MTBE方案设计.docx
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MTBE方案设计
目录
1总论5
1.1设计原则5
1.2设计范围5
1.3主要技术经济指标5
2市场7
3建设规模及产品方案8
3.1建设规模8
3.2产品方案8
4工艺装置9
4.1工艺技术选择9
4.2工艺流程简述10
4.3消耗定额10
4.4主要设备的选择11
4.5自控水平11
4.6总图布置11
5原料及辅助材料供应12
5.1原料、辅助材料规格12
5.2原料、辅助材料数量及来源13
6环境保护14
6.1污染状况及治理14
6.2环境影响评价简析14
7企业组织及定员16
7.1企业经营体制和管理体制16
7.2企业定员16
8项目实施计划17
8.1项目实施计划内容17
8.2实施进度计划17
1总论
1.1设计原则
a)选择先进、可靠的技术来源,以保证装置投产后生产运行平稳,产品质量可靠,成本低。
b)坚持国产化原则,技术、设备、材料、仪表立足国内,节省外汇、减少投资。
c)尽可能利用已有的公用工程设施,做到节省投资,本着少投入多产出的原则,加快建设速度。
d)尽量利用辽化公司的辅助设施,减少工程投资,提高经济效益。
1.2设计范围
本项目设计范围包括:
区内的MTBE主装置、成品罐区、综合楼(包括办公室、化验室、控制室等)、配电室。
本装置所需的公用工程,辅助生产设施等工程不包括在本项目设计范围内,将由总体规划项目统筹考虑。
1.3主要技术经济指标
表1-1主要技术经济指标
序号
项目名称
规格
单位
数量
备注
1
生产规模
104t/a
3.5
2
产品方案
2.1
MTBE
104t/a
3.40
4.25t/h
2.2
粗丁烯(副产)
104t/a
2.68
3
年操作时数
h
8000
4
原材料用量
4.1
抽余油
104t/a
4.89
4.2
甲醇
t/a
1.28
0.375t/t
4.3
催化剂
t/a
10.02
0.23kg/t
4.4
氢氧化钠(6%)
t/a
71.40
2.1kg/t
4.5
盐酸(6%)
t/a
210.80
6.2kg/t
5
公用工程用量
5.1
新鲜水
t/h
4.25
1t/t
5.2
循环水
t/h
229.50
54t/t
5.3
脱盐水
t/h
0.85
0.2t/t
5.4
蒸汽(0.9MPa)
t/h
4.08
0.96t/t
5.5
氮气
Nm3/h
85.00
20Nm3/t
5.6
压缩空气
Nm3/h
85.00
20Nm3/t
5.7
仪表空气
Nm3/h
212.50
50Nm3/t
5.8
电
kWh
106.25
25kWh/t
6
三废排放量
6.1
废水
t/h
4.78
6.2
废气
kg/h
9.00
6.3
废渣
t/a
10.02
废催化剂
7
总定员
人
40
7.1
工人
人
34
7.2
管理人员
人
6
8
占地面积
m2
5000
9
建筑面积
m2
1500
11
项目总投资
104元
6001.58
11.1
固定资产投资
104元
4691.47
⑴建设投资
104元
4663.76
⑵建设期利息
104元
27.72
11.2
流动资金
104元
1310.10
其中铺底流动资金
104元
393.03
12
报批项目总投资
104元
5084.51
13
年均销售收入
104元
15630.08
14
年均总成本费用
104元
14381.04
15
年均利润总额
104元
870.25
16
年均销售税金及附加
104元
378.80
17
财务评价指标
17.1
投资利润率
%
14.50
17.2
投资利税率
%
20.81
17.3
投资回收期
年
5.77/7.17
税前/税后
17.4
全投资财务内部收益率
%
20.20/14.16
税前/税后
17.5
全投资财务净现值
104元
2221/568
税前/税后
2市场
国内自1983年在齐鲁公司橡胶厂建成投产第一套5500吨/年MTBE工业试验装置以后,1986年至1988年先后在吉林有机合成厂、齐鲁橡胶厂和大庆石化总厂等单位又建成投产了万吨级MTBE工业装置,到2000年8月统计,国内共有30套MTBE装置,总生产能力达67万吨。
其中炼油型装置22套,化工型装置8套。
2002年5月大庆炼化公司建成投产了14万吨/年MTBE装置,是国内同类装置中最大的一套炼油型装置。
吉化公司5万吨/年装置是化工型单线规模最大的。
我国MTBE主要用于汽油添加剂和制取高纯度异丁烯(异丁烯可生产聚异丁烯、丁基橡胶、甲基丙烯酸甲酯等产品),还有一部分出口。
由于我国推行禁铅汽油,MTBE的消费量增长比较快,2002年达80万吨。
随着我国政府对环境保护的日益重视,汽油无铅化的呼声不断高涨,MTBE作为无铅汽油添加剂日益受到重视,我国政府规定在2000年基本实现汽油的无铅化,北京、上海等几大城市已经先后出台了地方性法规,限制低标号汽油的使用,在汽油配方中使用MTBE作为抗爆剂已是大势所趋。
今后几年我国MTBE需求量将有较大幅度的增长。
预计到2005年,我国MTBE需求量约120万吨。
3建设规模及产品方案
3.1建设规模
建设规模:
3.5万吨/年MTBE
操作时间:
8000小时
3.2产品方案
3.2.1产品方案
本装置产品及副产品的名称、数量和去向见表3-1。
表3-1产品及副产品的名称、数量和去向
序号
名称
数量(t/a)
相态
去向
备注
1
MTBE(产品)
34000
液
聚异丁烯装置、外销
2
粗丁烯(副产品)
26800
液
丁烯-1装置
3.2.2产品规格
产品及副产品规格见表3-2和3-3。
表3-2产品(MTBE)规格
序号
名称
单位
标准
备注
1
MTBE
%(wt)
≥98.0
2
甲醇
%(wt)
≤0.3
3
叔丁醇
%(wt)
≤0.5
4
二、三异丁烯
%(wt)
平衡
5
分子量
88.15
6
比重
0.746
7
沸点
℃
55.3
8
熔点
℃
-108.6
9
闪点
℃
-26.7
4工艺装置
4.1工艺技术选择
4.1.1工艺技术介绍
目前国内MTBE合成技术基本上分为三类,分别是:
①绝热固定床式外循环反应器合成MTBE技术;②催化蒸馏合成MTBE技术;③混相反应蒸馏合成MTBE技术。
以上三种工艺技术中,催化蒸馏合成MTBE和混相反应蒸馏合成MTBE技术水平相当,均属节能技术,而绝热固定床式合成MTBE技术较落后。
a)绝热固定床式外循环工艺技术:
由于异丁烯和甲醇的醚化反应是可逆放热反应。
从热力学观点他有一个转化率的问题,在某一温度下,他有一个平衡转化率。
为了制取高纯度的丁烯-1产品,必须要求异丁烯深度转化率,因此,单靠一个醚化反应器是不可能达到此目的的,必须用脱醚塔把反应产物MTBE分离出去,剩下的反应物料再进入第二个醚化反应器进行反应,才能达到异丁烯的深度转化,第二醚化反应器生成的MTBE,还需与原料碳四及甲醇进行分离,因此还必须有第二脱醚塔,即所谓的“二反二塔”工艺。
该工艺技术流程简单、可靠、付反应少,产品收率高,操作平稳。
但反应热未能有效利用,操作费用高,能耗大。
b)催化蒸馏合成工艺技术:
80年代世界上出现了催化蒸馏技术,首先在合成MTBE领域内运用,于1980年在美国德克萨斯洲炼厂年产5万吨MTBE装置上,首先予以工业化。
所谓的催化蒸馏技术,是在一个设备内同时完成残余异丁烯的深度转化和产品分离,由于反应和分离同时进行,不但实现深度转化而且充分利用了反应热。
从理论上来说,采用催化蒸馏技术异丁烯的转化率几乎可以达到100%。
与“二反二塔”技术比,由于催化蒸馏合成工艺将反应与产品分离再一个设备内完成,因此简化了流程,减少设备,大大降低能耗。
该工艺的缺点是反应蒸馏塔的结构较复杂,设备造价高,催化剂的装卸比较麻烦。
c)混相反应蒸馏工艺技术:
该工艺是控制反应压力,使异丁烯和甲醇合成MTBE的反应热,引起床层物料升温,反应速度加快,放出更多的热量,当床层的温度达到该压力下的泡点温度时,物料开始汽化,反应热被汽化的物料吸收,床层温度始终维持在泡点温度下。
合成反应一直在汽液混相状态下进行,经一段反应,异丁烯转化率可达92~95%,无需外循环取热设备。
该技术反应系统压力较低,反应热被充分利用,催化剂使用效率高。
4.1.2推荐的工艺技术
综上所述,催化蒸馏工艺技术与现有的“二反二塔”工艺比较,流程大大简化,由于将第一脱醚塔、第二醚化反应器、第二脱醚塔合并在一个催化蒸馏塔内,减少了不少设备,同时大大降低能耗。
第二脱醚塔整个塔系的不复存在,那么它的塔顶冷凝器所需的冷却水,塔底在沸器所需的蒸汽,以及塔顶回流泵所需的电全都可以省去了。
另外,第二醚化反应器进料冷却器,一段外循环冷却器所需的冷却水及外循环泵所需的电也都可省了。
能耗至少降低15%以上。
本装置拟采用催化蒸馏工艺技术。
4.2工艺流程简述
将原料碳四与甲醇以一定的比例混合,进入保护反应器,经予反应后送入醚化反应器,碳四中的异丁烯在催化剂作用下达到一定转化率后直接进入催化蒸馏塔。
在催化蒸馏塔中继续进行醚化反应与产品分离,使异丁烯的总转化率达到99%以上,生成的MTBE产品从催化蒸馏塔底至罐区,未反应的碳四与甲醇的共沸物从催化蒸馏塔顶馏出,进入甲醇萃取塔。
经萃取塔萃取后的碳四去丁烯-1装置,从萃取塔底出来的物料进入甲醇回收塔,对甲醇进行回收利用。
4.3消耗定额
本装置的消耗定额见表4.2.1。
序号
名称
单位
消耗量
备注
单耗
年耗
1
原料
t
1.1
碳四
t
1.450
4.89×104
1.2
甲醇
t
0.375
1.28×104
1.3
触媒
kg
0.30
1.00×104
1.4
NaOH(6%)
kg
2.10
7.14×104
1.5
HCl(6%)
kg
6.20
21.08×104
2
公用工程
2.1
新鲜水
t
1.00
3.40×104
2.2
循环水
t
54.00
183.6×104
2.3
脱盐水
t
0.20
0.68×104
2.4
蒸汽
t
0.96
3.26×104
2.5
氮气
Nm3
20.00
68.00×104
2.6
杂用空气
Nm3
20.00
68.00×104
2.7
仪表空气
Nm3
50.00
175.00×104
2.8
电
kwh
25.00
87.50×104
3
副产品
3.1
粗丁烯
t
0.788
2.68×104
表4-1装置消耗定额
4.4主要设备的选择
本装置采用催化蒸馏工艺技术。
催化蒸馏法合成MTBE最主要的设备是催化蒸馏塔,是MTBE合成技术的核心,该台设备由专利商负责设计。
目前国内MTBE装置主要技术专利,分别来自齐鲁石化研究院、中石化北京设计院。
4.5自控水平
本装置采用先进的集散控制系统(DCS)实现对整个装置生产过程重要参数的集中检测控制。
4.6总图布置
MTBE装置布置在化纤公司化工厂厂区内,占地面积为5000m2。
在满足生产工艺流程的前提下,平面布置紧凑合理,节约占地,同时满足安全、防火、防爆、卫生等规范、规定的要求。
5原料及辅助材料供应
5.1原料、辅助材料规格
本装置所需原料、辅助材料的规格见表5.1-1、表5.1-2、表5.1-3、表5.1-4。
表5-1抽余碳四规格
序号
名称
单位
指标
备注
1
丁烷
%
9.04
2
异丁烯
%
44.87
3
丁烯-1
%
38.02
4
反丁烯
%
4.96
5
顺丁烯
%
3.11
6
丁二烯
ppm
≤40
7
水
ppm
≤300
8
乙腈
ppm
≤2
9
阳离子
ppm
≤4
表5-2甲醇规格
序号
名称
单位
指标
备注
1
外观
无色透明液体
2
密度(20℃)
kg/m3
791~792
3
色度(铂-钴)号
≤5
抽检
4
馏程(64~65.5℃)馏出体积
%(v/v)
≥98
5
高猛酸钾试验
min
≥50
抽检
6
水
ppm
≤800
7
游离酸(以HCOOH计)
ppm
≤15
抽检
8
游离碱(以NH3计)
ppm
≤2
9
羰基化合物(以HCOH计)
ppm
≤4
抽检
10
蒸发残液
ppm
≤10
表5-3盐酸、氢氧化钠规格
序号
名称
单位
指标
备注
1
盐酸
%
6
2
氢氧化钠
%
6
表5-4催化剂规格
序号
名称
单位
指标
备注
1
外观
灰白色球状
2
质量交换当量
Mgmol/g
≥4.2
3
湿真密度
kg/m3
1200~1300
4
湿视密度
kg/m3
780~880
5
耐磨率
%
≥98
6
粒度(0.42~1.2mm)
%
≥98
7
膨胀比(在甲醇中)
1.3~1.75
不检
5.2原料、辅助材料数量及来源
本装置原料、辅助材料数量及来源见表5.2-1。
表5-5原料、辅助材料数量及来源
序号
名称
单位
数量
相态
来源
1
抽余碳四
t/a
48900.00
液
丁二烯装置
2
甲醇
t/a
12800.00
液
外购6530
3
盐酸
t/a
210.80
液
外购
4
氢氧化钠
t/a
71.40
液
外购
5
催化剂
t/a
10.02
固
外购
6环境保护
6.1污染状况及治理
6.1.1主要污染源与污染物
本装置属净化环境、减少大气污染的环保型装置,在正常生产状态下,三废的排出量很少,在事故状态下和停工检修阶段将有少许物料和废物排出。
本装置的主要污染物是废水和停工检修时的废水、废渣(报废的催化剂)。
事故状态下将有碳四气体排出,此部分废气将全部引入全厂火炬系统烧掉。
表7-1“三废”排放一览表
序号
排放地点
排放名称
成分
排放量(t)
排放规律
处理方法
吨产品
小时
1
废水
1.1
泵房
泵冷缺水
烃≤10ppm
1.00
4.25
连续
去94#车间
1.2
萃取水槽
含醇废水
甲醇≤0.5%
0.10
0.43
连续
去94#车间
1.3
再生器
酸碱废水
PH5~10
不定期
间断
中和后去94#车间
1.4
化验室
酸碱废水
PH5~10
不定期
间断
中和后去94#车间
2
废气
2.1
甲醇塔
生产废气
甲醇20%
碳四80%
0.002
0.009
连续
去火炬
2.2
安全阀
及旁路
事故及停
车排放气
碳四
不定期
间断
去火炬
3
废渣
3.1
反应器
废催化剂
0.3~1.2mm
球状
每年一次
5.01t/a
间断
催化剂回收
堆埋厂处理
3.2
催化蒸
馏塔
废催化剂
0.3~1.2mm
球状
每年一次
5.01t/a
间断
催化剂回收
堆埋厂处理
6.1.2环境保护措施
泵冷却水和含醇污水由厂内化学污水管网送至公司污水厂统一处理。
装置产生的少量废气排往火炬无害燃烧。
噪声源为机泵等设备,其声级范围为70—80Db(A)。
其噪声值满足《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85中有关的控制要求。
6.2环境影响评价简析
本工程产生废水、废气经处理后,均能达标排放,装置内产生的固体废物经处理后,对环境不产生二次污染。
本工程所采用的工艺技术合理,环保措施可行,体现了“清洁生产”的原则,对环境影响较小。
7企业组织及定员
7.1企业经营体制和管理体制
MTBE装置隶属于公司化工厂,车间级管理。
设管理人员和操作人员,操作人员实行四班三运转制。
7.2企业定员
MTBE装置定员40人,其中管理人员6人,操作人员34人,由厂内进行调配。
8项目实施计划
8.1项目实施计划内容
项目实施计划内容主要包括项目的前期准备阶段、设计及采购阶段、施工建设阶段和试车及验收四个阶段。
8.2实施进度计划
项目实施和计划进度见表9-1。
表8-1项目实施计划进度表
时间
项目
2003年
2004年
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
可研编制及审批
基础设计
初步设计及审查
施工图设计
设备采购
土建施工
安装施工
试车
开车
附表1辽阳35000吨/年MTBE投资估算表(104元、104美元)
序号
工程或费用名称
估算价值
占建设投资比例%
备注
设备购置费
安装工程费
建筑工程费
其他
合计
其中外币
一
建设投资
1730.00
1478.00
600.80
854.96
4663.76
100.00%
占建设投资%
37.09%
31.69%
12.88%
18.33%
100.00%
1
固定资产费用
1730.00
1478.00
600.80
394.10
4202.90
90.12%
1.1
工程费用
1730.00
1478.00
600.80
3808.80
81.67%
1.2
固定资产其他费用
394.10
394.10
8.45%
2
无形资产费用
100.00
100.00
2.14%
3
递延资产费用
44.59
44.59
0.96%
4
预备费用
316.27
316.27
6.78%
二
建设期贷款利息
27.72
27.72
三
流动资金
1310.10
1310.10
全额流动资金
1310.10
1310.10
铺底流动资金
393.03
393.03
四
项目总投资
1730.00
1478.00
600.80
2192.78
6001.58
五
报批项目总投资
1730.00
1478.00
600.80
1275.71
5084.51
附表2MTBE制造成本估算表(104元)
序号
项目
单位
单价(元)
单耗定额
100%负荷年耗定额
单位成本(元)
年成本
80%
100%
1
原材料及辅助材料
3847.88
3847.88
13082.81
1.01
裂解C4
吨
2125
1.44
48900
3056.25
3056.25
10391.25
1.02
甲醇
吨
2060
0.376
12800.00
775.53
775.53
2636.80
1.03
触媒
吨
50000.00
0.0003
10.20
15.00
15.00
51.00
1.04
NaOH(6%)
吨
260.00
0.0021
71.40
0.55
0.55
1.86
1.05
HCl(6%)
吨
90
0.00621
211.00
0.56
0.56
1.90
2
燃料和动力
138.36
138.36
2.01
蒸汽(0.9MPa)
吨
84.24
0.96
32600
80.77
80.77
274.62
2.02
压缩空气
Nm3
0.12
20.00
680000
2.40
2.40
8.16
2.03
新鲜水
吨
3.10
1.00
34000
3.10
3
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