MTBE工艺技术规程

12万吨/年MTBE装置

工艺技术规程

岗位操作法

中国石化青岛炼油化工有限责任公司

编写说明

本工艺技术规程、岗位操作法根据现有基础设计资料进行编制，适用于青岛炼油化工有限责任公司12万吨/年MTBE装置的首次开车和试生产。主要用于操作人员的培训学习与试生产阶段的操作指导，待装置投料试生产及完成生产考核后，将根据最终详细设计资料、设备随机资料及结合装置试生产阶段的实际生产情况，重新进行修订完善。

编 者 2007年5月

会 审 表

编制 审 核 生产技术部负责人 生产运行中心负责人 机械动力部负责人 HSE管理部负责人 质量检验中心负责人 批 准

批 准 日 期：2007年 6 月 16日

实 施 日 期：2007年10 月1日

审核人 审核人 审核人 审核人 审核人

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目 录

1 装置概况 ................................................................................................................................................................ 1 1.1 装置简介 ............................................................................................................................................................ 1 1.2 工艺原理 ............................................................................................................................................................ 1 1.3 技术特点 .......................................................................................................................................................... 11 2 工艺过程说明及流程图 ....................................................................................................................................... 12 2.1 工艺过程说明 .................................................................................................................................................. 12 2.2 工艺原则流程图............................................................................................................................................... 14 2.3 带控制点工艺流程图....................................................................................................................................... 14 3 主要工艺指标和技术经济指标 ........................................................................................................................... 15 3.1 设计物料平衡 .................................................................................................................................................. 15 3.2 装置主要技术经济指标................................................................................................................................... 15 3.3 主要工艺指标 .................................................................................................................................................. 16 3.4 公用工程指标 .................................................................................................................................................. 16 3.5 界区条件表 ...................................................................................................................................................... 19 4 主要原料及辅助材料性质 ................................................................................................................................... 21 4.1 主要原料性质 .................................................................................................................................................. 21 4.2 催化剂性质 ...................................................................................................................................................... 22 5 产品及中间产品性质........................................................................................................................................... 23 5.1 产品性质 .......................................................................................................................................................... 23 5.2 中间产品性质 .................................................................................................................................................. 23 6 工艺调整方案 ...................................................................................................................................................... 24 6.1 MTBE产品质量调整方案.................................................................................................................................. 24 7 主要设备一览表..................................................................................................................................................... 27 7.1 反应器类设备一览表....................................................................................................................................... 27 7.2 塔类设备一览表............................................................................................................................................... 27 7.3 冷换设备一览表............................................................................................................................................... 27 7.4 空冷类设备一览表........................................................................................................................................... 27 7.5 容器类设备一览表........................................................................................................................................... 27 7.6 加热炉一览表 .................................................................................................................................................. 27 7.7 安全阀一览表 .................................................................................................................................................. 27 7.8 机泵一览表 ...................................................................................................................................................... 27 7.9 装置大型机组主要设计参数 ........................................................................................................................... 27 7.10 装置特殊阀门主要设计参数 ........................................................................................................................... 27 8 主要仪表性能 ...................................................................................................................................................... 35

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8.1 工艺过程控制方案........................................................................................................................................... 35 8.2 主要控制方案 .................................................................................................................................................. 36 8.3 主要仪表性能 .................................................................................................................................................. 38 9 安全环保健康技术规定 ......................................................................................................................................... 43 9.1 HSE的相关概念 ............................................................................................................................................... 43 9.2 进装置安全要求............................................................................................................................................... 43 9.3 设备安全技术规定........................................................................................................................................... 44 9.4 防火及有害气体防护....................................................................................................................................... 44 9.5 冬季防冻防凝细则........................................................................................................................................... 48 9.6 环保、健康技术规定....................................................................................................................................... 48 9.7 装置开、停工安全规定................................................................................................................................... 49 9.8 气体防护器材使用管理规定 ........................................................................................................................... 50 9.9 劳动保护规定 .................................................................................................................................................. 52

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1 装置概况

1.1 装置简介

中国石化青岛炼油化工有限责任公司12万吨/年MTBE装置是青岛炼油化工有限责任公司新建15套工艺装置中的一套，根据总流程的安排，该装置的建设性质主要是为了生产高辛烷值汽油调和组分以满足全厂生产欧III标准汽油的需要。

该装置主要由醚化反应－催化蒸馏部分和甲醇回收部分组成。原料为本厂60万吨/年气体分馏装置所产的混合C4组分和外购的工业一级甲醇，主产品为纯度≥98％（mol）（扣除C5）的MTBE，其作为生产高标号汽油产品的调和组分，醚后C4可以作为甲乙酮装置或轻石脑油改质装置的原料。

该装置与1000万吨/年常减压装置、290万吨/年催化裂化装置、双脱装置、60万吨/年气体分馏装置布置在同一装置区内。混合C4组分直接由气分脱丙烷塔底自压进入该装置原料罐，甲醇原料由罐区引入。装置的公用工程管线从系统引入。

装置的公称建设规模为12万吨／年，MTBE实际产量为11.66万吨／年。 装置按以下原则设计：

（1）选用国内先进可靠的工艺技术和控制方案，设计的装置达到安、稳、长、满、优操作； （2）大力推广应用新工艺、新技术、新设备、新材料，加大先进技术含量，节能降耗，降低生产成本，提高产品质量档次，生产满足环保要求的产品，提高产品竞争力，装置的物耗、能耗水平达到国内领先水平，生产成本与国内同类装置相比具有竞争力；

（3）在保证技术先进、装置生产安全可靠的前提下，利用联合装置的优势，尽量降低工程造价，节省投资；

（4）为了降低工程投资，按照“实事求是、稳妥可靠”的原则，提高国产化程度，所需设备立足国内采购，只引进在技术、质量等方面国内难以满足工艺要求的关键仪器仪表；

（5）采用DCS集中控制，优化操作，以提高装置的运转可靠性，提高产品收率和质量，保证装置安、稳、长、满、优操作；

（6）严格执行国家、地方及主管部门制定的环保和职业安全卫生设计规定、规程和标准，减少“三废”排放，维护周边生态环境，实行同步治理，满足清洁生产的要求。 1.2 工艺原理

装置采用先进可靠的工艺技术混相床—催化蒸馏深度转化合成MTBE组合工艺技术。该工艺技术为合成MTBE领域国内科技开发的成果，专利权归中石化齐鲁分公司研究院所有，1995年通过中国石化总公司发展部组织的技术鉴定，并已在数套工业装置中得以成功应用，技术先进、成熟可靠。 1.2.1 化学反应

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1.2.1.1 主副化学反应

C4馏分中的异丁烯和工业甲醇，以大孔强酸性阳离子交换树脂为催化剂，在温度35～75℃，压力0.65～0.85MPa(g)操作条件下合成甲基叔丁基醚(简称MTBE)。化学反应方程式如下：

CH3 CH3

CH2=C-CH3 + CH3 OH → CH3 -C-O-CH3 + (-⊿H) CH3

异丁烯 甲醇 甲基叔丁基醚（MTBE）

上述反应发生于液相中，反应为可逆放热反应。反应压力的选择使反应物料在反应器内部分汽化，吸收一部分反应热，从而达到温度控制的目的。反应的选择性很高，操作条件正常情况下，除异丁烯外的其它C4组分几乎不参加反应。但以下副反应的发生可能影响MTBE的产品质量：

CH3 CH3 CH3 CH3

CH2=C-CH3 + CH2=C-CH3 → CH3 -C=CH-C-CH3 + (-⊿H) CH3

异丁烯 异丁烯 2,4,4-三甲基-2-戊烯（DIB）

O-CH3

CH2=CH-CH2-CH3+ CH3 OH →CH3-CH-CH2-CH3

正丁烯 甲醇 甲基仲丁基醚（MSBE） CH3 CH3 CH2=C-CH3 + H2 O → CH3 -C-OH CH3

异丁烯 水 叔丁醇（TBA） CH3 OH + CH3 OH → CH3 -O-CH3 + H2 O 甲醇 甲醇 二甲醚（DME） 水

异丁烯二聚是在进料中醇烯比不足时才发生，二聚物（DIB）过多不仅影响MTBE产品纯度，而且DIB会堵塞催化剂细孔、使反应器床层超温等，造成催化剂失活，是必须要严格限制的情况。所以，在反应进料中醇烯比必须是等于或大于1.0。根据经验，MSBE的生成与DIB的生成具有相同的规律，即甲醇量不足、醇烯比低时MSBE的生成量升高。根据以上两点，要尽量保证在较高的醇烯比下操作。但是，甲醇含量高也会造成催化蒸馏塔底MTBE产品中含甲醇量过高、甲醇回收塔负荷高等问题。所以，醇烯比的选择要综合考虑。

叔丁醇是在原料中含水时才产生，所以甲醇进料及C4进料中应尽可能的不含水，避免叔丁醇的生成。二甲醚的沸点较低（－24.8℃），因此其不会存在于MTBE产品中，但会影响未反应C4质量，其是

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在进料中甲醇过量很多并且反应温度超过80℃才产生，所以反应进料中甲醇又不能过量很多，反应温度也不能超过80℃。

但是，因为MSBE、叔丁醇及异丁烯的低聚物也有较高的辛烷值，是很好的汽油调和组分，所以可随同MTBE调入汽油。 1.2.1.2 操作变量分析

众所周知，温度是反应速度的函数。温度越高，反应速度越快；温度越低，反应速度越慢，但MTBE的平衡转化率越高。如表1.1所示。

表1.1 不同温度下极大转化率

温度/℃ 转化率/％ 50 96.8 60 95.8 65 95.2 70 94.6 80 93.1 90 91.4 从表1.1中可知，反应温度控制在65～70℃时，异丁烯最大转化率在95％左右。 反应速度和反应转化率是两个概念，对工业反应反应器来说，较好反应条件是：

新装催化剂 反应温度60～65℃ 中期催化剂 反应温度65～70℃ 后期催化剂 反应温度70～75℃ 末期催化剂 反应温度75～80℃

MTBE装置所用的催化剂是强酸性阳离子交换树脂，它的活性和树脂交换容量成比例。交换容量越高，反应活性越高，反之亦然。通常原料中都含有或多或少的金属离子（正常在1～2ppm），这些金属离子与催化剂接触后，把催化剂活性中心的H置换出来，引起催化剂失活。所以催化剂随着使用时间的延长，它的活性慢慢地降低，反应温度就需要慢慢提高来弥补催化剂活性地降低。

对醚化反应器来说，内装的催化剂可以使用一年，一年后催化剂就需要更新。当然，这与所用的原料中对催化剂的毒物含量多少有关，与操作条件有关，与所用催化剂的品质好坏有关。

这里还要说明的是引起催化剂中毒的毒物，不仅是金属离子，如k、Na、Ca、Fe等金属离子会引起催化剂失活，有些有机物，如胺类、乙腈、二甲基甲酰胺等也能使催化剂中毒。这些毒物对催化剂的中毒情况是不一样的，金属离子造成的催化剂中毒是层析的，是一层向下一层中毒，乙腈等弱碱性化合物引起催化剂中毒是扩散型的，是缓慢的，但能使整个床层的催化剂都部分失活。

这里所说的与操作条件有关，主要是指在生产时催化剂是否超过80℃、醇/烯比是否失调等因素。超温时催化剂活性中心脱落，引起催化剂失活；而醇烯比失调造成异丁烯自聚，这时有结焦和焦前物堵塞催化剂的微孔，引起催化剂失活。

这里所说的催化剂品质，是指它的交换容量高低，交换容量越高，转化率越高；交换容量越低，转化率越低。当交换容量低于3.1mmolH/g(干)催化剂时，转化率就低于90％，如图1.1所示。

+

+

+

++

++

+

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异丁烯转化率，％ 100 80 60 40 20 4 5 +

交换容量 mmolH/g(干)

1 2 3 图1.1 交换容量与催化剂活性的关系

压力：1.5MPa；温度60～70℃；醇／烯：1.0～1.1；空速：3.8～4.3h

-1

催化剂活性与它的孔结构，孔结构与交换容量，二者不可偏废。 1.2.1.3 几个常用的计算公式

（1）混合碳四进料量和甲醇进料量来计算醇烯比

W1/32R?(W2?C2)/56式中：R－进料中醇烯比（摩尔比）

W1－甲醇进料量，kg W2－混合碳四进料量，kg

C2－混合碳四中异丁烯质量含量，％ 32，56分别为甲醇和异丁烯的分子量。 （2）以反应器出口的组成分析来计算醇烯比

C1/88?C2/32R?C1/88?C3/56?C4/74?C5/56式中：C1－反应器出口物料中MTBE的质量含量，％

C2－反应器出口物料中甲醇的质量含量，％ C3－反应器出口物料中异丁烯的质量含量，％ C4－反应器出口物料中叔丁醇的质量含量，％ C5－反应器出口物料中二聚异丁烯的质量含量，％

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88，32，56，74－分别是MTBE，甲醇，异丁烯，叔丁醇的分子量。 （3）计算异丁烯转化率的公式

根据反应器底部出口分析数据计算异丁烯转化率，公式如下：

异丁烯转化率＝

MTBETBADIB???28874112?MTBETBADIBiC4???887411256式中，各种物料均表示质量百分比浓度。 1.2.2 混相反应机理

MTBE混相床反应器有固定床混相反应器和膨胀床混相反应器之分，该装置所采用的是固定床混相反应器。固定床混相反应器的工作原理如下：

其操作压力是反应物料在反应器出口温度（是人为给定的，如给定70℃）的饱和蒸汽压（假设是0.68MPa）。这样原料C4和甲醇混合后进入MTBE混相反应器内进行醚化反应，随之放出反应热，使床层温度升高，床层温度升高使醚化反应速度加快，醚化反应放出更多的热量，使床层温度进一步升高。这种不断反应—放热—升温的过程，使床层很快达到预定的反应温度。物料组成一定时，压力是温度的函数，床层温度越高，反应物料的饱和蒸汽压力也越高。当反应床层物料的饱和蒸汽压力大于给定的操作压力时，反应物料中会有部分的物料开始汽化，液体物料汽化要吸收热量。反应越多，放热越多，使反应物料汽化量越多，但床层温度基本上维持不变，因此能有效地控制反应床层的温度。

MTBE混相床反应器的优点如下：

其能控制反应床层温度不升高的原理，是靠部分反应物料在流出反应器后，它的温度没有升高，但热焓却比同温度下的液相物料高出许多。这对下游设备—催化蒸馏塔来讲，要少消耗使这部分物料汽化所需的供热蒸汽。也就是说，MTBE混相反应器不但省去了外循环系统的冷却水和循环泵用电，也省去了这部分汽化了的物料在催化蒸馏塔所需的蒸汽量。节省能耗相当于这部分物料汽化热的两倍。MTBE混相反应器与筒式外循环反应器来比较，还节省了外循环系统的冷却器、循环泵和流量控制仪表，所用催化剂量也少。因为它的空速只按新鲜物料计，而没有循环物料，这样醚化用催化剂减少了，醚化反应器的设备投资也减少了。

另外，混相反应器内汽化的物料是反应物料中沸点最低的轻组分。反应物料中沸点最低的轻组分是C4和甲醇的共沸物。汽化的物料是气相，它有自升的作用，即向反应器顶部上升的趋势，在大量液体物料自上而下的流动中，汽化了的物料当然不会象静液层中气泡那样向上鼓泡，但至少这部分汽化了的反应物料随物流向下的流动速度要减慢一些，即甲醇在床层内停留时间相对要长一些。它对于合成MTBE来说，相当于增加了甲醇的比例，有利于提高MTBE的转化率。实验证明，在相同空速和操作温度下，

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混相反应的异丁烯转化率可提高2～8％。混相反应器的转化率能超过液相反应的平衡转化率，这对工业生产来讲，可以用较少的催化剂量而达到较大的生产能力。

MTBE混相床反应器的缺点如下：

它要求原料C4中异丁烯含量有一定的范围，如果原料C4中异丁烯含量小于10％，在醚化反应器出口处，反应放热还不足以使床层温度上升到操作压力下相应反应物料的泡点，反应物料不能发生汽化，就不能称其为混相床。因此，不具备混相床的优点。如果原料C4中异丁烯的含量很高（如大于40％），这样高浓度的异丁烯转化成MTBE放出的热量，不仅使全部的甲醇—C4共沸物和全部的剩余C4都汽化了，还有剩余热量，表现为床层温度继续升高。如果床层温度太高，其结果是使已转化的MTBE在催化剂作用下发生逆向反应，即MTBE分解反应。因此，异丁烯含量太高的原料C4不能直接用混相床技术。理论计算表明C4中异丁烯含量为34％时，生成MTBE的反应热足以使未反应C4和C4与甲醇的共沸物全部汽化。在生产应用时，这是MTBE混相床技术所能使用的异丁烯含量的最大限度。 1.2.3 催化蒸馏

催化蒸馏是将催化反应与蒸馏过程在同—设备中同时进行的工艺技术。其反应段的原理、结构比较复杂，介绍如下。

在反应段中，必须使汽相、液相的物料都能同时对流通过并完成传质传热，又要能进行醚化反应。而醚化催化剂是直径为φ0.3～1.2mm的小球，如果直接装在催化蒸馏塔的反应段，阻力很大，难以实现汽相、液相的物料都能同时对流通过反应段，所以反应段必须设计特殊的催化剂装填结构。

该装置采用齐鲁分公司研究院的专利结构散装MP-Ⅲ型结构。它是由多个重叠设置的固定床，在每一个固定床中都留有汽相通道，汽相通道不装填催化剂，以使塔内向上流动的汽相物料通过催化剂床层。在每相邻两个床层之间设有至少一个理论塔板，在这些塔板上进行汽、液两相物料的传质、传热。热、质传递后的汽相物料经汽相通道穿过催化剂床层，进而流向上一层塔板，继续进行热、质传递。热、质传递后的液相物料向下流动，经分布器流向固定床。在催化剂的作用下，使没反应完全的异丁烯与甲醇进行醚化反应。没有反应完全的C4馏分与甲醇共沸物流至上一层塔板，再一次进行传质、传热。热、质传递后的液相物料再在催化剂作用下进行醚化反应，没有反应完全的C4馏分与甲醇共沸物流至上一层塔板，再一次进行传质、传热。这样每一个床层和分离塔板构成一个反应、分离单元。如此的多次反应、分离后，使C4中异丁烯含量减少到预期的含量为止。MTBE反应本来就是一个可逆平衡反应，由于反应与分离两个单元操作在一个设备中进行，因此在每个反应、分离单元中，反应物料中的MTBE含量低于平衡浓度，破坏了反应平衡，促使每个反应、分离单元向有利于醚化反应方向进行，即使在异丁烯浓度较低时，异丁烯的转化率也能达到预期的值。

在醚化反应中合成MTBE的反应热，被用于使进入催化蒸馏塔的进料汽化，并且在催化蒸馏塔反应段的反应热直接被利用为该塔的热源，因而该种工艺可降低能耗。

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此外，在催化蒸馏塔中反应段所进行的合成MTBE的反应是在物料沸点温度下进行的，只要该塔的压力控制稳定，反应温度就基本恒定，不会造成催化剂的过热。

催化蒸馏的另一功能是蒸馏，即起产品分离的作用。甲醇和剩余C4所形成的低沸点共沸物从催化蒸馏塔顶馏出，MTBE产品则从塔底产出。 1.2.4 甲醇萃取及回收

催化蒸馏塔顶馏出物中的甲醇采用萃取及蒸馏的方法加以分离回收。

由于甲醇、C4馏分在水中溶解度差别很大，故可将C4和甲醇的共沸物先经水洗，使其中所含甲醇为水所萃取。在萃取塔内，水是连续相，自上而下流动；C4是分散相，自下而上流动。

萃取甲醇后的萃取液，是含有微量烃类的甲醇水溶液。该水溶液借助加压蒸馏可实现甲醇和水的分离。塔顶得到的甲醇可回收使用，塔底基本不含甲醇的水则用作萃取甲醇的溶剂。

催化剂是一种能够改变化学反应速度的物质，它本身并不进入化学反应的化学计量。合成MTBE的生产过程中采用大孔径强酸性阳离子交换树脂作为反应催化剂。 1.2.5 催化剂

该装置所用的主要辅助材料为醚化树脂催化剂。用于制造MTBE的催化剂有硫酸、固体超强酸、杂多酸及其盐类、分子筛、阳离子交换树脂等。虽然有很多种催化剂都能加速异丁烯与甲醇反应生成MTBE，但是从催化剂的活性、选择性、稳定性、生产成本以及对环境的影响等综合指标来看，以阳离子交换树脂为优选。无论国内还是国外，都选用阳离子交换树脂为生产MTBE的催化剂。

大孔径、强酸性阳离子交换树脂都可以用作合成MTBE的催化剂，它的牌号很多，仅国内就有S-54、D-72、D002、D005、D006及QRE-01等。这些催化剂的原材料、生产过程和性能都有很多相似之处，但也有各自的独到之处。 1.2.5.1 催化剂的基本特征

催化剂的基本特征是：

（1）对化学反应具有选择性。例如醚化反应催化剂，它主要促使异丁烯和甲醇进行醚化反应，生成MTBE，异丁烯和甲醇的选择性在98％以上，并抑制正丁烯的醚化和异丁烯的齐聚反应。

（2）它只能改变化学反应速度，而不能改变化学平衡。例如异丁烯和甲醇在树脂催化剂作用下，很快使反应达到化学平衡，无论是放置更多量的催化剂，还是将这些物料体系放置更长时间，都不能改变这个化学平衡。

（3）只能加速热力学上可能进行的化学反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。例如常温、常压，且无其他功的情况下，异丁烷不能变成氢和异丁烯，因而也不存在任何能加快这一反应的催化剂。 1.2.5.2 催化剂的主要性能

催化剂的主要性能有活性、选择性、稳定性等。

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（1）催化活性是表示催化剂加快化学反应速度的一种量度，即催化反应速度与非催化反应速度之差。非催化反应速度小到可以忽略不计时，催化剂的活性就相当于催化反应速度。对于MTBE合成反应来讲，用在给定温度、压力和空速条件下， 反应原料异丁烯的转化率来表示催化剂活性。

XiC4＝（已转化的异丁烯摩尔数／进料异丁烯总摩尔数）×100％

或者：XiC4＝（1－反应后残余异丁烯质量数／进料异丁烯总质量数）×100％

（2）催化剂的选择性是指对复杂反应有选择的发生催化作用的性能。催化剂在反应物料中并不是对热力学所允许的所有化学反应都能起催化作用，而是特别有效的加速平行反应或串联反应中的一个或几个反应。选择性的量度方法是主产物的产率（亦称选择率）。以MTBE合成反应为例，除异丁烯与甲醇反应生成MTBE外，异丁烯还发生二聚或多聚反应，则生成MTBE的选择性Y为：

Y＝转化为MTBE的异丁烯摩尔数／已转化为反应物异丁烯的摩尔数

（3）催化剂的稳定性通常以寿命表示，指催化剂在使用条件下维持一定活性水平的时间（单程寿命）或者每次下降后经再生而有恢复到许可活性水平的累计时间（总寿命）。催化剂的稳定性包括对高温热效应的热稳定性，对摩擦、冲击、重力作用的机械稳定性和对毒物作用的抗毒稳定性；此外，还有对结焦积碳的抗衰变稳定性和对反应气氛的化学稳定性等。 1.2.5.3 催化剂的制备

醚化用大孔径阳离子交换树脂的制造过程大体分为两个步骤，大孔白球的制备及大孔白球的磺化反应。

大孔白球的制备过程主要是在反应釜内加入一定量的水，再加入分散剂、氯化钠充分溶解，然后投入苯乙烯、二乙烯泵、致孔剂（高级烷烃、脂肪醇、脂肪酸等）和引发剂（过氧化苯甲酰）所组成的油相，强力搅拌，使油相和水相分散成大小合适的液珠，逐步升温反应。反应完成液珠充分固化后，再提高温度蒸出致孔剂，然后将反应器冷却，过滤出珠体，用水洗去分散剂后，再放入到110℃烘箱中充分干燥，得到乳白色不透明球（即所谓白球）。经过筛分去掉直径过大和过小的白球后，供磺化过程用。

磺化反应是在耐酸搪瓷釜中加入上述制造的白球，然后再加入6～8倍量的浓硫酸，进行反应。然后将反应体系降温冷却到室温，过滤出反应物，再将磺化的催化剂分批缓慢投入到含浓硫酸50％的水溶液中，搅拌稀释后再用大量的水逐步稀释到溶液为中性为止（或弱酸性），即得到产品。 1.2.5.4 催化剂的主要技术指标

强酸性树脂的主要特性有：强酸性、含水性、溶胀性、安全性等。 酸性大小的量度方法是用交换容量，交换容量越高，催化剂的活性越高。

含水性是指无论在催化剂的生产过程中，或催化剂贮存运输中，催化剂必须是含水的状态，绝对不含水的催化剂球体，再遇水时，就要崩裂成碎片。

溶胀性是指不含水的树脂催化剂（简称干基）遇水后它的容积要增大，各品牌催化剂的溶胀比不同，

=

=

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这主要与催化剂的交联度有关。

安全性是指催化剂反应中表现为强酸性，但它对操作人员来讲是安全的，无论是干基或湿基，与人体短时接触时，是无毒无腐蚀的。

强酸性树脂催化剂的主要技术指标有含水量、粒度、比表面积、孔径、孔容、交联度、溶胀比、交换容量等。

（1）含水量：一般含水量为50±2％，即树脂催化剂必须是在含水（湿基）状态下存放。有些用户要求含水量为35～40％（风干型），即催化剂外表面无水，催化剂微孔内含水，这种催化剂可以流动，便于装卸，在定货时需特别注明。

树脂催化剂有湿基型、干基型和风干型之分。湿基型是在形成产品后的贮存和运输中后含水50％左右，其目的是保证催化剂性能，比较常用，可长期贮存；干基型是指在工程设计时，对MTBE装置进行必要的计算后，确定需要若干量的树脂催化剂，这个量是以真实的树脂催化剂为准，即不含水的催化剂，这是一个设计参数，商业活动中根据催化剂含水量的不同进行折算；风干型是为了解决湿基催化剂颗粒相互粘连，没有流动性的问题，为了方便装填生产的一种含水量为35～40％的催化剂，这种催化剂颗粒直径是溶胀后的，有较好的流动性，但不能长期贮存。

（2）粒度：按一般原则来说，大粒径的微孔的孔道比小粒径微孔的孔道要长。反应物依靠扩散力向微孔内部流动，生成物还要从微孔内部靠扩散力向外流动。微孔通道越长，扩散阻力越大。微孔内部流动阻力称内扩散阻力，粒径大的催化剂的反应活性低，粒径小的催化剂活性高。但是催化剂粒径小时，床层阻力加大，太细的颗粒很可能堵死网眼，使床层阻力加大，更细小的催化剂穿过网眼，随物料流到下游装置催化蒸馏塔时，落入塔釜，在塔釜的高温下（130℃以上），这些催化剂会使已生成的MTBE发生分解反应，影响MTBE产量和纯度。因此要全面权衡。

树脂催化剂制造时，粒径分布很宽，我们只能提出最大和最小粒径的限度，生产厂对颗粒进行筛分，去掉过大和过小的粒子。醚化用树脂催化剂的平均粒径为Ф0.55～0.60mm，粒径小于Ф0.3 mm和大于Ф1.0 mm的应占催化剂总量的1％以下为好。

（3）比表面积：比表面积不只是指催化剂小球的球面积，更多的是催化剂的微孔的内表面积，一般是在40～50m/g。催化剂比表面积测定方法有BET法、压汞法和染料吸附法。

（4）孔径：一般树脂催化剂的平均孔径为20～40nm，但孔径分布实际是很宽的。各家催化剂的活性差异主要是因催化剂微孔的大小、形状和分布状况不同所引起。这与催化剂制造过程中所用的致孔剂的种类、品牌、数量和操作条件相关，是催化剂生产厂家的核心机密。

（5）孔容；一般讲，醚化用催化剂的孔容为0.35～0.45ml/g。比表面、孔径和孔容，三者是相互关联的，比表面积一定，孔径越小，相对应的孔容也越小；反之孔径越大，孔容相应也越大。

（6）交联度：树脂催化剂的交联度为二乙烯苯的含量，一般为8～20％。随交联度的增加，树脂

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的含水量降低，溶胀度减小，离子交换速度下降，树脂机械强度增加，耐化学性和氧化性能提高，耐热性降低。在催化反应中，表现为活性降低，选择性增加。醚化用树脂催化剂的交联度应该是不低于18％为宜。

（7）溶胀比：树脂催化剂在水中或醇中溶胀后的体积和干基催化剂的体积比称之为溶胀比，溶胀比的大小与催化剂制造中的交联度的大小有关。交联度越大，溶胀比越小。交联度为20％时。树脂的溶胀比为1.4左右。

（8）交换容量：交换容量是指一定量的树脂催化剂所含有的可交换的氢离子的数量。一般用每克干基树脂催化剂所含有可交换的氢离子的毫克（或毫摩尔）数来表示；也有用单位体积树脂催化剂所含的可交换的氢离子当量来表示，但在MTBE行业，习惯上用质量交换容量来表示。交换容量越高越好，交换容量高的催化剂的活性高，反应速度常数与交换当量的三次方成正比。它是树脂催化剂最主要的技术指标之一，现在好的树脂催化剂的交换容量可达5.0mmolH/g（干）以上。实验数据表明，当交换容量小于3.0mmolH/g（干）时，按常规操作条件，异丁烯的转化率小于90％，即达不到装置设计要求，可见交换容量对MTBE的生产有非常大的影响。 1.2.5.5 催化剂的失活及再生

醚化催化剂在一定条件下可能失活，在生产中一定要防止此类现象的发生。

第一，催化剂的活性中心的氢离子被碱性阳离子取代，使催化剂失去酸性。这里又分两种情况，一种是被碱性金属离子，如Na、Fe、K、Ca、Mg等取代。这些金属离子的碱性很强，与催化剂接触后，立即使催化剂失去活性，在反应器内催化剂失活是层析式，即床层催化剂失活是从反应器进口向出口呈推进式。另一种是弱碱性有机氮化物，如有机胺、乙腈等，这种弱碱性有机胺类，与催化剂接触后，中毒性反应较慢。没有反应掉的毒性物向床层下游流动，它流到哪里就使部分催化剂失活，它能一直通过整个床层，这种失活，叫扩散性失活，也叫穿透性失活，这种弱碱性毒物不能用保护床的方法将它除去。

第二，超温也将使催化剂上的磺酸根脱落，或积碳堵塞催化剂微孔，造成催化剂活性下降。催化剂制造时，磺化温度在120℃以上，对树脂的骨架结构没有影响。但在生产中，床层温度超过100℃，催化剂就会失活。这是因为MTBE生产装置上反应器温度上升到100℃不是外部供的热，是因为醇烯比偏低，除醚化反应外，还发生了二聚反应，反应使反应热急剧升高，造成磺酸根脱落，催化剂就没有活性了，脱落的磺酸根有很强的酸性，随物流流动，会对设备造成腐蚀；另外，二聚反应可能还导致有多聚反应发生，催化剂表面会形成积碳现象，造成催化剂活性下降。

醚化用树脂催化剂失活后，可进行再生，方法如下：对催化剂微孔不溶性堵塞引起的失活尚没有办法恢复催化剂的活性；单纯的磺酸根脱落引起的催化剂失活，可以用再一次磺化处理的方法恢复催化剂的活性，但如果磺酸根脱落同时伴有积碳微孔堵塞时，就不能完全恢复其活性；催化剂失活是有金属离子或碱性有机胺类中和而失活的，则可以用酸洗的方法将金属离子或有机胺洗下来，催化剂恢复其大部

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分活性，可以继续在醚化反应中应用。这些再生的方法，有腐蚀和废酸污染的问题，所以最好在催化剂生产厂进行。 1.3 技术特点

1.3.1 采用一反三塔流程

该设计采用混相床—催化蒸馏深度转化组合工艺，一反三塔流程。由原料配制—混相反应、催化蒸馏、甲醇萃取和回收三部分组成。 1.3.2 采用固定床混相反应器

固定床混相反应器的原理、特点见1.2.2的有关介绍。 1.3.3 采用催化蒸馏技术

催化蒸馏的原理、特点见1.2.3的有关介绍。 1.3.4 甲醇回收塔采用加压操作

该装置甲醇回收塔不同于常规甲醇回收塔的常压操作，采用加压操作。采用加压精馏的目的主要是为了提高回流罐的压力，从而实现回流罐顶少量含甲醇气相烃类的密闭排放，但是这带来了该塔能耗少量增加的问题。精馏实现甲醇与水的分离并回收反应剩余甲醇，回收的甲醇返回甲醇原料罐循环使用。塔底得到的基本不含甲醇的水，则作为萃取甲醇的溶剂，经换热和冷却后返回甲醇萃取塔循环使用。 1.3.5 节能措施

装置的节能措施主要有：采用混相床和催化蒸馏新技术，可以节能，降低单位能耗。 （1）采用混相床技术，可通过物料的部分汽化来吸收反应热量以控制反应温度，节约能耗。 （2）采用了催化蒸馏技术，可以使反应热进一步充分利用，供催化蒸馏塔内的液体蒸发，进一步节约能耗。

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2 工艺过程说明及流程图

2.1 工艺过程说明

MTBE装置分为原料配制和混相反应部分、催化蒸馏和产品分离部分、甲醇萃取和甲醇回收部分。 （1）原料配制和混相反应部分

原料配制和混相反应部分工艺管道及仪表流程图见11120PE-DW02-0101，11120PE-DW02-0102，11120PE-DW02-0103。

从气分装置来的C4馏分大部分进入装置C4原料罐（1112-D-101），少部分C4馏分经副线控制阀1112-HC-11002进入剩余C4罐（1112-D-106）。C4原料经紧急隔断阀HV-10101，用C4原料泵（1112-P-101A/B）升压经过流量计1112-FT-10101及流量控制阀1112-FICQ-10101送至C4－甲醇混合器（1112-M-101）。

从装置外来的甲醇经液位控制阀LIC-10201进入甲醇原料罐（1112-D-102），甲醇原料一路经甲醇原料泵（1112-P-102A/B）升压经过甲醇净化器（1112-D-103）净化后，经流量计FT-10202及流量控制阀FICQ-10202送至C4－甲醇混合器（1112-M-101），另一路作为补充甲醇送往催化蒸馏塔（1112-C-101）。

C4原料和甲醇在混合器（1112-M-101，1112-M-102）中进行充分混合后，通过在线气相色谱AT-10301分析异丁烯与甲醇的比例，对甲醇的流量进行调节，以满足醇烯比的要求；C4原料和甲醇的混合物经反应进料加热器（1112-E-101）进入反应进料过滤器（1112-SR-103A/B）过滤物料中所携带的杂质，然后进入醚化反应器（1112-R-101）。反应进料加热器管程水蒸汽通过TIC-10301和流量调节阀FIC-10301串级控制。

醚化反应器（1112-R-101）是混相反应器，其中装有30吨（干基）离子交换树脂，该树脂既可用作净化剂，又可用作反应催化剂。在所选择的反应进料温度（30～40℃）下，C4馏分中异丁烯与甲醇反应生成MTBE。该反应为可逆放热反应，选择性很高，反应物料在混相反应器内部分汽化，吸收反应热以控制反应温度在适当的范围。混相反应转化率＞90％。

在反应条件下尚有少量副反应：异丁烯水合生成叔丁醇（TBA），异丁烯自聚生成二聚物（DIB），甲醇缩合生成二甲醚（DME），正丁烯与甲醇生成甲基仲丁基醚（MSBE）。反应条件选择适当可使副反应控制在有限范围内。

从醚化反应器（1112-R-101）出来的反应物料进入催化蒸馏部分。 （2）催化蒸馏及产品分离部分

催化蒸馏及产品分离部分工艺管道及仪表流程图见11120PE-DW02-0104、11120PE-DW02-0105、11120PE-DW02-0106。

醚化反应器（1112-R-101）出料进入催化蒸馏塔进料－MTBE产品换热器（1112-E-102）壳程，与

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催化蒸馏塔底MTBE产品换热后，进入催化蒸馏塔（1112-C-101）。催化蒸馏塔（1112-C-101）分为三个部分：塔下部为提馏段采用浮阀塔盘；塔中部为反应段，反应段装有15吨（干基）离子交换树脂催化剂，分十段床层；塔上部精馏段采用规整填料。从甲醇净化器（1112-D-103）来的补充甲醇也进入催化蒸馏塔（1112-C-101）的反应段。在反应段，物料里的剩余异丁烯与甲醇继续反应生成MTBE，MTBE在塔内不断被分离，使反应向深度进行，使异丁烯达到更高的转化率。在催化蒸馏塔（1112-C-101）的操作条件下，甲醇与C4形成共沸物，共沸物从塔顶馏出。塔顶馏出物经塔顶冷凝器（1112-E-103A/B）冷凝冷却至48℃进入塔顶回流罐（1112-D-104）。回流罐顶不凝气体经压力控制阀PIC-10602放至火炬管网。冷凝液由催化蒸馏塔回流泵（1112-P-104A/B）抽出，一部分经流量调节阀FIC-10602作为催化蒸馏塔（1112-C-101）的回流打入塔顶，另一部分经回流罐的液位调节阀LIC-10601调节液位后作为甲醇萃取塔（1112-C-102）的进料。

催化蒸馏塔（1112-C-101）底部流出物为MTBE产品，该物流依靠塔的压力压出，经与进料在催化蒸馏塔进料-MTBE产品换热器（1112-E-102）换热后，再经MTBE产品冷却器（1112-E-106）冷却至40℃，经流量计FT-10401计量后送往装置外MTBE产品罐区贮存。催化蒸馏塔（1112-C-101）底部液位通过液位调节阀LIC-10501控制。

催化蒸馏塔（1112-C-101）底设有催化蒸馏塔重沸器（1112-E-105），该重沸器以蒸汽作为加热介质，为催化蒸馏提供热源。重沸液从塔底进入重沸器，部分汽化后返回催化蒸馏塔底部汽相空间。为控制催化蒸馏塔顶不带出MTBE，在塔下部尚设有灵敏点温度控制TIC-10514与蒸汽流量控制阀FIC-10502串级控制蒸汽量。

（3）甲醇萃取和甲醇回收部分

甲醇萃取和甲醇回收部分工艺管道及仪表流程图见11120PE-DW02-0107，11120PE-DW02-0108，11120PE-DW02-0109，11120PE-DW02-0110。

反应剩余甲醇与剩余C4的共沸物，用催化蒸馏塔回流泵从回流罐中抽出，一部分作为回流，另一部分经萃取塔进料冷却器（1112-E-104）冷却送入甲醇萃取塔（1112-C-102）下部。萃取水由萃取水泵（1112-P-105A/B）升压后经甲醇回收塔（1112-C-103）底液位LIC-10801和流量控制FIC-10702串级控制调节阀后，在萃取水冷却器（1112-E-107）冷却至40℃，从甲醇萃取塔（1112-C-102）上部打入。在甲醇萃取塔（1112-C-102）中，剩余C4与甲醇的混合物为分散相，萃取水为连续相，两液相连续逆向流动，使甲醇被水所萃取。甲醇萃取塔（1112-C-102）的压力由塔顶出口管线上的压力调节阀PIC-10701控制，塔顶两液相的界面由塔底排出管线上的液位调节阀LIC-10701控制。萃余液即基本不含甲醇的剩余C4从塔顶排至剩余C4罐（1112-D-106），用剩余C4泵（1112-P-107A/B）经过液位控制阀LIC-11001及流量计FT-11001送出装置至罐区。

甲醇萃取塔（1112-C-102）底流出的萃取液为甲醇水溶液，经过液位控制阀LIC-10701后在甲醇回

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收塔进料-萃取水换热器（1112-E-108A/B）与萃取水换热后进入甲醇回收塔（1112-C-103）。

甲醇回收塔（1112-C-103）顶馏出物为甲醇、微量水和烃的混合物，经塔顶冷凝器（1112-E-109A/B）冷凝冷却后进入塔顶回流罐（1112-D-105）。回流罐的操作压力为0.05MPa（G），罐顶不凝气体经压力控制阀PIC-10902放至火炬管网。冷凝液由醇回收塔回流泵（1112-P-106A/B）抽出，其中大部分经流量调节阀FIC-10901用作甲醇回收塔（1112-C-103）的回流打入塔顶，另一部分经回流罐的液位调节阀LIC-10901调节液位后送至甲醇原料罐（1112-D-102）循环使用。

甲醇回收塔（1112-C-103）底排出的是基本不含甲醇的水，在甲醇回收塔进料-萃取水换热器（1112-E-108A/B）与回收塔进料换热，被冷却后进入萃取水泵（1112-P-105A/B），作为甲醇萃取塔（1112-C-102）的萃取水经在萃取水冷却器（1112-E-107）进一步冷却后送入甲醇萃取塔（1112-C-102）上部循环使用。

甲醇回收塔（1112-C-103）底部设有重沸器（1112-E-110），以蒸汽作为加热介质为回收甲醇提供热源。为控制甲醇回收塔顶甲醇纯度，在塔上设有灵敏点温度控制TIC-10807与蒸汽流量控制阀FIC-10801串级控制蒸汽量。 2.2 工艺原则流程图

工艺原则流程图见附图1。 2.3 带控制点工艺流程图

PID图见附图2。

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3 主要工艺指标和技术经济指标

3.1 设计物料平衡

表3.1 装置物料平衡

序号 1 2 3 1 2 3 物料名称 进料 C4馏分 甲醇 补充水 合计 出料 MTBE产品 未反应C4 损失 合计 Wt％ 89.77 10.22 0.006 100 28.76 71.10 0.14 100 kg/h 43330 4934 3 48267 13880 34317.2 69.8 48267 t/d 1039.92 118.416 0.072 1158.408 333.12 823.6128 1.6752 1158.408 t/a 363972 41445.6 25.2 405442.8 116592 288264.5 586.32 405442.8 备 注 3.2 装置主要技术经济指标

表3.2 装置主要技术经济指标

序号 1 2 3 4 5 6 指 标 名 称 设计规模 消耗指标 碳四原料 甲醇 催化剂 循环冷却水 除盐水 电 1.0MPa蒸汽 氮气 仪表空气 非净化风 装置占地面积 三废排放量 废气 废水 废渣 能耗指标 工艺设备总台数 其中：反应器 4单位 10t/a 10t/a 10t/a t/a t/h t/h kW t/h Nm/h Nm/h Nm/h m kg/h t/h t MJ/t MTBE产品 台 台 233344数量 12 36.3972 4.14 38.3 928 0.05 183.91 11.75 10 120 480 2748 69.8 1.0 38.3 2880.6 69 3 备注 MTBE产品 不含间断用量 不含间断用量 不含间断用量 间断 不含间断用量 开停工用，间断 常压、催化、双脱、气分和 MTBE 联合布置 火炬管网 污水处理厂 每一年排放一次

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4 主要原料及辅助材料性质

4.1 主要原料性质

根据总流程的安排，本装置是用催化裂化装置的液化气经过气体分馏后得到的碳四以及外购的工业甲醇为原料，组成如下： 4.1.1 C4原料

表4.1 C4原料性质

组分 丙烯 丙烷 异丁烷 异丁烯 正丁烯-1 正丁烷 反丁烯-2 顺丁烯-2 异戊烷 水 小计 wt％ 0.03 0.04 36.23 20.11 9.04 5.52 14.44 13.73 0.84 0.02 100 要求控制阳离子含量 <2 ppm。 4.1.2 甲醇原料

工业甲醇（按国家标准优级品 GB-338-92）外购，见表4.2.

表4.2 工业一级甲醇标准 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 项 目 外观 色度（铂-钴） 密度（20℃） 温度范围 蒸馏量 沸程（包括64.6±0.1） 高锰酸钾试验 水溶液试验 水分含量 游离酸（以HCOOH计）含量 游离碱（以HN3含量） 羰基化合物（以HCOH计）含量 蒸发残渣 气味 乙醇含量 单 位 号 g/ml ℃ (0℃，101325Pa) ml ℃ 分 m％ ppm ppm ppm ppm ％ 规 格 无色透明液体，无可见杂质 ≤5 0.791～0.792 64.0～65.5 ≥98 ≤0.8 ≥50 澄清 ≤0.10 ≤15 ≤2 ≤20 ≤10 无特殊异臭气味 ≤0.01

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4.2 催化剂性质

辅助材料为强酸型大孔阳离子交换树脂催化剂，年用量为38.3吨（干基）。 催化剂质量规格见表4.3.

表4.3 醚化反应用催化剂指标

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 指标名称 型态 外观 含水量％ 交换容量mmol/g（干） 湿真密度（20℃）g/ml 湿视密度g/ml 平均粒度mm 粒度范围 耐磨率％ 比表面积m2/g 平均孔半径 A 孔容ml/g 最高耐热温度℃ 指 标 氢型 黄色或浅灰色球型颗粒 48～52 ≥5.2 1.18～1.28 0.70～0.80 0.55～0.60 <0.3mm ≤1％ >1.2mm ≤2.4％ ≥95 40～50 200～400 0.35～0.42 120

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5 产品及中间产品性质

5.1 产品性质 5.1.1 MTBE产品

本装置主要产品为MTBE产品，MTBE纯度≥98％（重）（扣除C5后）。MTBE辛烷值高（MON101，RON117），且调合性能优良，可用作高辛烷值无铅车用汽油的添加组分，又是汽油中所需氧含量的重要来源。

预期本装置MTBE产品规格见表5.1.

表5.1 MTBE产品性质

组分 MTBE 叔丁醇 二聚物 甲醇 C4 C5 wt％ 96.83（扣除C5后≥98） 0.2～0.5 0.1～0.3 0.05 <0.5 2.52 5.1.2 未反应C4产品 本装置的副产品为未反应C4馏分，可用作民用液化气燃料。 预期本装置未反应C4达到如下指标见表5.2.

表5.2 未反应C4产品性质

组分 丙烯 丙烷 异丁烷 异丁烯 正丁烯-1 正丁烷 反丁烯-2 顺丁烯-2 水 二甲醚 甲醇 MTBE 小计 wt％ 0.05 0.04 45.71 0.30 11.37 6.96 18.18 17.27 0.07 0.04 ≤50ppm ≤50ppm 100

5.2 中间产品性质

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6 工艺调整方案

6.1 MTBE产品质量调整方案

对于MTBE装置来说，影响MTBE产品质量的因素有叔丁醇（TBA）、二聚物（DIB）、甲基仲丁基醚（MSBE）、甲醇、C4、C5含量等。特别需要说明的是，装置开工初期因为各种因素的影响，开始几天MTBE产品不合格是正常的，因为各种反应副产物的辛烷值都比较高，这些纯度不达标的MTBE产品可以直接送到罐区MTBE产品罐进行储存。 6.1.1 产品质量指标

MTBE产品质量的控制指标为MTBE≥96.83％（wt）(扣除C5后≥98％), TBA 0.2～0.5％（wt）, DIB 0.1～0.3％（wt）, 甲醇≤0.05％（wt）,C4＜0.5％（wt）,C5＜2.52％（wt）。因此，TBA、DIB、甲醇、C4、C5含量高，都可能导致MTBE产品质量不合格。另外，虽然指标中没有提到，MSBE的存在也严重影响MTBE纯度，需要认真分析原因加以处理。 6.1.2 影响因素

DIB、MSBE、甲醇等含量高可能是反应器或催化蒸馏塔反应段的操作问题；C5含量高是因为催化装置的吸收稳定岗位操作问题；C4含量高是因为催化蒸馏塔操作问题；TBA含量高则是因为原料中含水量过高造成的。 6.1.3 调整方案 6.1.3.1 DIB含量高

生成DIB是合成MTBE过程中的一个副反应，应该采取相应的手段，避免DIB的生成。生成DIB的反应方程式如下：

CH3 CH3 CH3 CH3

CH2=C-CH3 + CH2=C-CH3 → CH3 -C=CH-C-CH3 + (-⊿H) CH3

异丁烯 异丁烯 2,4,4-三甲基-2-戊烯（DIB）

DIB的生成是在总醇烯比不足或反应物料停留时间过长的情况下发生的，其危害主要是： （1）DIB堵塞醚化树脂催化剂的细孔，造成催化剂活性下降； （2）反应放出大量热量，造成床层严重超温，导致催化剂高温失活； （3）DIB影响MTBE产品质量。 调整方法为：

（1）提高反应器进料醇烯比，降低反应器部分DIB的生成；

（2）增大催化蒸馏塔反应段补充甲醇量，或将补充甲醇进料口改为下部进料口，降低催化蒸馏塔

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反应段DIB的生成；

（3）检查静态混合器的混合效果，若混合效果不好，更换混合效果好的混合器； （4）适当提高进料量，提高反应器空速，降低反应物料的停留时间，减少副反应的发生。 6.1.3.2 MSBE含量高

生成MSBE的反应方程式如下：

O-CH3

CH2=CH-CH2-CH3+ CH3 OH →CH3-CH-CH2-CH3

正丁烯 甲醇 甲基仲丁基醚（MSBE）

生产实践表明，MSBE的生成与DIB 的生成具有相同的规律，即DIB含量高，MSBE含量也高；DIB含量低，MSBE含量也低。因此，MSBE含量高也是因为总醇烯比不足或反应物料停留时间过长造成的。其调整方法与DIB含量高的调整方法相同。 6.1.3.3 TBA含量高

生成TBA的反应方式如下：

CH3 CH3 CH2=C-CH3 + H2 O → CH3 -C-OH CH3 异丁烯 水 叔丁醇（TBA）

因此，降低TBA含量的关键是降低原料中的水含量。调整方法为： （1）加强混合C4原料的切水；

（2）加强甲醇进厂的检测，保证进厂甲醇的水含量合格； （3）调整甲醇回收塔的操作，保证回收甲醇的水含量合格。 6.1.3.4 甲醇含量高

MTBE中甲醇含量高主要是因为：

（1）进料中总醇烯比过大，甲醇进料量过大，超过甲醇与C4的共沸点，甲醇落入催化蒸馏塔塔釜； （2）C4进料中异丁烯含量过高，剩余C4量小，与甲醇形不成共沸物，甲醇落入催化蒸馏塔塔釜； （3）催化蒸馏塔底温过低，甲醇与剩余C4一起落入塔釜；

（4）催化蒸馏塔操作压力过低，甲醇与C4的共沸点降低，甲醇落入塔釜；

（5）催化蒸馏塔反应段漏催化剂，催化剂漏到塔釜，出现甲醇和异丁烯含量都高的现象。 调整方法为：

（1）降低反应器进料甲醇量，降低催化蒸馏塔补充甲醇量； （2）联系催化调整操作，保证C4进料中异丁烯含量稳定；

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（3）提高催化蒸馏塔底温，防止共沸物落入塔釜；

（4）相应提高催化蒸馏塔操作压力，提高甲醇与C4的共沸点； （5）停工处理反应段床层。 6.1.3.5 C4含量高

C4含量高的主要是因为： （1）催化蒸馏塔底温过低； （2）催化蒸馏塔操作压力突然升高； （3）催化蒸馏塔回流比过大。 调整方法为：

（1）提高催化蒸馏塔底温； （2）稳定催化蒸馏塔操作压力； （3）适当降低催化蒸馏塔回流比。 6.1.3.6 C5含量高

C5含量高是因为催化吸收稳定岗位操作不稳定，本装置的现象是催化蒸馏塔灵敏板温度变化幅度较大（塔底提温则灵敏板温度快速上升，塔底降温则灵敏板温度快速下降），需要降低塔底温度、加大外甩量，将系统所存C5全部甩出装置再恢复操作。

12万吨／年MTBE装置工艺技术规程 第 27 页 共 52 页

7 主要设备一览表

主要设备选材说明如下：

（1）1112-R-101混相反应器：内装催化剂属强酸性，故反应器壳体材料选用20R+0Cr18Ni10Ti复合钢板，内构件选用0Cr18Ni10Ti。

（2）1112-C-101催化蒸馏塔：壳体材料选用碳钢，内装有10段反应床用于装催化剂，与催化剂接触的部位选用不锈钢材内衬。塔下部为提馏段有30层塔板，中间为反应段装15吨干基催化剂及20层塔板，塔顶部选用规整填料，以缩短塔高。

（3）1112-C-102甲醇萃取塔：壳体材料选用碳钢，内构件选用采用填料，材料选用304。 （4）1112-C-103甲醇回收塔：壳体材料选用碳钢，有60层塔板，材料选用0Cr13。 7.1 反应器类设备一览表 7.2 塔类设备一览表 7.3 冷换设备一览表 7.4 空冷类设备一览表 7.5 容器类设备一览表 7.6 加热炉一览表 7.7 安全阀一览表 7.8 机泵一览表

7.9 装置大型机组主要设计参数 7.10 装置特殊阀门主要设计参数

12万吨／年MTBE装置工艺技术规程 第 28 页 共 52 页

表7.1 塔和反应器类设备表

序号 操作条件 流程图 设备位号 设 备 名 称 主要规格 主要 介质 温度(℃) φ2600×6130/φ3000催化蒸馏塔 ×49300(切) 内设50层塔板，10段反应床层、内装18吨干基催化剂， 1段填料层 2 1112-C-102 甲醇 萃取塔 甲醇 回收塔 φ2400/φ1800×20200(切) 内装填料:38 m3 φ1400×35600(切) 内设60层塔板 φ3200×13000(切) 4 1112-R-101 醚化反应器 立式 内装催化剂床层3段、 干基催化剂重27吨 金属烧结丝网

C4、甲醇、MTBE 73 0.75 100 1.88 C4、甲醇、萃取水 C4、甲醇、萃取水 40 0.65 80 1.86 C4、甲醇、MTBE 132 0.6 150 0.98 压力 (MPaG) 温度(℃) 压力 (MPaG) 20R 塔盘0Cr13 内件0Cr18Ni10Ti 金属烧结丝网0Cr18Ni10Ti 20R 内装填料：0Cr13 131 0.15 155 0.35 20R 塔盘0Cr13 复合板16MnR+0Cr18Ni10Ti 金属烧结丝网0Cr18Ni10Ti 1 47.3 125 1 1 37 塔内件7.6 40 塔内件6 56 64 1 160 塔内件40 390 设计条件 材料 面积(m) 或容积(m) 32附件 数量 单重(吨) 充水 水重 (吨) 1 1112-C-101 3 1112-C-103

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表7.2 容器类设备表

操作条件 序号 流程图设备位号 设备名称 主要规格 主要介质 温度(℃) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1112-D-101 1112-D-102 1112-D-103 1112-D-104 1112-D-105 1112-D-106 1112-D-107 1112-D-109 1112-D-110 C4原料罐 甲醇原料罐 甲醇净化器 催化蒸馏塔回流罐 甲醇回收塔回流罐 剩余C4罐 开停工罐 蒸汽分水罐 火炬分液罐 φ2600×7000(切) 卧式 φ1600×5000(切) 卧式 φ1000×4000(切) 立式 φ2600×7000(切) 卧式 φ12003000(切) 卧式 φ2400×7000(切) 卧式 φ3600×8000(切) 卧式 φ800×830(切) 立式 φ3600×8000(切) 卧式 C4 甲醇、N2 甲醇 C4、甲醇 C4、甲醇 C4 水、甲醇 水 C4、甲醇、N2、MTBE 40 40 40 48 40 40 40 250 40 压力(MPaG) 0.47 0.1 0.8 0.5 0.13 0.47 0.1 1.1 0.1 温度(℃) 80 80 80 80 90 80 80 300 80 设计条件 材料 压力(MPaG) 附件 数量 单重(吨) 充水水重(吨) 0.78 0.38 1.88 0.98 0.35 0.78 0.98 1.38 0.98 20R 20R 304 20R 20R 20R 20R 20R 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 4 1.7 11 2 10 22 1.5 45 12 5 45 5 39 95 1

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表7.3 冷换类设备表 序号 1 流程图设备位号 反应进料加热器 催化蒸馏塔进料-MTBE产品换热器 催化蒸馏塔冷凝器 萃取塔进料冷却器 催化蒸馏塔重沸器 MTBE产品冷却器 萃取水冷B=150 水侧涂层TH-847 51112-E-AES400-2.5-25-4.5/25-4I 管程：循环水 31 38.5

0.4 0.37 16MnR 25 1 1.8 0.7

壳程：MTBE 78 40 0.73 0.72 B=480, 取消入口防冲挡板 BES500-2.5-55-6/25-4I 壳程：MTBE 管程：循环水 129.8 31 130.2 39 0.75 0.4 0.74 0.38 16MnR 55 1 3 1.5 B=300 水侧涂层TH-847 51112-E-5 105 BJS900-2.5-210-6/25-4 壳程：C4、甲醇 管程：蒸汽 250 174 1 0.98 16MnR 210 1 11 6 48 40 0.8 0.79 B=480, 并联、水侧涂层TH-847 31112-E-4 104 BES500-2.5-55-6/25-4I 壳程：C4、甲醇 管程：循环水 31 36 0.4 0.37 16MnR 55 1 3 1.5 56.5 48 0.7 0.69 B=300 取消壳程进出口防冲板 31112-E-3 103A/B 壳程：C4,甲醇、MTBE 31 41 0.4 0.37 16MnR 395 2 15.5x2 9x2 72.04 73.2 0.75 0.74 B=200 取消入口防冲挡板 21112-E-2 102 BES500-2.5-55-6/25-4I 壳程：C4、甲醇 管程：MTBE 129.8 78 0.75 0.74 16MnR 55 1 3 1.5 40 45 1 0.99 AES400-2.5-15-3/25-2I 管程：蒸汽 设备名称 主要规格 主要介质 进口(℃) 250 温度 出口(℃) 175 进口 (MPaG) 0.9 压力 出口(MPaG) 0.89 16MnR 材料 面积(m) 或容积(m) 15 32附件 数量 单重(吨) 1.1 充水 水重 (吨) 0.3 11112-E-101 1 BJS1200-2.5-395-6/25-4I 管程：循环水 61112-E-6 106

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序号 7 流程图设备位号 107 却器 甲醇回收塔进料-萃取水换热器 B=150 水侧涂层TH-847 壳程：萃取水 70 设备名称 主要规格 主要介质 进口(℃) 温度 出口(℃) 进口 (MPaG) 压力 出口(MPaG) 材料 面积(m) 或容积(m) 32附件 数量 单重(吨) 充水 水重 (吨) 40 70 0.85 0.21 0.84 0.2 16MnR 25 2 1.8x2 0.7 61112-E-8 108A/B AES400-2.5-25-4.5/25-4I 管程：萃取水 130.55 甲醇回收塔冷凝器 甲醇回收塔重沸器 凝结水冷却器 B=200 串联 BJS600-2.5-90-6/25-2 B=300 串联、水侧涂层TH-847 BES900-2.15/2.53-195-6/25-6I B=300 取消入口防冲挡板 BES600-2.5-45-3/25-2 B=200 水侧涂层TH-847 壳程：甲醇水溶液 管程：循环水 壳程：甲醇 管程：蒸汽 40 33 84.81 250 97 41 40 175 130.6 43 95 0.4 0.4 0.15 1 0.2 0.4 0.6 0.4 0.36 0.14 0.98 0.19 0.39 0.5 16MnR 16MnR 16MnR 45 90 2 1 1 4 x2 2.9 2.7 2 71112-E-9 109A/B 195 1.4 1.2 81112-E-10 110 壳程：萃取水 130.55 管程：循环水 壳程：凝结水 33 180 91112-E-11 111

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表7.4 机泵类设备表

操作条件 序号 流程图设备位号 数量（台） 名称 型号 操作 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1112-P-101A/B 1112-P-102A/B 1112-P-103A/B 1112-P-104A/B 1112-P-105A/B 1112-P-106A/B 1112-P-107 1112-P-108 1112-P-110 C4原料泵 甲醇原料泵 催化蒸馏塔回流泵 甲醇回收塔回流泵 萃取水泵 剩余C4泵 开停工泵 停工抽出泵 火炬分液泵 高速离心泵 离心泵 离心泵 离心泵 离心泵 1 1 1 1 1 1 1 萃取水 剩余C4 甲醇、水 MTBE C4、甲醇 5.27 62 6.25 7.4 8.33 70 40 40 80 40 0.24 0.43 0.05 0.04 0.05 1.09 1.88 0.9 0.56 0.61 3.06 66 9.95 7.27 7.32 4 75 15 15 15 S-5 S-5 S-5 S-5 S-5 离心泵 1 1 甲醇 5.55 40 0.14 0.58 2.36 4 S-5 离心泵 高速离心泵 离心泵 1 1 1 备用 1 1 1 C4 甲醇 C4、甲醇 操作 介质 流量 (m/h) 77.5 7.03 126.92 3温 度 (℃) 40 40 48 压力MPa(g) 入口 0.37 0.17 0.55 出口 1.35 1.56 1.22 单台 功率kW 需要轴功率kw 备注 44 7.42 39.64 75 11 75 S-5 S-5 S-5

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表7.5 其它类设备表

操作条件 序号 流程图 设备位号 设 备 名 称 主要规格 主要 介质 温度(℃) 1 1112-SR-101 C4过滤器 C4聚结脱水器 反应进料过滤器 C4-甲醇混合器 静态混合器 疏水器 疏水器 疏水器 洗眼器 洗眼器 采样器 Φ700X2248(切) 立式 φ700×2415 立式 φ700×2472 立式 DN150×1800 DN150×1000 DN50 DN50 DN25 C4 40 压力 (MPaG) 0.9 温度(℃) 80 压力 (MPaG) 1.6 690 1 690 过滤精度20μm 聚结精度5ppm 过滤精度20μm 设计条件 材料 数量 总重(Kg) 备注 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1112-SR-102 1112-SR-103A/B 1112-M-101 1112-M-102 1112-M-104A/B 1112-M-105A/B 1112-M-106A/B 1112-M-107 1112-M-108 1112-SN-101/111 C4 C4、甲醇 C4、甲醇 C4、甲醇 凝结水 凝结水 凝结水 水 水 40 40 40 40 175 175 175 0.9 1.6 1.4 1.4 1 1 1 80 70 80 80 250 250 250 1.6 1.88 2 2 2 2 2 840 1606 S.S S.S 1 1 1 1 2 2 2 1 1 11 840 1606 240 160 CYQ-A/2.0 C4、甲醇 CYQ-C/2.0

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表7.6 安全阀规格表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 位号 112-PSV-101A/B 112-PSV-102A/B 112-PSV-103A/B 112-PSV-104A/B 112-PSV-105A/B 112-PSV-106A/B 112-PSV-107A/B 112-PSV-108A/B 112-PSV-109A/B 112-PSV-110A/B 112-PSV-112A/B 112-PSV-113A/B 112-PSV-114 安装位置 C4 原料罐顶 甲醇原料罐顶 甲醇净化器顶 醚化反应器顶 催化蒸馏塔顶 催化蒸馏塔回流罐顶 甲醇萃取塔顶 甲醇回收塔 甲醇回收塔回流罐顶 未反应C4罐顶 反应进料过滤器 开停工罐顶 火炬分液罐顶 介质 C4 原料 甲醇 、N2 甲醇 C4、甲醇 C4、甲醇 C4、甲醇 C4、甲醇、水 C4、甲醇 C4、甲醇 C4 甲醇、C4 C4、甲醇、 C4 、N2 操作压力[MPa（g）] 0.47 0.1 0.8 0.75 0.6 0.5 0.65 0.15 0.13 0.47 1.6 0.1 0.1 设计压力[MPa（g）] 0.78 0.38 1.88 1.88 0.98 0.98 1.86 0.35 0.35 0.78 2 0.98 0.98 通径 （mm） DN80 DN50 DN40 DN80 DN150 DN100 DN100 DN80 DN50 DN100 DN50 DN100 DN150 数 量 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1

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8 主要仪表性能

8.1 工艺过程控制方案

本装置工艺过程为连续生产，工艺介质多为易燃易爆，部分介质具有腐蚀性，自控设备的选型严格符合防爆、防腐及控制要求。装置选用的自控设备具有技术先进、质量可靠、经济合理、具备成熟的使用经验和良好的技术支持，满足大型石化装置对自动化仪表的需要。装置的自动控制水平根据装置工艺过程及全厂控制系统的总体设计水平设计，控制系统设置原则为分散控制、集中操作、集中管理、并为全厂的信息管理建立基础。

本装置与其余14套装置、储运及公用工程共用一个中心控制室，以便于操作、管理、资源共享、节省投资，因此本装置与其他装置采用同一种DCS系统，便于实现全厂计算机数据的集中处理和生产的集中管理。本装置将机柜放置在现场机柜室的机柜间内，机柜室与常减压、双脱、气分装置共用，操作站集中放置在中心控制室。在本岗位范围内，气分、双脱、MTBE装置各有1台DCS操作站，可以互为备用，共用1台电视监控站；现场机柜室四套装置配备1台工程师站、1台DCS操作站。

青岛炼化公司共有17个现场机柜室和一个中心控制室，DCS/SIS/CCS系统的操作站/辅助操作站/SOE站及各系统的总工程师站均集中在中心控制室内，大部分室内操作员均集中在中心控制室内。全厂的控制网络由DCS、SIS、机组专用控制系统（CCS）三个相对独立控制系统组成（特殊设备及特殊单元采用PLC），DCS、SIS、机组专用控制系统（CCS）采用进口设备，全厂各装置所用系统型号、厂家统一，DCS系统考虑管理信息系统的接口单元。

在控制网络中，核心是DCS系统。DCS接收来自各生产装置的温度、压力、液位、流量、可燃气体检测、有毒气体检测、机泵状态等信号，并将控制指令传送到生产装置中。采用一套分散型控制系统（DCS）对全厂的工艺装置、储运系统及公用工程进行集中控制和监测。

（1）根据青岛大炼油的特点，从工艺操作、系统维护、备品备件等方面考虑，全厂DCS系统的厂家、型号统一（采用的是SIEMENS公司的PCS7系统）。全厂的DCS连成一个网络。

（2）DCS的现场控制站（FCS）安装在各个装置的现场机柜室内，各个生产装置DCS现场控制站相对独立，在现场机柜室内配备用于DCS组态和正常维护用的工程师站（EWS）。

（3）DCS的操作站（OS）集中安装在中央控制室内，操作站按生产区域划分为不同的操作组（目前划分为9个操作组:常减压与焦化；催化、气分、双脱与MTBE；加氢处理、柴油加氢与煤油加氢；连续重整、制氢与轻质石脑油改质；聚丙烯、硫磺回收、酸性水与溶剂再生；公用工程；动力中心；火炬、气柜、油品调和及火车装车；罐区），每一操作组内的操作站可相互监视与操作，组与组间的操作站只可以相互监视但不可以相互操作。在中控室内还考虑设置2台调度操作站，操作工程师站既可以监视全厂的生产装置，授权后又可对全厂生产装置进行操作。

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（4）DCS的现场控制站（FCS）通过冗余的光缆经不同的路径（埋地与架空）与中央控制室内的服务项目器（SV），服务器与DCS的操作站（OS）相连接。 8.2 主要控制方案

本装置的大部分控制回路采用单回路定值控制和串级控制，由DCS控制系统完成。 8.2.1 单回路定值控制回路 8.2.1.1 单回路调节的原理及操作

单回路定值控制是指由一个测量元件、变送器，一个调节器，一个调节阀和一个对象所构成的闭环控制系统，又称单回路反馈控制系统。单回路调节由一个PID模块组成，例如调节器PIC10601控制方式设定为“MAN”（手动）时，操作人员直接改变PIC10601的“OUT”(输出)值，就改变了相应调节阀PV10601的开度，实现对塔压的控制；控制方式设定“AUTO”（自动）时，操作人员设定该回路的“SPT”值，由调节器控制输出。控制方式在由“MAN”切换至“AUTO”时应为无扰动切换（即设定值自动跟踪测量值）。

8.2.1.2 本装置的单回路统计

表8.1 MTBE装置单回路统计表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 控制回路名称 混合C4入反应器进料流控 甲醇原料罐液控 催化蒸馏塔底液控 补充甲醇流控 催化蒸馏塔顶压控 催化蒸馏塔顶压差控制回路 催化蒸馏塔回流罐压控 催化蒸馏塔回流流控 催化蒸馏塔回流罐液控 萃取塔顶压控 萃取塔水烃界位控制回路 甲醇回收塔顶压控 甲醇回收塔顶压差控制回路 甲醇回收塔回流罐压控 甲醇回收塔回流罐液控 甲醇回收塔回流流控 剩余C4罐液控 开停工泵出口流控 火炬分液泵出口流控 仪表位号 FICQ10101 LIC10201 LIC10501 FIC10501 PIC10601 PDIC10603 PIC10602 FIC10602 LIC10601 PIC10701 LIC10701 PIC10901 PDIC10903 PIC10902 LIC10901 FIC10901 LIC11001 FIC11101 FIC11401 调节阀位号 FV10101 LV10201 LV10501 FV10501 PV10601 PDV10603 PV10602 FV10602 LV10601 PV10701 LV10701 PV10901 PDV10903 PV10902 LV10901 FV10901 LV11101 FV1101 FV11401 8.2.2 串级控制回路

8.2.2.1 串级控制回路的原理及操作

串级控制回路是应用较多的一种复杂控制系统，是利用主、副两个调节器串在一起来稳定一个主

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变量的系统。在串级控制系统中，主变量就是工艺指标，副变量则是为了稳定主变量而引入的辅助被控变量。因此，系统中采用主、副两套测量变送器。系统中主调节器的输出，作为副调节器的设定值，副调节器的输出直接去控制调节阀的开度。整个系统包括两个控制回路：稳定工艺指标的主调节器，它以恒值为目的，构成一个定值控制回路，称为主回路；内部包含的副调节器构成的回路，它的设定值随着主调节器输出而变化，是一个随动控制回路，称为副回路。

串级控制系统从总体来看，仍然是一个定值控制系统，但是串级控制系统在结构上增加了一个随动的副回路，因此具有以下特点：（1）由于副回路的快速作用，使系统具有较强的抗干扰能力；（2）由于副回路的存在，改善了对象的特性；（3）由于副回路的存在，对负荷变化的适应性较强。总之，串级控制系统适用于工艺要求高、对象的容量滞后和时间常数大、干扰作用强而频繁、负荷变化大，简单控制系统满足不了要求的场合。尤其当主要干扰来自调节阀方面时，应用串级控制是很适宜的。常用的串级控制型式有：液位－流量、温度－流量。

串级控制回路的投用，普遍采用的是先投副回路再投主回路的方法。以下以甲醇回收塔底液面控制回路LIC10801为例，说明投用步骤。该回路的主回路是LIC10801，副回路是FIC10702。投用时，首先手动（MAN）控制FIC10702的输出值，使液面靠近控制指标。当液面达到控制目标后，首先将副回路FIC10702由手动（MAN）切自动（AUTO），然后将主回路LIC10801切自动（AUTO），最后将副回路FIC10702从自动（AUTO）切至串级（CAS）。注意切换时尽量要保证无扰动切换。 8.2.2.2 本装置串级回路说明

本装置的串级控制，由DCS控制系统完成，主要控制方案如下：

（1）反应进料加热器（E－101）入口组分分析与C4－甲醇混合器（M－101）甲醇入口流量串级控制。组分分析用色谱分析仪与60万吨／年气体分馏装置共用。

（2）反应器的混合进料温度与进料加热器（E101）入口蒸汽流量串级控制。

（3）催化蒸馏塔（C－101）灵敏板温度与催化蒸馏塔重沸器（E－105）蒸汽流量串级控制。 （4）甲醇回收塔（C－103）液位与萃取水流量串级控制。

（5）甲醇回收塔（C－103）灵敏板温度与甲醇回收塔重沸器（E－110）的蒸汽流量串级控制。 8.2.2.3 本装置的串级回路统计

表8.2 MTBE装置串级控制回路统计表

序号 1 2 3 4 5 控制回路名称 醇烯比在线分析控制回路 反应器进料温度控制回路 催化蒸馏塔灵敏板温度控制回路 甲醇回收塔塔底液位控制回路 甲醇回收塔灵敏板温度控制回路 主回路位号 AIC10301 TIC10301 TIC10514 LIC10801 TIC10807 副回路位号 FICQ10202 FIC10301 FIC10502 FIC10702 FIC10801 调节阀位号 FV10202 FV10301 FV10502 FV10702 FV10801 8.2.3 分程控制回路

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8.2.3.1 分程控制的原理

分程控制就是由一台调节器的输出信号，通过和阀门定位器的配合，分段地控制两个或两个以上调节阀的工作，以满足某些生产过程的需要。例如两级分程控制，将一个调节阀的阀门定位器的输入范围调到20～60KPa,其输出为20～100KPa；将另一个调节阀的阀门定位器输入范围调到60～100KPa，其输出也为20～100KPa，在不同信号区段内，调节阀都是全行程工作。

从控制系统的结构看，分程控制属于单回路定值控制系统，其控制过程与简单控制系统一样。在分程控制中，根据工艺生产的安全需要，调节阀的开关形式分为两种类型：一类是阀门同向动作，即随调节阀输入信号的增大，两个阀门都开大（气开式）或关小（气关式）；另一类是阀门异向动作，即随着调节阀输入信号的增大，一个阀门开大，另一个阀门关小，或者相反。

分程控制适用于以下几个场合：（1）适应生产中需要多种物料作调节介质的对象；（2）用来满足不同负荷下的控制要求；（3）确保正常或事故状态下的安全运行。 8.2.3.2 本装置的分程控制回路

（1）MTBE装置甲醇原料罐（D102）压力由PIC10201分程控制入罐氮气阀PV10201A和放空阀PV10201B的开关来实现。当罐压力上升时，开大PV10201B，关闭PV10201A；反之，则开大PV10201A，关闭PV10201B，保证罐压力稳定并减少氮气消耗。

（2）MTBE装置开停工罐（D107）压由PIC11101分程控制入罐氮气阀PV11101A和放空阀PV11101B的开关来实现。当罐压力上升时，开大PV11101B，关闭PV11101A；反之，则开大PV11101A，关闭PV11101B，保证罐压力稳定并减少氮气消耗。 8.2.4 其他特殊仪表控制

（1）混合C4原料罐（D101）底出口到C4原料泵（P101）入口设计有快速切断阀HV10101，并与停泵信号联锁。联锁切断阀的动作是关阀停泵，而且停泵在前，关阀在后，延迟10秒，但停泵不自动关阀。

（2）催化蒸馏塔顶回流罐（D104）底出口到催化蒸馏塔回流泵（P103）入口设计由快速切断阀HV10601，并与停泵信号联锁。联锁切断阀的动作是关阀停泵，而且停泵在前，关阀在后，延迟10秒，但停泵不自动关阀。

（3）剩余C4罐（D106）底出口到剩余C4泵（P106）入口设计由快速切断阀HV111001，并与停泵信号联锁。联锁切断阀的动作是关阀停泵，而且停泵在前，关阀在后，延迟10秒，但停泵不自动关阀。

8.3 主要仪表性能

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表8.3 装置调节阀主要性能参数汇总表

流量 特性 操作／设计温阀前/后压力MPa（g） 度℃ 公称通径mm 25 事故开 关特性 序号 位号 调节阀类型 检测位置 介质 正常流量kg/h 1 1112-PV-10201A 顶部导向型单座调节阀 顶部导向型单座调节阀 套筒导向型双座调节阀 顶部导向型单座调节阀 套筒导向型调节阀 套筒导向型双座调节阀 顶部导向型单座调节阀 顶部导向型单座调节阀 顶部导向型单座调节阀 套筒导向型双座调节阀 顶部导向型单座调节阀 顶部导向型单座调节阀 等百分比 D102氮封线 氮气 0.7/0.1 常温/80 20Nm3/h 20 Nm3/h FC 2 1112-PV-10201B 等百分比 D102放空线 氮气 0.1/0.05 常温/80 25 FO 3 1112-PV-10601 等百分比 D104入口 C4、甲醇 0.55/0.5 48/80 66242 150 FO 4 1112-PV-10602 5 1112-PDV-10603 6 1112-PV-10701 等百分比 等百分比 等百分比 D104放空线 催化蒸馏塔顶油气 C-102顶出口管 C4、甲醇 C4、甲醇 C4 0.55/0.5 0.55/0.5 0.55/0.5 48/80 48/80 40/80 1500 3486 34331 50 80 100 FO FC FO 7 1112-PV-10901 等百分比 进D105 C4、甲醇 0.12/0.07 40/100 4487 50 FO 8 1112-PV-10902 等百分比 D105放空线 C4、甲醇 0.07/0.05 40/100 69.8 25 FO 9 1112-PDV-10903 等百分比 进D105管线 C4、甲醇 0.12/0.07 85/105 236 40 FC 10 1112-FV-10101 等百分比 C4原料去M101 C4原料 1.46/1.3 40/80 43330 100 FC 11 1112- FV-10202 等百分比 甲醇至M101 甲醇 1.56/1.35 40/80 5100 40 FO 12 1112-FV-10301 等百分比 300 50

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序号 位号 调节阀类型 流量 特性 检测位置 介质 操作／设计温阀前/后压力MPa（g） 度℃ 正常流量kg/h 公称通径mm 25 事故开 关特性 13 1112-FV-10501 顶部导向型单座调节阀 套筒导向型双座调节阀 高性能蝶阀 套筒导向型双座调节阀 顶部导向型单座调节阀 套筒导向型双座调节阀 顶部导向型单座调节阀 顶部导向型单座调节阀 顶部导向型单座调节阀 顶部导向型单座调节阀 套筒导向型双座调节阀 顶部导向型单座调节阀 顶部导向型单座调等百分比 补充甲醇进C101 甲醇 1.45/0.8 40/80 300 FO 14 1112-FV-10502 15 1112-FV-10601 16 1112-FV-10602 等百分比 近似等百分比 等百分比 E105管程入口 E103管程出口 催化蒸馏塔顶回流返C101 萃取水泵出口 1.0MPa蒸汽 循环水 C4、甲醇 1/0.95 0.4/0.38 1.28/1.13 250/300 31/80 48/80 8988 583891 34864 200 300 100 FC FO FO 17 1112-FV-10702 等百分比 萃取水 1.09/0.99 70/90 5003 40 FC 18 1112-FV-10801 等百分比 E110管程入口 1.0MPa蒸汽 1/0.95 250/300 2762 100 FC 19 1112-FV-10901 等百分比 甲醇回流至C103 甲醇 0.61/0.56 40/80 4188 40 FO 20 1112-FV-11101 等百分比 P107出口 C4、甲醇 0.56/0.51 40/80 5000 40 FC 21 1112-LV-10201 等百分比 甲醇自罐区来 甲醇 0.3/0.1 40/80 4934 40 FC 22 1112-LV-10501 等百分比 MTBE产品出装置 C4甲醇混合物进E104 C102底出口 循环甲醇至D102 MTBE产品 0.6/0.5 40/80 13866 50 FC 23 1112-LV-10601 等百分比 C4、甲醇 1.28/1.13 48/80 34864 100 FC 24 1112-LV-10701 25 1112-LV-10901 等百分比 等百分比 甲醇水 甲醇

0.7/0.6 0.61/0.2 40/80 40/80 5538 465 50 25 FC FC

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序号 位号 调节阀类型 流量 特性 检测位置 介质 操作／设计温阀前/后压力MPa（g） 度℃ 正常流量kg/h 公称通径mm 事故开 关特性 节阀 26 1112-LV-11001 套筒导向型双座调节阀 套筒导向型双座调节阀 顶部导向型单座调节阀 等百分比 剩余C4出装置 C4 1.9/1.8 40/80 34331 100 FO 27 1112-HV-11002 等百分比 混合C4至D106 C4 0.9/0.6 40/80 43330 100 FO 28 1112-HV-11003 29 1112-FV-11401

等百分比 循环C4至D101 P110出口管线 循环C4 C4 1.9/0.8 40/80 20000 50 FO FC 表8.4 色谱分析仪一览表

序号 位号 检测位置 介质 操作压力 MPa（g） 操作温度℃ 操作密度kg/m3 精度 输出信号 mA 防爆等级 备注 重复性±1 1112-AT-10301 E 101壳程入口 C4，甲醇 1.3 40 585 1％F.S 4～20 EXDⅡCT4 与气分装置共用

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表8.5 切断阀一览表

序号 位号 阀门类型 检测位置 介质 操作压力 MPa（g） 操作温度℃ 最大流量kg/h 公称通径mm 事故开 关特性 平行双闸板 1 1112-HV-10101 闸阀 平行双闸板 2 1112-HV-10601 闸阀 平行双闸板 3 1112-HV-11001 闸阀

D106底出口 C4 1.9 40 41197.2 FO D104底出口 C4、甲醇 1.28 48 83673.6 FO D101底出口 C4原料 1.46 40 51996 FO

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9 安全环保健康技术规定

9.1 HSE的相关概念 9.1.1 HSE管理体系

安全、环境与健康(HSE)管理体系是一种事前进行风险分析，确定其自身活动可能发生的危害及后果，从而采取有效的防范手段和控制措施防止事故发生，以减少可能引起的人员伤害、财产损失和环境污染的有效管理方法。HSE管理体系是国际石油界普遍采用的现代化管理方法,也是当前进入国际市场竞争的通行证。

安全(Safety)是指在劳动生产过程中，努力改善劳动条件、克服不安全因素，使劳动生产在保证劳动者健康、企业财产不受损失、人民生命安全的前提下顺利进行。

环境(Environment)是指与人类密切相关的、影响人类生活和生产活动的各种自然力量或作用的总和。

健康(Health)是指人身体上没有疾病，在心理上(精神上)保持一种完好的状态。 9.1.2 HSE目标方针

中石化集团公司HSE方针：安全第一，预防为主，全员动手，综合治理，改善环境，保护健康，科学管理，持续发展。

中石化集团公司HSE目标是“追求最大限度地不发生事故、不损害人身健康、不破坏环境，创国际一流的HSE业绩”。

青岛炼化公司HSE方针是“安全第一，预防为主；全员动手，综合治理”。

青岛炼化公司2007年HSE目标是死亡事故为零；重大设备事故为零；火灾、爆炸事故为零；放射事故为零；重大责任事故为零；环境污染事故为零。 9.1.3 每个职工应具备的HSE素质和能力

9.1.3.1 对本职工作认真、负责，遵章守纪，有高度的责任感和事业心； 9.1.3.2 在异常情况下，处置果断，有较强的生产处理和事故应变能力； 9.1.3.3 业务精通、操作熟练，能正确分析解决生产操作和工艺设备问题； 9.1.3.4 有较强的安全、环境与健康意识，能自觉做好HSE工作； 9.1.3.5 能正确使用消防气防、救护器材，有较强的自救互救能力； 9.1.3.6 经过所有的HSE技术培训，资质证件齐全、持证上岗。 9.2 进装置安全要求

9.2.1 由于本装置介质具有易燃易爆特点，在进行相关作业前均应进行危害识别及风险评价，除检修等特殊需要外，在装置内不得动用明火或进行有可能产生火花的各项工作，如装置有特殊原因需要用火，应严

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格按要求办理用火手续，方可用火。

9.2.2 进装置前或工作中不得饮酒，不得乱串岗位，不准在装置内大声喧哗、打闹。工作中不准打瞌睡。不戴安全帽，严禁进入检修施工现场或进入交叉作业场所。

9.2.3 进装置不得穿钉有铁钉的鞋，不允许穿高跟鞋及凉鞋，严禁穿易产生静电服装进入油气区工作。 9.2.4 进装置后不准看各种书报刊物。自行车及其它用具摆放在规定位置，不得随意放置。 9.2.5 严禁乱动仪表、阀门和电器设备，外来及没有顶岗资格人员不得擅自进行操作。

9.2.6 禁止使用汽油、煤油或其它溶剂油擦洗衣服、工具、机械设备及擦洗地板。蒸汽管线和其它高温管线、设备上不准放抹布、拖把、扫把等易燃物品。

9.2.7 禁止用铁器等物敲打高温设备及易燃易爆区域内设备。未采取特殊措施不得处理带压设备问题。 9.2.8 严禁在厂内吸烟及携带火柴、打火机、易燃易爆、有毒、易腐蚀物品进厂。 9.2.9 严禁就地排放轻质油品、液化气及瓦斯、化学危险品。 9.2.10 安全教育和岗位技术考试不合格者，严禁独立顶岗操作。 9.2.11 不得随便进入打开的设备、容器及下水井等，以防窒息中毒。

9.2.12 工作中做好联系工作，听从指挥，遵守各项规章制度。外来参观人员，必须有专人陪同。 9.2.13 厂内火警电话：119 外线或手机： 9.2.14 急救电话： 120 外线或手机： 9.2.15 气防电话： 外线或手机： 9.3 设备安全技术规定

9.3.1 设备和管线要定期检查腐蚀情况、探伤测厚，有缺陷、泄漏的，采取措施妥善处理。 9.3.2 机动设备或受压容器的安全附件，防护装置必须要齐全好用，严禁停用。 9.3.3 机动设备的转动部件必须加防护设施，在运转中严禁擦洗或拆卸。

9.3.4 浮头式换热器单程受热，温差不得超过130℃，固定管板式换热器不允许单程受热。 9.3.5 对设备的试压，用水试压时对新安装的设备为操作压力的1.25倍，立式设备试压时应考虑水柱的静压。

9.3.6 所有设备的安全阀须按规定进行定压，不得任意改变。操作中不得超过定压值；安全阀起跳按发生事故处理。一旦起跳，待压力恢复后，尽快拆安全阀重新定压。 9.4 防火及有害气体防护 9.4.1 防火及消防

9.4.1.1 装置全体操作员必须了解装置内所有灭火器，防毒器具，消防水及消防蒸汽的安放位置及使用方法。

9.4.1.2 消防器材不得随意挪动，必须固定位置，并保持通往消防器材的道路畅通，以免妨碍消防工

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作的正常进行。

9.4.1.3 消防器材要经常检查，失效的及时更换。 9.4.2 装置检修用火规定

9.4.2.1 装置生产时检修用火，必须按公司《安全用火管理规定》执行，检修作业前应进行危害识别及风险评价。严禁未按规定办理用火手续，在厂内进行施工用火。 9.4.2.2 用火时必须开用火作业许可证，并经检查、签字。 9.4.2.3 用火时，生产人员必须配合好，并有专人监护。 9.4.2.4 用火前安全准备工作：

1）用火地点（或容器、设备、管线、装置边界管架区）内外彻底消除一切易燃易爆物品。设备、管线内用蒸汽彻底吹扫，塔类用火前应用蒸汽吹扫8小时以上，塔类、容器等用火前做测爆分析，分析合格后方准用火。若超过测爆分析的有效时间，必须重新分析，合格后方可用火。

2）用火地点必须和系统隔绝。轻质油、瓦斯、液态烃等设备和管线的用火必须用盲板加以隔离。 3）用火地点必须配备经检查确保好用的消防灭火器具，并有专人现场看火防护。

4）用火周围不得有危险物品存在，现场排污沟、地漏及下水井用石棉布盖好或水封等方法隔离，清除周围杂物。

5）用火周围不得进行妨碍安全的任何工作，如瓦斯放空、采样、放油、拆卸设备等。

6）用火作业许可证必须经作业区安全工程师（安全员）填写，并经运行中心主管领导审批，相关人员现场检查和落实安全措施后，方可用火。

9.4.2.5 放空前，设备内烃尽量退干净。少量瓦斯向大气排放时，注意风向，确保安全。

9.4.2.6 装置正常运转时，应注意泄漏情况，如发现有瓦斯、液化气等异常气体时，要及时查找原因并处理。

9.4.2.7 高温点取样，必须先经冷却，不得直接放空取样。

9.4.2.8 正常开工或停工期间，不得将氢气、瓦斯、汽油、液化气等任意排空或排入下水道。 9.4.2.9 抢修漏油、漏瓦斯、液化气事故时，必须使用防爆工器具，并达到整体防爆要求。 9.4.3 有害气体的防护 9.4.3.1 硫化氢

无色气体，有特殊的臭蛋气味。在空气中容易燃烧，易引起火灾。和空气接触混合达一定比例时，遇火或受热即发生爆炸。爆炸极限为4.5～45.5％，遇铁能生成硫化亚铁，在空气中能自燃，引起中毒的主要途径为吸入或皮肤吸收。急性中毒出现意识不清。过度吸入迅速转向呼吸麻痹，很快死亡。慢性中毒一般为眼结膜的损伤，如搔痒、疼痛、异物感及肿胀或明显炎症，角膜糜烂。对出现中毒人员应立即撤至空气新鲜处或医院抢救。对呼吸困难者应予输氧，对粘膜损伤者应及时用生理盐水冲洗患处。在

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