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1、-目录1.工程背景及建立意义21.1 工程背景21.2 建立意义22.需求预测及拟建经济22.1工程拟建22.2 产品案22.3主要物料规格及消耗23.厂址的选择及厂区的规划23.1厂址概况23.2厂址选择23.3 厂址布置24.主要的工艺及设备的选型24.1 工艺路线确实定2生产规模2原料及产品2工艺路线的比较24.1.3.1 E*onMobil的MTO工艺24.1.3.2 UOP/Hydro公司的MTO工艺24.1.3.3 化物所的DMTO工艺2*化工研究院的SMTO工艺2奇Lurgi公司的MTP工艺24.1.3.6 结论24.2 工艺流程2流程简述24.2.2 工艺流程描述24.2.3
2、反响工段24.2.4 别离工段24.3 设备计算与选型2反响器的设计2反响器操作条件2催化剂的装填量2反响器的直径24.3.2 设备选型2塔板的选择2塔整体构造设计25. 工程经济效益评价21.工程背景及建立意义1.1 工程背景1乙烯是现代化工的根底，而我国的乙烯需求逐年增大，且增速快，到2016年需求量高达3700万吨。2低碳烯烃市场广阔，需求量大，但长期以来国自给率只有50%左右，需要进口大量的油作为原料用于制取低碳烯烃。3中国的甲醇生产能力快速增长，市场出现过剩局面，需要产业转化。1.2 建立意义近十年来，随着我国国民经济的开展及对低碳烯烃需求的日渐攀升，作为乙烯生产原料的脑油，轻柴油等
3、原料资源,面临着越来越重的短缺局面。中国当前能源矿产构造特点是多煤、少气、缺油。再加上我国去年原油进口量已达加工总量的三分之一，以乙烯、丙烯为原料的聚烯产品仍将维持相当高的进口比例。根据我国煤炭资源相对较为丰富，且价格相对低廉的特点，在煤炭资源丰富的地区，加快了该工艺的工业应用，实现乙烯生产原料多元化，目前我国脑油和轻柴油等原料资源短缺，如果还是以它们作为低碳烯烃生产唯一原料来源，来满足我国每年对低碳烯烃的增产需求显然不行，必须找到一种新的法。如果在我国煤炭资源丰富的地区，加快MTO工艺的工业开展，实现以乙烯、丙烯为代表的低碳烯烃生产原料多元化，不失是解决我国油资源紧，促进我国低碳烯烃工业快速
4、开展的最有效途径，也有利于实现我国地产煤大省实现煤炭资源优势转化。煤制烯烃将大大降低对传统式生产烯烃的需求，等同于提高了单位原油的汽柴油产量，在确保中国能源平安面具有更为积极的意义。乙丙烯工程的建立对于促进下游产品开展，活泼市场、繁荣经济、提供社会就业时机等面，都会起到十分重要的作用。2.需求预测及拟建经济2.1工程拟建本工程为一煤化公司新建一MTO甲醇制烯烃分厂。该煤化公司年产140万吨甲醇，将30万吨甲醇用于生产烯烃。以焦炉气制得的甲醇为原料，经Co-SAPO-34催化合成，再经别离、提纯后得到8万吨的乙烯体积分数99.95%、2.7万吨的丙烯体积分数99.2%，并副产1499吨的乙基叔丁
5、基醚质量分数97%。全过程无三废产生，绿色环保。本工程注册资金为32064.389万元人民币，由总公司注入局部自有资金，并通过市政府向银行贷款筹措资金16000万元人民币。工程建立进度在考虑建立过程中的各环节时间安排情况和干扰因素的影响，建立期为2年，投资回收期3年。2.2 产品案本厂产品主要是优等品乙烯、一等品丙烯，及由副产物C4利用得到的乙基叔丁基醚。具体产品案如表2.1所示。表2.1 产品案产品名称本厂规格体积分数产量吨/年单价元/吨乙烯99.95%800007500丙烯99.2%2700010950乙基叔丁基醚97%1499360002.3主要物料规格及消耗表2.2 主要物料规格及消耗
6、序号原料规格数量1甲醇一等品30万吨/年2催化剂Co-SAPO-34工业级293吨/年3单乙醇胺工业级87.4吨/年4乙醇工业级1152吨/年5催化剂树脂工业级91.1吨/年3.厂址的选择及厂区的规划3.1厂址概况长江工业园区位于省市，是省重点开展区域之一。长江工业园区规划开发面积161.06平公里，集产业物流、产业开展、行政商住三大功能于一体。长江工业园区拥有得天独厚的区位优势，交通网络四通八达，地理位置优越。目前长江工业园区已经形成了油化工、机械制造、汽车零部件、生物制药、根底建材、粮食深加工、食品加工等工业体系。3.2厂址选择厂址选择在长江工业园区，它是省重点开展区域之一。长江工业园区煤
7、炭资源丰富，拥有得天独厚的区位优势，交通网络四通八达，地理位置优越，拥有大量未开发的土地资源，有利于开展煤化工产业。工业区已有煤化工综合企业，根底设施健全。3.3 厂址布置全厂总平面布置分为生产区、储运区、辅助生产区及办公生活区，总占地面积161.06平公里。全厂俯视图如图3.1所示：图3.1 全厂俯视图4.主要的工艺及设备的选型4.1 工艺路线确实定本节介绍了煤基甲醇制取低碳烯烃及C4利用的具体情况，通过比较不同的法来确定本厂的工艺路线，并简要阐述了本厂工艺流程及特点。生产规模本设计为*一煤化公司拟建一套年处理30万吨煤基甲醇制取低碳烯烃MTO生产装置，年产8万吨聚合级乙烯，联产2.7万吨丙
8、烯，另合成乙基叔丁基醚1499吨。原料及产品本设计采用甲醇为原料制取乙烯和少局部丙烯，副产丁烯。乙烯和丙烯作为产品直接销售，而副产物C4则可作为原料与乙醇进一步合成乙基叔丁基醚ETBE产品。甲醇Methanol在常温常压下为无色澄清易挥发液体，微有乙醇样气味，能与多种化合物形成共沸混合物。能与水、乙醇、乙醚、苯、酮类和其他有机溶剂混溶。溶解性能优于乙醇，能溶解多种无机盐类，相对密度0.7915，熔点-97.8，沸点64.7，折光率1.3292，闪点12。易燃，蒸气能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限6.0%36.5%(体积)。有毒，一般误饮15ml可致眼睛失明，致死量为100-200ml。乙烯E
9、thylene，分子式C2H4，构造式CH2=CH2，相对分子质量28.05。无色可燃性气体。熔点-169.4，沸点-103.7，液体密度0.5699g/cm3，闪点-66.9。溶于醇和醚，难溶于水。具有烃类特有的臭味，属低毒类气体。乙烯与空气混合形成爆炸性气体，爆炸极限3.1%-32.0%。丙烯(Popylene)，分子式C3H6，构造式CH3-CH =CH2，相对分子质量42.。无色气体。熔点-.2，沸点-47.8。液体相对密度d420=0.5139。溶于水和醇。丙烯与空气混合，可形成爆炸性气体，爆炸极限为2.0% -11.1%。高浓度时对人有麻醉性。丁烯Butylene，分子式C4H8，
10、有四种异构体：正丁烯包括1-丁烯CH3CH2CH=CH2和2-丁烯CH3CH=CHCH3，异丁烯CH3C(CH3)=CH2；有顺式和反式。丁烯各异构体的理化性质根本相似，常态下均为无色气体，不溶于水，溶于有机溶剂。易燃、易爆。正丁烯有微弱芳香气味。分子量56.1，密度0.5951g/cm3(20/4)。异丁烯有不愉快臭味。爆炸极限为1.8%-9.6%，沸点-6.90。丁烯各异构体毒性相似，均属低毒类。乙基叔丁基醚Ethyl Tertiary Butyl Ether，简称ETBE，分子式C6H14O，构造式C2H5OC(CH3)3，相对分子质量为102.18。无色透明液体。水中溶解度1.2g/1
11、00ml(20)，密度0.75g/cm3，熔点-94，沸点70，折光率(n20D)1.3750，闪点-19。ETBE 是一种性能优良的高辛烷值汽油调和组分，是美国法定的汽油改良剂包括甲基叔丁基醚、乙醇和乙基叔丁基醚的一种。工艺路线的比较用以甲醇为代表的含氧有机物为原料制取以乙烯和丙烯为主的低碳烯烃的典型工艺有E*onMobil MTO工艺、美国UOP 公司和挪威Norsk Hydro公司以下简称UOP/Hydro公司合作开发的MTO工艺、化学物理研究所的DMTO工艺、*化工研究院的SMTO工艺以及奇Lurgi公司的MTP工艺等。这些工艺的原料根本一样，只是催化剂各具特色，目的产品有所不同。4.
12、1.3.1 E*onMobil的MTO工艺MTO反响器的高效化是MTO工业放大过程中的重点和难点，UOP/Hydro的MTO工艺及化物所的DMTO工艺都采用的是床层式流化床反响器，如果具有高活性、短接触时间的MTO催化剂，则可以借鉴流化催化裂化FCC工艺经历，将MTO反响器向提升管开展。E*onMobil公司在这面做了很多工作，1980年提出外换热式密相流化床反响器，2000年后相继提出单提升管式反响器、双提升管式反响器和多提升管式反响器。但提升管反响器用于MTO反响，会遇到很多问题，如提升管轴向温升难以控制，可能需要液体甲醇进料，要求催化剂强度高、活性高、停留时间短，存在气固滑落系数的问题，
13、积炭的控制较难等。1999年，E*onMobil公司在其Baytown研究中心建立了一套60 吨/天的MTO试验装置，该装置是一套全流程的MTO系统，包括深冷别离系统和聚烯烃系统。该装置于2004年建成，其规模是UOP/Hydro MTO中试装置的80倍，与UOP/Hydro MTO中试装置一样采用流化床反响-再生系统，催化剂采用SAPO-34分子筛，产品乙烯和丙烯碳基选择性到达80%，乙烯与丙烯比例约为1。同时，MTO试验装置配套烯烃转化成汽油和馏分油MOGD(MObil Olefin to Gasoline/distillates)工艺，可将MTO产品中的聚合级低碳烯烃转化为汽油和馏分油。
14、据文献报道，通过MTO与MOGD工艺的集成，60 吨/天甲醇进料规模的试验装置每天可生产约24吨的富含烯烃汽油，NO* 二排放量仅为脑油裂解工艺的49%，CO2排放量仅为脑油裂解工艺的53%。4.1.3.2 UOP/Hydro公司的MTO工艺美国环球油品公司(UOP)和挪威海德(Hydro)公司开发UOP/HydroMTO 工艺。该工艺对原料甲醇的适用围较大，可以使用粗甲醇(浓度80%-82%)、燃料级甲醇(浓度95%)和AA级甲醇(浓度99%)。工艺采用流化床反响器和再生器设计。其反响温度由回收热量的蒸汽发生系统来控制，失活的催化剂被送到流化床再生器中用空气烧除积碳再生，并通过发生蒸汽将热量
15、移除，然后返回流化床反响器继续反响。由于流化床条件和混合均匀催化剂的共同作用，反响器几乎是等温的。未凝气体压缩后进入碱洗塔，以脱除CO2，之后进入枯燥器中脱水后进入后续别离工段。由于反响物富含烯烃，只含少量的甲烷，故流程选择前脱乙烷塔，而省去前脱甲烷塔，节省了投资和制冷能耗。当MTO以最大量生产乙烯时，乙烯、丙烯和丁烯的收率分别为46%、30%、9%，其余副产物为15%。1995年，UOP/Hydro公司在挪威建成一套甲醇加工能力0.75t/d 的示装置，连续平稳运转90多天，甲醇转化率接近100%，乙烯和丙烯的碳基质量收率到达80%。催化剂再生次数超过450次，其稳定性和强度得到一定的验证。近几年，UOP/Hydro公司合作开发MTO 与碳四烯烃裂解的集成工艺，以最大化生产丙烯，并推出Advanced UOP/Hydro MTO工艺。该工艺中除了集成碳四催化裂解生产丙烯工艺外，UOP公司对原有的第一代MTO-100催化剂也进展了一定的改良，催化性能有所提高，P/E比可在变化，乙烯和丙烯的总收率为85%-89%，低碳
