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1、丙烯酸甲酯工艺仿真培训系统丙烯酸甲酯工艺仿真培训系统 操作手册操作手册 北京东方仿真软件技术有限公司北京东方仿真软件技术有限公司 二一五年三月二一五年三月 I 目录目录 一工艺流程简介.2 1. 工艺原理2 2. 装置流程说明3 二设备列表.5 三工艺卡片.7 四 复杂控制.10 五联锁系统.10 六操作规程.11 6.1 冷态开车.11 6.2 正常停车.19 七事故及处理方法.23 八主要操作组画面.25 2 一工艺流程简介一工艺流程简介 1. 工艺原理工艺原理 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 酯化反应原理酯化反应原理 丙烯酸与醇的酯化
2、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+CH3OHCH2=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)CH2CH2CO
3、OCH3+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+CH3OHHOC2H4COOCH3 HOPM(3-羟基丙酸甲酯) H+(1ER) CH2=CHCOOH+CH3OH CH3OC2H4COOH MPA(3-甲氧基丙酸) H+(1ER) 2CH2=CHCOOHCH2=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：
4、 CH3COOH+R-OHCH3COOR 十 H2O 3 C2H5COOH+R-OHC2H5COOR 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：075(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
5、。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 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及回收 醇萃取塔利用醇易溶于水的物性， 用水将甲醇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 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 酯精制塔为精馏塔，利用精馏的原理
6、，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。 2. 装置流程说明装置流程说明 2.1 丙烯酸甲酯生产总流程丙烯酸甲酯生产总流程 4 2.2 丙烯酸甲酯生产流程框图丙烯酸甲酯生产流程框图 2.3 丙烯酸甲酯生产流程叙述丙烯酸甲酯生产流程叙述 丙烯酸 酯化反应器 丙烯酸分流 醇萃取塔 醇拔头塔 酯提纯塔 丙烯酸甲酯 醇回收塔 甲醇 重组分 废水 薄膜蒸发器 5 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 R
7、101(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 的丙烯酸过量。 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 抽出，一路作为 T110 塔顶 回流，另一路和 P112A 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。 3、T110 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
8、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。 4、T110 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 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。 5、从 T130 底部得到的萃取液进到 V140,再经 P142A 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
9、，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 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。 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
10、由 P151A 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 进入塔提纯。 7、T150 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 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 冷却进入 V161(丙烯酸产品塔塔顶回流罐)中，由 P161A 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罐。 二设备列表二设备列表 序号序号设备位号设备位号设备名称设
11、备名称 6 1E101R101 预热器 2FL101A/B反应器循环过滤器 3R101酯化反应器 4T110丙烯酸分馏塔 5E112T110 冷凝器 6V111T110 塔顶受液罐 7P111AT110 回流泵 8P112AV111 排水泵 9E114T110 二段再沸器 10E130T130 给料冷却器 11T130醇萃取塔 12V130V130 给水罐 13P130AT130 给水泵 14V140T140 缓冲罐 15P142AT140 给料泵 16E140T140 底部一段冷却器 17T140醇回收塔 18E144T140 底部二段冷却器 19E142T140 塔顶冷凝罐 20V141T
12、140 塔顶受液罐 21P141AT140 回流泵 22T150醇拔头塔 23E152T150 塔顶冷却器 24V151T150 塔顶受液罐 25P151AT150 回流泵 26P150AT150 底部泵 27T160酯提纯塔 28P160AT160 回流泵 29E162AT160 塔顶冷却器 7 30V161T160 塔顶受液罐 31P161AT160 回流泵 32E111T110 再沸器 33P110AT110 塔底泵 34P114AE114 底部泵 35E141T140 再沸器 36P140AT140 底部泵 37E151T150 再沸器 38E161T160 再沸器 三工艺卡片三工艺卡
13、片 位号位号单位单位数值指标数值指标备注备注 R101（酯化反应器）（酯化反应器） 流量FIC101Kg/h1841.36AA 至 E101 FIC104Kg/h744.75MEOH 至 E101 FIC106Kg/h1741.23甲酯粗液至 E101 FIC109Kg/h3037.30T110 底部物料至 E101 温度TIC10175R101 入口温度 TI10475R101 温度 压力PIC101KpaA301.00R101 反应器压力 PDI101KpaA72过滤器压差 T110（丙烯酸分流塔）（丙烯酸分流塔） 流量FIC110Kg/h1518.76T110 塔釜至 E114 FIC1
14、12Kg/h6746.33V111 至 T110 回流 FIC113Kg/h1962.79V111 水相至 T130 FIC117Kg/h1400.00V111 油相至 T130 FIC107Kg/h2135.00LPS（塔底再沸蒸汽）至 E111 温度TI11141T110 塔顶温度 TI10969T110 进料段温度 TIC10880T110 塔底温度 TI11389再沸器 E111 至 T110 温度 8 压力PI104KpaA28.70T110 塔顶压力 PI103KpaA34.70T110 塔釜压力 PIC109KpaA27.86V111 罐压力 液位LIC101%50T110 液位
15、 LIC103%50V111 液位 LIC104%50V111 液位 E114（薄膜蒸发器）（薄膜蒸发器） 流量FIC119Kg/h462LPS 至 E114 FIC122Kg/h74.24E114 至重组分回收 FI120Kg/h700E114 回流 温度TIC115120.50E114 温度 压力PI110KpaA35.33E114 压力 液位LIC106%50E114 液位 T130（醇萃取塔）（醇萃取塔） 流量FIC129Kg/h4144.91V130 至 T130 FIC131Kg/h5371.94V140 至 T140 FI128Kg/h3445.73T130 至 T150 温度T
16、I12525T130 温度 压力PIC117KpaA301.00T130 压力 液位LIC110%50T130 液位 LIC111%50V140 液位 LI113%50V130 T140（醇回收塔）（醇回收塔） 流量FIC134Kg/h1400.00LPS 至 E141 FIC135Kg/h2210.81V141 至 T140 回流 FIC137Kg/h779.16T140 至 R101 温度TI13460T140 塔顶温度 TIC13381T140 第 19 块塔板温度 TI13289T140 第 5 块塔板温度 TI13192T140 塔釜温度 TI13595再沸器 E141 至 T140 温度 压力PI121KpaA62.70T140 塔顶压力 PI120KpaA76.00T140 塔釜压力 9 PIC123KpaA61.33V141 压力 液位LIC115%50T140 塔釜液位 LIC117%50V141 液位 T150（醇拔头塔）（醇拔头塔） 流量FIC140K
