丙烯酸甲酯仿真操作特點(diǎn)課件

丙烯酸甲酯仿真生產(chǎn)操作丙烯酸酯化反應(yīng)器丙烯酸分流塔醇萃取塔醇拔頭塔醇提純塔丙烯酸甲酯醇回收塔甲醇重組分廢水薄膜蒸發(fā)器丙烯酸甲酯生產(chǎn)流程方框圖丙烯酸酯化反應(yīng)器丙烯酸分流塔醇萃取塔醇拔頭塔醇提純塔丙烯酸甲酯醇回收塔甲醇重組分廢水薄膜蒸發(fā)器丙烯酸甲酯生產(chǎn)流程方框圖丙烯酸酯化反應(yīng)器丙烯酸分流塔醇萃取塔醇拔頭塔酯提純塔醇回收塔甲醇重組分回收水薄膜蒸發(fā)器產(chǎn)品甲酯丙

烯

酸

甲

酯

生

產(chǎn)

流

程CWLSLSCWCWCWLSLSCWLSCWLS丙烯酸甲醇R101T110T160T150T130T140E114V140E101FL101V111V130E140V141E130V151V161丙烯酸甲酯生產(chǎn)流程圖---酯化反應(yīng)丙烯酸甲酯生產(chǎn)流程圖---分餾塔T110丙烯酸甲酯生產(chǎn)流程總圖丙烯酸甲酯生產(chǎn)流程圖丙烯酸甲酯生產(chǎn)流程圖丙烯酸甲酯生產(chǎn)流程圖丙烯酸甲酯生產(chǎn)流程圖思考：1、丙烯酸甲酯原料是什么？2、丙烯酸甲酯工藝中核心設(shè)備是哪一個?3、丙烯酸甲酯仿真工藝與單元操作仿真的區(qū)別？4、完成丙烯酸甲酯工藝開車任務(wù)需要具備的素質(zhì)？任務(wù)點(diǎn)一、丙烯酸甲酯生產(chǎn)工藝路線選擇；任務(wù)點(diǎn)二、生產(chǎn)工藝條件影響因素分析；任務(wù)點(diǎn)三、典型設(shè)備的選擇；任務(wù)點(diǎn)四、丙烯酸甲酯生產(chǎn)中的安全、環(huán)保、節(jié)能措施；任務(wù)點(diǎn)五、丙烯酸甲酯生產(chǎn)工藝流程組織；任務(wù)點(diǎn)六、丙烯酸甲酯生產(chǎn)操作要點(diǎn)；任務(wù)點(diǎn)七、丙烯酸甲酯生產(chǎn)中可能的故障分析及應(yīng)對措施。要求：一、丙烯酸甲酯生產(chǎn)工藝路線選擇：生產(chǎn)現(xiàn)狀、生產(chǎn)方法分析比較（原料來源，催化劑性能，安全、環(huán)保分析，經(jīng)濟(jì)性分析）；二、生產(chǎn)工藝條件影響因素分析：溫度、壓力、配比、空速對生產(chǎn)收率、產(chǎn)量、濃度的影響；三、典型設(shè)備的選擇：從物料性質(zhì)、工藝條件說明反應(yīng)器、其他典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)；四、丙烯酸甲酯生產(chǎn)中安全、環(huán)保、節(jié)能措施：從物料MSDS數(shù)據(jù)，分析生產(chǎn)中可能存在的燃燒爆炸、中毒危險，從而提出相應(yīng)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；丙烯酸甲酯，含不飽和雙鍵，在均聚和共聚反應(yīng)中被廣泛應(yīng)用，生產(chǎn)丙烯酸樹脂類產(chǎn)品。75%以上的丙烯酸甲酯用于生產(chǎn)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?jiān)龀韯?、紙品膠豁劑、水處理劑、油田化學(xué)品中的降凝劑、降粘劑和陶瓷的助劑等。任務(wù)點(diǎn)一：丙烯酸甲酯生產(chǎn)工藝路線選擇：生產(chǎn)現(xiàn)狀、生產(chǎn)方法分析比較（原料來源，催化劑性能，安全、環(huán)保分析，經(jīng)濟(jì)性分析）；直接酯化法：丙烯酸與甲醇直接酯化但丙烯酸來源有多種，因而有不同生產(chǎn)路線。酯化反應(yīng)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(diǎn)催化效率高，價廉易得催化效率高，技

術(shù)成熟，污染小，腐蝕小。，可重

復(fù)利用；易于連

續(xù)生產(chǎn)。催化活性高、不污染環(huán)境、對設(shè)備無腐蝕、易分離及再生處理簡單缺點(diǎn)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，副反應(yīng)多污染大。路線長。小噸位間歇生產(chǎn)。催化劑相對貴。暫無工業(yè)成熟案例。選擇結(jié)論：磺酸型離子交換樹脂連續(xù)生產(chǎn)工藝丙烯酸生產(chǎn)方法生產(chǎn)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(shù)先進(jìn)性效率低60-70%、消耗大，已被淘汰反應(yīng)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，工藝簡單易行，但只

限于生產(chǎn)甲酯和乙酯。生產(chǎn)高級酯時，尚需工藝技術(shù)先進(jìn)、成本低、效益高已被淘汰進(jìn)一步采用酯交換法，目前仍有小裝置使用。安全環(huán)保采用劇毒的氰化物，操作危險性極大,有反應(yīng)不易控制，壓力高，溶劑

多，污染大有致癌物副產(chǎn)品難處理，污染嚴(yán)重，原料有劇毒反應(yīng)易于控制大量的硫酸一硫酸銨副產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性乙炔價格大大高于丙烯，成本高原料價格較貴。投資較少，但成本高成本低目前工業(yè)上基本都采用丙烯兩步氧化法生產(chǎn)丙烯酸，再和醇酯化生產(chǎn)相應(yīng)的酯。丙烯兩步氧化法技術(shù)在新(擴(kuò))建的工業(yè)生產(chǎn)裝置中約占95%，可謂一枝獨(dú)秀?，F(xiàn)擁有丙烯兩步氧化法技術(shù)的主要有日本觸媒化學(xué)、日本三菱化學(xué)(MCC)、德國巴斯夫(BASF)和sohio公司。兩步法反應(yīng)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(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，工業(yè)上大多采用列管

式反應(yīng)器，并用適當(dāng)?shù)膫鳠峤橘|(zhì)及時有效的移走反應(yīng)熱。任務(wù)點(diǎn)02

生產(chǎn)工藝條件影響因素分析：溫度、壓力、配比、空速對生產(chǎn)收率、產(chǎn)量、濃度的影響；酯化反應(yīng)原理主反應(yīng)丙烯酸與醇的酯化反應(yīng)是一種生產(chǎn)有機(jī)酯的反應(yīng)。其反應(yīng)方程式如下：CH2=CHCOOH+CH3OH

<==>CH2=CHCOOCH3+H2O可逆，放熱副反應(yīng)CH2=CHCOOH十2CH3OH———>(CH3O)CH2CH2COOCH3+H2OMPM：(3-甲氧基丙酸甲酯)2CH2=CHCOOH十CH3OH———>CH2=CHCOOC2H4COOCH3+H2OD-M(3-丙烯酰氧基丙酸甲酯／二聚丙烯酸甲酯)CH3COOH+R-OH——>CH3COOR十H2OC2H5COOH+R-OH——>C2H5COOR十H2O四、工藝參數(shù)分析溫度：70℃左右(MA)壓力0.3MPa醇／酸摩爾比：0.75要求條件熱力學(xué)分析動力學(xué)分析催化劑要求經(jīng)濟(jì)性能溫度稍不利提高速率高（過高不利）壓力稍高速率（抑制甲醇?xì)饣┐妓崤浔却蓟蛩徇^量醇或酸過量酸過量（易分離）停留時間長有利過長不利水含量不利原料純度高任務(wù)點(diǎn)03

典型設(shè)備的選擇：從物料性質(zhì)、工藝條件說明反應(yīng)器、其他典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)；序號設(shè)備位號設(shè)備名稱（中英文）設(shè)備原理1R101ESTERIFICATIONREACTOR酯化反應(yīng)器①甲酯的酯化反應(yīng)在固定床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行它是一個可逆反應(yīng)，本工藝采用酸過量使反應(yīng)向正方向進(jìn)行2T110AA

FRACTIONATOR丙烯酸分餾塔①丙烯酸回收是利用丙烯酸分餾塔精餾的原理3T130ALCOHOL

EXTRACTIONCOLUMN醇萃取塔①醇萃取塔：利用甲醇易溶于水的物性，用水將甲醇從主物流中萃取出來4T140ALCOHOLRECOVERYCOLUMN醇回收塔①精餾塔：T130底部得到的萃取液經(jīng)過精餾，大部分水從塔底排出，甲醇和甲酯從塔頂蒸出，返回反應(yīng)器循環(huán)使用5T150ALCOHOLTOPPINGCOLUMN醇拔頭塔①精餾塔：利用精餾的原理，將主物流中少部分的醇從塔頂蒸出，含有甲酯和少部分重組分的物流從塔底排出，并進(jìn)一步分離6T160ESTER

PURIFICCATIONCOLUMN酯提純塔①酯精制塔為精餾塔②利用精餾的原理，將主物流從塔頂蒸出，塔底部分重組分返回丙烯酸分餾塔重新

回收9E114T1102ND

REBOILERT110二段再沸器薄膜蒸發(fā)器反應(yīng)特點(diǎn)對反應(yīng)器要求物料為液態(tài)，催化劑為固體液固相反應(yīng)器：固定床、流化床、釜式反應(yīng)器等可逆微放熱反應(yīng)1、溫度要求：預(yù)熱至70℃左右2、供熱要求：反應(yīng)熱基本可維持反應(yīng)3、供熱方式：壓力基本無影響壓力要求：接近常壓下進(jìn)行溫度過高不利于正反應(yīng)進(jìn)行，副反應(yīng)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(yīng)較均勻單段絕熱式固定床任務(wù)點(diǎn)04

丙烯酸甲酯生產(chǎn)中安全、環(huán)保、節(jié)能措施：從物料MSDS數(shù)據(jù)，分析生產(chǎn)中可能存在的燃燒爆炸、中毒危險，從而提出相應(yīng)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(xiàng)目涉及危險化學(xué)品特性一覽表序號危險物質(zhì)名稱熔點(diǎn)（℃）沸點(diǎn)（℃）閃點(diǎn)（℃）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(diǎn)℃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(shù)方案三廢來源三廢組成預(yù)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(dāng)

降低精餾溫度，避免多聚物產(chǎn)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(chǎn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)料三、節(jié)能技術(shù)方案整個生產(chǎn)工藝中溫度均不高，熱量回收利用經(jīng)濟(jì)意義不大精餾塔可考慮采用熱泵技術(shù)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(jìn)入醇回收塔任務(wù)點(diǎn)05

丙烯酸甲酯生產(chǎn)工藝流程組織2、反應(yīng)工段維持反應(yīng)條件技術(shù)方案反應(yīng)熱利用方案初步分離方案溫度壓力預(yù)熱進(jìn)料出口閥門不利用，反應(yīng)液溫度適合分餾塔進(jìn)料溫度單程轉(zhuǎn)化率高，不進(jìn)行初分后

循環(huán)丙烯酸（新）丙烯酸（回收）甲醇甲醇（回收）儲存儲罐設(shè)備儲罐設(shè)備輸送泵泵泵泵計(jì)量流量自控流量自控流量自控流量自控預(yù)處理預(yù)熱（水蒸氣？反應(yīng)液？）1、原料及預(yù)處理工段分離類型物料特性分離方案液液分離丙烯酸、多聚物蒸發(fā)液液分離水、甲醇、丙烯酸甲酯萃取液液分離甲醇、甲酯精餾液液分離水、甲醇精餾3、產(chǎn)物分離方案任務(wù)點(diǎn)05生產(chǎn)工藝流程組織反應(yīng)系統(tǒng)（反應(yīng)器）（熱交換）（反應(yīng)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(yù)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）繪制工藝流程圖順序圖面：從左至右：原料預(yù)處理－－反應(yīng)系統(tǒng)－－分離精制

思路：首先反應(yīng)系統(tǒng)，再原料預(yù)處理系統(tǒng)，再分離精制系統(tǒng)考慮原料的回收利用，能量的合理利用，三廢的處理。甲酯開車操作一、準(zhǔn)備工作啟動真空系統(tǒng)V161、T160脫水T130、T140建立水循環(huán)二、R101引粗液，并循環(huán)升溫三、啟動T110系統(tǒng)四、反應(yīng)器進(jìn)原料五、T130、T140進(jìn)料六、啟動T150七、啟動T160八、處理粗液、提負(fù)荷任務(wù)點(diǎn)06

丙烯酸甲酯生產(chǎn)操作要點(diǎn)；生產(chǎn)操作要點(diǎn)酯化反應(yīng)器的操作是丙烯酸甲酯生產(chǎn)的核心，不僅關(guān)系到產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、消耗，還關(guān)系到催化劑和設(shè)備的使用壽命，甚至整個車間的經(jīng)濟(jì)效益。因此，一切操作條件都要維護(hù)酯化反應(yīng)器的生產(chǎn)條件。影響酯化反應(yīng)的各種因素有溫度、進(jìn)料配比、停留時間等。那么這些因素如何才能達(dá)到最佳狀態(tài)？正常生產(chǎn)時應(yīng)該如何控制和維護(hù)這些條件呢？1溫度控制酯化反應(yīng)器的溫度的判斷和控制方法？有哪些因素影響反應(yīng)溫度高低？當(dāng)溫度波動較小時如何控制？當(dāng)溫度波動較大時如何控制？

2反應(yīng)器的壓力3進(jìn)料配比控制反應(yīng)器進(jìn)料配比的控制方法？4停留時間控制反應(yīng)器停留時間的控制方法？1溫度控制影響因素控制方案預(yù)熱器的加熱功率開度新鮮原料進(jìn)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(yīng)器的壓力反應(yīng)器頂部排氣閥開度當(dāng)溫度波動較小時如何控制？調(diào)節(jié)以上各影響因素的閥門開度當(dāng)溫度波動較大時如何控制？調(diào)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(yīng)器的壓力反應(yīng)器頂部排氣閥開度3進(jìn)料配比通過各自控制新鮮醇和酸的進(jìn)料量，以及醇和酸的循環(huán)量；同時控制其比值，保證各自進(jìn)料總量和比值在正常范圍內(nèi)。

4停留時間通過生產(chǎn)要求的酯化