Файл: Определения, обозначения и сокращения.docx

Для снижения объемной доли метанола в кубовом продукте колонны К-1 производится боковой вывод части продукта с 28, 30, 34, 36, 51 или 57 тарелок колонны в ёмкость Е-2.

Продукты бокового отбора колонны К-1 направляются в межтрубное пространство конденсатора КХ-1, охлаждаемого промоборотной водой. Давление (не более 0,77 МПа (7,7 кгс/см²)) в линии продуктов бокового отбора колонны К-1 в конденсатор КХ-1. Сконденсированные и охлажденные до температуры 40-60°С продукты из конденсатора КХ-1 собираются в ёмкости Е-2, откуда насосом Н-2 направляются на вход в холодильник Т-2, где дополнительно охлаждаются, и подаются на нижний или средний слои катализатора Р-3.

С верха колонны К-1 газообразная фракция углеводородов С₄, содержащая метанол, направляется в нижнюю часть аппарата Р-3 под слой катализатора.

Реакционно-ректификационный аппарат Р-3 является средней частью агрегата К-1/Р-3/К-2 и представляет собой отдельно стоящий аппарат колонного типа, состоящий из нижней реакционной и верхней ректификационной частей. В нижней части имеются три неподвижных контактных слоя, каждый из которых состоит из слоя катализатора и колец Рашига. В верхней части аппарата Р-3 находятся 15 клапанных тарелок.

Реакционная часть реактора Р-3 предназначена для проведения реакции синтеза МТБЭ из непрореагировавших изобутилена и метанола, оставшихся в реакционной смеси вследствие неполной конверсии в реакторах первой ступени. Кроме того, нижняя часть аппарата Р-3 выполняет функцию насадочной колонны, что увеличивает конверсию в результате непрерывного удаления синтезируемого продукта из зоны реакции.

Верхняя, ректификационная часть аппарата Р-3 служит для отгонки азеотропа «углеводороды С₄ – метанол» от метил-трет-бутилового эфира и метанола.

На 2 тарелку ректификационной части аппарата Р-3 имеется возможность подавать метанол, исходя из требуемого мольного соотношения метанол : изобутилен 1,39:1 (учитывая непрореагировавший метанол). Избыток метанола необходим для снижения реакции димеризации изобутилена.

Кубовый продукт реактора Р-3 подается насосом Н-4 на верхнюю тарелку колонны Кт-20 в виде флегмы через холодильник Т-7. Имеется возможность подачи флегмы в колонну К-1 через байпас холодильника Т-7.

С верхней части аппарата Р-3 пары направляются под первую тарелку ректификационной колонны К-2. Кубовая жидкость колонны К-2 откачивается насосом Н-5 на верхнюю тарелку аппарата Р-3.

Имеется возможность работать с испарителем И-2, для регулирования температуры в кубе колонны К-2.

С верхней части колонны К-2 пары очищенной от МТБЭ изобутановой фракции поступают в межтрубное пространство конденсатора КХ-2, охлаждаемых промоборотной водой.

Конденсат из аппаратов КХ-2 собирается в емкости Е-4, откуда насосом Н-7 подается частично в качестве флегмы на верхнюю тарелку колонны К-2, а балансовый избыток жидкости с нагнетания насоса Н-7 поступает через холодильник Т-8 в колонну К-3 для отмывки от метанола.

Часть флегмового потока от насосов Н-7 подается на нижний и средний слой катализатора реактора Р-3.

Экстракционная тарельчатая колонна К-3 предназначена для отмывки фузельной водой отработанной изобутановой фракции от метанола.

В холодильнике Т-8 изобутановая фракция охлаждается до температуры 40°С.

Фузельная вода подается на 40 тарелку колонны К-3 насосом Н-8. Углеводородная фаза диспергируется на ситчатых тарелках экстрактора К-3 и собирается в верхней части аппарата, образуя границу раздела фаз с водным слоем.

С верхней части колонны К-3 отмытая изобутановая фракция по трубопроводу направляется в емкость Е-5 для отстаивания от воды и далее насосом Н-6 через частично подается на 25,30 или 39 тарелку колонны К-1 для образования азеотропа с метанолом, а балансовый избыток направляется на склад.

В случае получения некондиционной изобутановой фракции последняя возвращается с нагнетания насоса Н-6 в емкость Е-4 для повторной очистки.

Отстойная вода из емкости Е-5 стекает в сборник Е-6, откуда по уровню раздела фаз за счет разности давления сливается.

Экстракт колонны К-3 – метанольная вода с нижней части колонны самотеком поступает в теплообменник Т-10, где нагревается проходящим по трубному пространству кубовым продуктом колонны К-4, и далее направляется в качестве питания на 26, 32 или 36 тарелку колонны К-4.

Ректификационная тарельчатая колонна К-4 предназначена для регенерации метанола из метанольной воды, получаемой при промывке изобутановой фракции.

Обогрев колонны К-4 ведется через термосифонный испаритель И-3, в межтрубное пространство которого подается пар с давлением 0,3-0,85 МПа (3,0-8,5 кгс/см²).

Пары метанола с верха колонны К-4 поступают в межтрубное пространство конденсатора КХ-4, охлаждаемого промоборотной водой и далее продукт собирается в емкости Е-7.

Для предотвращения накапливания в емкости Е-7 углеводородов, поступающих в смеси с метанолом

, предусмотрено стравливание газовой фазы из емкости Е-7 на факел.

Жидкий метанол из емкости Е-7 насосом Н-9 подается частично в качестве флегмы на колонну К-4 с постоянным расходом, а балансовый избыток направляется в емкость Е-1.

Кубовая жидкость колонны К-4 - фузельная вода - подается в трубное пространство рекуперативного теплообменника Т-10, где охлаждается метанольной водой, затем насосом Н-8 направляется в холодильник Т-9, по трубкам которого циркулирует промоборотная вода, и далее с температурой 40°С поступает в колонну К-3 на отмывку изобутановой фракции.

Во избежание накапливания солей, часть фузельной воды со всаса насоса Н-8 непрерывно выводится в химзагрязненную канализацию через охладитель и гидрозатвор.

Подпитка системы фузельной воды производится пароконденсатом из сети производства на 11 тарелку колонны К-4. В линию подпитки также вводится отстойная вода из емкости Е-6.

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 ... 18

Материальный баланс производства

Расчет химических выходов по материальному балансу процесса получения МТБЭ

Исходные данные для расчета взята на основе производственных данных.

Химическая реакция	(2.1)
1) СН₂ = С(СН₃)₂ + СН₃ОН (СH₃)₃COCH₃
2) СН₂ = С(СН₃)₂ + Н₂О (СН₃)₃СОН
3) 2 СН₂ = С(СН₃)₂ (СН₃)₃С – СН₂ – С(СН₃) = СН₂
4) 2СН₃ОН (СН₃)₂О + Н₂О

209,125 кмоль/ч – мольный поток изобутилена

208,344 кмоль/ч – мольный поток метанола

 х_iⁱ^{-бутилен} = Х_i_{-бутилен} = 0,9643, где Х - степень конверсии изобутилена

Состав изобутан-изобутиленовой фракции представлен в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Состав изобутан-изобутиленовой фракции

Компонент	% масс
Углеводороды С₃	0,3
i-бутилен	42
н-бутилен	0,7
i-бутан	55,7
н-бутан	1,1
Бутадиен	0,1
Углеводороды С₅	0,1

Берем во внимание, что углеводороды С₃, С₅, н-бутилен, i- и н-бутаны не были подвержены превращениям, а содержание воды во фракции и в метаноле одинаковое и составляет 0,1 % масс.

Расчет материального баланса ведем на 1000 кг (11,3636 кмоль) МТБЭ.