年产10万吨碳四乙醇制乙基叔丁基醚的工艺设计(10)
本厂是新疆独山子石化公司的子系统，依靠总厂产生的20万吨混合C4与无水乙醇反应生成目标产品10万吨ETBE，催化剂为QRE-01型大孔磺酸树脂。其中真正发生反应的是混合C4中的异丁烯（53%）和无水乙醇（47%）。在已确定化学生产工艺和流程后，由定性阶段转向定量阶段，通过对整个生产系统、生产车间，以及部分重要的生产单元进行物料衡算计算出主、副产品的产量，原材料的消耗定额、“三废”排放量及组成，以及产品收率等各项经济技术指标，从而定量地评述初步设计所选择的工艺路线、生产方法及工艺流程在经济上是否合理，技术上是否先进，为后阶段的设计提供数据。
本设计采用固定床和催化蒸馏相结合技术。采用固定床技术为预反应器，设备简单，操作方便，但异丁烯转化率受热力学平衡限制，最高只能达到92%。催化蒸馏技术打破了反应的热力平衡，异丁烯转化率可达99.5%以上，醚化后的C4基本不含异丁烯，可用于生产1-丁烯、丁二烯等基本化工原料，而且反应热用于产品分离，降低了能耗。
异丁烯转化率为99.5%，则异丁烯进料量为：7663 kg/h，裂解C4中，异丁烯的质量分数约为22%，所以C4进料量为：34833.2 kg/h。
乙醇含水量为5%,所以进料量为：6580.4 kg/h
表3.1 反应器进口混合物组成
组成 裂解C4 乙醇 水
摩尔流量 mol/h 631.77 135.7 18.3
摩尔分数 0.804 0.173 0.023
表3.2 蒸汽裂解C4中各组分摩尔流量
组分 丁烯 异丁烯 丁烷 丁二烯
摩尔流量mol/h 155.23 136.58 17.98 321.98
3.1.2 反应器出口混合物组成
主反应为:
136.58*99.5%*98%=133.179mol/h
副反应为:
(136.58-133.179)*80%=2.7208mol/h （135.7-133.179）*0.8=2.0168mol/h
(136.58-133.179)*20%=0.6802mol/h
各组分出口组成综上所述:
乙基叔丁基醚136.58*99.5%*98%=133.179 mol/h
异丁烯 136.58*（1-99.5%）=6.829 mol/h
乙醇 135.7-133.179-2.0168=0.5042 mol/h
水 18.3-2.7208+2.0168=17.596 mol/h
异丁醇 2.7208 mol/h
二异丁烯 0.6802 mol/h
二乙基醚 2.0168 mol/h
丁烯 155.23 mol/h
丁烷 17.98 mol/h
丁二烯 321.98 mol/h
3.1.3 物料衡算表
表3.3 进料物料流量表
组分 摩尔流量（mol/h） 摩尔分数 质量流量（kg/h） 质量分数
乙基叔丁基醚 0 0 0 0
乙醇 135.7 0.173 6251.699 0.151
水 18.3 0.023 329.4 0.00795
异丁烯 136.58 0.174 7663.5 0.185
二异丁烯 0 0 0 0
二乙基醚 0 0 0 0
丁烷 17.98 0.023 1044.998 0.025
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