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CN113058283A - Mtbe装置甲醇回收系统及工艺 - Google Patents

Mtbe装置甲醇回收系统及工艺 Download PDF

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刘天波
邵建海
刘学东
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蒙毅
张立海
王帅
牟万里
曹云志
薛泽田
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Abstract

MTBE装置甲醇回收系统及工艺，包括与进料混合器连接的甲醇原料罐和碳四原料罐，进料混合器通过净化器与催化蒸馏塔连接，催化蒸馏塔的顶部与催化蒸馏回流罐连接、底部与MTBE产品罐连接，催化蒸馏回流罐通过管线与催化蒸馏塔回流连接、通过管线与碳四塔连接，碳四塔一路与碳四塔回流罐连接、一路与重碳四产品罐连接、一路与异丁烷产品罐连接，碳四塔回流罐一路与碳四塔回流连接、一路与异丁烷产品罐连接、还有一路为甲醇回用管线，碳四塔回流罐通过甲醇回用管线与甲醇原料罐连接。MTBE装置回收甲醇的创新工艺，甲醇回收过程不采用通常采用的萃取和常规蒸馏的方法，采用共沸精馏的方法进行甲醇回收。回收过程中没有水的参与，可有效杜绝设备酸性腐蚀问题。

Description

MTBE装置甲醇回收系统及工艺
技术领域
本发明涉及甲醇回收技术领域，特别涉及MTBE装置甲醇回收系统及工艺。
背景技术
MTBE(甲基叔丁基醚)装置原料为含异丁烯组分的混合碳四液化气原料和优级品甲醇，使用大孔径、强酸性阳离子交换树脂为催化剂。在一定温度、压力条件下，原料碳四中的异丁烯在反应器内催化剂的作用下与甲醇反应合成MTBE，然后经催化蒸馏塔分离出MTBE产品。未反应的碳四组分(未反应碳四)及甲醇由甲醇回收系统分离出来。装置主要由醚化反应、催化蒸馏、甲醇回收和MTBE精制四部分组成。
MTBE装置催化蒸馏塔顶馏出物(反应剩余甲醇与未反应碳四的共沸物)中的甲醇采用萃取和常规蒸馏的方法加以回收。
受催化剂夹带游离酸、催化剂失活脱磺等因素影响，甲醇回收系统呈现酸性腐蚀现象。同类生产装置设备腐蚀泄漏、填料或筛板堵塞现象时有发生，对装置安全生产存在一定不利影响。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了MTBE装置甲醇回收系统及工艺。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该种MTBE装置甲醇回收系统，包括与进料混合器连接的甲醇原料罐和碳四原料罐，进料混合器通过净化器与催化蒸馏塔连接，催化蒸馏塔的顶部与催化蒸馏回流罐连接、底部与MTBE产品罐连接，催化蒸馏回流罐通过管线与催化蒸馏塔回流连接、通过管线与碳四塔连接，碳四塔一路与碳四塔回流罐连接、一路与重碳四产品罐连接、一路与异丁烷产品罐连接，碳四塔回流罐一路与碳四塔回流连接、一路与异丁烷产品罐连接、还有一路为甲醇回用管线，碳四塔回流罐通过甲醇回用管线与甲醇原料罐连接。
进一步地，所述进料混合器与甲醇原料罐和碳四原料罐之间分别设置有甲醇原料泵和碳四原料泵，催化蒸馏回流罐与催化蒸馏塔之间有催化蒸馏塔回流泵，碳四塔回流罐与碳四塔之间有碳四塔回流泵。
进一步地，所述催化蒸馏塔顶部通过催化蒸馏塔冷却器与催化蒸馏塔回流罐连接，碳四塔顶部通过碳四塔顶冷却器与碳四塔回流罐连接。
进一步地，所述催化蒸馏塔从上到下分为精馏段、反应段和提馏段。
进一步地，所述碳四塔回流罐内设有集液包，甲醇沉降在集液包内，自压经甲醇回用管线送至甲醇原料罐。
一种利用MTBE装置甲醇回收系统回收甲醇的工艺，包括以下步骤：
1)原料甲醇与混合碳四在进料混合器内混合；
2)混合后的物料进入净化器中，经催化剂脱除原料中携带的金属离子、碱性化合物，然后进入预反应器中；预反应器中有催化剂床层，在催化剂的作用下，异丁烯与甲醇反应合成MTBE；经预反应器反应后的物料加热后进入催化蒸馏塔；
3)物料在催化蒸馏塔被分离为MTBE产品、碳四和甲醇，同时进行醚化反应，使异丁烯转化率≧99％；催化蒸馏塔底部流出物为MTBE产品；甲醇与未反应碳四形成低沸点共沸物从催化蒸馏塔顶馏出，经顶部催化蒸馏塔冷却器冷却后进入催化蒸馏塔回流罐；用催化蒸馏塔回流泵从催化蒸馏塔抽出，一部分作为催化蒸馏塔的回流打入塔顶，其余部分作为出料进入碳四塔；
未反应碳四进入碳四塔，碳四塔顶气相馏分经碳四塔顶冷却器冷凝后进入碳四塔回流罐，碳四塔回流罐内甲醇经沉降在集液包后，自压送至甲醇原料罐；液相碳四用脱轻碳四塔回流泵抽出，一路作为碳四塔从塔顶回流，另一路经异丁烷产品冷却器却后出装进罐区民用烃罐；碳四塔底重碳四经冷却后作为重碳四产品出装去罐区。
进一步地，步骤1)中，进料混合器内混合物料中的甲醇与异丁烯的摩尔比维持在1.05-1.1之间。
进一步地，步骤2)中，异丁烯与甲醇反应合成MTBE，并使异丁烯的转化率≧90％。
进一步地，步骤2)中，预反应器中催化剂床层温度不高于75℃。
综上，本发明的上述技术方案的有益效果如下：
MTBE装置回收甲醇的创新工艺，甲醇回收过程不采用通常采用的萃取和常规蒸馏的方法，采用共沸精馏的方法进行甲醇回收。回收过程中没有水的参与，可有效杜绝设备酸性腐蚀问题。
采用新工艺后，轻碳四产品中甲醇含量得到有效控制,未增加额外异丁烯损失。原甲醇回收系统停用，每小时少消耗蒸汽2吨、电151KW、循环水100吨。按蒸汽成本220元/吨，电0.77元/度，循环水0.3元/吨计，可节约成本：
(220元×2吨/时+0.77元/度×151度+0.3元×100吨/时)×8400小时/年＝492.5万元/年。
新工艺在取得良好经济效益的同时，每年可减少外排含甲醇污水500吨，环境、社会效益同样显著。新工艺过程中不含水，也有效杜绝装置酸性腐蚀，减少设备腐蚀泄漏、填料或筛板堵塞等设备问题。
结构紧凑、简单。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本发明，并非以此限定本发明的保护范围。
如图1所示，该种MTBE装置甲醇回收系统，包括与进料混合器连接的甲醇原料罐和碳四原料罐，进料混合器通过净化器与催化蒸馏塔连接，催化蒸馏塔的顶部与催化蒸馏回流罐连接、底部与MTBE产品罐连接，催化蒸馏回流罐通过管线与催化蒸馏塔回流连接、通过管线与碳四塔连接，碳四塔一路与碳四塔回流罐连接、一路与重碳四产品罐连接、一路与异丁烷产品罐连接，碳四塔回流罐一路与碳四塔回流连接、一路与异丁烷产品罐连接、还有一路为甲醇回用管线，碳四塔回流罐通过甲醇回用管线与甲醇原料罐连接。
进料混合器与甲醇原料罐和碳四原料罐之间分别设置有甲醇原料泵和碳四原料泵，催化蒸馏回流罐与催化蒸馏塔之间有催化蒸馏塔回流泵，碳四塔回流罐与碳四塔之间有碳四塔回流泵。
催化蒸馏塔顶部通过催化蒸馏塔冷却器与催化蒸馏塔回流罐连接，碳四塔顶部通过碳四塔顶冷却器与碳四塔回流罐连接。
催化蒸馏塔从上到下分为精馏段、反应段和提馏段。
碳四塔回流罐内设有集液包，甲醇沉降在集液包内，自压经甲醇回用管线送至甲醇原料罐。
回收工艺过程为：
原料混合碳四从上游气体分馏装置进入本装置碳四原料罐D-201，用碳四原料泵P201将碳四馏份送至进料合器M-201。从装置外罐区来的新鲜甲醇和装置内回收的循环甲醇进入甲醇原料罐D-202，经甲醇原料泵P202增压后送至进料合器M-201与混合碳四充分混合。混合物料中的甲醇与异丁烯的摩尔比维持在1.05-1.1之间。混合物料进入净化器R-202中，经催化剂脱除原料中携带的金属离子、碱性化合物，然后进入预反应器R-201中。
预反应器R-201中装有大孔强酸性阳离子树脂催化剂，在催化剂的作用下，异丁烯与甲醇反应合成MTBE，并使异丁烯的转化率≧90％。合成MTBE的反应为放热反应，反应热使反应温度逐渐升高。为了控制催化剂床层温度，对系统的操作压力进行控制，使醚化反应在操作压力下反应物料的泡点温度进行，反应热由部分物料汽化吸收，可控制床层温度不高于75℃。经预反应器R-201反应后的物料加热后进入催化蒸馏塔C-201。
催化蒸馏塔C-201分为精馏段、反应段和提馏段。其作用是将产品MTBE、碳四、甲醇分离，同时进行醚化反应，使异丁烯转化率≧99％。催化蒸馏塔C-201底部流出物为MTBE产品去罐区。在催化蒸馏塔C-201的操作条件下，剩余甲醇与未反应碳四形成低沸点共沸物从催化蒸馏塔C-201顶馏出，经顶部催化蒸馏塔冷却器E207冷却后进入催化蒸馏塔回流罐D-203。用催化蒸馏塔回流泵P204从D-203抽出，一部分作为催化蒸馏塔C-201的回流打入塔顶，其余部分作为出料进入碳四塔C-105。
未反应碳四进入碳四塔C-105，碳四塔顶气相馏分经碳四塔顶冷却器E110冷凝后进入碳四塔回流罐D-106，碳四塔回流罐D-106内甲醇经沉降在集液包后，自压送至甲醇原料罐D-202，液相碳四用脱轻碳四塔回流泵P110抽出，一路作为碳四塔C-105塔顶回流，另一路经异丁烷付产品冷却器却后出装进罐区民用烃罐。碳四塔C-105底重碳四经冷却后作为重碳四产品出装去罐区。
上述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩入本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.MTBE装置甲醇回收系统，其特征在于，包括与进料混合器连接的甲醇原料罐和碳四原料罐，进料混合器通过净化器与催化蒸馏塔连接，催化蒸馏塔的顶部与催化蒸馏回流罐连接、底部与MTBE产品罐连接，催化蒸馏回流罐通过管线与催化蒸馏塔回流连接、通过管线与碳四塔连接，碳四塔一路与碳四塔回流罐连接、一路与重碳四产品罐连接、一路与异丁烷产品罐连接，碳四塔回流罐一路与碳四塔回流连接、一路与异丁烷产品罐连接、还有一路为甲醇回用管线，碳四塔回流罐通过甲醇回用管线与甲醇原料罐连接。
2.根据权利要求1所述的MTBE装置甲醇回收系统，其特征在于，所述进料混合器与甲醇原料罐和碳四原料罐之间分别设置有甲醇原料泵和碳四原料泵，催化蒸馏回流罐与催化蒸馏塔之间有催化蒸馏塔回流泵，碳四塔回流罐与碳四塔之间有碳四塔回流泵。
3.根据权利要求1所述的MTBE装置甲醇回收系统，其特征在于，所述催化蒸馏塔顶部通过催化蒸馏塔冷却器与催化蒸馏塔回流罐连接，碳四塔顶部通过碳四塔顶冷却器与碳四塔回流罐连接。
4.根据权利要求1所述的MTBE装置甲醇回收系统，其特征在于，所述催化蒸馏塔从上到下分为精馏段、反应段和提馏段。
5.根据权利要求1所述的MTBE装置甲醇回收系统，其特征在于，所述碳四塔回流罐内设有集液包，甲醇沉降在集液包内，自压经甲醇回用管线送至甲醇原料罐。
6.一种利用权利要求1-5所述任一MTBE装置甲醇回收系统回收甲醇的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)原料甲醇与混合碳四在进料混合器内混合；
2)混合后的物料进入净化器中，经催化剂脱除原料中携带的金属离子、碱性化合物，然后进入预反应器中；预反应器中有催化剂床层，在催化剂的作用下，异丁烯与甲醇反应合成MTBE；经预反应器反应后的物料加热后进入催化蒸馏塔；
3)物料在催化蒸馏塔被分离为MTBE产品、碳四和甲醇，同时进行醚化反应，使异丁烯转化率≧99％；催化蒸馏塔底部流出物为MTBE产品；甲醇与未反应碳四形成低沸点共沸物从催化蒸馏塔顶馏出，经顶部催化蒸馏塔冷却器冷却后进入催化蒸馏塔回流罐；用催化蒸馏塔回流泵从催化蒸馏塔抽出，一部分作为催化蒸馏塔的回流打入塔顶，其余部分作为出料进入碳四塔；
未反应碳四进入碳四塔，碳四塔顶气相馏分经碳四塔顶冷却器冷凝后进入碳四塔回流罐，碳四塔回流罐内甲醇经沉降在集液包后，自压送至甲醇原料罐；液相碳四用脱轻碳四塔回流泵抽出，一路作为碳四塔从塔顶回流，另一路经异丁烷产品冷却器却后出装进罐区民用烃罐；碳四塔底重碳四经冷却后作为重碳四产品出装去罐区。
7.根据权利要求6所述的回收甲醇的工艺，其特征在于，步骤1)中，进料混合器内混合物料中的甲醇与异丁烯的摩尔比维持在1.05-1.1之间。
8.根据权利要求6所述的回收甲醇的工艺，其特征在于，步骤2)中，异丁烯与甲醇反应合成MTBE，并使异丁烯的转化率≧90％。
9.根据权利要求6所述的回收甲醇的工艺，其特征在于，步骤2)中，预反应器中催化剂床层温度不高于75℃。
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