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1、. . .丙烯酸甲酯工艺仿真培训系统操 作 手 册目录第一章 生产原理及工艺特点2第二章 生产流程说明5第三章 设备一览表8第四章 主要操作条件及工艺指标11第五章 操作规程14第六章 紧急事故处理21第七章 操作界面22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
2、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 AA MEOH MA *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+CH3OHHOC2H4COOCH3
3、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： CH3COOH+R-OHCH3COOR十H2O 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
4、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，
5、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丙烯酸酯化反应器丙烯酸分流塔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
6、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
7、丙烯酸。2.3.3 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。2.3.4 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/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E14
8、0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，
9、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。2.3.7 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/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
10、称（中英文）设备原理1E101R101 PREHEATERR101预热器换热器2FL101A/BREACTOR RECYCLE FILTER反应器循环过滤器3R101ESTERIFICATION REACTOR酯化反应器 这是固定床反应器 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4T110AA FRACTIONATOR丙烯酸分馏塔 这是精馏塔 丙烯酸回收是利用丙烯酸分馏塔精馏的原理5E112T110 CONDENSERT110冷凝器冷凝器6V111T110RECEIVERT110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/
11、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。7P111A/BT110REFLUX PUMPT110回流泵8P112A/BV111WATER DRAW OFF PUMPV111排水泵9E114T110 2ND REBOILERT110二段再沸器薄膜蒸发器10E130T130 FEED COOLERT130给料冷却器11T130ALCOHOL EXTRACTION COLUMN醇萃取塔 这是醇萃取塔 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12V130V130 WATER FEED DRUMV130给水罐13P130A/BT130 WATER FE
12、ED PUMPT130给水泵14V140T140 BUFFER DRUMT140缓冲罐15P142A/BT140 FEED PUMPT140给料泵16E140T140 BOTTOMS 1ST COOLERT140底部一段冷却器17T140ALCOHOL RECOVERY COLUMN醇回收塔 这是精馏塔 T130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18E144T140 BOTTOMS 2ND COOLERT140底部二段冷却器19E142T140 CONDENSERT140塔顶冷凝罐20V141T140 RECEIVERT140塔顶受液罐21P141A/BT140 REFLUX PUMPT140回流泵22T150ALCOHOL TOPPING COLUMN醇拔头塔 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23E152T150 CONDENSERT150塔顶冷却器24V151T150 RECEIVERT150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。25P151A/BT150 REFLUX PUMPT150
