丙烯酸甲酯解读PPT教学课件.ppt

50kt/a丙烯酸甲酯的生产工艺组织与实施,第四组：李爱霞王辉张家进江继业陆佳帅顾敏健卓建飞,1,目录任务点01：丙烯酸甲酯的生产工艺路线选择任务点02：生产工艺条件影响因素分析任务点03：典型设备的选择任务点04：丙烯酸甲酯生产中安全、环保、节能措施任务点05：丙烯酸甲酯生产工艺流程组织任务点06：丙烯酸甲酯生产操作要点任务点07：丙烯酸甲酯生产中可能的故障分析及应对措施,2,任务点01生产工艺路线的选择生产现状、生产方法分析比较（原料来源，催化剂性能，安全、环保分析，经济性分析）；,1：丙烯酸甲酯的生产工艺路线选择直接酯化法：丙烯酸与甲醇直接酯化但丙烯酸来源有多种，因而有不同生产路线。,3,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,4,现有生产方式,5,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。,6,任务点02生产工艺条件影响因素分析：温度、压力、配比、空速对生产收率、产量、浓度的影响；酯化反应原理（1）主反应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+CH3OHCH2=CHCOOCH3+H2O可逆，放热（2）副反应CH2=CHCOOH十2CH3OH(CH3O)CH2CH2COOCH3+H2OMPM：(3-甲氧基丙酸甲酯)2CH2=CHCOOH十CH3OHCH2=CHCOOC2H4COOCH3+H2OD-M(3-丙烯酰氧基丙酸甲酯二聚丙烯酸甲酯)CH3COOH+R-OHCH3COOR十H2OC2H5COOH+R-OHC2H5COOR十H2O,7,工艺参数分析,温度：70左右(MA)压力0.3MPa醇酸摩尔比：0.75,8,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、对外换热式结论：选用单段绝热式固定床,9,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；,10,项目涉及危险化学品特性一览,11,一、安全工艺方案,12,阻聚常数CZ,13,阻聚剂及阻聚作用,某些物质能与初级自由基和链自由基作用生成非自由基物质,或生成不能再引发单体的低活性自由基,使聚合速率为0,这种作用称为阻聚作用。具有阻聚作用的物质,称为阻聚剂。一、阻聚剂及阻聚机理许多化合物可以做为阻聚剂,如苯醌、硝基化合物、苯胺、酚类和含硫化合物等。属于分子型阻聚剂。还有少数的自由基也有显著的阻聚作用,称之为自由基型阻聚剂,如DPPH。按照阻聚机理不同,可以把阻聚剂分为加成型阻聚剂、链转移型阻聚剂和电荷转移型阻聚剂。,14,加成型阻聚剂及其阻聚机理阻聚剂与链自由基通过加成反应而产生阻聚作用,如苯醌、硝基化合物、氧和硫等。苯醌的阻聚作用,偶合终止,歧化终止,继续阻聚,15,偶合终止,歧化终止,继续阻聚,每一分子的苯醌所能终止的自由基数可能大于1,甚至为2。,芳族硝基化合物的阻聚作用自由基进攻苯环与苯环加成自由基向苯环进攻后,可以与另一个自由基反应而终止。,16,自由基向硝基进攻与硝基加成,这些反应都表明,一分子的硝基苯消灭两个自由基。,氧的阻聚作用,过氧自由基有时也能与少量单体加成形成相对分子质量很低的低聚物；也有可能和自由基形成聚合物过氧化合物：,17,链转移型阻聚剂及其阻聚机理DPPH的阻聚作用阻聚剂和自由基通过链转移反应使聚合反应终止。如DPPH、芳胺和苯酚等。DPPH是自由基型高效阻聚剂,浓度在10-4mol/L以下，就足以使醋酸乙烯完全阻聚,故有自由基捕捉剂之称。一个DPPH能准确的捕捉一个自由基,它是最理想的阻聚剂,可用来测定引发剂的引发速率f。,18,DPPH的阻聚机理:,引发速率Ri和引发剂引发效率f的测定:,(2.81),仲胺的阻聚作用仲胺先发生链转移反应而后和自由基偶合终止消灭自由基,19,苯酚和苯胺的阻聚作用苯酚和苯胺是效率很差的缓聚剂。当苯酚和苯胺芳环上的氢原子被多个供电的烷基取代后,缓聚效果显著增加。,电荷转移型阻聚剂通过电子转移而具有阻聚作用的物质称为电荷转移型阻聚剂，如三氯化铁、氯化铜等。,20,二、烯丙基单体的自阻聚作用烯丙基单体：CH2=CH-CH2X,和是加成反应,但反应速率低,只能形成低聚体。,是转移反应,反应后生成的烯丙基自由基是稳定的自由基,不能再引发单体,而是相互偶合终止：,21,或与链自由基双基终止,三、阻聚动力学,链自由基向阻聚剂的转移反应使聚合速率降低,或为0,使聚合物相对分子质量降低。其对平均聚合度倒数的贡献是,22,二、环保技术方案,23,三、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,24,任务点05：生产工艺流程组织,1、原料及预处理工段,25,2、反应工段3、产物分离方案,26,绘制工艺流程图顺序图面：从左至右：原料预处理反应系统分离精制思路：首先反应系统，再原料预处理系统，再分离精制系统考虑原料的回收利用，能量的合理利用，三废的处理。,任务点05生产工艺流程组织,27,28,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。,29,1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？调节以上各影响因素的阀门开度，换旁路阀或者备用泵等备用装置,30,2反应