制液面，冬季做采暖，夏季全部送出界區。生產過程中壓力排放事故排放氣體均收集于汽液分離槽V114中，經緩沖后再排入火炬系統，捕集液由不合格品泵抽回裝置中。生產中使用的工業品離子交換樹脂購入后為含水鈉型，因此在加入反應器前需要進行活化處理，以使其轉化

32、為氫型，又離子交換樹脂在使用一段時間后，由于原料中微量陽離子的存在，致使其活性逐漸降低，也需進行再生處理，故裝置中設有樹脂再生反應器R104和樹脂裝卸噴射器，以及脫鹽水升壓泵P115。1.2.6 生產控制一覽表表8生產控制一覽表序號取樣點分析方法控制指標1碳四原料罐除金屬陽離子為化學或比色法，其余為色譜法異丁烯含量18420.8 、 0.5 ACN20ppm 陽離子4ppm、水0.03 2甲醇罐氣相色譜法按GB-338-76工業一級品要求3丁烯-1餾分罐氣相色譜法異丁烯0.4甲醇0.15MTBE0. 54保護反應器口陽離子1ppm 水0.035E101出口氣相色譜法6R103入口氣相色譜法7R

33、101內氣相色譜法8R101A出口氣相色譜法9R101B出口氣相色譜法10T101入口氣相色譜法甲醇、0.111T101內氣相色譜法12V105排污甲醇含量0.513R104入口化學分析法HCL含量2414R104出口化學分析法NaOH含量261.2.7 三廢及處理表9三廢及處理序號名稱規格數量數量排放點備注正常T/H最大T/H1含醇廢水甲醇0.50.272V105排化污水池2酸堿廢水PH 51018V104排化污水池3化驗室廢水PH 5100.6排化污水池4含油廢水油烴10ppm320輻射水池排化污水池5廢氣2.8/HV106排大氣6殘液MTBE98.735.0/HT101第 2 章 計算部

34、分2.1 物料衡算【1】2.1.1 全車間物料衡算2.1.1.1根據設計要求：MTBE年產量為5萬噸，按年工作量為7200小時計算，則每小時產工業MTBE量:根據設計要求：成品、副成品指標： 合格品 一級品MTBE 98.0%（m/m） 98.5%（m/m）甲醇 0.6% （m/m） 0.4%（m/m）叔丁醇 0.7% （m/m） 0.5%（m/m）按合格產品計算：（產品中純MTBE含量為98%）則產品中含純MTBE2.1.1.2反應器各段生成的MTBE的量：反應器B出口的MTBE的量（MTBE精餾過程MTBE收率為98.5%） 根據設計要求：反應器的一段轉化率為74；二段轉化率 至86；總轉

35、化率為93反應器A出口的MTBE的量（設計要求：反應器總轉化率93，反應器A總轉化率86，設反應器的MTBE收率99%）2.1.1.3進入反應器A的異丁烯的量進入反應器A的異丁烯的量2.1.2 反應器物料衡算2.1.2.1 反應器A進料組成及流量表10 原料抽余碳四的組成及各組分的流量組分分子量質量分數kg/kg質量流量kg/h摩爾分數kmol/kmol摩爾流量kmol/h丙烯42.080.004687.120.00612.07丙烷44.100.0069130.690.00892.96異丁烷58.120.22194202.810.215472.31正丁烯56.110.30805833.550.

36、3096103.97正丁烷58.120.06181170.500.059920.14反丁烯56.110.08631634.530.086729.13順丁烯56.110.0515975.410.051817.38正戊烷72.150.001222.730.00090.32丙二烯40.070.001732.200.00250.801，3-丁二烯54.090.003668.180.00381.26異丁烯56.110.25224776.690.253585.13水18.000.00035.680.00090.321.000018940.091.0000335.79通過已知數據按比例計算新鮮甲醇中純甲醇流

37、率為2464.67表11 工業甲醇的組成及流量：名稱摩爾流量kmol/h摩爾分數kmol/kmol質量流量kg/h質量分數kg/kg分子量甲醇76.920.99842464.670.999032.04水0.110.00141.970.000818其他0.020.00020.500.000232工業甲醇77.051.00002467.141.0000表12 通過已知數據按比例計算得混合甲醇流率為3013.88 kg/h名稱丙烯丙烷異丁烷正丁烯正丁烷反丁烯順丁烯正戊烷丙二烯丁二烯水甲醇其他質量流量kg/h0.230.3711.4615.923.184.462.660.060.100.192.392

38、972.360.50則醇烯比為：1.09：1 滿足設計要求。表13 反應器A進料組成及流量（醇烯混合物的組成及流量）組分摩爾流量kmol/h摩爾分數kmol/kmol質量流量kg/h質量分數kg/kg丙烯2.080.004887.350.0040丙烷2.970.0069131.060.0060異丁烷72.510.16894214.270.1920正丁烯104.250.24285849.470.2664正丁烷20.190.04701173.680.0535反丁烯29.210.06801638.990.0747順丁烯17.430.0406978.070.0446正戊烷0.320.000722.79

39、0.0010丙二烯0.810.001932.300.00151，3-丁二烯1.260.002968.370.0031異丁烯85.130.19834776.690.2176水0.450.00108.070.0004甲醇92.770.21602972.360.1354其他0.020.00000.500.0000429.401.000021953.971.0000其他雜質含量可忽略不計2.1.2.2 反應器一段反應產物及循環物料的組成及流量：主反應方程式: +副反應方程式: +2.5 異丁烯二.三異丁烯已知異丁烯生成MTBE的選擇性為99%，甲醇生成MTBE的選擇性為100%.一段反應轉換率為74%

40、，反應的異丁烯為: MTBE產量為: 由于生成1的TBA需要1的水，所以生成TBA的量為 0.45生成二.三異丁烯的量為 ：剩下的異丁烯流量為:剩下的甲醇流量為 : 表14 反應器一段出口反應產物的組成及流量：組分摩爾流量kmol/h摩爾分數kmol/kmol質量流量kg/h質量分數kg/kg丙烯2.080.005787.350.0040丙烷2.970.0081131.060.0060異丁烷72.510.19794214.270.1921正丁烯104.250.28455849.470.2666正丁烷20.190.05511173.680.0535反丁烯29.210.07971638.990.0

41、747順丁烯17.430.0476978.070.0446正戊烷0.320.000922.790.0010丙二烯0.810.002232.300.00151，3-丁二烯1.260.003468.370.0031異丁烯22.130.06041241.710.0566甲醇30.400.0830974.020.0444MTBE62.370.17025497.920.2506TBA0.450.001233.350.0015二.三異丁烯0.070.00029.820.0004366.381.000021943.351.0000根據設計要求循環物料的循環比控制范圍為0.55.0。所以取循環物料的循環比為0

42、.8.設循環循環物料中含異丁烯的量為x,則 解得x= 17.70同理可得循環物料中含MTBE的量為49.90 含甲醇的量為24.32表15 則反應器一段循環物料的組成及流量：組分摩爾流量kmol/h摩爾分數kmol/kmol質量流量kg/h質量分數kg/kg丙烯1.660.005769.880.0040丙烷2.380.0081104.850.0060異丁烷58.010.19793371.420.1921正丁烯83.400.28454679.580.2666正丁烷16.150.0551938.940.0535反丁烯23.370.07971311.190.0747順丁烯13.940.0476782

43、.460.0446正戊烷0.260.000918.230.0010丙二烯0.650.002225.840.00151，3-丁二烯1.010.003454.700.0031異丁烯17.700.0604993.370.0566甲醇24.320.0830779.220.0444MTBE49.900.17024398.340.2506TBA0.360.001226.680.0015二.三異丁烯0.060.00027.860.0004293.171.000017562.561.00002.1.2.3 反應器二段出口物料的組成及流量到二段時異丁烯反應轉換率達到86%反應的異丁烯的量: MTBE產量為: 二

44、.三異丁烯的產量為 : 剩下的異丁烯流量為 : 甲醇流量為: 表16 反應器二段出口物料的組成及流量組分摩爾流量kmol/h摩爾分數kmol/kmol質量流量kg/h質量分數kg/kg丙烯2.080.005887.350.0040丙烷2.970.0083131.060.0060異丁烷72.510.20354214.270.1920正丁烯104.250.29265849.470.2665正丁烷20.190.05671173.680.0535反丁烯29.210.08201638.990.0747順丁烯17.430.0489978.070.0446正戊烷0.320.000922.790.0010丙二

45、烯0.810.002332.300.00151，3-丁二烯1.260.003568.370.0031異丁烯11.920.0335668.830.0305甲醇20.290.0569650.090.0296MTBE72.480.20346389.110.2910TBA0.450.001333.350.0015二.三異丁烯0.110.000315.430.0007356.281.000021953.161.0000根據設計要求循環物料的循環比控制范圍為0.85.0。所以取循環物料的循環比為0.8,設循環循環物料中含異丁烯的量為x,則 解得x= 9.54同理可得循環物料中含MTBE的量為57.98含甲

46、醇的量為表17 則反應器二段循環物料的組成及流量：組分摩爾流量kmol/h摩爾分數kmol/kmol質量流量kg/h質量分數kg/kg丙烯1.660.005869.880.0040丙烷2.380.0083104.850.0060異丁烷58.010.20353371.420.1920正丁烯83.400.29264679.580.2665正丁烷16.150.0567938.940.0535反丁烯23.370.08201311.190.0747順丁烯13.940.0489782.460.0446正戊烷0.260.000918.230.0010丙二烯0.650.002325.840.00151，3-丁

47、二烯1.010.003554.700.0031異丁烯9.540.0335535.060.0305甲醇16.230.0569520.070.0296MTBE57.980.20345111.20.2910TBA0.360.001326.680.0015二.三異丁烯0.090.000312.340.0007285.021.000017562.531.00002.1.2.4 反應器三段出口物料組成及流量到三段時異丁烯反應轉換率達到93%反應的異丁烯的量 MTBE產量為 二.三異丁烯的產量為 ： 剩下的異丁烯流量為 甲醇流量為 表18 反應器三段出口物料組成及流量：組分摩爾流量kmol/h摩爾分數kmo

48、l/kmol質量流量kg/h質量分數kg/kg丙烯2.080.005987.350.0040丙烷2.970.0085131.060.0060異丁烷72.510.20704214.270.1920正丁烯104.250.29765849.470.2664正丁烷20.190.05761173.680.0535反丁烯29.210.08341638.990.0747順丁烯17.430.0498978.070.0446正戊烷0.320.000922.790.0010丙二烯0.810.002332.300.00151，3-丁二烯1.260.003668.370.0031異丁烯5.960.0170334.420.0152甲醇14.390.0411461.060.0210MTBE78.380.22376909.200.3147TBA0