摘 要

甲基叔丁基醚是适用于汽车行业较为绿色环保的汽油添加剂，并得到大幅应用。然而MTBE的发展却受到原料异丁烯来源等因素的限制，为此提高原料利用率是促进MTBE发展的 重要措施之一。我们此次流程设计为年产12万吨甲基叔丁基醚的精馏工艺。利用化工流程模拟软件Aspen plus对该项目进行流程模拟，模拟得到的物料衡算、能量衡算结果来设计和选型醚化反应器、MTBE精制塔，萃取塔，脱轻塔，确定其各参数对原料质量，能耗，产量的影响，利用Aspen plus对MTBE精制塔进行优化，提高产品转化率，使得甲基叔丁基醚产率高达99.2%以上。重点介绍反应机理，主要设备的物料衡算、能量衡算以及塔设备计算和优化。运用Auto CAD绘制设备工艺流程图，车间布置图以及MTBE精制塔装配图。

关键词：甲基叔丁基醚；流程模拟；Aspen plus；工艺设计

General Illustration

ABSTRACT

Methyl tert-butyl ether is a relatively green and environmentally friendly gasoline additive for the automotive industry and has been widely used.However, the development of MTBE is limited by factors such as the source of isobutylene, and the improvement of raw material utilization is one of the important measures to promote the development of MTBE. This paper takes a plant with an annual output of 120,000 tons of methyl tert-butyl ether as the research object.

Firstly, the chemical process simulation software Aspen plus is used to simulate the production process of the production unit, and then the simulation results are applied to analyze the operation results of the etherification reactor, MTBE refining tower, extraction tower and de-lighting tower, and determine the quality of the raw materials. The impact of energy consumption and production, and finally optimize the MTBE refining tower with Aspen plus to improve the product conversion rate, so that the yield of methyl tert-butyl ether is over 98%. Focus on the reaction mechanism, material balance of the main equipment, energy balance calculation and tower equipment calculation and optimization. Use Auto CAD to draw equipment process flow chart, workshop layout and MTBE refining tower assembly drawing.

Keywords: MTBE; Process simulation; Aspen plus; Process Design

目录

总设计说明 2

目录 1

前言 1

第一章 文献综述 2

1.1抽余碳四的组成及性质 2

1.2抽余碳四的利用及分离 3

1.3.MTBE的制备工艺 3

1.3.1固定床反应工艺 3

1.3.2膨化床反应工艺 4

1.3.3催化蒸馏反应工艺 5

1.3.4混相反应工艺 6

1.3.5混相反应蒸馏工艺 6

1.4丁烯-1分离工艺 7

1.4.1萃取精馏工艺 7

1.4.2超精密精馏工艺 7

1.4.3吸附分离工艺 7

1.5 Aspen Plus软件介绍 8

1.6 Aspen Plus软件应用 8

第二章 气液相烷基化基本原理及工艺影响因素 10

2.1 甲基叔丁基醚（MTBE）合成原理 10

2.2催化剂 11

2.2.1MTBE合成催化剂（D-006） 11

2.2.2萃取水净化剂（KRT-310） 12

2.3生产原理 13

2.4原料的主要规格、性质、用途 14

2.4.1原料抽余碳四 14

2.4.2甲醇 15

2.5产品的主要规格、性质、用途 17

2.5.1甲基叔丁基醚 17

2.5.2丁烯-1 18

第三章 甲基叔丁基醚生产工艺计算 20

3.1物料衡算 20

3.1.1过程的化学反应方程式 22

3.1.2 物料衡算概述 22

3.1.3 物料衡算的任务 23

3.1.4 物料衡算的方法 23

3.2 物料衡算 24

3.2.1 反应器 24

3.2.2 MTBE精制塔 26

3.2.3 萃取分离器 28

3.2.4 脱轻塔塔 31

3.3 能量衡算概述 33

3.3.1 能量衡算依据 34

3.3.2 热量衡算任务 34

3.4 能量衡算 35

3.4.1 反应器 35

3.4.2 MTBE精制塔 36

3.4.3 萃取分离器 37

3.4.4 脱轻塔塔 38

第四章 塔设备参数与换热器选型 40

4.1 塔设备概述 40

4.2 MTBE精制塔 41

4.2.1MTBE精制塔设计工艺参数 41

4.2.2 MTBE精制塔计算数据及优化 43

4.3脱轻塔 47

4.4换热器选型 50

4.4.1以E101为例 51

4.2.2换热器选型一览表 52

结论 53

致谢 53

参考文献 54

附录 55

1）MEBE工艺流程PFD图 55

2）厂区布置平面图 55

3）MTBE精制塔设备图 55

前言

甲基叔丁基醚(MTBE)是近30年来发展最快最迅速的化学品。随着国家对环境保护的日趋重视，目前我国大 部分城市禁止销售加铅汽油。甲基叔丁基醚作为汽油添加剂，能与汽油很好地互溶、可以提髙汽油辛烷值和汽油燃烧效率、减少CO和其他有害物 质(如臭氧、苯、丁二烯等）的排放等优点含10% MTBE的汽油能使燃料消 耗下降7%，生产成本降低22%左右。为满足我国汽车工业发展及环境保护的需要，我 国MTBE的需求量将会逐年大幅度增加。然而 MTBE的发展却受到原料异丁烯来源等因素的 限制，为此提高原料利用率是促进MTBE发展的 重要措施之一。

MTBE制备工艺有固定床反应技术、膨化床反应技术、催化蒸馏反应技术、混相反应技术首先应用化工流程模拟软件Aspen plus对生产装置进行工段流程模拟，然后应用得到的模拟结果对醚化反应器，MTBE精制塔，萃取塔，脱轻塔的操作结果分析，确定其各参数对原料质量，能耗，产量的影响，最后利用Aspen plus对MTBE精制塔进行优化，提高产品转化率，使得甲基叔丁基醚产率高达99%以上。重点介绍反应机理，主要设备的物料衡算、能量衡算以及塔设备计算和优化。运用Auto CAD绘制设备工艺流程图，车间布置图以及MTBE精制塔装配图。

第一章 文献综述

甲基叔丁基醚(MTBE)是最理想的高辛烷值 汽油添加剂，它被称为80年代“第三代石油化学品”，是近20年来长盛不衰、销售量最大、发展最快的化学品。甲基叔丁基醚被用作汽油添加剂，原因在于甲基叔丁基醚能够与汽油良好互溶，提高了汽油的燃烧效率，减少了有害物质（CO）的排放。含量10%甲基叔丁基醚的汽油燃料消耗会降低7%，生产成本降低20%。

图1.1为甲基叔丁基醚的结构图

1.1抽余碳四的组成及性质

碳四烃主要含有丁烷(异丁烷、正丁烷)、异丁烯、丁烯一1、丁二烯、丁烯-2等，有时还含有少量的丙烷和丙烯，都是很重要的石油化工原料。碳四烃的广泛来源，通常是以炼厂碳四和裂解碳四为主，此外在油田气回收过程也含会含有抽余碳四组分。