丙烯酸甲酯的生产第四组...ppt

项目四5000t y丙烯酸甲酯的生产 00 丙烯酸甲酯工业的生产概貌物质的理化常数 国标编号32146CAS号96 33 3中文名称丙烯酸甲酯英文名称methylacrylate别名败脂酸甲酯分子式C4H6O2 CH2CHCOOCH3外观与性状无色透明液体 有类似大蒜的气味分子量86 09蒸汽压13 38kPa 28 闪点 3 开杯熔点 75 沸点 80 0 溶解性微溶于水密度相对密度 水 1 0 95 相对密度 空气 1 2 97稳定性稳定 产品的用途 丙烯酸甲酯 MethylAcrylate 简写为MA 是重要的精细化工原料之一 主要用作有机合成中间体及合成高分子单体 丙烯酸甲酯可以和各种硬单体 如 甲基丙烯酸甲酯 苯乙烯 丙烯腈 醋酸乙烯等 及官能性单体 如 甲基 丙烯酸羟乙酯 羟丙酯 缩水甘油酯 甲基 烯酰胺 及其衍生物等进行交换 共聚 接枝等 做成上千种丙烯酸类树脂产品 主要是乳液型 溶剂型及水溶型 广泛用作涂料 胶粘剂 睛纶纤维改性 塑料改性 纤维及织物加工 皮革加工 造纸以及丙烯酸类橡胶等许多方面 丙烯酸甲酯 含不饱和双键 在均聚和共聚反应中被广泛应用 生产丙烯酸树脂类产品 其中75 以上的丙烯酸甲酯用于生产聚丙烯腈 另外还用于合成抗菌消炎药物 其共聚物和聚合物还用作纸张增稠剂 纸品胶豁剂 水处理剂 油田化学品中的降凝剂 降粘剂和陶瓷的助剂等 任务点01丙烯酸甲酯生产工艺路线选择 1 乙炔法 雷珀 Reppe 法 是先将乙炔溶解于四氢呋喃溶剂中 用溴化镍为催化剂 作为羰基镍的来源 溴化铜为助催化剂 反应条件为 8 10MPa 200 225 丙烯酸的产率为90 对乙炔 或85 对CO BASF和Dow Badische相继于1960年进行工业生产 两者略有不同之处 前者用酸作催化剂进行甲醇酯化 后者用Dowex 50强酸性阳离子交换树脂为催化剂 此法的特点是不用高压处理乙炔 用镍盐作催化剂 而不用有毒的羰基镍 2 丙烯睛水解 3 烯酮法 4 乙撑氰醇法 5 丙烯氧化法 丙烯酸生产方法 酯化反应催化剂的选择 选择结论 磺酸型离子交换树脂连续生产工艺 目前工业上基本都采用丙烯两步氧化法生产丙烯酸 再和醇酯化生产相应的酯 丙烯两步氧化法技术在新 扩 建的工业生产装置中约占95 可谓一枝独秀 现拥有丙烯两步氧化法技术的主要有日本触媒化学 日本三菱化学 MCC 德国巴斯夫 BASF 和sohio公司 两步法反应条件 丙烯首先在0 IMPa 310一480 下氧化生成丙烯醛 后者在300一400 下继续氧化生成丙烯酸 该法丙烯酸收率一般在80 以上 两段氧化反应为强放热反应 工业上大多采用列管式反应器 并用适当的传热介质及时有效的移走反应热 任务点02生产工艺条件影响因素分析 1醇 酸摩尔比热力学分析本反应为直接酯化反应 平衡常数较小 酸或醇过量 都能使平衡向正反应方向移动 有利于提高丙烯酸甲酯的含量 动力学分析随着醇或酸过量增加 反应速率加快 可缩短达到平衡的时间 为什么是丙烯酸过量 采用丙烯酸比醇过量的摩尔比 增大了反应物浓度 不仅促使了反应向正方向进行 而且可以减少精制系统的能耗 因为丙烯酸沸点比甲酯和未反应甲醇沸点高的多 用普通的精馏方法一步就可以将丙烯酸从反应生成液中分离出来循环使用 但如果采用甲醇过量 甲醇 甲酯相对挥发度较小 其回收要经3 4步才能完成 这样不仅增加了精制系统的工艺过程 也会增加精制系统的能耗 结论酸过量醇酸比0 75 2温度热力学分析本反应为可逆微放热反应 降低温度 平衡向正反应方向移动 甲醇转化率升高 有利于提高丙烯酸甲酯的含量 又为平行反应 副反应随温度升高而增加 动力学分析温度升高时 分子运动速率增大 分子间碰撞频率增加 反应速率加快 可缩短达到平衡的时间 结论75 在该温度下不仅保证了甲醇的转化率 同时也最大限度的额降低了副产物的发生量 更降低了能耗节约了资源 3压力反应温度下甲醇汽化逃逸反应器 导致甲醇在反应器内停留时间变短 与丙烯酸接触机会变少 若增大压强热力学分析 增加甲醇沸点 甲醇成液相 浓度增加 有利于平衡向右移动动力学分析 增加单位体积内反应物的物质的量 单位体积内活化分子数目增加 从而增加了单位时间单位体积内反应物分子之间的有效碰撞 因而可以增大化学反应速率 同时压力过高会妨碍酯化生成水与酯 甚至会促进逆反应 水解 结论低压 本组选择0 3MPa 表压 4加催化剂与不加催化剂热力学无动力学分析酯化反应如不用催化剂 反应进行得很慢 需要几百小时才能完成 加入硫酸做催化剂可以大大降低反应活化能 使反应在几小时即可完成 5加阻聚剂与不加阻聚剂在整个系统加入对苯二酚单甲醚作阻聚剂 约总投料量的0 1 以使反应顺利进行 提高产率 如若不加 甲酯易聚合使产量降低 总结温度75摄氏度 压力0 3MPa 酸过量醇酸比0 75浓硫酸催化对苯二酚单甲醚阻聚 任务点03典型设备的选择 从物料性质 工艺条件说明反应器 其他典型设备的结构 材质 可供选择的反应器 固定床反应器单段绝热式反应器 列管式等温反应器 多段绝热反应器 多段径向绝热反应器 多段轴径向绝热反应器 对外换热式 单段绝热式固定床 任务点04丙烯酸甲酯生产中安全 环保 节能措施 从物料MSDS数据 分析生产中可能存在的燃烧爆炸 中毒危险 从而提出相应工艺措施 从工艺角度提出可能解决环保的措施 从系统热平衡分析提出能量回收利用措施 项目涉及危险化学品特性一览表 一 安全工艺方案 二 环保技术方案 三 节能技术方案 整个生产工艺中温度均不高 热量回收利用经济意义不大 精馏塔可考虑采用热泵技术技能 任务点05一 生产工艺流程组织 二 丙烯酸甲酯生产操作规程 准备工作正常操作正常停车 准备工作 1 启动真空系统通过压力控制阀将分馏塔 醇回收塔 醇拔头塔 酯提纯塔抽真空 开阀向分馏塔 醇回收塔 醇拔头塔 酯提纯塔及薄膜蒸发器投用阻聚剂空气 2 酯提纯塔脱水开阀向1内引丙烯酸甲酯 待其有一定液位后 开泵将其送至酯提纯塔 待酯提纯塔达一定液位后 关调节阀 关丙烯酸甲酯进料阀 3 醇萃取塔 醇回收塔建立水循环开阀门向4内引水 待其到一定液位后 用泵将水送至醇萃取塔 使其中的水注满 注满水后向6内注水 待达到一定液位后 向醇回收塔注水 投用蒸汽和冷却水 正常操作1 酯化反应器引粗液 并循环升温控制反应器入口温度为75 2 启动分馏塔系统3 反应器进原料4 醇萃取塔 醇回收塔进料5 启动醇拔头塔6 启动酯提纯塔7 处理粗液 提负荷 正常停车 停止供给原料停分馏塔系统醇拔头塔和酯提纯塔停车醇萃取塔和醇回收塔停车分馏塔 醇回收塔 醇拔头塔 酯提纯塔系统打破真空 任务点06丙烯酸甲酯生产操作要点 生产操作要点酯化反应器的操作是丙烯酸甲酯生产的核心 不仅关系到产品的产量 质量 消耗 还关系到催化剂和设备的使用寿命 甚至整个车间的经济效益 因此 一切操作条件都要维护酯化反应器的生产条件 影响酯化反应的各种因素有温度 进料配比 停留时间等 那么这些因素如何才能达到最佳状态 正常生产时应该如何控制和维护这些条件呢 1温度控制 当温度波动较小时如何控制 调节以上各影响因素的阀门开度当温度波动较大时如何控制