整理丙烯酸甲酯工艺仿真软件手册.docx

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整理丙烯酸甲酯工艺仿真软件手册

丙烯酸甲酯工艺仿真培训系统

操作手册

第一章生产原理及工艺特点

在该单元中丙烯酸与甲醇反应，生成丙烯酸甲酯，磺酸型离子交换树脂被用作催化剂。

1.1酯化反应原理

丙烯酸与醇的酯化反应是一种生产有机酯的反应。

其反应方程式如下：

CH2=CHCOOH+CH3OH<==>CH2=CHCOOCH3+H2O

这是一个平衡反应，为使反应有向有利于产品生成的方向进行，采用一些方法，一种方法是用比反应量过量的酸或醇，另一种方法是从反应系统中移除产物。

1.2丙烯酸与甲醇的酯化反应

（1）酯化反应器的主反应

酯化反应器的主反应的化学方程式如下：

H+（IER）*

CH2=CHCOOH+CH3OH<==>CH2=CHCOOCH3+H2O

AAMEOHMA

*IER指离子交换树脂

（2）酯化反应器的副反应

CH2=CHCOOH十2CH3OH———>（CH3O）CH2CH2COOCH3+H2O

MPM：

（3-甲氧基丙酸甲酯）

H+（IER）*

2CH2=CHCOOH十CH3OH———>CH2=CHCOOC2H4COOCH3+H2O

D-M（3-丙烯酰氧基丙酸甲酯／

二聚丙烯酸甲酯）

H+（1ER）

CH2=CHCOOH+CH3OH———>HOC2H4COOCH3

HOPM（3-羟基丙酸甲酯）

H+（1ER）

CH2=CHCOOH+CH3OH——>CH3OC2H4COOH

MPA（3-甲氧基丙酸）

H+（1ER）

2CH2=CHCOOH———>CH2=CHCOOC2H4COOH

D-AA（3·丙烯酰氧基丙酸／

二聚丙烯酸）

其他副产物是由于原料中的杂质的反应而形成的。

典型的丙烯酸中的杂质的反

应如下：

CH3COOH+R-OH——>CH3COOR十H2O

C2H5COOH+R-OH——>C2H5COOR十H2O

丙烯酸甲酯的酯化反应在固定床反应器内进行，它是一个可逆反应，本工艺采用酸过量使反应向正方向进行。

反应在如下情况下进行：

温度：

75℃（MA）

醇／酸摩尔比：

0．75（MA）

由于甲酯易于通过蒸馏的方法从丙烯酸中分离出来，从经济性角度，醇的转化率被设在60％-70％的中等程度。

未反应的丙烯酸从精制部分被再次循环回反应器后转化为酯。

用于甲酯单元的离子交换树脂的恶化因素有：

金属离子的玷污、焦油性物质的覆盖、氧化、不可撤回的溶涨等。

因此，如果催化剂有意被长期使用，这些因素应引起注意。

被金属铁离子玷污导致的不可撤回的溶涨应特别注意。

1.3丙烯酸回收

丙烯酸回收是利用丙烯酸分馏塔精馏的原理，轻的甲酯、甲醇和水从塔顶蒸出，重的丙烯酸从塔底排出来。

1.4醇萃取及回收

醇萃取塔利用醇易溶于水的物性，用水将甲酯从主物流中萃取出来，同时萃取液夹带了一些甲酯，再经过醇回收塔，经过精馏，大部分水从塔底排出，甲醇和甲酯从塔顶蒸出，返回反应器循环使用。

1.5醇拔头

醇拔头塔为精馏塔，利用精馏的原理，将主物流中少部分的醇从塔顶蒸出，含有甲酯和少部分重组分的物流从塔底排出，并进一步分离。

1.6酯精制

酯精制塔为精馏塔，利用精馏的原理，将主物流从塔顶蒸出，塔底部分重组分返回丙烯酸分馏塔重新回收。

第二章生产流程说明

2.1丙烯酸甲酯生产总流程

2.2丙烯酸甲酯生产流程框图

2.3丙烯酸甲酯生产流程叙述

2.3.1从罐区来的新鲜的丙烯酸和甲醇与从醇回收塔（T140）顶回收的循环的甲醇以及从丙烯酸分馏塔（T110）底回收的经过循环过滤器（FL101）的部分丙烯酸作为混合进料，经过反应预热器（E101）预热到指定温度后送至R101（酯化反应器）进行反应。

为了使平衡反应向产品方向移动，同时降低醇回收时的能量消耗，进入R101的丙烯酸克分子数过量。

2.3.2从R101排出的产品物料送至T110（丙烯酸分馏塔）。

在该塔内，粗丙烯酸甲酯、水、甲醇作为一种均相共沸混合物从塔顶回收，作为主物流进一步提纯，经过E112冷却进入V111（T110回流罐），在此罐中分为油相和水相，油相由P111A/B抽出，一路作为T110塔顶回流，另一路和山P112A/B抽出的水相一起作为T130（醇萃取塔）的进料。

同时，从塔底回收未转化的丙烯酸。

2.3.3T110塔底，一部分的丙烯酸及酯的二聚物、多聚物和阻聚剂等重组分送至E114（薄膜蒸发器）分离出丙烯酸，回收到T110中，重组分送至废水处理单元重组分储罐。

2.3.4T110的塔顶流出物经E130（醇萃取塔进料冷却器）冷却后被送往T130（醇萃取塔）。

由于水-甲醇-甲酯为三元共沸系统，很难通过简单的蒸馏从水和甲醇中分离出甲酯，因此采用萃取的方法把甲酯从水和甲醇中分离出来。

从V130由P130A/B抽出溶剂（水）加至萃取塔的顶部，通过液一液萃取，将未反应的醇从粗丙烯酸甲酯物料中萃取出来。

2.3.5从T130底部得到的萃取液进到V140,再经P142A/B抽出，经过E140与醇回收塔底分离出的水换热后进入T140（醇回收塔）。

在此塔中，在顶部回收醇并循环至R101。

基本上由水组成的T140的塔底物料经E140与进料换热后，再经过E144用10℃的冷冻水冷却后，进入V130，再经泵抽出循环至T130重新用作溶剂（萃取剂），同时多余的水作为废水送到废水罐。

T140顶部是回收的甲醇，经E142循环水冷却进入到V141，再经由P141A/B抽出，一路作为T140塔顶回流，另一路是回收的醇与新鲜的醇合并为反应进料。

2.3.6抽余液从T130的顶部排出并进入到T150（醇拔头塔）。

在此塔中，塔顶物流经过E152用循环水冷却进入到V151，油水分成两相，水相自流入V140，油相再经由P151A/B抽出，一路作为T150塔顶回流，另一路循环回至T130作为部分进料以重新回收醇和酯。

塔底含有少量重组分的甲酯物流经P150A/B进入塔提纯。

2.3.7T150的塔底流出物送往T160（酯提纯塔）。

在此，将丙烯酸甲酯进行进一步提纯，含有少量丙烯酸、丙烯酸甲酯的塔底物流经P160A/B循环回T110继续分馏。

塔顶作为丙烯酸甲酯成品在塔顶馏出经E162A/B冷却进入V161（丙烯酸产品塔塔顶回流罐）中，由P161A/B抽出，一路作为T160塔顶回流返回T160塔，另一路出装置至丙烯酸甲酯成品日罐。

第三章设备一览表

甲酯设备总览（包括反应器、塔、泵、加热器）

序号

设备位号

设备名称（中英文）

设备原理

1

E101

R101PREHEATER

R101预热器

换热器

2

FL101A/B

REACTORRECYCLEFILTER反应器循环过滤器

3

R101

ESTERIFICATIONREACTOR

酯化反应器

1这是固定床反应器

2甲酯的酯化反应在固定床反应器内进行它是一个可逆反应，本工艺采用酸过量使反应向正方向进行

4

T110

AAFRACTIONATOR

丙烯酸分馏塔

1这是精馏塔

2丙烯酸回收是利用丙烯酸分馏塔精馏的原理

5

E112

T110CONDENSER

T110冷凝器

冷凝器

6

V111

T110RECEIVER

T110塔顶受液罐

油水气三项分离器（堰板式），左边分离出来水通过泵P112A/B进入缓冲罐，右边是分离出来的油（主要是醇、酯），同过P111A/B进入下一单元。

7

P111A/B

T110REFLUXPUMP

T110回流泵

8

P112A/B

V111WATERDRAWOFFPUMP

V111排水泵

9

E114

T1102NDREBOILER

T110二段再沸器

薄膜蒸发器

10

E130

T130FEEDCOOLER

T130给料冷却器

11

T130

ALCOHOLEXTRACTIONCOLUMN

醇萃取塔

1这是醇萃取塔

2利用甲醇易溶于水的物性，用水将甲醇从主物流中萃取出来

12

V130

V130WATERFEEDDRUM

V130给水罐

13

P130A/B

T130WATERFEEDPUMP

T130给水泵

14

V140

T140BUFFERDRUM

T140缓冲罐

15

P142A/B

T140FEEDPUMP

T140给料泵

16

E140

T140BOTTOMS1STCOOLER

T140底部一段冷却器

17

T140

ALCOHOLRECOVERYCOLUMN

醇回收塔

1这是精馏塔

2T130底部得到的萃取液经过精馏，大部分水从塔底排出，甲醇和甲酯从塔顶蒸出，返回反应器循环使用

18

E144

T140BOTTOMS2NDCOOLER

T140底部二段冷却器

19

E142

T140CONDENSER

T140塔顶冷凝罐

20

V141

T140RECEIVER

T140塔顶受液罐

21

P141A/B

T140REFLUXPUMP

T140回流泵

22

T150

ALCOHOLTOPPINGCOLUMN

醇拔头塔

1醇拔头塔为精馏塔

2利用精馏的原理，将主物流中少部分的醇从塔顶蒸出，含有甲酯和少部分重组分的物流从塔底排出，并进一步分离

23

E152

T150CONDENSER

T150塔顶冷却器

24

V151

T150RECEIVER

T150塔顶受液罐

分离器，下面是水包，上面是油包，水自流进入到V140做萃取液。

25

P151A/B

T150REFLUXPUMP

T150回流泵

26

P150A/B

T150BOTTOMSPUMP

T150底部泵

27

T160

ESTERPURIFICCATIONCOLUMN

酯提纯塔

1酯精制塔为精馏塔

2利用精馏的原理，将主物流从塔顶蒸出，塔底部分重组分返回丙烯酸分馏塔重新回收

28

P160A/B

T160REFLUXPUMP

T160回流泵

29

E162A/B

T160CONDENSER

T160塔顶冷却器

30

V161

T160RECEIVER

T160塔顶受液罐

31

P161A/B

T160REFLUXPUMP

T160回流泵

32

E111

T110REBOILER

T110再沸器

33

P110A/B

T110BOTTOMSPUMP

T110塔底泵

34

P114A/B

E114BOTTOMSPUMP

E114底部泵

35

E141

T140REBOILER

T140再沸器

36

P140A/B

T140BOTTOMSPUMP

T140底部泵

37

E151

T150REBOILER

T150再沸器

38

E161

T160REBOILER

T160再沸器

第四章主要操作条件及工艺指标

位号

单位

数值指标

备注

R101（酯化反应器）

流量

FIC101

Kg/h

1841.36

AA至E101

FIC104

Kg/h

744.75

MEOH至E101

FIC106

Kg/h

1741.23

甲酯粗液至E101

FIC109

Kg/h

3037.30

T110底部物料至E101

温度

TIC101

℃

75

R101入口温度

压力

PIC101

KpaA

301.00

R101反应器压力

T110（丙烯酸分流塔）

流量

FIC110

Kg/h

1518.76

T110塔釜至E114

FIC112

Kg/h

6746.33

V111至T110回流

FIC113

Kg/h

新增加的六个内容是：

风险评价；公众参与；总量控制；清洁生产和循环经济；水土保持；社会环境影响评价。

1962.79

2）应用环境质量标准时，应结合环境功能区和环境保护目标进行分级。

V111水相至T130

C.环境影响报告书FIC117

Kg/h

1400.00

V111油相至T130

3.完整性原则；

FIC107

Kg/h

2135.00

直接市场评估法又称常规市场法、物理影响的市场评价法。

它是根据生产率的变动情况来评估环境质量变动所带来影响的方法。

LPS（塔底再沸蒸汽）至E111

1.规划环境影响评价的报审

（二）建设项目环境影响评价的工作等级

（一）安全评价的内涵

4.选择评价方法

环境影响评价工程师课主持进行下列工作：

温度

TI111

℃

41

T110塔顶温度

TI109

℃

69

T110进料段温度

TI108

℃

80

T110塔底温度

TI113

℃

89

再沸器E111至T110温度

TG110

℃

36

回流罐现场温度显示

压力

PI104

KpaA

28.70

T110塔顶压力

PI103

KpaA

34.70

T110塔釜压力

PIC109

KpaA

27.86

V111罐压力

E114（薄膜蒸发器）

流量

FIC110

Kg/h

1518.76

T110至E114

FIC119

Kg/h

462

LPS至E114

FIC122

Kg/h

74.24

E114至重组分回收

FI120

Kg/h

700

E114回流

温度

TIC115

℃

120.50

E114温度

压力

PI110

KpaA

35.33

E114压力

T130（醇萃取塔）

流量

FIC129

Kg/h

4144.91

V130至T130

FIC131

Kg/h

5371.94

V140至T140

FI128

Kg/h

3445.73

T130至T150

温度

TI125

℃

25

T130温度

压力

PIC117

KpaA

301.00

T130压力

T140（醇回收塔）

流量

FIC134

Kg/h

1400.00

LPS至E141

FIC135

Kg/h

2210.81

V141至T140回流

FIC137

Kg/h

779.16

T140至R101

温度

TI134

℃

60

T140塔顶温度

TIC133

℃

81

T140第19块塔板温度

TI132

℃

89

T140第5块塔板温度

TI131

℃

92

T140塔釜温度

TI135

℃

95

再沸器E141至T140温度

TG141

℃

40

V141温度

压力

PI121

KpaA

62.70

T140塔顶压力

PI120

KpaA

76.00

T140塔釜压力

PIC123

KpaA

61.33

V141压力

T150（醇拔头塔）

流量

FIC140

Kg/h

896.00

LPS至E151

FIC141

Kg/h

2194.77

T150至T160

FIC142

Kg/h

2026.01

V151至T150回流

FIC144

Kg/h

1241.51

V151至T130

FIC145

Kg/h

44.29

V151至V140

温度

TI142

℃

61

T150塔顶温度

TI141

℃

65

T150第23块塔板温度

TIC140

℃

70

T150第5块塔板温度

TI143

℃

74

再沸器E151至T150温度

TI139

℃

71

T150塔釜温度

TG151

℃

40

V151温度

压力

PI125

KpaA

62.66

T150塔顶压力

PI126

KpaA

72.66

T150塔釜压力

PIC128

KpaA

61.33

V151压力

T160（酯提纯塔）

流量

FIC149

Kg/h

952

LPS至E161

FIC150

Kg/h

3286.66

V161至T160回流

FIC151

Kg/h

64.05

T160至T110

FIC153

Kg/h

2191.08

T160至MA

温度

TI151

℃

38

T160塔顶温度

TI150

℃

40

T160第15块塔板温度

TIC148

℃

45

T160第5块塔板温度

TI152

℃

64

再沸器E161至T160温度

TI147

℃

56

T160塔釜温度

TG161

℃

36

V161温度

压力

PI130

KpaA

21.30

T160塔顶压力

PI131

KpaA

26.70

T160塔釜压力

PIC133

KpaA

20.70

V161压力

第五章操作规程

甲酯开车操作

一、准备工作

1.1启动真空系统

1.1.1打开压力控制阀PV109及其前后阀VD201、VD202，给T110系统抽真空。

1.1.2打开压力控制阀PV123及其前后阀VD517、VD518，给T140系统抽真空。

1.1.3打开压力控制阀PV128及其前后阀VD617、VD618，给T150系统抽真空。

1.1.4打开压力控制阀PV133及其前后阀VD722、VD723，给T160系统抽真空。

1.1.5打开阀VD205、VD305、VD504、VD607、VD701，分别给T110、E114、T140、T150、T160投用阻聚剂空气。

1.2V161、T160脱水

1.2.1打开VD711阀，向V161内引产品MA。

1.2.2待V161达到一定液位后，启动P161A/B；打开控制阀FV150及其前后阀VD718、VD719，向T160引MA。

1.2.3待T160底部有一定液位后，关闭控制阀FV150。

1.2.4关闭MA进料阀VD711。

1.3T130、T140建立水循环

1.3.1打开V130顶部手阀V402，引FCW到V130。

1.3.2待V130达到一定液位后，启动P130A/B；打开控制阀FV129及其前后阀VD410、VD411，将水引入T130。

1.3.3打开T130顶部排气阀VD401，并通过排气阀观察T130是否装满水。

1.3.4待T130装满水后，关闭排气阀VD401；同时打开控制阀LV110及其前后阀VD408、VD409，向V140注水；打开控制阀PV117及其前后阀VD402、VD403，同时打开阀VD406，将T130顶部物流排至不合格罐，控制T130压力301kpaA。

1.3.5待V140有一定液位后，启动P142A/B；打开控制阀FV131及其前后阀VD509、VD510，向T140引水。

1.3.6打开阀V502，给E142投冷却水。

1.3.7待T140液位达到50%后，打开蒸汽阀XV106；同时打开控制阀FV134及其前后阀VD502、VD503，给E141通蒸汽。

1.3.8打开阀V501，给E144投冷却水。

1.3.9启动P140A/B；打开控制阀LV115及其前后阀VD515、VD516，使T140底部液体经E140、E144排放到V130。

1.3.10待V41达到一定液位后，启动P141A/B；打开控制阀FV135及其前后阀VD511、VD512，向T140打回流；打开控制阀FV137及其前后阀VD513、VD514；同时打开阀VD507，将多余水引至不合格罐。

二、R101引粗液，并循环升温

2.1R101进料前去伴热系统投用R101系统伴热。

2.2打开控制阀FV106及其前后阀VD101、VD102，向R101引入粗液；打开R101顶部排气阀VD117排气。

2.3待R101装满粗液后，关闭排气阀VD117，打开VD119；同时打开控制阀PV101及其前后阀VD124、VD125，将粗液排出；调节PV101的开度，控制R101压力301kpaA。

2.4待粗液循环均匀后，打开控制阀TV101及其前后阀VD122、VD123，向E-301供给蒸汽；调节TV101的开度，控制反应器入口温度为75℃。

三、启动T110系统

3.1打开阀VD225、VD224，向T110、V111加入阻聚剂。

3.2打开阀V203、V401，分别给E112、E130投冷却水。

3.3T110进料前去伴热系统投用T110系统伴热。

3.4待R101出口温度、压力稳定后，打开去T110手阀VD118，将粗液引入T110；同时关闭手阀VD119。

3.5待T110液位达到50%后，启动P110A/B；打开FL101A前后阀VD111、VD113；打开控制阀FV109及其前后阀VD115、VD116；同时打开VD109，将T110底部物料经FL101排出。

3.6投用E114系统伴热。

3.7待T110液位达到50%后，打开阀XV103；同时打开控制阀FV107及其前后阀VD214、VD215，启动系统再沸器。

3.8待V111水相达到一定液位后，启动泵P112A/B；打开控制阀FV117及其前后阀VD216、VD217；打开阀VD218、打开阀VD213，将水排出，控制水相液位。

3.9待V111油相液位LIC103达到一定液位后，启动P111A/B。

打开控制阀FV112及其前后阀VD208、VD209，给T110打回流；打开控制阀FV113及其前后阀VD210、VD211，将部分液体排出。

3.10待T110液位稳定后，打开控制阀FV110及其前后阀VD206、VD207，将T110底部物料引至E114。

3.11待E114达到一定液位后，启动P114A/B；打开阀V301，向E114打循环。

3.13待E114液位稳定后，打开控制阀FV122及其前后阀VD311、VD312；同时打开VD310，将物料排出。

3.14按UT114按钮，启动E114转子。

3.15打开阀XV104，同时打开控制阀FV119及其前后阀VD316、VD317，向E114通入蒸汽LP5S。

四、反应器进原料

4.1打开手阀VD105，打开控制阀FV104及其前后阀VD120、VD121，新鲜原料进料流量为正常量的80%，调节控制阀FV104的开度，控制流量为595.8kg/h。

4.2打开控制阀FV101及其前后阀VD103、VD104，