年產(chǎn)10萬噸甲基叔丁基醚裝置生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)-學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)論文聲明本人鄭重聲明：1．此畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究取得的成果。除了特別加以標(biāo)注地方外，本文不包含他人或其它機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人與集體均已在文中作了明確標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。2．本人完全了解學(xué)校、學(xué)院有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校與學(xué)院保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交此論文的復(fù)印件和電子版，允許此文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)學(xué)院可以將此文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本文。3．若在大學(xué)學(xué)院畢業(yè)論文審查小組復(fù)審中，發(fā)現(xiàn)本文有抄襲，一切后果均由本人承擔(dān)，與畢業(yè)論文指導(dǎo)老師無關(guān)。4.本人所呈交的畢業(yè)論文，是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。論文中凡引用他人已經(jīng)發(fā)布或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。論文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究成果做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在論文中已明確的方式標(biāo)明。學(xué)位論文作者（簽名）：年月關(guān)于畢業(yè)論文使用授權(quán)的聲明本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的資料（包括圖紙、實(shí)驗(yàn)記錄、原始數(shù)據(jù)、實(shí)物照片、圖片、錄音帶、設(shè)計(jì)手稿等），知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬華北電力大學(xué)。本人完全了解大學(xué)有關(guān)保存，使用畢業(yè)論文的規(guī)定。同意學(xué)校保存或向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的紙質(zhì)版或電子版，允許論文被查閱或借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本畢業(yè)論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用任何復(fù)制手段保存或編匯本畢業(yè)論文。如果發(fā)表相關(guān)成果，一定征得指導(dǎo)教師同意，且第一署名單位為大學(xué)。本人畢業(yè)后使用畢業(yè)論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，第一署名單位仍然為大學(xué)。本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意如下各項(xiàng)內(nèi)容：按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，并采用影印、縮印、掃描、數(shù)字化或其它手段保存或匯編本學(xué)位論文；學(xué)校有權(quán)提供目錄檢索以及提供本學(xué)位論文全文或者部分的閱覽服務(wù)；學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國(guó)家有關(guān)部門或者機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入學(xué)校有關(guān)數(shù)據(jù)庫和收錄到《中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》進(jìn)行信息服務(wù)。在不以贏利為目的的前提下，學(xué)校可以適當(dāng)復(fù)制論文的部分或全部?jī)?nèi)容用于學(xué)術(shù)活動(dòng)。論文作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：年產(chǎn)10萬噸甲基叔丁基醚裝置生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)10萬噸甲基叔丁基醚裝置生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，主要以反應(yīng)工段為工藝設(shè)計(jì)對(duì)象，在借鑒了國(guó)內(nèi)外成熟的MTBE生產(chǎn)工藝和技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了吉林市地區(qū)的自然及其地理?xiàng)l件，按任務(wù)要求生產(chǎn)量設(shè)計(jì)本工藝流程。由于我國(guó)目前是世界上汽油消耗量相當(dāng)大而且用量正在大量增加的國(guó)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(yōu)點(diǎn)，因此建設(shè)此項(xiàng)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(qiáng)酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂催化劑上進(jìn)行反應(yīng)最終合成MTBE。此次設(shè)計(jì)采用的技術(shù)雖不是業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的，但是就我們目前的實(shí)際狀況來講是最成熟的。我們會(huì)堅(jiān)持不懈地努力改進(jìn)MTBE的生產(chǎn)工藝，望各位評(píng)委見諒。關(guān)鍵詞：甲基叔丁基醚異丁烯甲醇Thedesignisanannualoutputof8,0000tonsofmethyltertiarybutyletherplantprocessdesign，mainlytoreflectthetargetsectionfortheprocessdesiganddrawingathomeandabroadsophisticatedMTBEproductiontechniques,combinedwiththeCityofitsnaturalandgeographicalconditions,accordingtomandatedesignrequirementsoftheproductionprocess.SinceChinaiscurrentlytheworld'sgasolineconsumptionissignificantandsubstantialincreaseintheamountofstate,MTBEasagasadditivetoincreasethen-valuegasolineandgasolinecombustionefficiencyandreduceCOandotherharmfulsubstances(suchasozone,benzene,butadiene,etc.)emissions,etc,thereforeofgreatsignificancetotheprojectconstruction.WeusetheSynthesisofcarbonfromthemixedfouroftheisobutyleneandmethanolinthestrongacidstyrenecationexchangeresincatalyst,thereactiononthefinalsynthesisofMTBE.Althoughnotthedesigntechnologyusedistheindustry'smostadvanced,butonourcurrenttermsoftheactualsituationisthemostmature.WewillconsistentlystrivetoimprovetheMTBEproductionprocess,hopeyouforgivethejudges. KeyWords：Methyltert-butyletherIsobuteneMethanol目錄甲基叔丁基醚（MTBE）是一種高辛烷值汽油添加劑，用MTBE取代四乙基鉛可減少環(huán)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(jí)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(jìn)行分解，所得的異丁烯只需要進(jìn)行經(jīng)過簡(jiǎn)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(chǎn)品，已廣泛應(yīng)用在法國(guó)、意大利、加拿大等國(guó)家。在我國(guó)也有著廣泛的開發(fā)前景。自1970年Raycher發(fā)現(xiàn)醇和烯烴醚化反應(yīng)后的數(shù)十年間，有關(guān)文摘指導(dǎo)極少，但卻有大量的專利指導(dǎo)了甲基叔丁基醚。1973年意大利第一套10萬噸/年的MTBE工業(yè)裝置投產(chǎn)后，作為新興汽油添加劑，MTBE引起了各國(guó)石油化學(xué)界的普遍重視，其產(chǎn)量每年以54％的速度增長(zhǎng)。MTBE工業(yè)是當(dāng)今極有前途的新興工業(yè)之一。1979年我國(guó)才開始研究MTBE合成工業(yè)。1983年我國(guó)第一套500萬噸/年化工型MTBE工業(yè)裝置建成后，增長(zhǎng)的速度較快，已形成一定規(guī)模的生產(chǎn)能力。制備MTBE的原料異丁烯的技術(shù)發(fā)展呈多樣化的趨勢(shì)，用一種異丁烷制異丁烯的技術(shù)生產(chǎn)MTBE極為理想。總收率達(dá)95％.MTBE生產(chǎn)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70～100％下通過酸性的離子交換樹脂在填充床內(nèi)進(jìn)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(guó)繼齊魯5500噸/年MTBE裝置投產(chǎn)后，上海燕山、吉化、浙江、撫順等MTBE工業(yè)裝置相繼投產(chǎn)。第一套采用催化蒸餾新工藝的4萬噸/年MTBE工業(yè)裝置建成投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)生產(chǎn)工藝水平達(dá)到80年代國(guó)際先進(jìn)水平。現(xiàn)在的中國(guó)石油吉林分公司的MTBE生產(chǎn)水平已達(dá)到5萬噸/年.根據(jù)要求，設(shè)計(jì)年產(chǎn)5萬噸MTBE的生產(chǎn)工藝。由于MTBE取代四乙基鉛可減少環(huán)境污染，且用途廣泛，促使世界各國(guó)對(duì)MTBE的需求量日益增加，因此世界各國(guó)在尋求更先進(jìn)的方法，投資建廠生產(chǎn)MTBE。由此可見，建設(shè)項(xiàng)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(jìn)，但遠(yuǎn)沒有廣泛應(yīng)用。硫酸具有腐蝕性，因此本設(shè)計(jì)是采用離子交換樹脂法。此法工業(yè)應(yīng)用最早，技術(shù)上比較成熟，采用一器一塔流程，能耗低，經(jīng)濟(jì)合算。由于位于松花江畔，水源充足，所以設(shè)計(jì)的車間建設(shè)在松花江畔，且既靠近豐滿水電站又臨熱電廠及動(dòng)力廠，能源充足，且資源也較富足。本設(shè)計(jì)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(chǎn)的甲醇，為MTBE的生產(chǎn)奠定了雄厚的基礎(chǔ)。本廠建于吉林市鐵東，其原因是水電充足。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(duì)濕度71％最大凍土深度7.4×10cm最大降雪量420mm平均風(fēng)速2.7m/s松花江水溫15℃最高水溫25℃本廠包括生產(chǎn)車間和輔助車間。輔助車間包括：辦公室、工藝組、設(shè)備組、化工班、機(jī)修。本車間為連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)，共分四個(gè)班，四班三倒的作息制度，全年生產(chǎn)7200小時(shí)。由于生產(chǎn)產(chǎn)品易燃易爆，主要設(shè)備露天布置，考慮到吉林地區(qū)冬季溫度較低，而且時(shí)間較長(zhǎng)的氣候狀況，泵集中安裝在室內(nèi)，反應(yīng)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(diào)節(jié)儀表安裝在控制室。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(guī)格序號(hào)原料名稱控制項(xiàng)目名稱和指標(biāo)備注1混合碳四原料異丁烯含量18～42％﹤0.8％、﹤0.5％ACN﹤20ppm、陽離子﹤4ppm水﹤0.03％、其他碳四：平衡以計(jì)2甲醇外觀：無色透明液體、比重：0.791～0.792初餾點(diǎn);64～65.5℃、蒸餾量≥游離酸：≤0.002％、游離堿≤0.005％水≤0.05％、酸值（koHmg/g）≤0.035蒸餾殘?jiān)?.002％以HAC計(jì)以計(jì)3堿液NaoH含量≥6％4鹽酸溶液HCL含量≥12％5觸媒外觀：灰白球狀、孔容：0.25～0.29ml/g交換當(dāng)量:4.2～4.8mg當(dāng)量/g干樹脂膨脹比：1.3～1.75、強(qiáng)度：99％比表面;13～15、粒度：10～60目表2副產(chǎn)品規(guī)格序號(hào)名稱規(guī)格單位設(shè)計(jì)定額1丁烯-1丁烯-1～41％、～18.4％異丁烯≤0.4％、甲醇≤0.15％MTBE≤0.5％T19.072殘液餾分MTBE≥98.7％Kg10根據(jù)生產(chǎn)所用原料，中間產(chǎn)品和成品的性質(zhì)，對(duì)生產(chǎn)各部分的防火防爆標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下：表3防爆等級(jí)和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)地點(diǎn)防火等級(jí)防爆等級(jí)避雷等級(jí)1裝置區(qū)甲級(jí)級(jí)二類2泵房甲級(jí)級(jí)二類3中間罐區(qū)甲級(jí)級(jí)二類序號(hào)名稱閃點(diǎn)℃自燃點(diǎn)℃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—66.7455～5101120.52碳四組分—40～—804551220.13碳五組分—406.91.254甲醇1243336.55.50.055MTBE—26.78.41.60.35本裝置安全特點(diǎn)：原料碳四、甲醇、副產(chǎn)品丁烯-1餾分以及成品MTBE等都是易燃易爆介質(zhì)。閃點(diǎn)低于環(huán)境溫度，其蒸氣與空氣在不正常操作情況下。如誤操作，設(shè)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(tǒng)操作壓力也較高。具體措施：（1）控制可燃物質(zhì)，文明生產(chǎn)，消除跑、冒、滴、漏，防可燃物質(zhì)外流。（2）格局空氣和氧化劑，設(shè)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(shì)和爆炸波的擴(kuò)展和蔓延，不形成新的燃燒條件。（5）提高安全技術(shù)，加強(qiáng)安全管理。表5MTBE物理性質(zhì)常數(shù)名稱單位數(shù)據(jù)沸點(diǎn)℃55.2冰點(diǎn)℃—108.6閃點(diǎn)℃26.7生成自由能（Gf298）液相KJ/mol—119.90氣相535.30自燃點(diǎn)℃460爆炸范圍空氣vol％1.6～8.4液體比重（d15.56℃0.746臨界壓力amt33.85溶解度20℃在100gg4.8920℃在100g1.5燃燒熱KJ/㎏35.1079蒸發(fā)潛熱KJ/㎏321.1776液體熱容KJ/㎏K2.1328折光指數(shù)（20℃1.3689絕對(duì)熵液相KJ/mol265.1806氣相357.6446生成熱液相KJ/mol—313.3991氣相MTBE化學(xué)性質(zhì)如下：（1）MTBE與氧氣或空氣接觸時(shí)，不能形成爆炸性過氧化物。（2）MTBE與強(qiáng)無機(jī)酸相接觸，則會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，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℃（4）MTBE與甲醛在陽離子樹脂上于140℃（5）MTBE在230～280℃，在有催化劑存在下與空氣氧化可以生成異戊二烯。MTBE是由混合碳四中的異丁烯和甲醇在強(qiáng)酸性苯乙烯大孔陽離子交換樹脂催化劑上進(jìn)行合成。主反應(yīng)方程式:+副反應(yīng)方程式:+（TBA）選擇工藝參數(shù)，必須綜合考慮動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)因素，采用外循環(huán)冷卻絕熱式固定床反應(yīng)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(huán)使用。本車間分為反應(yīng)、精餾、回收三個(gè)工序。來自836#罐區(qū)的混合碳四原料經(jīng)FRQ109進(jìn)行流量記錄與累積后進(jìn)入碳四原料儲(chǔ)罐V101，V101液面通過LICA101液面調(diào)節(jié)器保持穩(wěn)定，來自845B區(qū)的工業(yè)甲醇經(jīng)FRQ110進(jìn)行流量記錄與累積后進(jìn)入甲醇儲(chǔ)罐V102，其液面由LIA115進(jìn)行液面指示與報(bào)警，當(dāng)槽內(nèi)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(jìn)入V102槽，V101罐中的碳四經(jīng)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1.05～1.2：1進(jìn)入X101混合器混合。碳四原料進(jìn)入P101泵簽經(jīng)在線色譜AR101分析原料中異丁烯含量，V102中的甲醇經(jīng)甲醇原料泵P102A/B抽出，經(jīng)FI111計(jì)量后與P101來的碳四混合。碳四原料、甲醇經(jīng)X101混合后進(jìn)入原料冷卻器E123，以—12℃的冷凍鹽冷卻，出口溫度由TIC102控制在25±5℃，冷卻后的物料進(jìn)入保護(hù)反應(yīng)器R103A/B，以脫除原料的金屬陽離子。R103內(nèi)裝有樹脂脫除陽離子的新鮮物料由R103出來后，與第一醚化反應(yīng)器R101A/B一段循環(huán)物料混合一起進(jìn)入原料換熱器E101，在E101中由TRC101表調(diào)節(jié)蒸汽加熱或循環(huán)水冷卻，控制出口溫度為55℃，然后進(jìn)入R101A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(zhuǎn)化率74％，一段一器反應(yīng)終了后，由一段一器循環(huán)泵P由二段流出的物料，溫度為71.7℃，壓力為1530007.5Pa，經(jīng)一器二段循環(huán)泵P104A/B抽出，視情況一部分經(jīng)一器二段經(jīng)循環(huán)冷卻器E101冷卻后，循環(huán)回到二段上部，循環(huán)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℃當(dāng)物料經(jīng)過三段床層反應(yīng)后，異丁烯轉(zhuǎn)化率達(dá)93％，當(dāng)一段或二段觸媒嚴(yán)重失活時(shí)，A與B互換。由反應(yīng)器R101A/B流出的物料通過調(diào)節(jié)器PRC102維持第一醚化反應(yīng)器系統(tǒng)壓力和出口物料平衡。該物料經(jīng)醚踏底出料換熱器E104與一醚塔T101底部排出物料MTBE進(jìn)行熱交換，使之加熱到80℃，而后進(jìn)入一醚塔預(yù)熱器E105，用911925Pa蒸汽加熱，用TRC105控制溫度為89.8T101塔的熱量，根據(jù)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(chǎn)品MTBE，塔底排出物料由LICA控制，保持液面穩(wěn)定的前提下，經(jīng)一醚塔底出料換熱器E104與進(jìn)料換熱后，其溫度由159.7℃降至60℃，然后經(jīng)MTBE成品冷卻器E108冷卻至40℃以下，進(jìn)入MTBE成品儲(chǔ)罐V40℃以下，進(jìn)入殘液罐V115,再經(jīng)殘液泵P117A/B送出界外，T101塔頂餾出的碳四和剩余的甲醇經(jīng)一醚塔冷卻器E107冷卻后進(jìn)入一醚塔回流槽V103,冷凝液用一醚塔回流泵P105AT101塔頂?shù)膲毫νㄟ^壓力調(diào)節(jié)器PRC103進(jìn)行控制，一般情況下用冷凝器的冷卻水量調(diào)節(jié)控制塔壓力，當(dāng)不凝氣增加而用冷卻水量無法控制塔頂壓力時(shí)，則開啟手動(dòng)遙控閥HICA101,將不凝氣體排放至火炬系統(tǒng)。表6一醚塔操作條件：進(jìn)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(jīng)萃取塔進(jìn)料冷卻器E109冷卻到25～40℃，然后進(jìn)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LICA106和PRC106控制。T103為篩板塔，萃取液為連續(xù)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(jīng)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7T103塔操作條件：操作溫度25℃～操作壓力4～5.2㎏/（405300～526890Pa）液面控制50％烴水重量比1.6～4.4來自T103底含6～15％甲醇的萃取液，經(jīng)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(jìn)料預(yù)熱器E117中由TIC111控制被9蒸汽加熱到96.4℃后，進(jìn)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(jīng)甲醇塔冷凝器E119冷凝后，進(jìn)入甲醇塔回流槽V106，冷凝液用回流泵P109A/B，打入塔內(nèi)回流，回流量由T104塔靈敏板TRC113控制，其余部分0.265T/Hr，通過液面調(diào)節(jié)器LICA109控制，經(jīng)套管冷卻后送入甲醇儲(chǔ)罐V102循環(huán)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(diào)節(jié)器LICA108抽出，在萃取水換熱器E116回收熱量后，再經(jīng)萃取水冷卻器E115冷卻到40表7T104塔操作條件：進(jìn)料塔頂塔釜溫度（℃）9667.4103.3壓力（Pa）常壓回流比5當(dāng)稀甲醇儲(chǔ)槽V110中的甲醇需要進(jìn)行提純精制時(shí)，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(jìn)行回收。由MTBE成品冷卻器E108來的MTBE成品進(jìn)入MTBE成品貯罐槽V107A/B中，由MTBE成品泵P110A/B抽出，經(jīng)FRQ119進(jìn)行流量記錄與累計(jì)后，間斷送油品車間，845B罐區(qū)C104槽以備外運(yùn)，為保證V107A/B槽壓力為0.3～1.0㎏/，設(shè)有一套分程調(diào)節(jié)裝置PICA107,當(dāng)槽內(nèi)壓力低于0.3㎏/G時(shí)，A閥開，補(bǔ)入氮?dú)猓?dāng)壓力高于1.0㎏/時(shí)，B閥開，向火炬系統(tǒng)泄壓。來自萃取塔T103頂?shù)暮细穸∠?1餾分自壓進(jìn)入丁烯-1餾分槽V108中，在此緩沖脫水，廢水排入化污系統(tǒng)，丁烯-1餾分則由丁烯-1餾分泵P110A/B抽出，經(jīng)FRQ118進(jìn)行流量記錄與累積之后，再經(jīng)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(wěn)定的前提下，送往成品車間805罐區(qū)，丁烯抽提停車時(shí)，則全部送805罐區(qū)。各生產(chǎn)工序中產(chǎn)生的不合格產(chǎn)品，可根據(jù)物料組成情況分別收集與V108A/B，V113槽中，之后再適時(shí)的一不合格品泵P112A/B或P101A/B送有關(guān)設(shè)備進(jìn)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(dāng)冬季槽內(nèi)壓力低于0.3㎏/或溫度低于5℃時(shí)，則分別開啟升壓E120、E121、E122進(jìn)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.為了收集蒸汽冷凝液，裝置內(nèi)設(shè)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(shè)備的熱源以及綜合樓氣源，部分經(jīng)減壓到1.0㎏/，飽和蒸汽在用作熱源。V112槽的壓力保持在2.90～3.10㎏/。當(dāng)壓力高于3.20㎏/時(shí)，B閥開，多余氣體排出界區(qū)。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(qū)。生產(chǎn)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(jīng)緩沖后再排入火炬系統(tǒng)，捕集液由不合格品泵抽回裝置中。生產(chǎn)中使用的工業(yè)品離子交換樹脂購入后為含水鈉型，因此在加入反應(yīng)器前需要進(jìn)行活化處理，以使其轉(zhuǎn)化為氫型，又離子交換樹脂在使用一段時(shí)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(jìn)行再生處理，故裝置中設(shè)有樹脂再生反應(yīng)器R104和樹脂裝卸噴射器，以及脫鹽水升壓泵P115。表8生產(chǎn)控制一覽表序號(hào)取樣點(diǎn)分析方法控制指標(biāo)1碳四原料罐除金屬陽離子為化學(xué)或比色法，其余為色譜法異丁烯含量18～42％≤0.8％、≤0.5％ACN≤20ppm陽離子﹤4ppm、水≤0.03％2甲醇罐氣相色譜法按GB-338-76工業(yè)一級(jí)品要求3丁烯-1餾分罐氣相色譜法異丁烯≤0.4％甲醇≤0.15％MTBE≤0.5％4保護(hù)反應(yīng)器口陽離子﹤1ppm水≤0.03％5E101出口氣相色譜法6R103入口氣相色譜法7R101內(nèi)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(nèi)氣相色譜法12V105排污甲醇含量≤0.5％13R104入口化學(xué)分析法HCL含量2～4％14R104出口化學(xué)分析法NaOH含量2～6％序號(hào)名稱規(guī)格數(shù)量數(shù)量排放點(diǎn)備注正常T/H最大T/H1含醇廢水甲醇≤0.5％0.272——V105排化污水池2酸堿廢水PH5～10——18V104排化污水池3化驗(yàn)室廢水PH5～10——0.6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MTBE98.7％35.0㎏/HT101根據(jù)設(shè)計(jì)要求：MTBE年產(chǎn)量為5萬噸，按年工作量為7200小時(shí)計(jì)算，則每小時(shí)產(chǎn)工業(yè)MTBE量:根據(jù)設(shè)計(jì)要求：成品、副成品指標(biāo)：合格品一級(jí)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(chǎn)品計(jì)算：（產(chǎn)品中純MTBE含量為98%）則產(chǎn)品中含純MTBE反應(yīng)器B出口的MTBE的量（MTBE精餾過程MTBE收率為98.5%）根據(jù)設(shè)計(jì)要求：反應(yīng)器的一段轉(zhuǎn)化率為74％；二段轉(zhuǎn)化率至86％；總轉(zhuǎn)化率為93％反應(yīng)器A出口的MTBE的量（設(shè)計(jì)要求：反應(yīng)器總轉(zhuǎn)化率≧93％，反應(yīng)器A總轉(zhuǎn)化率≧86％，設(shè)反應(yīng)器的MTBE收率99%）進(jìn)入反應(yīng)器A的異丁烯的量表10原料抽余碳四的組成及各組分的流量組分分子量質(zhì)量分?jǐn)?shù)kg/kg質(zhì)量流量kg/h摩爾分?jǐn)?shù)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56.110.30805833.550.3096103.97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18.000.00035.680.00090.32∑1.000018940.091.0000335.79通過已知數(shù)據(jù)按比例計(jì)算新鮮甲醇中純甲醇流率為2464.67表11工業(yè)甲醇的組成及流量：名稱摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)kmol/kmol質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(yè)甲醇77.051.00002467.141.0000表12通過已知數(shù)據(jù)按比例計(jì)算得混合甲醇流率為3013.88kg/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(zhì)量流量kg/h0.230.3711.4615.923.184.462.660.060.100.192.392972.360.50則醇烯比為：1.09：1滿足設(shè)計(jì)要求。表13反應(yīng)器A進(jìn)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?jǐn)?shù)kmol/kmol質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)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0.320.000722.790.0010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0.020.00000.500.0000∑429.401.000021953.971.0000其他雜質(zhì)含量可忽略不計(jì)主反應(yīng)方程式:+副反應(yīng)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(yīng)轉(zhuǎn)換率為74%，反應(yīng)的異丁烯為:MTBE產(chǎn)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(yīng)器一段出口反應(yīng)產(chǎn)物的組成及流量：組分摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)kmol/kmol質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)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29.210.07971638.990.0747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0.070.00029.820.0004∑366.381.000021943.351.0000根據(jù)設(shè)計(jì)要求循環(huán)物料的循環(huán)比控制范圍為0.5—5.0。所以取循環(huán)物料的循環(huán)比為0.8.設(shè)循環(huán)循環(huán)物料中含異丁烯的量為x,則解得x=17.70同理可得循環(huán)物料中含MTBE的量為49.90含甲醇的量為24.32表15則反應(yīng)器一段循環(huán)物料的組成及流量：組分摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)kmol/kmol質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)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13.940.0476782.460.0446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0.060.00027.860.0004∑293.171.000017562.561.0000到二段時(shí)異丁烯反應(yīng)轉(zhuǎn)換率達(dá)到86%反應(yīng)的異丁烯的量:MTBE產(chǎn)量為:二.三異丁烯的產(chǎn)量為:剩下的異丁烯流量為:甲醇流量為:表16反應(yīng)器二段出口物料的組成及流量組分摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)kmol/kmol質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)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0.110.000315.430.0007∑356.281.000021953.161.0000根據(jù)設(shè)計(jì)要求循環(huán)物料的循環(huán)比控制范圍為0.8—5.0。所以取循環(huán)物料的循環(huán)比為0.8,設(shè)循環(huán)循環(huán)物料中含異丁烯的量為x,則解得x=9.54同理可得循環(huán)物料中含MTBE的量為57.98含甲醇的量為表17則反應(yīng)器二段循環(huán)物料的組成及流量：組分摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)kmol/kmol質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)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0.090.000312.340.0007∑285.021.000017562.531.0000到三段時(shí)異丁烯反應(yīng)轉(zhuǎn)換率達(dá)到93%反應(yīng)的異丁烯的量MTBE產(chǎn)量為二.三異丁烯的產(chǎn)量為：剩下的異丁烯流量為甲醇流量為表18反應(yīng)器三段出口物料組成及流量：組分摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)kmol/kmol質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)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14.390.0411461.060.0210MTBE78.380.22376909.200.3147TBA0.450.001333.350.0015二.三異丁烯0.140.000419.640.0009∑350.351.000021954.021.0000根據(jù)設(shè)計(jì)要求：塔底甲醇≤0.003（wt），二.三異丁烯≤0.005（wt，MTBE精餾過程MTBE收率為98.5%，未反應(yīng)的異丁烯全部從塔頂餾出，TBA與二.三異丁烯存在于成品MTBE中，塔底MTBE的量為：塔底成品MTBE的量為：塔底甲醇的量為：塔底二.三異丁烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：19.64/6944.45.78=0.0028（滿足設(shè)計(jì)要求）塔頂MTBE的量為：塔頂甲醇的量為：已知精餾塔進(jìn)料組成和流量為反應(yīng)器出口物料的組成和流量表19對(duì)精餾塔進(jìn)行物料衡算列表如下：名稱進(jìn)料kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)kg/kg餾出液kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)kg/kg釜液kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)kg/kg丙烯87.350.004087.350.00580.000.0000丙烷131.060.0060131.060.00870.000.0000異丁烷4214.270.19204214.270.27960.000.0000正丁烯5849.470.26645849.470.38800.000.0000正丁烷1173.680.05351173.680.07790.000.0000反丁烯1638.990.07471638.990.10870.000.0000順丁烯978.070.0446978.070.06490.000.0000正戊烷22.790.001022.790.00150.000.0000丙二烯32.300.001532.300.002110.000.00001，3-丁二烯68.370.003168.370.00450.000.0000異丁烯334.420.0152334.420.02220.000.0000甲醇461.060.0210440.230.02920.830.0030MTBE6909.200.3147103.640.00696805.560.98932TBA33.350.00150.000.000033.350.0048二.三異丁烯19.640.00090.000.000019.640.0029∑21954.021.000015074.641.00006879.381.0000表20MTBE精餾塔組分表<2>：名稱進(jìn)料kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)kmol/kmol餾出液kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)kmol/kmol釜液kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)kmol/kmol丙烯2.080.00592.080.00760.000.0000丙烷2.970.00852.970.01090.000.0000異丁烷72.510.207072.510.26670.000.0000正丁烯104.250.2976104.250.38340.000.0000正丁烷20.190.057620.190.07430.000.0000反丁烯29.210.083429.210.10740.000.0000順丁烯17.430.049817.430.06410.000.0000正戊烷0.320.00090.320.00120.000.0000丙二烯0.810.00230.810.00300.000.00001，3-丁二烯1.260.00361.260.00460.000.0000異丁烯5.960.01705.960.02190.000.0000甲醇14.390.041113.740.05050.650.0083MTBE78.380.22371.180.004377.200.9842TBA0.450.00130.000.00000.450.0057二.三異丁烯0.140.00040.000.00000.140.0018∑350.351.0000271.911.000078.441.0000根據(jù)已知數(shù)據(jù)按比例計(jì)算得，萃取塔萃取水流量為2956.12kg/h萃取水組成為：水和甲醇。已知甲醇的流量12.33kg/h純水的流量設(shè)計(jì)要求塔頂：甲醇含量≤0.0004水≤0.0003（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）表21萃取塔進(jìn)料的物料組成及流量為：名稱質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)kg/kg摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)kmol/kmol丙烯87.350.00482.080.0048丙烷131.060.00732.970.0068異丁烷4214.270.233772.510.1664正丁烯5849.470.3244104.250.2392正丁烷1173.680.065120.190.0463反丁烯1638.990.090929.210.0670順丁烯978.070.054217.430.0400正戊烷22.790.00130.320.0007丙二烯32.300.00180.810.00191，3-丁二烯68.370.00381.260.0029異丁烯334.420.01855.960.0137甲醇452.560.025114.120.0324MTBE103.640.00581.180.0027水2943.790.1633163.540.3752∑18030.761.0000435.831.0000根據(jù)已知數(shù)據(jù)按比例計(jì)算得：塔頂出料總量為13277.17kg/h塔頂含甲醇：塔頂含水量：塔底含甲醇量：塔底含水量：表22萃取塔塔釜出料的流量及組成：名稱質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)kg/kg摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)kmol/kmol丙烯0.230.00010.010.0001丙烷0.370.00010.010.0001異丁烷11.460.00330.200.0011正丁烯15.920.00460.280.0016正丁烷3.180.00090.050.0003反丁烯4.460.00130.080.0004順丁烯2.660.00080.050.0003正戊烷0.060.00000.000.0000丙二烯0.100.00000.000.00001，3-丁二烯0.190.00010.000.0000異丁烯0.000.00000.000.0000甲醇448.580.130914.000.0787MTBE0.000.00000.000.0000水2939.810.8578163.270.9175∑3427.021.0000177.951.0000表23萃取塔塔頂出料的流量及組成：名稱質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)kg/kg摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)kmol/kmol丙烯87.120.00602.070.0080丙烷130.690.00892.960.0115異丁烷4202.10.287772.310.2803正丁烯5833.550.3994103.970.4030正丁烷1170.500.080120.140.0781反丁烯1634.530.111929.130.1129順丁烯975.410.066817.380.0674正戊烷22.730.00160.320.0012丙二烯32.20.00220.810.00311，3-丁二烯68.180.00471.260.0049異丁烯334.420.02295.960.0231甲醇5.310.00040.20.0008MTBE103.640.00711.180.0046水3.980.00030.270.0010∑14604.361.0000257.961.0000回收塔設(shè)計(jì)要求：塔釜甲醇含量≤0.5%表24回收塔進(jìn)料組成及流量：名稱質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)kg/kg摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)kmol/kmol丙烯0.230.00010.010.0001丙烷0.370.00010.010.0001異丁烷11.460.00330.200.0011正丁烯15.920.00460.280.0016正丁烷3.180.00090.050.0003反丁烯4.460.00130.080.0004順丁烯2.660.00080.050.0003正戊烷0.060.00000.000.0000丙二烯0.100.00000.000.00001，3-丁二烯0.190.00010.000.0000異丁烯0.000.00000.000.0000甲醇448.580.130914.000.0787MTBE0.000.00000.000.0000水2939.810.8578163.270.9175∑3427.021.0000177.951.0000根據(jù)已知數(shù)據(jù)按比例計(jì)算得：塔底甲醇含量為12.33kg/h塔頂甲醇含量為448.58kg/h-12.33=436.25kg/h根據(jù)已知數(shù)據(jù)按比例計(jì)算得：塔頂水含量為0.42kg/h表25回收塔組分表：名稱進(jìn)料塔頂塔釜質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)kg/kg質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)kg/kg質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)kg/kg丙烯0.230.00010.230.00050.000.0000丙烷0.370.00010.370.00080.000.0000異丁烷11.460.003311.460.02410.000.0000正丁烯15.920.004615.920.03350.000.0000正丁烷3.180.00093.180.00670.000.0000反丁烯4.460.00134.460.00940.000.0000順丁烯2.660.00082.660.00560.000.0000正戊烷0.060.00000.060.00010.000.0000丙二烯0.100.00000.100.00020.000.00001，3-丁二烯0.190.00010.190.00040.000.0000甲醇448.580.1309436.250.917812.330.0042水2939.810.85780.420.00092939.390.9958∑3427.021.0000475.31.00002951.721.0000以下計(jì)算是以25為基準(zhǔn)計(jì)算。在某一溫度下某處的全部物料比熱容可以以平均植代替。其計(jì)算方法如下：1.查出該溫度下的所有組分的比熱容。2.同已查出25下的比熱容分別取平均值。3.通過公式∑計(jì)算平均比熱容。一器一段循環(huán)冷卻器E-101的簡(jiǎn)圖如下：設(shè)計(jì)要求E-101物料出口溫度為原料帶進(jìn)的熱量為：回流液帶進(jìn)的熱量為：混合液帶出的熱量為：由熱量守衡原則：所以水蒸汽帶進(jìn)的熱量為:查得的水蒸汽的汽化潛熱為所需水蒸汽的量為一段簡(jiǎn)圖如下：已知：abc異丁烯17.3347甲醇0.09670MTBE0.19810設(shè)反應(yīng)溫度為（346k）MTBE比熱容：MTBE生成焓：由物料衡算可知R101一段MTBE產(chǎn)量為5497.92,生成MTBE產(chǎn)生的熱：由E101熱量衡算可知：帶進(jìn)的熱量為：帶出的熱量為：換熱器E104的簡(jiǎn)圖如下：T101B塔釜出料與T101A塔頂進(jìn)料換熱,已知T101B塔釜出料溫度為159.7，降為60塔進(jìn)料帶進(jìn)的熱量:塔底出料帶進(jìn)熱量：塔底出料帶出熱量：塔進(jìn)料帶出的熱量：管線說明：T101進(jìn)料經(jīng)過E105后從所需的水蒸汽的量為T101及周圍換熱器的見圖如下：已知T101進(jìn)料經(jīng)過E105后從根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)回流比為1.2對(duì)E107進(jìn)行熱量衡算（已知塔頂采出量為15074.64）通過以上計(jì)算已知塔底出料帶出熱量：（2.2.4中的）所需的水蒸汽的量為：根據(jù)設(shè)計(jì)要求冷卻水進(jìn)口溫度為，出口溫度為已知水的比熱容為4.174，水的比熱容為4.1785，則平均比熱容為：所需冷卻水的量為：管線說明：T101塔底成品由根據(jù)設(shè)計(jì)要求冷卻水進(jìn)口溫度為，出口溫度為表26各組分在不同溫度下的比熱容（單位）組度溫溫度組度溫組分1025495560丙烯2.5642.7123.0833.2213.301丙烷2.5382.6853.0083.1133.202異丁烷2.3952.4912.6832.7433.793正丁烯2.5052.6192.8592.8783.021正丁烷2.3352.3942.5562.5832.606反丁烯2.1682.2422.3742.1402.441順丁烯2.3462.4162.5432.5792.610正戊烷2.2972.3602.4742.5052.531丙二烯2.4222.5122.6852.7372.7811，3-丁二烯2.2062.3122.4542.4942.530異丁烯2.3552.4312.5712.6082.647甲醇2.4192.5022.6652.7132.754水4.1914.1784.1744.1764.178TBA2.6482.7642.7962.822MTBE2.0902.3162.3722.419組度溫溫度組度溫組分7678.68089.8159.7丙烯3.8963.3334.0064.453丙烷3.5863.6253.6593.963異丁烷3.0003.0213.0393.188正丁烯3.4783.5243.5833.583正丁烷2.8322.8672.8812.959反丁烯2.5622.5742.5852.671順丁烯2.7332.7462.7572.856正戊烷2.6292.6382.6472.711丙二烯2.9963.0103.0273.207丁二烯2.6692.6842.6962.799異丁烯2.7922.6072.8202.9371.731甲醇2.9122.9282.9413.0473.3410水4.1884.1924.1954.208TBA2.9162.9402.9903.543MTBE2.5792.3422.6102.6992.727表27與的平均值組度溫溫度組度溫組分103549556076丙烯2.6392.8982.9673.0072.305丙烷2.6122.8472.9002.9453.136異丁烷2.4432.5872.6173.1422.746正丁烯2.5622.7392.7492.9203.048正丁烷2.3652.4752.4892.5012.613反丁烯2.2052.3082.3272.3422.406順丁烯2.3812.4802.4982.5132.575正戊烷2.3292.4172.4332.4462.495丙二烯2.4672.6002.6252.6472.751丁二烯2.6002.3842.4042.4222.412異丁烯2.3942.5022.5202.5392.612甲醇2.4612.5842.6082.6292.707水4.1854.1764.1774.1784.183TBA2.6722.7072.7222.7352.783MTBE2.1372.2042.2322.2552.335平均2.4422.5762.5762.5622.7402.676組度溫溫度組度溫組分78.689.880159.7氣態(tài)丙烯3.0233.5832.3591.728丙烷3.1563.3253.1721.933異丁烷2.7562.8402.7651.933正丁烯3.0773.1013.1011.756正丁烷2.6312.0773.1381.813反丁烯2.4092.6342.4141.699順丁烯2.5822.4572.5871.782正戊烷2.5002.5362.5141.916丙二烯2.7612.8592.7071.643丁二烯2.5002.5562.5051.77異丁烯2.5202.6852.6262.0811.810甲醇2.7152.7752.7222.9221.501水4.1854.1934.186TBA2.8192.7943.0961.735MTBE2.2172.3952.3542.4092.601平均2.8142.7172.5562.495R101的簡(jiǎn)圖如下：1.各溫度下的物料比熱容均以2.6631計(jì)。2.冷卻水入口溫度為25，出口溫度為35。3.處理量為。4.反應(yīng)熱取38803.9282。5.各層溫度如上圖。6.令各段循環(huán)物料量相近或相等。R101二段：由得由得已知：第一段入口溫度為55，出口溫度為76；第二段入口溫度為68，出口溫度為71.7；第三段入口溫度為69，出口溫度為71.1。表28各物質(zhì)的密度見下表：（單位）55766871.76971.1丙烯0.44650.38580.41340.41170.41070.4039丙烷0.44800.38600.40850.36870.40610.4005異丁烷0.50990.47660.48930.48370.48840.4849正丁烯0.54860.51650.52920.52350.52770.5244正丁烷0.53710.50610.54910.57330.51760.5143反丁烯0.55950.52910.54110.53560.53960.5365順丁烯0.57880.54890.56060.55530.55920.5562正戊烷0.59930.57100.51450.57020.57340.5708丙二烯0.53680.49410.51150.50370.50950.49611，3-丁二烯0.57410.54190.55460.54880.55310.5498異丁烯0.54720.52290.52700.52170.52600.5227水0.98750.97540.97880.97680.97830.9771甲醇0.76680.74220.75170.74740.75060.7481MTBE0.70720.68200.69100.68300.69000.6820TBA0.75450.72840.73850.73390.73730.7346平均0.56170.55660.5655MTBE：用臨界參數(shù)法可求出MTBE的密度，以第一段為例：先求出55的進(jìn)料的平均密度；再求出76的出口平均密度；求出第一段的平均密度；55的進(jìn)料的平均密度的計(jì)算：同理可得：76的出口平均密度：557.368的平均密度為71.7的平均密度為69的平均密度為71.1的平均密度為所以：第一段的平均密度為第二段的平均密度為第三段的平均密度為這部分計(jì)算進(jìn)行列表，表中催化劑的填充體積（V：物料體積流量，單位，：空速）床層高度： 處理量：各段催化劑各段填充體積：按經(jīng)驗(yàn)取流速床層截面積：反應(yīng)器直徑所以圓整反應(yīng)器直徑校核空塔速度：又床層截面積所以流速取流速，床層截面積反應(yīng)器直徑圓整反應(yīng)器直徑校核空塔速度：又床層截面積所以流速取，床層截面積反應(yīng)器直徑圓整反應(yīng)器直徑校核空塔速度：又床層截面積所以流速從計(jì)算結(jié)果看反應(yīng)器直徑的校核很好，且與現(xiàn)場(chǎng)情況相符合，故取，流速，由D計(jì)算催化劑的填充體積，板間距催化劑的填充體積（V：物料體積流量，單位，為空速，）表29床層高度：計(jì)算結(jié)果見下表：物料（）（）G（）V（）第一段6.513.912.352.071.250.75第二段6.573.942.372.091.250.75第三段6.493.882.342.071.240.75已知MTBE的純度≥98％，未反應(yīng)的甲醇回收使用含水量≤0.3％。塔頂壓力P=0.5886Mpa，全塔壓降△P=29.4Kpa，飽和液體進(jìn)料q=1。分離要求：重關(guān)鍵組分MTBE在塔頂產(chǎn)品中含量≤0.2％，塔底產(chǎn)品MTBE純度≥98％，輕關(guān)鍵組分甲醇回收率≥95%。根據(jù)分離要求，用清晰分割法，各物料各物流的流量和組成的計(jì)算如下：根據(jù)以上計(jì)算已知：輕關(guān)鍵組分甲醇：塔頂：DLK=13.74kmol/h塔底：WLK=0.65kmol/h塔頂出料總質(zhì)量流量:15074.64kg/h塔頂MTBE流量：103.64kg/h塔底MTBE流量：6805.56kg/h塔底總質(zhì)量流量：6879.38kg/h采用溶解度方程㏑其中:氣體常數(shù)1.987：絕對(duì)溫度查的各組分的就可以算的各組分的活度系數(shù)。下面以進(jìn)料中MTBE為例計(jì)算其活度系數(shù),MTBE的分子密度用臨界溫度法來求得根據(jù)所以活度系數(shù)為求得總組分的,根據(jù)以上所得的結(jié)果見下表表：表30各物質(zhì)的物性參數(shù)名稱丙烯317015.518412.88730.0384370.00340.0438丙烷329416.420912.82750.068030.00520.0667異丁烷454423.323013.01675.4282610.17972.3391正丁烯473021.418813.89958.0367660.23713.2956正丁烷489724.261913.31972.0827950.05210.6940反丁烯501923.216413.80883.0752850.07210.9956順丁烯518325.014513.54632.0065440.04630.6272正戊烷636130.543113.74480.1149680.00100.0137丙二烯379315.962714.15950.0368370.00140.01981，3-丁二烯494023.390513.63350.1094350.00310.0423異丁烯480423.068413.51200.4844160.01670.2257甲醇843012.785724.02570.6097630.03340.8025MTBE769542.137013.18740.9511240.34714.5773TBA859027.978117.28340.0384370.00140.024213.7919已知壓力，查出各組分的安托因常數(shù)，然后算得為重關(guān)鍵組分，℃。已知進(jìn)料壓力，計(jì)算同上，℃。計(jì)算結(jié)果見下表：表31各物質(zhì)的安托尼常數(shù)見下表：名稱ABC丙烯15.70271807.53-26.15丙烷15.72601872.46-25.16異丁烷15.53812032.73-33.15正丁烯15.75642132.42-33.15正丁烷15.67822154.90-34.42反丁烯15.81772212.32-35.15順丁烯15.81712210.71-36.15正戊烷15.83332477.07-39.94丙二烯13.15631054.72-77.08丁二烯15.77272142.66-34.30異丁烯15.75282125.75-33.15甲醇18.58753626.55-34.29MTBE16.04642701.015-41.36TBA16.85482658.29-95.50已知塔頂壓力，計(jì)算步驟同上，℃。計(jì)算結(jié)果見下表：表32泡點(diǎn)計(jì)算結(jié)果和相對(duì)揮發(fā)度組分丙烯2.080.00591.019630126.853.45380.019714.8478丙烷2.970.00851.023525830.262.97250.024412.7787異丁烷72.510.20701.02201474.591.31850.26375.6684正丁烯104.250.29761.00110536.571.18490.34075.0938正丁烷20.190.05761.00908870.3641.00640.05834.3263反丁烯29.210.08341.40228427.9280.94770.07644.0740順丁烯17.430.04981.00298290.1330.93480.04504.0189正戊烷0.320.00091.0043397.1210.38210.00041.6427丙二烯0.810.00231.002312687.21.42990.00316.1471丁二烯1.260.00361.001310145.581.14230.00404.9106異丁烯5.960.01701.003410714.141.20870.02025.1963甲醇14.390.04110.44971817.4791.31810.08795.6663MTBE78.380.22371.02492018.5440.23260.05121TBA0.450.00131.6077955.54930.17270.00020.0743進(jìn)料為飽和液體進(jìn)料，則。式中,經(jīng)試差解出上式的根，計(jì)算數(shù)據(jù)列于下表：表33塔頂溫度計(jì)算結(jié)果和相對(duì)揮發(fā)度組分丙烯0.00761.020026532.433.06840.002516.1068丙烷0.01091.024022662.592.63100.004113.8111異丁烷0.26671.02249885.0611.14590.23276.0152正丁烯0.38341.00019010.8491.02180.37525.3635正丁烷0.07431.00927563.9990.86550.08584.5431反丁烯0.10741.0007150.9720.81080.13254.2560順丁烯0.06411.00307027.6970.79910.08024.1949正戊烷0.00121.00042810.5330.31880.00381.6733丙二烯0.00301.002411439.791.3000.00236.82471，3-丁二烯0.00461.00138660.2540.98320.00475.1611異丁烯0.02191.00349167.1841.04290.02105.4745甲醇0.05056.71671390.3371.05890.04775.5586MTBE0.00431.02541638.5710.19050.02261最小回流比用下式求。計(jì)算數(shù)據(jù)列于下表：表34塔底溫度計(jì)算結(jié)果和相對(duì)揮發(fā)度組分甲醇0.00834.856711355.225.95490.04946.4564MTBE0.98421.02118365.6780.92230.90771.000TBA0.00571.49566780.7451.09500.00641.1873表中數(shù)據(jù)計(jì)算得。最小理論板數(shù)：=（0.76×15.440+1.09×13.212+26.67×5.8653+38.34×5.2714+7.43×4.5079+10.74×4.1240+0.12×1.6665+0.28×6.41+0.46×5.0678+2.19×5.3946+5.05×7.5600+0.43×1.000）=5.4457=(0.0083×6.4564+0.9842×1.000+0.0057×1.1873)=0.9635實(shí)際回流比：，由吉利蘭圖查得。精餾塔取總板效率精餾段最小理論板數(shù)：=（0.59×14.8478+0.85×12.7787+20.7×5.6684+29.76×5.0938+5.76×4.3263+0.09×1.6427+0.23×6.1471+0.36×4.9106+1.7×5.1963+4.11×5.6663+22.37×1.000+0.13×0.0743）=3.7110則查圖得故精餾段實(shí)際理論板數(shù)，所以進(jìn)料位置為第15塊塔板上方。選各組分0℃原料焓流量：回流焓流量：塔頂蒸汽焓流量：塔底產(chǎn)品焓流量：塔頂產(chǎn)品焓流量：表35按上式計(jì)算結(jié)果列于下表：組分丙烯16.106814.847815.4400.00590.0911/丙烷13.811112.778713.21200.00850.1123/異丁烷6.01525.66845.86530.20701.2141/正丁烯5.36355.09385.27140.29761.5688/正丁烷4.54314.32634.50790.05760.2597/反丁烯4.25604.07404.19180.08340.3496/順丁烯4.19491.64274.12400.04980.2054/正戊烷1.67336.14711.66650.00090.0015/丙二烯6.82474.91066.65890.00230.0153/1，3-丁二烯5.16114.01895.06780.00360.0182/異丁烯5.47455.19635.39460.01700.0901/甲醇5.55865.66636.45647.56000.04110.0917/MTBE11.00001.0001.00000.22370.2237/TBA0.07431.18730.92330.00130.0012/塔頂冷凝器取熱熱流量：=KJ/h再沸器供熱熱流量：=11917558.27+2851546936-5947479-978690.4KJ/h汽液相流量按塔頂?shù)谝粔K塔板計(jì)算，壓力P=1.1780Mpa，溫度℃.汽相平均分子量：汽相密度：㎏/汽相質(zhì)量流量:汽相體積流量：/h液相密度：∴液相質(zhì)量流量:液相體積流量:/h功能參數(shù)：設(shè)板間距為0.45m，查斯憲斯圖得負(fù)荷系數(shù),設(shè)第一塊塔板溫度為塔頂蒸汽度（80.65℃）時(shí)，液體平均表面張力；）=故負(fù)荷系數(shù)最大允許氣速：實(shí)際操作氣速：塔徑:,根據(jù)實(shí)際與經(jīng)驗(yàn)取T101塔塔徑為1.0m。塔高：筒體共有五個(gè)人孔，則人孔距篩板距離為700×3+400+250-450=2300㎜=2.3m塔頂封頭高0.4m，塔底高5.78m則全塔總高為20.7+0.4+5.78=26.88m本次設(shè)計(jì)萃取塔為篩板塔，確定輕液為分散相，輕液由底部進(jìn)入