丙烯酸工艺流程综述

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1、丙烯酸工艺流程,-苏保军,装置简介,A、丙烯酸装置分为前岗位：氧化单元；后岗位：精制单元 B、后加工单元：甲酯单元 C、废气处理单元：U600单元 D、公用工程单元：700单元 E、成品罐区单元：中间罐区 F、与丙烯酸相关的装置：丙烯罐区、装卸站台,装置单元表,主要技术经济指标,反应器参数,反应器类型：小管径列管式固定床反应器 第一反应器16450根 31 2.2 mm 其中：反应段 3400 mm；每根管含催化剂的装填高度：2950 mm 第二反应器13355根 31 2.2 mm 其中：反应段 3400 mm；每根管含催化剂的装填高度：2950 mm 材质碳钢（钝化）,催化剂种类,R-10

2、1:钼-铋系列 R-102:钼-钒系列 HTS:KNO3: NaNO3:NaNO2 53:7:40 HTM:二甲苯基醚 合成烃混合物,本装置丙烯氧化反应器是由西安航天华威压力容器设备制造有限责任公司提供的专利性设备，废气催化氧化单元是上海东化环境工程有限公司提供的技术和设备，塔类由丹阳市化工机械有限公司设计制造，整体的丙烯酸及酯装置工程设计由中国石油集团工程设计有限责任公司东北分公司完成。,丙烯酸的生产方法,1、丙烯直接氧化法。 2、丙烷脱氢氧化法。 3、丙烯腈为原料的生物法生产丙烯酸。 4、乳酸为原料的生物法和化学法。 5、甘油为原料的化学法。,两步氧化法的优点,丙烯酸的总收率高: 两步法工

3、艺中，第一步氧化的最佳温度为302330 ，第二步氧化法的最佳温度为210 260，丙烯氧化成丙烯醛的温度要比丙烯醛氧化成丙烯酸的温度高，一步氧化法的温度在325 355才能使丙烯达到一定的转化率，而此时丙烯醛已经深度氧化，生产其他的氧化产物，从而一步氧化法较二步氧化法的收率低很多。,两步法氧化工艺的分类,共分为两类： 反应气体一次性通过反应器的催化剂层，目的产物通过后续单元提纯，而未反应的原料、惰性气体和副产物则被排出工艺系统，暂且叫“单程法” 另一类流程可称为“循环法”，将吸收环节处理反应后气体的一部分未反应的丙烯、氧气、氮气等惰性气体、CO/CO2、水蒸气等再引回到反应器入口。 我公司采

4、用的是“单程法”，新项目可能采用“循环法”,丙烯酸生产的原料,丙烯氧化法生产丙烯酸的原料是丙烯、空气和水蒸气 丙烯：毒性极低，麻醉力强，大量吸入就会发生中毒症状；若少量溅到皮肤上则会由于丙烯蒸发吸热导致皮肤冻伤，长期接触丙烯的人常有头晕，全身不适，乏力，意识不集中等症。 空气：利用其中21%的氧参与氧化反应。 水蒸气:热电提供的压力为1.5MPa的MP。,我公司丙烯酸装置的生产方法,丙烯、空气和水蒸气按一定配比通过催化剂床层，一定温度下进行气相非均相氧化反应。借助水蒸气的稀释作用来防止爆炸并抑制副反应的发生。丙烯在第一反应器内被氧化成丙烯醛，丙烯醛又进一步在第二反应器内被氧化成丙烯酸 第一步：

5、CH2=CH-CH3+O2CH2=CH-CHO+H2O+0.34 MJ(80kcal) 第二步：CH2=CH-CHO +1/2 O2CH2=CH-C0OH+0.25 MJ(60kcal) 伴随以上两段主反应，还有若干副反应发生，并生成CO/CO2、醋酸、丙酸、乙醛、糠醛、丙酮、甲酸、马来酸等副产物。碳氧化物和醋酸是主要副产物。,氧化全分析单,氧化单元的组成,丙烯系统 空气系统 反应系统 急冷吸收系统 废气废水处理系统 下面我按照以上的系统给大家简单的讲一下流程,丙烯系统简介,丙烯系统担负的任务就是制备一定参数（压力、温度、流量）的气态丙烯。 来自丙烯罐区的液态丙烯先进入D-101(丙烯进料消气

6、器)缓冲消气后，进入E-101(丙烯蒸发器)进行汽化。 在E-101中，用8的CWAR调节CWAR入口管中HWS来控制E-101上部气相压力为0.60MPa；用LC-1001调节丙烯加入量来控制E-101液位为50。 用E-102(丙烯过热器)将其过热，控制丙烯气体的出口温度为505。(过热的目的） 从E-102出来的丙烯气体由FC-1003调节控制流量，再进入M-102(R-101进料混合器)与增湿空气相混合。,丙烯系统,空气系统简介1,空气系统担负的任务就是制备一定参数（压力、温度、流量）的空气。 K-101由蒸汽透平驱动，所用的蒸汽是来自E-602(蒸汽过热器)的SHP。 由K-101压

7、缩后的空气分两路，一路去M-103(R-102进料混合器)，另一路经M-101(予混合器)去M-102。 通过M-101向反应系统内加入MP，MP的作用是增加空气中的水含量，同时避免混合物的组成进入易燃区。,空气系统简介2,在增湿空气进入M-102之前的这段管线上还设有下列管线： (1)反应器内催化剂保养所需的干燥密封气IA。 (2)紧急停车时，反应系统所需的EN。 (3)加热空气用的E-108（空气加热器），主要作用是融盐循环前加热空气使 反应器升温同时在正常开车过程当中控制空气温度。,空气系统,反应器简介1-R101本体,增湿空气和丙烯在M-102中混合，出口混合气进入R-101 。 R-

8、101是列管式固定床反应器，列管内装填有催化剂，原料气体通过催化剂床层在一定温度下快速进行催化反应，生成丙烯醛和部分丙烯酸等产物。 R-101列管间是恒温介质HTS(KNO3:NaNO2: NaNO3=53:40:7)，,反应器简介2-R101附属设备,为使反应器内HTS温度均匀，采用立式轴流泵P-101，强制HTS 在R-101管间循环。为了除去反应热，R-101设有HTS循环系统，它包括T-101（电加热器）、E-103(R-101冷却器)，在下环道有一股熔盐进入T-101，经电加热元件加热后进入上环道返回P-101（T-101主要用于开车时对熔盐升温、供热及停止投料时系统保温用），在P-

9、101出口处另有一路熔盐流经F-101进入E-103壳层，熔盐降温后返回P-101与上环道回来的热熔盐混合经P-101后进入反应器。在E-103中HTS加热HBFW而产生的HP去本装置的蒸汽管网，而HTS本身则被冷却，再返回R-101。我们用TC-1038调节流经E-103的HTS量来控制循环HTS的温度为320左右。,反应器简介3-R101翅片,生成的丙烯醛容易深度氧化，生成CO、CO2，因此，在R-101下部设有冷却段，冷却段由E-104（闪蒸器）、P-102A/B（热水泵）组成，P-102A/B（热水泵）从E-104（闪蒸器）中将锅炉给水（BFW）打入R-101冷却段的翅片冷却器，使反应

10、后的气体急冷,以防止丙烯醛深度氧化，热水换热后产生的蒸汽返回到E-104，经E-104缓冲后进入蒸汽管网。用TC-1079调节流经翅片冷却器的水量来控制R-101出口气体的温度为200左右。,氧化反应器,反应器简介1-R102本体,R-101出口气体和补加的空气在M-103中混合，出口混合气进入R-102，进一步氧化成丙烯酸。 R-102 也是列管式固定床反应器，列管内装填有催化剂 。 R-102列管间的热载体是HTM。 HTM的成份前面讲过：二甲苯基醚 合成烃混合物,反应器简介1-R102附属设备,为使反应器内HTM温度均匀，采用立式轴流泵P-103(R-102热媒油循环泵)强制HTM在R-

11、102管间循环。为了除去反应热，R-102设置HTM外循环系统，它包括T-103(热媒油电加热器)、E-105(R-102热媒油冷却器)，即循环的HTM从R-102溢流入P-103,利用P-103使HTM在P-103的作用下经过F-103进入E-105。在此，HTM加热HBFW而产生的HP去本装置的D104，而HTM本身则被冷却，再返回 R-102。用TC-1069调节流经E-105的HTM量来控制循环HTM的温度为260左右。,急冷吸收系统简介1E-106,R-102出口气体进入E-106(流出物冷却器)，用BFW冷却到160-180后进入C-110。在E-106中产生的LLP经FS-101

12、9累计产汽总量后进入LLP管网。在此，用PC-1024调节排汽量来控制E-106上部气相压力为0.28-0.35MPa；用LC-1016调节BFW的加入量来控制E-106的液位为50。,急冷吸收系统简介2C-110,在C-110中，反应生成气立即被冷却到足够低的温度，以抑制进一步反应和丙烯酸聚合物的生成。 塔底液由P-110A/B(C-110塔底泵)经E-110A/B被CW冷却后喷淋。从塔底进入的气体在下部被塔底和塔中循环液所急冷，而且大部分丙烯酸被吸收。未被吸收的气体在上部被来自P-212的作为急冷吸收水的废水或者新鲜的除盐水进一步吸收。 尾气作为废气被排往U-600进行焚烧处理或经XHV-

13、1006放空。 C-110塔底液是约50(wt)的丙烯酸水溶液。它由P-110A/B送出，去T-201(丙烯酸缓冲罐)或直接去C-210，进一步精制成丙烯酸产品。 防止丙烯酸聚合，在吸收水和塔底循环液中加入定量的阻聚剂HQ,急冷吸收塔,精制单元概述,精制单元的主要任务：将氧化单元急冷吸收的50%左右的粗酸水溶液进一步提纯，分离杂质，制备具有一定质量品质的丙烯酸成品。,C-210简介1,在C-210内，通过共沸蒸馏的方法把水和醋酸从丙烯酸中分离出去。所用的共沸剂是甲苯。 水、醋酸和甲苯经减压蒸馏作为共沸物从C-210塔顶蒸出， 蒸出物经E-212 (C-210冷凝器)被CTW部分冷凝， 冷凝液流

14、入D-211 (C-210接受槽)， 未凝气体进入E-213(C-210尾凝器)被CWA进一步冷凝， 冷凝液也流入D-211， 从E-213出来的不凝气体通过水环真空泵P-216A/B(C-210真空泵)经PD-216(P-216密封液罐)排往D-601(捕集罐)。在此， 用PC-2002调节循环气量来控制D-211气相压力为100Torr(13.3KpaA)。,C-210简介2,塔底液是含有少量醋酸的丙烯酸液体。一部分由P-213A/B打入再沸器E-211进行强制循环，E-211采用LLP加热，来控制塔底温度。另一部分由P-210A/B送往C-220(醋酸塔)第32块板进一步脱醋酸。 为防止

15、聚合，采取了以下措施： a、向塔内加IA。 b、在进料和回流液中加入由P-215送来的定量的阻聚剂。,C210塔釜组份,C-220简介1,C-220为板式塔，使用穿流板。醋酸、水、甲苯和少量丙烯酸经减压蒸馏一起从C-220塔顶蒸出，蒸出物经E-222被CW部分冷凝；冷凝液流入D-221，未凝气体进入E-223被CWA进一步冷凝，冷凝液也流入D-221，从E-223出来的不凝气体通过二级蒸汽喷射泵J-221A/B(C-220喷射泵)经JE-221A/B(C-220喷射泵冷凝器)排往废气处理系统。,C-220简介2,D-221内的液体由P-221A/B送出，一路作为回流液从C-220塔顶回流入塔内

16、，；另一路去C-210重新进行脱水。 塔底液是含有少量重组份的丙烯酸液体。一部份由P-223A/B打入再沸器E-221进行强制循环，另一部分由P-220A/B送往C-230(丙烯酸精制塔)第8块板进一步脱重组份 。,C-220简介2,为防止聚合，采取了以下措施： a、向塔内及D-221加IA； b、在塔顶蒸出物和回流液中加入由P-225送来的定量的阻聚剂。 c、向E-222内通喷淋，通过回流加定量的阻聚剂。 d、向E-223内通喷淋，通过回流加定量的阻聚剂。,C-220,C-220塔釜组份,C-230简介,C-230塔主要作用是脱出重组份。 在C-230中，丙烯酸经减压蒸镏从C-230塔顶蒸出，蒸出物经E-232被CW部分冷凝，冷凝液流入D-231，未凝气体进入E-233经CWB部分冷凝，冷凝液流入D-231，出来的不凝气体通过三级蒸气喷射泵J-231排往废气系统。 D-231内的液体由P-231A/B送出，一路到塔顶回流入塔内；另一路作为产品经E