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运行节能降耗中MTBE装置的作用

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摘要:MTBE作为一种非常常用的化学试剂,被广泛的应用于工业领域之中,其用量逐渐增加,推动了社会的不断发展。但是在MTBE实际的生产过程中,会造成严重的能源浪费,因此,为了确保社会经济的可持续发展,对MTBE装置采取节能降耗措施就具有十分重要的现实意义。本文通过对MT⁃BE装置的工艺原理及其影响参数进行了比较深入的分析研究,在此基础上,提出了具有一定针对性的节能降耗措施,能够在一定程度上改善当前MTBE装置的能源利用情况,对于从事相关工作的技术人员具有一定的借鉴意义。

关键词:MTBE;节能;降耗MTBE

是甲基叔丁基醚的简称,其微溶于水,易于存储。MTBE具有非常广泛的用途,能够作为一种性能优良的汽油添加剂,进而能够有效改善汽油的防爆性和稳定性,而且还能在一定程度上减少汽车尾气的排放量;MTBE还被用于丁基橡胶、MMA等化工产品的制造,促进了轮胎行业的不断发展。但是在MTBE实际的生产过程中,其能源的有效利用率并不高,进而导致了能源的大量浪费,不利于社会经济的可持续发展。因此,就需要对当前的MTBE生产装置进行深入的分析研究,并采取有效的控制措施,减少能源的浪费,提供装置的能源利用率。

1MTBE装置的工艺原理及其影响参数

1.1工艺原理外装置的碳四原料和罐区内的甲醇原料按照规定的比例进行充分混合,在特定的温度和压力条件下,通过大孔强酸性阳离子交换树脂催化剂床层,使其中的异丁烯与甲醇发生合成(醚化)反应。醚化反应是一个可逆的放热反应,其反应的温度范围为30~80°C,压力范围为0.7~1.0MPa。为了保证异丁烯转化率,一般情况下,使进料中甲醇摩尔数略高于进料中异丁烯摩尔数。合成MTBE的主反应选择性很高(98~99%),副产物生成很少。C4馏分中除异丁烯外的其它C4组分在反应条件下可视为惰性物质。在反应条件下,尚存在下述副反应:原料中所含水分与异丁烯反应生成叔丁醇(TBA);异丁烯自聚生成二聚物(DIB),此反应为强放热反应,容易引起催化剂床层超温,要严格控制;甲醇缩合生成二甲醚(DME)和水,由于DME沸点低,将随未反应碳四出装置,因此在MTBE产品中不含DME。副产物叔丁醇和二聚物也具有较高的辛烷值,可随同MTBE调入汽油。1-丁烯与甲醇反应生成甲基仲丁基醚(MSBE),其性质与MTBE相同,也可调入汽油中。1-丁烯的异构化反应一般在反应温度高时容易发生。

1.2影响参数(1)反应压力由于该装置反应器是在混相的情况下进行的,在反应过程中碳四组分气化后会带走部分热量,因此,反应器中的压力主要受到催化蒸馏塔的操作压力影响。在一般情况下,催化蒸馏塔的塔顶压力要能够保证整个反应过程温度不高于70°C。(2)反应温度该反应为中等程度的放热反应,在反应过程中所释放出的总热量理论值为37kJ•mol-1。由于该反应为可逆反应,温度对于反应的进行情况具有非常重要的影响,其反应温度和平衡常数如下表所示。由于反应是放热反应,降低温度有助于促进反应向正方向进行,而且对副反应也具有一定的抑制作用,但是温度过低会导致反应速度过慢,因此,实际的操作过程中,要选择适宜的反应温度。(3)醇烯比随着醇烯比的升高,有助于提高异丁烯的转化率,同时,对于副反应的发生也具有一定的抑制作用,但是这就会增加产物分离设备的负荷,导致能耗增加。在工业生产过程中,需要将甲醇与异丁烯的摩尔比控制在1.05:1~1.10:1之间。(4)空速空速与催化剂的性能、原料中异丁烯浓度、要求达到的异丁烯转化率、反应温度等因素有关。在实际的生产过程中,要结合实际的反应要求,将空速控制在1~2h-1范围内,进而为反应的顺利进行提供有利条件。

2MTBE装置节能降耗措施

2.1强化换热器效率通过采用逆流的方式进行有效的换热,在冷热物料温度保持不变的情况下,可以采取以下几项措施,进而提高冷物料的出口温度。(1)通过采用翅片式的传热方式能够有效扩大传热面积,而且还能为流体的湍流创造有利条件,进而达到提高传热效率的目的;(2)将传热表面加工成凹凸不平或者波纹形式,进而能够增加一定的扰动,从而减小边界的厚度,达到强化传热的目的;(3)为了增加传热面积,将小金属颗粒涂抹在传热表面或者填充在传热表面之间,进而能够将热量进行有效的传输;(4)增强对流体的扰动。通过采用不同类型的异型管,或者在管内的适当位置增设螺旋圈或者金属卷片,进而能够加强对管内流体的扰动程度,层流内层会逐渐减薄,从而在一定程度上减小对流传热的热阻。

2.2催化蒸馏塔顶冷却器与原冷却器并联使用传统的催化蒸馏塔顶冷却器在原来的工作方式下,由于塔顶仅有一台催化蒸馏冷却器,一旦设备出现问题进行检修时,蒸馏塔内就会留存大量的得原材料,在闭路运行的情况下,就会消耗大量的能量,造成能源的严重浪费。通过将催化蒸馏塔顶冷却器与原冷却器进行并联使用,能够有效降低蒸馏塔内部的回流量,进而将塔内压力控制在合理的范围内,为催化剂催化功能的充分发挥提供有利条件,进而达到节能降耗的目的。

2.3塔底热源采用低温热水在通常的工作条件下,MTBE装置的重要组成部分异丁烷塔重沸器,其热源水温一般介于80~96°C之间,不同季节所采用的主力热源不尽相同,在高温的夏季一般采用异丁烷塔新增的重沸器作为主要的热量来源,而在寒冷的冬季则主要以原蒸汽作为热能来源,通过对二者进行统筹规划、合理安排,进而对塔底温度进行科学合理的有效控制,在实际的生产过程中,要结合具体的生产情况进行有效的调整,从而实现节能减排的目的。

2.4降低MTBE装置在生产过程中所受到的腐蚀MTBE设备发生腐蚀后,也会增加其工作过程中的能量消耗,因此,就需要采取有效措施,降低设备所遭受的腐蚀。在MTBE装置生产之前,要对原材料中的磺酸基进行科学合理的控制处理,因此,要对原料的预热温度进行精确控制,进而降低离子过滤器内的反应温度。通过对醇烯比进行严格的控制,就能对甲醇醚化反应所生成的水量进行有效控制,进而能够减轻弱水浸泡所导致的酸基团脱落情况。MTBE装置中的甲醇回收部分在工作过程中会受到吸氧腐蚀的不利影响,为了能够减轻所受到的腐蚀,就要对装置中的氧气含量进行有效控制,将其控制在较低的水平。通过增设除氧设备,能够有效将装置内多于的氧气去除,为设备的安全平稳运行提供可靠保障。此外,还可以适当降低进料温度,确保氧活性始终处于较低的水平,进而降低对设备所造成的腐蚀。

3结语

总而言之,MTBE具有非常广泛的应用范围,但是在其实际的生产过程中需要消耗大量的能源,不利于其长远发展。因此,就要对其影响因素进行深入的分析研究,并采取有针对性的节能降耗措施,进而减少其能量消耗,为MTBE设备的高效运行提供可靠保障。

参考文献:

[1]吴桐.MTBE装置节能降耗分析[J].化工管理,2016(29):309-309.

[2]杨忠梅.MTBE装置数学模型建立及优化[J].齐鲁石油化工,2016(04):259-262.

[3]李萍萍.25万吨混合烷烃脱氢装置的全流程模拟及换热网络优化[D].天津:天津大学,2017.

[4]张博.大型炼油厂节能减排设计[D].郑州:郑州大学,2016.

作者:苏俊杰 单位:茂名石化实华股份有限公司

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