丙烯酸甲酯工艺仿真培训系统操 作 手 册目录25811142122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+CH3 <==>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)*CH 2=CHCOOH+CH<==> CH2=CHCOOCH+HO332AA MEOHMA*IER 指离子交换树脂（ 2） 酯化反应器的副反应CH 2=CHCOOH十 2CH3OH——— > (CH 3O)CH2CH2COOCH3+H2OMPM ： (3- 甲氧基丙酸甲酯 )H+(IER)*2CH 2=CHCOOH十 CH3OH ——— > CH2=CHCOOC4COOCH3+H2OD-M(3- 丙烯酰氧基丙酸甲酯／二聚丙烯酸甲酯 )H +(1ER)CH 2=CHCOOH+CH3——— >HOC2H4COOCH3HOPM(3- 羟基丙酸甲酯 )H +(1ER)CH2=CHCOOH+CH3 —— >CH3OC2H4COOHMPA(3- 甲氧基丙酸 )H+(1ER)2CH2=CHCOOH———>CH2=CHCOOC24 COOHD-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：CH 3COOH+R-OH—— >CH3COOR十 H2OC 2H5COOH+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丙烯酸甲醇酯化反应器丙烯酸分流 薄膜蒸发器醇萃取塔 醇回收塔重组分醇拔头塔酯提纯塔 废水丙烯酸甲酯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2.3.4 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 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）序设备位设备名称（中英文）设备原理号号1E101R101 PREHEATER换热器R101 预热器2FL101A/REACTOR RECYCLE FILTERB反应器循环过滤器3R101ESTERIFICATION REACTOR① 这是固定床反应器酯化反应器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4T110AA FRACTIONATOR① 这是精馏塔丙烯酸分馏塔② 丙烯酸回收是利用丙烯酸分馏塔精馏的原理5E112T110 CONDENSER冷凝器T110 冷凝器6V111T110RECEIVER油水气三项分离器（堰板式） ，左T110 塔顶受液罐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。
7P111A/BT110REFLUX PUMPT110 回流泵8P112A/BV111WATERDRAWOFFPUMPV111 排水泵9E114T110 2 ND REBOILER薄膜蒸发器T110 二段再沸器10E130T130 FEED COOLERT130 给料冷却器11T130ALCOHOLEXTRACTION① 这是醇萃取塔COLUMN② 利用甲醇易溶于水的物性，用醇萃取塔水将甲醇从主物流中萃取出来12V130V130 WATER FEED DRUMV130 给水罐13P130A/BT130 WATER FEED PUMPT130给水泵14V140T140 BUFFER DRUMT140缓冲罐15P142A/BT140 FEED PUMPT140给料泵16E140STT140 BOTTOMS 1 COOLERT140底部一段冷却器17T140ALCOHOLRECOVERY① 这是精馏塔COLUMN② T130 底部得到的萃取。