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丙烯酸甲酯工艺说明
15000吨/年丙烯酸甲酯生产工艺
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丙烯酸甲酯生产流程框图
2.2丙烯酸甲酯生产
2.2.1R101
2.2.2T110
2.2.3E114
2.2.4T130
2.2.5T140
2.2.6T150
2.2.7T160
2.2.5伴热系统图
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
序号
设备位号
设备名称(中英文)
设备规格
1
E101
R101PREHEATER
R101预热器
A=25m2 ;Ø400×3000
2
FL101A/B
REACTORRECYCLEFILTER反应器循环过滤器
A=10m2
3
R101
ESTERIFICATIONREACTOR
酯化反应器
Ø800×5000
4
T110
AAFRACTIONATOR
丙烯酸分馏塔
Ø400×5000
5
E112
T110CONDENSER
T110冷凝器
A=25m2 ;Ø400×3000
6
V111
T110RECEIVER
T110塔顶受液罐
V=5m3 ;Ø1600×2000
7
P111A/B
T110REFLUXPUMP
T110回流泵
IH65-50-160,防爆电机
Q=25m3/h;H=32m;N=5.5kw
8
P112A/B
V111WATERDRAWOFFPUMP
V111回流泵
IH50-32-125,防爆电机
Q=12.5m3/h;H=20m;N=2.2kw
9
E114
T1102NDREBOILER
T110二段再沸器
A=15m2 ;Ø400×3000
10
E130
T130FEEDCOOLER
T130给料冷却器
A=15m2 ;Ø400×3000
11
T130
ALCOHOLEXTRACTIONCOLUMN
醇萃取塔
Ø400×60000
12
V130
V130WATERFEEDDRUM
V130给水罐
V=3m3 ;Ø1400×1600
13
P130A/B
T130WATERFEEDPUMP
T130给水泵
IH50-32-125,防爆电机
Q=12.5m3/h;H=20m;N=2.2kw
14
V140
T140BUFFERDRUM
T140缓冲罐
V=1m3 ;Ø800×18000
15
P142A/B
T140FEEDPUMP
T140给料泵
IH50-32-160,防爆电机
Q=12.5m3/h;H=32m;N=3kw
16
E140
T140BOTTOMS1STCOOLER
T140底部一段冷却器
A=15m2 ;Ø400×3000
17
T140
ALCOHOLRECOVERYCOLUMN
醇回收塔
Ø400×5000
18
E144
T140BOTTOMS2NDCOOLER
T140底部二段冷却器
A=15m2 ;Ø400×3000
19
E142
T140CONDENSER
T140塔顶冷凝罐
A=15m2 ;Ø400×3000
20
V141
T140RECEIVER
T140塔顶受液罐
V=3m3 ;Ø1400×1600
21
P141A/B
T140REFLUXPUMP
T140回流泵
IH50-32-160,防爆电机
Q=12.5m3/h;H=32m;N=3kw
22
T150
ALCOHOLTOPPINGCOLUMN
醇拔头塔
Ø400×5000
23
E152
T150CONDENSER
T150塔顶冷却器
A=15m2 ;Ø400×3000
24
V151
T150RECEIVER
T150塔顶受液罐
V=2m3 ;Ø1200×1800
25
P151A/B
T150REFLUXPUMP
T150回流泵
IH50-32-160,防爆电机
Q=12.5m3/h;H=32m;N=3kw
26
P150A/B
T150BOTTOMSPUMP
T150底部泵
IH50-32-160,防爆电机
Q=12.5m3/h;H=32m;N=3kw
27
T160
ESTERPURIFICCATIONCOLUMN
酯提纯塔
Ø800×5500
28
P160A/B
T160REFLUXPUMP
T160回流泵
IH50-32-160,防爆电机
Q=12.5m3/h;H=32m;N=3kw
29
E162A/B
T160CONDENSER
T160塔顶冷却器
A=25m2 ;Ø400×3000
30
V161
T160RECEIVER
T160塔顶受液罐
V=5m3 ;Ø1400×2800
31
P161A/B
T160REFLUXPUMP
T160回流泵
IH50-32-160,防爆电机
Q=12.5m3/h;H=32m;N=3kw
32
E111
T110REBOILER
T110再沸器
A=40m2 ;Ø600×3000
33
P110A/B
T110BOTTOMSPUMP
T110塔底泵
IH50-32-160,防爆电机
Q=12.5m3/h;H=32m;N=3kw
34
P114A/B
E114BOTTOMSPUMP
E114底部泵
IH50-32-160,防爆电机
Q=12.5m3/h;H=32m;N=3kw
35
E141
T140REBOILER
T140再沸器
A=40m2 ;Ø600×3000
36
P140A/B
T140BOTTOMSPUMP
T140底部泵
IH50-32-160,防爆电机
Q=12.5m3/h;H=32m;N=3kw
37
E151
T150REBOILER
T150再沸器
A=40m2 ;Ø600×3000
38
E161
T160REBOILER
T160再沸器
A=40m2 ;Ø600×3000
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