【摘要】：甲基叔丁基醚(methyl tert-butyl ether,MTBE)是一種高辛烷值,具有醚樣氣味的無色透明液體,一般由甲醇與異丁烯制得。MTBE是一種優(yōu)良的汽油添加劑,同時也是生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯、異丁烯和丁基橡膠的重要化工原料。MTBE的應(yīng)用從20世紀(jì)80年代開始,其生產(chǎn)工藝流程日趨完善。本設(shè)計從環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源及降低成本的角度出發(fā),貫徹“綠色化工”的理念,以國內(nèi)某廠年產(chǎn)8萬噸MTBE生產(chǎn)技術(shù)為藍(lán)本進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,選擇混相反應(yīng)蒸餾技術(shù)生產(chǎn)MTBE,在發(fā)生混相反應(yīng)的同時實現(xiàn)與產(chǎn)品的分離。本設(shè)計確定了年產(chǎn)8萬噸甲基叔丁基醚的生產(chǎn)工藝流程,并通過Aspen Plus軟件對全流程進(jìn)行模擬。運用Aspen Plus軟件中的Sensitivity Analysis模塊對實際生產(chǎn)裝置的主要操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,確定了較優(yōu)的操作參數(shù),并采用Aspen Energy Analyzer軟件進(jìn)行換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,降低了生產(chǎn)能耗,節(jié)約裝置運行費用。利用Aspen Plus模擬完成了整個工藝流程的物料衡算和能量衡算,對醚化反應(yīng)器、甲醇回收塔等主要設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的計算和選型,并采用SW6-98等專業(yè)化工軟件對主要設(shè)備進(jìn)行強度校核。采用智能選泵軟件對流程中的泵進(jìn)行了選型設(shè)計。利用天正建筑和AutoCAD軟件繪制了廠區(qū)總平面布置圖、帶控制點工藝流程圖、設(shè)備裝配圖、設(shè)備布置圖等。安全設(shè)計上,結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對廠區(qū)的基礎(chǔ)建設(shè)提出要求,并繪制了專業(yè)圖紙。優(yōu)化后的生產(chǎn)技術(shù)操作更靈活,原料轉(zhuǎn)化率更高,產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)由原98.20%提升至99.50%,可以更好的面對市場變化,提高抵御風(fēng)險的能力。本設(shè)計能對國內(nèi)MTBE生產(chǎn)工業(yè)的發(fā)展提供一定的參考及幫助。
【圖文】：

哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文第 2 章 工藝路線確定與流程模擬2.1 甲基叔丁基醚生產(chǎn)裝置簡述國內(nèi)某廠 MTBE 生產(chǎn)裝置流程如圖 2-1 所示。混合碳四和甲醇進(jìn)入反應(yīng)工段，甲醇和混合碳四中的異丁烯在催化劑作用下發(fā)生醚化反應(yīng)生成 MTBE，與未反應(yīng)完的碳四和甲醇進(jìn)入共沸蒸餾塔中，MTBE 從共沸蒸餾塔塔底采出，產(chǎn)品純度為 98.20%，未反應(yīng)的碳四和甲醇形成共沸物從塔頂采出，然后由吸收塔和甲醇回收塔回收未反應(yīng)的甲醇[18]。該項目采用強酸樹脂型催化劑，在60.00℃、空速 5.00h-1條件下，異丁烯轉(zhuǎn)化率可達(dá)到 96.35%，MTBE 選擇性可達(dá)到 98.80%。

CHCCHHOCHC-OH322233( ) ()（2-4）322332232( CH )C CH (CH)CCHC CHCH（2-5）其中，叔丁醇和異丁烯的低聚物有較高的辛烷值，可隨甲基叔丁基醚一同調(diào)入汽油。2.2.2 主要影響因素與研究思路影響甲基叔丁基醚生產(chǎn)的因素主要有反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、進(jìn)料甲醇與異丁烯的摩爾比、催化劑的使用壽命及再生等[22,23]。對于 MTBE 生產(chǎn)技術(shù)，主要研究方向是如何移走反應(yīng)熱、提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品的質(zhì)量，優(yōu)化裝置的操作條件，降低能耗，提高項目的經(jīng)濟效益[24]。本次設(shè)計工藝路線，以國內(nèi)某廠年產(chǎn) 8 萬噸甲基叔丁基醚的技術(shù)為藍(lán)本，將醚化反應(yīng)工段調(diào)整為兩個外循環(huán)固定床反應(yīng)器和一個固定床絕熱反應(yīng)器，通過外循環(huán)取熱控制反應(yīng)過程中的反應(yīng)熱。同時將共沸蒸餾分離技術(shù)調(diào)整為混相反應(yīng)蒸餾技術(shù)，將共沸蒸餾塔改為催化蒸餾塔，通過反應(yīng)和分離同時進(jìn)行打破化學(xué)平衡，，提高異丁烯的轉(zhuǎn)化率；新增一個產(chǎn)品精制塔，提高產(chǎn)品的純度。調(diào)整后的生產(chǎn)裝置流程如圖 2-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ223.24

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本文編號：2674808