中石油XX油田XX炼油厂2万吨∕年甲基叔丁基醚（MTBE）项目可行性研究报告.pdf

1中国石油XX油田XX炼油厂2万吨/年甲基叔丁基醒(MTBE)项可行性研究报告中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目目录1总论41.1项目及建设单位基本情况 41.2编制依据及原则51.3 研究范围6L4项目背景及建设理由71.5 主要研究结论92市场分析和价格预测 122.1 原料分析122.2 产品市场分析122.3 MTBE风险分析 123建设规模、产品方案 143.1 建设规模153.2 产品方案154 MTBE 装置 174.1工艺技术选择174.2工艺原理及工艺流程 185原料、辅助材料及燃料供应205.1原料 205.2辅助材料226自动控制236.1概述 236.2自动化水平236.3仪表选型246.4控制系统256.5控制方案276.6仪表正常工作保证措施276.7主要仪表设备一览表 286.8仪表消耗指标296.9设计采用的标准和规范29 7厂址选择301中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目7.1概述 307.2建厂条件307.3厂址选择338总图运输、储运、外管网及土建338.1总图运输338.2油品储运358.3外管网388.4 土建 389公用工程及辅助生产设施 429.1给排水429.2供电 459.3电信 499.4供热、供风509.5采暖、通风549.6空压站及氮气站 559.7分析化验6010节能与节水6110.1节能 6110.2节水 6311消防 6311.1概述 6311.2 火灾、爆炸危险性分析 6411.3 消防设计原则 6411.4 装置内消防检测火灾报警系统6411.5装置内消防设施的启动控制及通讯联系6411.6 可依托的消防条件 6511.7 水消防系统6611.8 蒸汽消防系统 66li.9 小型灭火器系统6611.10设计采用的主要标准规范6712环境保护 6712.1设计原则 6712.2设计依据及采用的环境标准 672中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目12.3建设地区环境质量现状 6812.4项目主要污染源及环境保护措施7012.5环境管理及监测7212.6环保投资 7412.7环境影响分析 7513职业安全卫生 7513.1设计原则 7513.2 安全卫生设计执行的标准、规范7613.3 工程危害因素分析 7713.4主要防范措施 7013.5安全卫生机构及人员配置7313.6安全卫生制度 7413.7安全卫生投资估算 7414项目实施计划 7415投资估算及资金筹措7415.1工程概况 7415.2投资估算范围及构成7515.3投资估算依据 7615.4投资估算说明 7715.5流动资金估算 7815.6资金筹措 7816财务评价 7916.1财务评价的依据及主要数据、参数7916.2效益及财务评价指标计算8016.3不确定性分析 843中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目1总论1.1项目及建设单位基本情况1）建设单位概况XX炼油厂（简称XX炼油厂）隶属中国石油XX油田分公司，厂区位于XX市东南 角，占地面积100多公顷，海拔2850米，是青藏两省唯一的炼油厂，被誉为“昆仑 托起的明珠“，党和国家领导人等曾多次到XX炼油厂视察，1993年，江泽民同志视 察XX炼油厂并题词：“办好XX炼油厂，支援国防建设，造福青藏人民“，对XX炼 油厂在国防和经济建设中所起的重要作用给予了充分的肯定。XX炼油厂于1986年11月经国家计委批准立项，1991年8月1曰开工建设，分 三期建设。XX炼油厂现阶段主要生产汽油、柴油、液化气、甲醇和聚丙烯等石油化工产品。XX 炼油厂主要生产90#/93#汽油、5#/0#/-10#/-20#/-35#柴油等油品及液化气、甲醇、聚丙烯、编织袋、氧气等石油化工产品。其中油品主要销往青、藏两省区；甲醇以销往 西北、华北、XX地区为主；聚丙烯则主要在西北地区销售，部分销往东南和西南地区。同时，XX炼油厂还承担XX油田原油装车外运的任务。2）主要生产装置XX炼油厂现在有主要生产装置七套:100万吨/年常压蒸馈装置、60万吨/年催化裂 化装置（含产品精制装置）、15万吨/年催化重整装置、15万吨/年柴油加氢精制装置（2003年改造为加氢精制-临氢降凝装置）、10万吨/年甲醇装置、10万吨/年气体分馈 装置和2万吨/年聚丙烯装置。1993年9月一期工程建成投产，二期工程于1996年4月开工建设，1997年9月 竣工投产；三期工程中甲醇装置于1997年10月开工建设，1999年6月建成投产，4中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目气体分储装置和聚丙烯装置于1998年4月开工，同年11月15曰建成投产。甲醇、聚丙烯等装置的相继建成投产，标志着XX炼油厂由炼油燃料型到炼油-化工型的转变。XX炼油厂装置构成情况见表l-le表1-1 2003年XX炼油厂装置构成情况序号装置名称装置能力(104t/a)投产时间备注1常压蒸馈装置1001993年2重油催化裂化601993年含产品精制3催化重整151995年4柴油加氢精制151995年2003年改造为加氢精制-临氢降凝装置5甲醇101999年6气体分储101999年7聚丙烯21999年1.2编制依据及原则5中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目1.2.1编制依据1）XX炼油厂基本情况介绍及发展问题探讨（XX油田XX炼油厂，2004年6月I2）XX炼油厂150万吨/年质量升级及扩能改造可行性研究报告（中国石油集 团XX设计院，2004年11月I1.2.2编制原则1）符合中国石油整体发展战略，提高XX炼油厂的赢利能力。2）结合XX炼油厂实际情况，合理选用国内外普遍采用的催化蒸储工艺路线，使各 种产品质量达到国家最新标准或行业标准的要求。3）充分利用全厂现有的公用工程设施及辅助设施，以降低投资、加快工程建设进 度，为企业创造最大的经济效益。4）三废治理和安全设施严格执行国家、地方及主管部门制定的环保、职业安全卫 生、消防和节能设计规定、规程和标准。采取各种切实可靠、行之有效的事故防范及 处理措施，确保装置安全运行。1.3 研究范围根据XX炼油厂的意见，本可研包括原料进界区至产品MTBE出装置整个工艺生产 过程及罐区等部分。单元划分如下：表1-2单元划分表序a单元号单元名称规模备注总图运输部分101工厂总平面布置6中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目102厂区（单元）竖向及雨水排除103厂区绿化二工艺装置部分12012xl04t/a MTBE 装置2xl04t/a新建油品储运1301MTBE罐区2x1000m3新建六热工1601工艺及热力管网改造1.4 项目背景及建设理由1.4.1项目背景甲基叔丁基醒（Methyl tert-butyl ether,以下简称MTBE）是一种高辛烷值的汽 油组分，其马达法辛烷值为101,研究法辛烷值为117,在汽油组分中有良好的调和效 应，稳定性好，而且可与煌燃料以任意比互溶，是一种良好的提高汽油辛烷值的油品添 加剂。车用汽油加入MTBE后，汽油在气缸中燃烧得更彻底，汽车尾气不含铅，CO排 放量减少30%。正是由于上述特点，到20世纪末，全世界MTBE总产量曾达2300万 吨，成为石化产品中发展最快的品种之一。我国至2003年5月份，全国有近40套生 产装置，年产量达150万吨。7中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目据统计，我国生产的车用汽油中催化裂化汽油占到了 80%左右，大部分炼油厂的汽 油辛烷值不足。通过添加MTBE提高辛烷值是提高我国汽油标准的最经济的手段。近 两年来，东部地区的许多炼油企业纷纷扩大或新上MTBE生产规模，一方面是解决当 前车用汽油辛烷值不足不能上市的燃眉之急，同时也可为曰后的碳四副产品解决出路。XX炼油厂现有一套气体分馈装置，利用气体分储装置生产的C4组分生产MTBE,并通过在催化汽油中添加MTBE是提高XX炼油厂汽油品质和辛烷值的重要手段。1.4.2项目的必要性1）合理利用资源、优化产品结构的需要根据重油深加工改造的总加工流程，全厂加工原油150万吨/年，重油催化裂化装置 规模为80万吨/年，气体分储装置的规模为10万吨/年。届时，气体分储装置将副产 6.83万吨/年的混合碳四组分，其中的异丁烯（含量18.01%）是生产高辛烷汽油组分 MTBE的原料。MTBE是一种良好的高辛烷值汽油调合组分，在汽油组分中有良好的调合效应，稳定 性好，能以任何比例与汽油组分混合而不发生相分离。因此，为了适应我国汽油改质的 要求，以MTBE为调合组分生产高辛烷值汽油已经是国内外普遍采用的措施之一。本 项目实施后，XX炼油厂93#汽油的比例进一步增加（达到16.62万吨/年），产品结构 可得到进一步的优化。2）是提高企业经济效益的需要按照目前国内汽油价格政策，93#汽油比90#汽油的销售价高287元/吨。随着高档 汽车数量的不断增加，高标号汽油的需求量也在迅速上升，因此XX炼油厂有必要生产 高牌号汽油，进一步提高公司的整体经济效益。气体分馈装置副产的碳四储分作为石油液化气销售，价格较低，利用碳四福分中的异 丁烯和甲醇为原料生产MTBE,与现有汽油组分调合，可增加高标号汽油的品种和产量,8中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目有利于高标号汽油市场的占领和提高XX炼油厂的整体经济效益。综上所述，从资源的合理利用、优化产品结构、适应市场的需求和提高企业的经济效 益等诸多方面考虑，利用气体分储装置副产异丁烯为原料生产MTBE是十分必要的。1.5 主要研究结论1）本项目采用的新型混相膨胀床-反应蒸储技术，是目前国内生产MTBE最先进的工 艺技术，也是成熟的、可靠的。2）所有原料和辅助原料来源均有保证。生产MTBE的主要原料-混合碳四组分和甲 醇均来自于本厂，净化剂和催化剂等辅助原材料国内均有生产且市场供应充足。3）本装置技术经济指标合理，所得税后内部收益率12.31%,大于行业基准收益率,投资回收期为税后7.60年，小于石化行业基准投资回收期10年。综上所述，本项目无论是在技术上还是在经济上都是可行的。9中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目表1-3 主要经济指标汇总表序号项 目单 位数额数额备注（人民币）（外汇）基本数据1报批总投资万元27921.1建设投资万元27431.2建设期借款利息万元251.3铺底流动资金万元242销售收入万元3004生产期平均3总成本费用万元1775生产期平均其中:折旧万元188生产期平均4流转税金及附加万元895生产期平均5利润总额万元334生产期平均6所得税万元110生产期平均7所得税后利润万元224生产期平均二经济评价指标1税后财务指标其中：财务内部收益率%12.31财务净现值万元44ic=12%投资回收期年7.60含建设期2税前财务指标中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目其中：财务内部收益率%17.02财务净现值万元762ic=12%投资回收期年6.28含建设期3自有资金其中：财务内部收益率%13.07财务净现值万元135ic=12%4投资利润率%11.755投资利税率%43.176资本金利润率%18.227借款偿还期年3.68含建设期8盈亏平衡点其中：生产能力利用率%46.54%生产期平均9单位加工费元/吨218.49不含期间费用10单位现金加工费元/吨143.92含期间费用11吨油净利润元/吨112.0111中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目2市场分析和价格预测2.1原料分析1）异丁烯原料资源分析根据全厂总流程的安排，全厂加工原油150万吨/年，重油催化裂化装置规模为80 万吨/年，气体分储装置的规模为10万吨/年。届时，气体分储装置将副产6.83万吨/年的混合碳四组分，其中的异丁烯（含量18.01%I2）甲醇资源分析XX炼油厂现有一套10万吨/年甲醇装置，而2万吨/年MTBE装置耗甲醇约0.70 万吨/年，甲醇原料的供应是有保障的。2.2产品市场分析我国生产的车用汽油中催化裂化汽油占到了 80%左右，我国大部分炼油厂的汽油辛 烷值不足，通过添加MTBE提高辛烷值是提高我国汽油辛烷值的最经济的手段。MTBE 还可增加汽油含氧量，促进清洁燃烧，减少汽车有害物排放的污染。我国MTBE生产也处于快速增长状态。据不完全统计，我国现有MTBE装置已经达 到27套，总年产能力62万吨。MTBE缺口较大，一些企业正对装置进行扩建改造或 新建装置。专家预测我国MTBE在近十年还会有大的增长，但其增量与车用汽油的增 量相比是微不足道的。XX炼油厂所生产的2万吨/年MTBE全部用于调和本厂生产的汽油，不存在销售问 题。2.3 MTBE风险分析MTBE作为一种优质汽油组分的生产工艺和作为清洁汽油调合组分有很多优点：（1）可以改善汽油的燃烧值和调合辛烷值，蒸汽压不高，有较高的含氧量。因此，中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目MTBE仍然是目前炼厂汽油质量升级必不可少的优质高辛烷值调合组分。(2)生产MTBE可以优化利用炼厂催化裂化和乙烯厂的C4资源以及直接或间接降 低催化汽油烯煌含量和硫含量，该工艺过程比较简单，操作条件比较缓和，对设备无特 殊要求，生产过程对环境也不产生污染。(3)MTBE装置将来可以比较容易的改造为间接烷基化工艺生产烷基汽油。MTBE作为清洁汽油组分也有缺点：MTBE具有恶臭(只要有2ppb就可以闻出)和致癌性。易溶于水。可生物降解性差。容易随水游动而迁移，管理不善对人体健康会构成威胁。美国：美国是世界上MTBE用量最大的国家,2000年用量达1320万吨，占世界总 消费量的42%。自美国加州在饮用水中检测到MTBE以来，对人体健康的影响引起世 界的关注，限制和禁用的争论持续升温。截止到2003年初，美国共有18个州已宣布 2006年前限制或禁用MTBE已成定局，但实施时间可能会推迟到2010年前后完成。曰本：曰本已经声称考虑不久也将禁用MTBE,打算进口乙醇替代MTBE。欧盟：虽重视美国有关禁用MTBE的动向，但尚未出台禁用的具体计划，原因是欧 洲用量较少，油品储运系统比较健全，饮用水供应相对比较集中，小型和私人水厂、水 井较少，潜在的泄露危险较小，控制对水源的污染相对较易。到目前为止，只有丹麦禁 用，全欧追随美国禁用MTBE的可能性较小。据报道，欧洲经系统研究后已确定继续 生产使用MTBEe亚洲：亚洲和欧洲类似，应用MTBE时间较晚，用量较少，目前限制和禁用的意向 不明显。我国：尚未提出限制和禁用的法规。迄今为止，仍有许多科学家和业内人士认为醒产品实为清洁汽油优质调和原料，MTBE争论主因为政治及集团利益，寡于科技依据。德国科学论断：“醛类优于芳煌”；中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目美联邦能源部盛赞醛产品，美国联邦能源部能源信息管理局于2003年3月5曰在德克 萨斯州圣安东尼市美国炼油化工协会年会上的专题报告”取消MTBE不仅会导致汽油 供给严重短缺（从而使零售价格飞涨）.（汽油中的）MTBE及其它醛类所独具的卓越尾气排放和引擎表现等物化特性和关键指标亦是其它碳氢化物或醇类物所无与伦 比的。”据国外De-Witt公司和化学系统公司的预测，由于美国限制或禁用MTBE,世界 MTBE的需求量将从2002年的2000万吨左右下降至!|2005年的1700万吨和2010 年的1300万吨左右。加上很多国家汽油标准基本上追随美国，可以预计，禁用MTBE 的行动迟早会扩散到世界其他地区，估计时间会比美国推迟10-15年。我国也已开始 实施酒精替代计划，由于实施酒精替代计划政府要投入巨额财政补贴，估计我国MTBE 仍将有十几年的发展期，以便尽快解决催化汽油烯煌含量高和辛烷值短缺的问题。另外 开发其他清洁的替代车用燃料也在预料和情理之中。当然利用炼厂的C4资源也可以通过直接和间接烷基化工艺生产烷基汽油，但是，我 国液体酸烷基化工艺比较落后，不是环境友好工艺，而固体酸烷基化又没有工业化，仍 处于试验阶段，间接烷基化工艺也没有推开，随着技术不断成熟，将来可以通过改造 MTBE装置实现间接烷基化工艺的操作。例如，据称加拿大艾德蒙顿的艾尔伯塔环保燃 料公司（AEF）于2002年10月首次成功将MTBE装置改产成工业规模的异辛烷装置（0.52Mt/a）,供应美国调和新配方汽油。因此，现阶段为改善汽油质量，充分利用FCC碳四资源生产MTBE支持汽油的质量 升级并提高XX炼油厂整体经济效益，同时间接降低汽油烯煌含量和硫含量是必要的。通过对MTBE作为车用汽油含氧高辛烷值添加剂发展前景的分析，认为中国目前和 将来一段时间MTBE作为汽油组分仍然具有一定的发展空间。3建设规模、产品方案中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目3.1建设规模1）原料来源本装置原料为气体分储装置生产的C4储分及本厂生产的甲醇。2）生产规模2xl04t/a MTBE 装置（实际 MTBE 产量 1.93xl04t/a）;3）年开工时间年开工时间为8000小时。3.2产品方案本装置产品为MTBE,副产品为未反应的C4馈分，均去罐区储存。本装置物料平衡见表3-1。本装置主要产品规格见表3-2,表3-3。中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目表3-1物料平衡序号物料名称数值备注W%kg/h104t/a原料1C4微分90.781316.832甲醇9.38330.7合计100.089647.53二产品1MTBE25.622981.932未反应C474.466675.6合计100.089647.53表32 MTBE产品性质组分含量，wt%分析方法MTBE98.0（扣除碳五）色谱法甲醇0.2色谱法碳四0.2色谱法表3-3剩余碳四规格组分含量，wt%分析方法异丁烯0.2色谱法16中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目剩余碳四应同时满足作为甲乙酮原料的要求。水0.06甲醇50ppm色谱法MTBE50ppm色谱法4 MTBE装置4.1工艺技术选择自1973年意大利斯纳姆公司利用自己的专利技术，建成世界上第一套10万吨/年 MTBE工业化装置以来，MTBE的生产受到世界各国的高度重视，开发成功了适应化 工型和炼油型企业要求的多种工艺技术，并得到广泛的工业应用。我国在这一领域也进 行了桌有成效的研究开发工作，1983年在齐鲁石化公司建成投产了国内第一套5500 吨/年工业实验装置，之后经过近二十年的不懈努力，国内自行研究开发的MTBE工艺 技术已成熟，改进了传统工艺并在工业上得到广泛推广应用。到目前为止，国内外已开发成功了多种工艺技术，具有代表性的工艺主要有两类。1）床层反应合成MTBE生产工艺该工艺反应器采用固定床或膨胀床型式，分“一段反应，一次分馈工艺和两段反 应，两次分馈“工艺两种，后者异丁烯转化率高于前者。床层反应合成MTBE的工艺,异丁烯的转化率可达到90%96%。由于合成MTBE是平衡放热反应，温度过高会影响催化剂的寿命和异丁烯的转化率。为控制反应的温度，反应器需有冷却取热或外循环取热设施，反应热不仅得不到有效利 用，而且增加了设备投资与水、电、汽消耗。2）混相床+催化蒸储合成MTBE生产工艺该工艺是混相床反应与催化蒸馈反应的组合。混相床可分为固定床或膨胀床，由于混 相床反应器的压力较低，通过反应物料的部分汽化吸收反应热，省去了床层反应器的冷 中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目却取热或外循环取热设施。特别是在膨胀床反应器内，催化剂床层处于膨胀状态，有利 于反应热的扩散。为进一步提高异丁烯转化率，在混相床反应器之后，串连了一个催化蒸馈反应器。催 化蒸储工艺是将反应器和反应产物的分离合二为一，在催化蒸馈塔中，将反应产物不断 地移出反应区，使反应向着生产MTBE产物的方向进行，因此异丁烯转化率较高；同 时反应放出的热量又被蒸储所利用，有利于节能。混相床+催化蒸储合成MTBE生产 工艺，异丁烯转化率提高到99%以上。催化蒸储技术则是在一个设备内同时完成残余异丁烯的深度转化和产品分离，由于反 应和分离同时进行，不但实现了深度转化，而且还充分利用了反应热，减少了能耗。综合考虑，拟推荐混相膨胀床+催化蒸储合成MTBE生产工艺。4.2工艺原理及工艺流程4.2.1工艺原理在专用强酸性树脂催化剂的作用下，原料碳四中的异丁烯和甲醇通过氢离子迁移合成 甲基叔丁基醒(MTBE)，该反应是平衡反应，反应的选择性较高，混合C4中正丁烯几 乎不与甲醇反应。因此，采用适当的工艺流程，可使异丁烯的转化率达到99.5%以上，即将异丁烯从C4中脱除，再经分离可得高纯度正丁烯。醛化的产品MTBE在适当的条 件下可分解得到纯的异丁烯。由此可得两种宝贵的C4烯煌，大大提高了 C4烯煌的综 合利用价值。在合成MTBE反应过程中，同时还发生少量的副反应，生成异辛烯、叔丁醇、二甲 基醮等，这些副产品的辛烷值都比较高，对汽油的产品质量没有不利影响。异丁烯和甲醇合成甲基叔丁基醒的反应为放热反应，低温有利于提高转化率，但温度 过低影响反应速度。在反应初期，由于催化剂的活性较高，反应温度一般控制比较低，在40-50。匚 在反应后期，由于催化剂的活性下降，反应温度一般控制比较高，在中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目60-75o由于受催化剂所能承受的温度限制，反应温度必须控制在90。（：以下。4.2.2工艺流程简述从上游气体分储装置来的C4馈分进入C4原料缓冲罐，在此沉降分离掉可能携带的 游离水，经C4原料泵升压后送至管道混合器。从罐区来的甲醇经甲醇泵升压后一路送 至催化蒸储塔反应段的中部；另一路送至管道混合器在此与C4充分混合后，醇烯比保 持在1.1:1左右，进入原料预热器加热后进入原料净化-醛化反应器（两台并联），每台 原料净化-醒化反应器中装有与醛化催化剂性能基本相同的催化剂树脂，如果某台原料 净化-醛化反应器催化剂树脂失活，可及时切换至另一台，这样就不会影响到装置长周 期连续操作。反应器中装有大孔径磺酸阳离子交换树脂，原料中的异丁烯和甲醇在此反应生成 MTBE。由于此反应为放热反应，温度由上而下逐步升高，物料部分气化，以气液混相 从反应器顶部流出进入催化蒸储塔进料产品换热器，与MTBE产品换热至70。（：后进 入催化蒸储塔。液相MTBE从塔底流出，经MTBE产品冷却器冷却至4（FC后，送至 罐区储存。未反应的甲醇和C4储份以共沸物从塔顶馈出，经催化蒸储塔冷凝器冷凝后 进入催化蒸储塔回流罐，由催化蒸储塔回流泵抽出，冷凝液一部分送往塔顶作为回流，另一部分经萃取塔进料冷却器冷却后，送至甲醇萃取塔的下部作为进料。甲醇萃取塔的用于分离未反应甲醇和C4储份，用水作萃取剂。水进入萃取塔上部，向下流动，与自下而上的甲醇和C4储份共沸物逆流接触，甲醇进入水相。萃余液从塔 顶排至未反应C4罐，然后用未反应C4泵送至液化气罐区储存。萃取液为甲醇水溶液,从塔底用甲醇回收塔进料泵抽出，送至甲醇回收塔进料-萃取水换热器换热后进入甲醇 回收塔。在甲醇回收塔中甲醇从水溶液中解析出来从塔顶储出，经甲醇回收塔冷凝器冷凝后进 入甲醇回收塔回流罐，由甲醇回收塔回流泵抽出，一部分送往塔顶作为回流，另一部分中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目在装置内循环使用或送至甲醇罐区。塔底流出的是含微量甲醇的水，由萃取水泵加压后先和甲醇回收塔进料换热，再经萃取水冷却器冷却后送入甲醇萃取塔顶部循环使用。工艺流程图见附图4-1 附图4-2。中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目4.2.3主要操作条件主要操作条件见表表主要操作条件设备名称压力MPa(A)温度 回流比备注塔顶塔底进料回流塔顶塔底原料净化-酸化反应器1.045.065.0催化蒸储塔0.7570.040.055.8130.01.0甲醇萃取塔0.840.040.040.0甲醇回收塔0.1580.04071.811010.04.2.4装置占地、建筑面积及定员1）占地、建筑面积装置包括反应部分和甲醇回收部分。装置平面布置按其功能划分为塔区、框架区、管 廊区、检修场地及消防通道等。装置占地面积：42x23=966m2e建筑面积42x6=252m2装置平面布置见附图4-3。中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目2）定员本装置定员按照四班三倒编制，每班内操2人、外操4人、班长1人，共28人。本 装置人员由公司内部调配，如果将MTBE与气分装置设置为一个装置，人员根据情况 适当减少。4.2.5设备选型原料净化-醛化反应器中装有S型大孔径磺酸阳离子交换树脂，该树脂具有强酸性，故反应器壳体材质选用20R+0Crl8Nil0Ti复合钢板，内件选用0Crl8Nil0Ti。催化蒸储塔接触催化剂部分衬不锈钢，材质为0Crl8Nil0Ti,甲醇萃取塔的筛孔塔板，塔板材料选用lCrl3,以防止萃取塔塔盘筛孔因腐蚀扩大而影响萃取效果。本装置中复合钢板设备的封头厚度较小，可以用复合钢板压制成型，且比堆焊复层质 量好，成本低。本装置中的主要设备见表4-2。CEI中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目表4-2 主要工艺设备表序a设备编号设备名称型号或规格（直径x高x壁厚）结构特征操作条件数量台重量t主体材质育注介质温度压力Mpa（表）反应器类1R-101/原料净化-醛化(pl200 x三段C4二、甲醇、650.921复合钢g1,2反应器25000 x(10+3)催化剂MTBE8x2板台床层20R+0Cr18NilOTi二塔类18CEI中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目序弓设备编号设备名称型号或规格（直径x高x壁厚）结构特征操作条件数量台重量t主体材质育注介质皿度压力Mpa（表）1C-101催化蒸馈塔q)1400 x54450 x(12+3)十段催化剂床层C4二、甲醇、MTBE55/1300.7516020R+0Crl8NilOTi2C-102甲醇萃取塔q)1400/(p1000 x2000/23000 x(14+3)37层筛孔塔板C4组分、水、甲醇400.813516MnR3C-103甲醇回收塔q)1000 x26000 x12内装10m局水、甲醇1200.1512216MnR19CEI中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目序弓设备编号设备名称型号或规格（直径x高x壁厚）结构特征操作条件数量台重量t主体材质育注介质皿度压力Mpa（表）填料容器类1D-101C4原料罐(p2200 x6000 x12卧式C4组分400.451716MnR2D-102催化蒸储塔回流罐q)1800 x6000 xlO卧式C4组分、甲醇400.51516MnR3D-103甲醇回收塔进料闪蒸罐(pl200 x2800 x8卧式甲醇、水400.1511.216MnR4D-104甲醇回收塔回流(pl200 x6000卧式甲醇40常14.16MnR20CEI中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目序弓设备编号设备名称型号或规格（直径x高x壁厚）结构特征操作条件数量台重量t主体材质育注介质:日 im度压力Mpa（表）罐xlO压05D-105未反C4罐(pl800 x5800卧式C4组分、水400.414.16MnRxl2带分水8包6D-106开停工罐(p2400 x6000卧式甲醇、C4、500.51116MnRxlOMTBE、N21.17D-107甲醇净化器q)5OOxl5OOx立式甲醇401.210.16MnR848D-108凝结水罐(p800 x2390 x立式水1600.610.16MnR21CEI中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目序弓设备编号设备名称型号或规格（直径x高x壁厚）结构特征操作条件数量台重量t主体材质育注介质:日 im度压力Mpa（表）869D-109蒸气分水器q)800 x2000 x10立式蒸汽1791.010.616MnR10D-110净化空气罐q)800 x2800 x8立式空气400.710.816MnR11D-111净化空气脱尘罐(p325xl322x6立式空气400.610.316MnR12D-112甲醇原料罐q)2600 x6000 xlO卧式甲醇400.1511.216MnR22CEI中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目序弓设备编号设备名称型号或规格（直径X高X壁厚）结构特征操作条件数量台重量t主体材质育注介质urn度压力Mpa（表）冷换设备12四泵类2023中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目5原料、辅助材料及燃料供应5.1原料本装置原料来源于上游的气体分播装置，由于原料中的碱性物质和金属阳离子可使催 化剂中毒，应限制其总量Tppm。另外，原料中所含的水会与异丁烯反应生成叔丁醇,因此对原料中的含水量必须有所限制，C4微分的饱和含水量一般为300 500ppm,生成的叔丁醇对燃料型MTBE质量影响不大，但应脱除C4微分所含的游离水。针对液化气精制部分可能造成的原料中胺、碱、金属阳离子、游离水等杂质含量高的 情况，可采取如下两种预防措施：1）在物料进反应器前的管路上增加两台原料净化器，每台净化器中装有与醛化催化剂性能基本相同的保护性催化剂树脂，这样即使原料中阳 离子等杂质超标，它们只能使净化器中的树脂失活，而不影响反应器中的催化剂，通过 化验分析净化器前后的阳离子含量情况，及时切换净化器，这样可使反应器中催化剂的 使用寿命大大延长。2）在原料管路上增设脱尘脱水器，进一步除去胺、碱、游离水。其原理为：依靠液/液两相的密度差，利用流体在旋流管内高速旋转产生的离心力将胺、碱、游离水液滴从液化石油气中分离出来，从而达到液化石油气净化的目的。气体分馈装置生产的C4馈分的组成见表5-lo中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目表5-1 C4馈分组成序 a组分(w)%备注1丙烷0.492丙烯0.453异丁烷27.274正丁烷10.235反丁烯215.316正丁烯12.407异丁烯18.018顺丁烯-210.659异戊烷3.0510正戊烷0.08111,3-丁二烯0.4412碳五组分1.62甲醇组分由于厂家不同会有所差别，但应符合国家优等品指标，见表5-20表5-2 国标(GB338-92)优等品甲醇指标21中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目序号项目指标说明1色度（钳-钻），号52密度（20）0.791-0.792g/cm33温度范围（101325Pa）64 65.5(4沸程（包括64.60.1）50min6水溶性试验澄清7水分含量0.1%8乙醇含量100ppm9金属铁0.05ppm10喉0.0015%以HCOOH计11碱度0.0002%以NH3计12撅基化合物0.002%以CH2O计13蒸发残渣含量5.0湿真密度/g.mL(20OC)1.20-1.30湿视密度/g.mL0.75-0.85粒度(0.351.2mm),%95催化剂及辅助材料数量见表5-4:表5-4 催化剂及辅助材料数量表序号名称单位数量来源备注1反应催化剂吨/年8外购一次装入量16吨催化剂寿命按2年计2二乙醇胺年1外购一次装入量0.05吨6自动控制6.1概述本可行性研究报告范围包括2xl04t/aMTBE装置及配套的储运设施。MTBE装置与现有的气体分馈装置共用一个控制室，共用一套DCS。原DCS购置于1999,DCS需要在原来的基础上升级扩容。储运设施包括在罐区新建2个内浮顶产品罐。液位等仪表信号接入原罐区控制系统。6.2自动化水平控制系统采用分散控制系统（DCS）,采用技术先进、质量可靠的仪表，自动化水平 中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目达到国内同行业先进水平。6.3仪表选型根据本装置的介质特性、环境条件及防爆要求，本装置控制系统按本质安全系统设计,相关仪表选用本质安全防爆仪表，本安级别不低于iaHCT4e个别仪表没有本质安全型,则选用隔爆型仪表，隔爆级别不低于dHCT4,电动仪表防护等级不低于IP65。变送 器选用智能型变送器。关键仪表选用国外产品。6.3.1温度仪表集中检测元件采用热电阻（RTD）就地指示采用带外保护套管的双金属温度计。6.3.2压力仪表一般介质压力采用弹簧管压力表；集中压力检测采用智能压力变送器。6.3.3流量仪表1）一般介质优先选用节流装置，采用1”法兰取压方式；2）对流量较小、洁净介质的流量选用金属管转子流量计；3）甲醇与汽油比值调节系统的流量测量采用质量流量计。4）进出装置油品选用涡轮流量计，进出装置气体选用旋进旋涡流量计。6.3.4液位仪表当测量范围 1200mm时，采用电动远传智能双法兰液位变送器；当测量范围W 1200mm时，采用浮筒式液（界）位计。储运罐区采用雷达液位仪表采用雷达液位计。6.3.5调节阀选用国内质量可靠的产品，以气动薄膜式执行机构为主。电-气阀门定位器随调节阀 成套配带。中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目6.3.6可燃气体检测仪表可燃气体检测器选用催化燃烧型。6.3.7安全栅XX地区气候干燥，接地电阻较大，再者多个装置共用一个控制室，存在接地等电位 的问题。使用隔离式安全栅，可以起到信号隔离作用，对接地要求低，因此本设计选用 隔离式安全栅。6.3.8 DCS选用先进可靠产品，要具有良好的人机界面，良好的控制性能，扩展性强，便于扩容,系统开放，便于系统互联。系统应具有完备的冗余技术，包括设备冗余和工作性能冗余。各级网络通讯设备和部 件必须1：1冗余。控制回路的I/O卡、控制器必须1:1冗余。所有电源设备和部件必须 1:1冗余。6.3.9控制室工艺装置和现有气体分馈装置共设一个控制室。新增的两个DCS操作站布置于原 DCS操作站旁。新熠的两个机柜布置于原DCS机柜旁。控制室新增用电负荷4kVA，通过UPS供电。原UPS能够满足新增用电负荷的要求。6.4控制系统6.4.1装置部分DCS设2个操作站，1台打印机，1台DCS机柜，1台安全栅柜。DCS的I/O点数见下表。DCS配置时予留工5%的备用量。表本装置DCS I/O点数序号信号类型用途冗余方式数量备注25中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目1AI,4 20mA控制1:1302AI,4 20mA检测非冗余173RTD检测非冗余354AO控制1:1296.4.2储运部分罐区监控系统在原成品油罐区监控系统基础上扩容。由于罐区新增内容较少，不增设 操作站。罐区监控系统新增I/O见下表:表6-2 本装置DCS I/O点数序号信号类型用途冗余方式数量备注1AI,4 20mA检测非冗余22RTD检测非冗余23DI6中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目6.5控制方案6.5.1装置部分1）醛化反应器进料C4原料与甲醇进料流量比值控制；2）催化分储塔顶回流罐液位与萃取塔进料流量串级控制；3）催化蒸储塔底部液位与催化蒸馈塔中间泵出口流量串级控制；4）萃取塔界位与塔底甲醇抽出量串级控制；5）甲醇回收塔液位与萃取水流量串级控制；6）甲醇回收塔温度与塔底重沸器热源（蒸汽）流量串级控制。6.5.2储运部分油罐设雷达液位计、上下液位开关、热电阻温度计，信号传到储运控制室。6.6仪表正常工作保证措施1）选用质量和性能可靠的仪表。2）DCS控制回路I/O卡件采取冗余配置。3）对易冻介质的引压管线保温伴热，以保证仪表引压管线的畅通和仪表正常测量。4）现场电动仪表的防护等级不低于IP65O变送器等有关现场仪表统一采用仪表保温 箱。5）仪表供电采用UPS。中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目6.7主要仪表设备一览表表6-3自控设备汇总表序 a仪表名称及规格型=单位数量备注温度仪表1钳热电阻支352温度变送器台8二液位仪表1浮筒液位变送器台62雷达液位计台2流量仪表1质量流量计台22金属管浮子流量计台23节流装置台84涡轮流量计55旋进旋涡流量计2四电动智能型变送器1压力变送器台62差压变送器台123双法兰差压变送器台5五调节、切断阀中国石油XXXX厂2万吨/年MTBE项目1气动薄膜系列（带电/气阀门定位器）台29六气体检测报警设备1可燃气体检测器台102可燃气体检测报警仪（单回路）台10七DCS系统套1八其它1仪表保护（温）箱个302输入安全栅（隔离型）个903输出安全栅（隔离型）个356.8仪表消耗指标1）仪表用电仪表用电源全部采用UPS供电，电压：220VAC f 50Hz，仪表供电总容量为4kVAe2）净化风用量本装置仪表用风量约为60NmVh，供气压力为约0.5MPa（G 6.9设计采用的标准和规范SH3005-1999 石油化工自动化仪表选型设计规范SH300