丙烯酸甲酯的生產第四組PPT幻燈片

00.丙烯酸甲酯工業(yè)的生產概貌物質的理化常數(shù):國標編號32146CAS號96-33-3中文名稱丙烯酸甲酯英文名稱methylacrylate別名敗脂酸甲酯分子式C4H6O2；CH2CHCOOCH3外觀與性狀無色透明液體，有類似大蒜的氣味分子量86.09蒸汽壓13.38kPa/28℃閃點：-3℃/開杯熔點-75℃沸點：80.0℃溶解性微溶于水密度相對密度(水=1)0.95；相對密度(空氣=1)2.97穩(wěn)定性穩(wěn)定產品的用途丙烯酸甲酯(MethylAcrylate，簡寫為MA)是重要的精細化工原料之一，主要用作有機合成中間體及合成高分子單體，丙烯酸甲酯可以和各種硬單體(如：甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯等)及官能性單體[如：(甲基)丙烯酸羥乙酯、羥丙酯、縮水甘油酯、(甲基)烯酰胺]及其衍生物等進行交換、共聚、接枝等，做成上千種丙烯酸類樹脂產品(主要是乳液型、溶劑型及水溶型)，廣泛用作涂料、膠粘劑、睛綸纖維改性、塑料改性、纖維及織物加工、皮革加工、造紙以及丙烯酸類橡膠等許多方面。丙烯酸甲酯，含不飽和雙鍵，在均聚和共聚反應中被廣泛應用，生產丙烯酸樹脂類產品。其中75%以上的丙烯酸甲酯用于生產聚丙烯腈，另外還用于合成抗菌消炎藥物，其共聚物和聚合物還用作紙張增稠劑、紙品膠豁劑、水處理劑、油田化學品中的降凝劑、降粘劑和陶瓷的助劑等。3.烯酮法4.乙撐氰醇法5.丙烯氧化法丙烯酸生產方法生產方法氰乙醇法乙炔羰基合成法☆烯酮法丙烯腈水解法☆丙烯氧化法☆原料來源石油煤炭、天然氣石油石油石油技術先進性效率低60-70%、消耗大，已被淘汰反應在煤化工發(fā)展時期曾一度占統(tǒng)治地位純度高、效率低、消耗大，已被淘汰工藝簡單易行，但只限于生產甲酯和乙酯。生產高級酯時，尚需進一步采用酯交換法，目前仍有小裝置使用。工藝技術先進、成本低、效益高安全環(huán)保采用劇毒的氰化物，操作危險性極大,有大量的硫酸一硫酸銨副產品反應不易控制，壓力高，溶劑多，污染大有致癌物副產品難處理，污染嚴重，原料有劇毒反應易于控制經濟性乙炔價格大大高于丙烯，成本高原料價格較貴。投資較少，但成本高成本低酯化反應催化劑的選擇催化劑濃硫酸磺酸型離子交換樹脂可膨脹石墨優(yōu)點催化效率高，價廉易得催化效率高，技術成熟，污染小，腐蝕小。，可重復利用；易于連續(xù)生產。催化活性高、不污染環(huán)境、對設備無腐蝕、易分離及再生處理簡單缺點設備腐蝕嚴重，副反應多污染大。路線長。小噸位間歇生產。催化劑相對貴。暫無工業(yè)成熟案例。選擇結論：磺酸型離子交換樹脂連續(xù)生產工藝目前工業(yè)上基本都采用丙烯兩步氧化法生產丙烯酸，再和醇酯化生產相應的酯。丙烯兩步氧化法技術在新(擴)建的工業(yè)生產裝置中約占95%，可謂一枝獨秀。

現(xiàn)擁有丙烯兩步氧化法技術的主要有日本觸媒化學、日本三菱化學(MCC)、德國巴斯夫(BASF)和sohio公司。兩步法反應條件:丙烯首先在0.IMPa，310一480℃下氧化生成丙烯醛，后者在300一400℃下繼續(xù)氧化生成丙烯酸。該法丙烯酸收率一般在80%以上。兩段氧化反應為強放熱反應，工業(yè)上大多采用列管式反應器，并用適當?shù)膫鳠峤橘|及時有效的移走反應熱。任務點02生產工藝條件影響因素分析：1醇／酸摩爾比熱力學分析本反應為直接酯化反應，平衡常數(shù)較小。酸或醇過量，都能使平衡向正反應方向移動，有利于提高丙烯酸甲酯的含量。動力學分析隨著醇或酸過量增加，反應速率加快，可縮短達到平衡的時間。為什么是丙烯酸過量？采用丙烯酸比醇過量的摩爾比，增大了反應物濃度,不僅促使了反應向正方向進行,而且可以減少精制系統(tǒng)的能耗。因為丙烯酸沸點比甲酯和未反應甲醇沸點高的多,用普通的精餾方法一步就可以將丙烯酸從反應生成液中分離出來循環(huán)使用。但如果采用甲醇過量，甲醇-甲酯相對揮發(fā)度較小，其回收要經3~4步才能完成,這樣不僅增加了精制系統(tǒng)的工藝過程,也會增加精制系統(tǒng)的能耗。結論酸過量醇酸比0.752溫度熱力學分析本反應為可逆微放熱反應。降低溫度，平衡向正反應方向移動，甲醇轉化率升高，有利于提高丙烯酸甲酯的含量。又為平行反應，副反應隨溫度升高而增加。動力學分析溫度升高時，分子運動速率增大，分子間碰撞頻率增加，反應速率加快，可縮短達到平衡的時間。結論75℃在該溫度下不僅保證了甲醇的轉化率，同時也最大限度的額降低了副產物的發(fā)生量，更降低了能耗節(jié)約了資源。3壓力反應溫度下甲醇汽化逃逸反應器，導致甲醇在反應器內停留時間變短，與丙烯酸接觸機會變少，若增大壓強熱力學分析：增加甲醇沸點，甲醇成液相，濃度增加，有利于平衡向右移動動力學分析：增加單位體積內反應物的物質的量，單位體積內活化分子數(shù)目增加，從而增加了單位時間單位體積內反應物分子之間的有效碰撞，因而可以增大化學反應速率。同時壓力過高會妨礙酯化生成水與酯，甚至會促進逆反應（水解）結論低壓，本組選擇0.3MPa（表壓）4加催化劑與不加催化劑熱力學無動力學分析酯化反應如不用催化劑，反應進行得很慢，需要幾百小時才能完成，加入硫酸做催化劑可以大大降低反應活化能，使反應在幾小時即可完成。5加阻聚劑與不加阻聚劑在整個系統(tǒng)加入對苯二酚單甲醚作阻聚劑，約總投料量的0.1%，以使反應順利進行，提高產率。如若不加，甲酯易聚合使產量降低?？偨Y溫度75攝氏度，壓力0.3MPa，酸過量醇酸比0.75濃硫酸催化對苯二酚單甲醚阻聚任務點03典型設備的選擇：

從物料性質、工藝條件說明反應器、其他典型設備的結構、材質；

反應特點對反應器要求物料為液態(tài)，催化劑為固體液固相反應器：固定床、流化床、釜式反應器等可逆微放熱反應1、溫度要求：預熱至70℃左右2、供熱要求：反應熱基本可維持反應3、供熱方式：壓力基本無影響壓力要求：接近常壓下進行溫度過高不利于正反應進行，副反應增加，選擇性下降，收率降低，催化劑失活，能耗增加溫度控制要求：床層溫度應較均勻可供選擇的反應器：固定床反應器單段絕熱式反應器、列管式等溫反應器、多段絕熱反應器、多段徑向絕熱反應器、多段軸徑向絕熱反應器、對外換熱式單段絕熱式固定床任務點04丙烯酸甲酯生產中安全、環(huán)保、節(jié)能措施：從物料MSDS數(shù)據(jù)，分析生產中可能存在的燃燒爆炸、中毒危險，從而提出相應工藝措施；從工藝角度提出可能解決環(huán)保的措施；從系統(tǒng)熱平衡分析提出能量回收利用措施；項目涉及危險化學品特性一覽表序號危險物質名稱熔點（℃）沸點（℃）閃點（℃）爆炸極限(V％)引燃溫度（℃）飽和蒸氣壓（KPa）相對密度(水=1)相對密度(空氣=1)外觀與性狀危險特性健康危害LD5001甲醇-97.8℃64.7116-36.546413.33kpa0.791.11無色澄清液體100ml02丙烯酸14141502.4-84381.33kpa1.062.45無色澄清液體2.59g/kg03丙烯酸甲酯-7580-313.380.952.97無色澄清液體0.3g/kg04對羥基苯甲醚52.5243一、安全工藝方案物料閃點℃爆炸極限危險特性安全對策甲醇116--36.5%易燃易揮發(fā)，有毒可致人失明防靜電，加阻火裝置丙烯酸502.4—8%辛辣氣味，有腐蝕性，易自聚爆炸加阻聚劑，密封保存，避免高溫，避免光照，加阻火裝置丙烯酸甲酯-3有催淚性。對呼吸系統(tǒng)和皮膚有刺激性，屬全身性毒物加阻聚劑，避免高溫和光照，避免與氧化劑接觸，加阻火裝置二、環(huán)保技術方案三廢來源三廢組成預防方案治理方案分餾塔塔底廢水二聚物，多聚物，阻聚劑等重組分通過減壓適當降低精餾溫度，避免多聚物產生送三廢處理循環(huán)過濾器多聚物通過加入阻聚劑降低多聚物的產生量送三廢處理酯分餾塔頂物料分離出的水相水，甲醇作為醇萃取塔的進料醇回收塔底物料水作為醇萃取塔的萃取劑多余的送廢水處理醇拔頭塔頂物料水，少量甲醇，酯油相去萃取塔進料水相去廢水罐處理酯提純塔底組分少量酯和酸去分餾塔進料三、節(jié)能技術方案整個生產工藝中溫度均不高，熱量回收利用經濟意義不大精餾塔可考慮采用熱泵技術技能?可能回收利用的熱量回收利用方案醇回收塔底熱物料的熱量由萃取塔來的冷物料與醇回收塔底熱物料換熱后進入醇回收塔任務點05一、生產工藝流程組織

反應系統(tǒng)（反應器）（熱交換）（反應物料初步分離及循環(huán)利用）（安全措施）原料系統(tǒng)（原料貯存）（原料輸送）（原料預處理）（安全措施）

分離系統(tǒng)（分離單元）（熱交換）（物料的貯存）（安全措施）（三廢處理）二、丙烯酸甲酯生產操作規(guī)程準備工作正常操作正常停車準備工作1、啟動真空系統(tǒng)通過壓力控制閥將分餾塔、醇回收塔、醇拔頭塔、酯提純塔抽真空。開閥向分餾塔、醇回收塔、醇拔頭塔、酯提純塔及薄膜蒸發(fā)器投用阻聚劑空氣。2、酯提純塔脫水開閥向1內引丙烯酸甲酯，待其有一定液位后，開泵將其送至酯提純塔，待酯提純塔達一定液位后，關調節(jié)閥，關丙烯酸甲酯進料閥。3、醇萃取塔、醇回收塔建立水循環(huán)開閥門向4內引水，待其到一定液位后，用泵將水送至醇萃取塔。使其中的水注滿。注滿水后向6內注水，待達到一定液位后，向醇回收塔注水。投用蒸汽和冷卻水正常操作1、酯化反應器引粗液，并循環(huán)升溫控制反應器入口溫度為75℃2、啟動分餾塔系統(tǒng)3、反應器進原料4、醇萃取塔、醇回收塔進料5、啟動醇拔頭塔6、啟動酯提純塔7、處理粗液、提負荷正常停車停止供給原料

停分餾塔系統(tǒng)

醇拔頭塔和酯提純塔停車

醇萃取塔和醇回收塔停車

分餾塔、醇回收塔、醇拔頭塔、酯提純塔系統(tǒng)打破真空任務點06丙烯酸甲酯生產操作要點；生產操作要點酯化反應器的操作是丙烯酸甲酯生產的核心，不僅關系到產品的產量、質量、消耗，還關系到催化劑和設備的使用壽命，甚至整個車間的經濟效益。因此，一切操作條件都要維護酯化反應器的生產條件。影響酯化反應的各種因素有溫度、進料配比、停留時間等。那么這些因素如何才能達到最佳狀態(tài)？正常生產時應該如何控制和維護這些條件呢？1溫度控制影響因素控制方案預熱器的加熱功率開度新鮮原料進料量開度循環(huán)酸流量分餾塔塔底回流量循環(huán)醇流量醇回收塔的回流量反應器的壓力反應器頂部排氣閥開度當溫度波動較小時如何控制？調節(jié)以上各影響因素的閥門開度當溫度波動較大時如何控制？調節(jié)以上各影響因素的閥門開度，換旁路閥或者備用泵等備用裝置2反應器的壓力反應器頂部排氣閥開度3進料配比通過各自控制新鮮醇和酸的進料量，以及醇和酸的循環(huán)量；