丙烯酸甲酯工藝設(shè)計(jì)仿真軟件操作手冊(cè)

嘉興學(xué)院丙烯酸甲酯工藝仿真

操作手冊(cè)

北京東方仿真軟件技術(shù)

2021年5月

錄

第一章生產(chǎn)原理及工藝特點(diǎn)0

第二章生產(chǎn)流程說(shuō)明3

第三章設(shè)備一覽表5

第四章主要操作條件及工藝指標(biāo)6

第五章操作規(guī)程9

第六章操作界面13

第一章生產(chǎn)原理及工藝特點(diǎn)

在該單元中丙烯酸與甲醇反響，生成丙烯酸甲酯，磺酸型離子交換樹(shù)脂被用作催化

劑。

1.1酯化反響原理

丙烯酸與醇的酯化反響是一種生產(chǎn)有機(jī)酯的反響。其反響方程式如下：

CH2=CHCOOH+CH3OH<==>CH2=CHCOOCH3+H2O

這是一個(gè)平衡反響，為使反響有向有利于產(chǎn)品生成的方向進(jìn)展，采用一些方法，一

種方法是用比反響量過(guò)量的酸或醇，另一種方法是從反響系統(tǒng)中移除產(chǎn)物。

1.2丙烯酸與甲醇的醋化反響

〔1〕酯化反響器的主反響

酯化反響器的主反響的化學(xué)方程式如下：

H+(IER)*

CH2=CHCOOH+CH3OH<==>CH2=CHCOOCH3+H2O

AAMEOHMA

*IER指離子交換樹(shù)脂

〔2〕酯化反響器的副反響

CH2=CHCOOH十2cH30H-------->(CH30)CH2cH2coOCH3+H2O

MPM:(3-甲氧基丙酸甲酯)

H+QER)*

2cH2=CHCOOH十CH30H--------->CH2=CHCOOC2H4coOCH3+H2O

D-M(3-丙烯酰氧基丙酸甲酯/

二聚丙烯酸甲酯)

H+QER)

CH2=CHCOOH+CH30H-------->HOC2H4coOCH3

HOPM(3-羥基丙酸甲酯)

H+QER)

CH2=CHCOOH+CH3OH——>CH30c2H4coOH

MPA(3-甲氧基丙酸)

H+(1ER)

2CH2=CHCOOH--------->CH2=CHCOOC2H4COOH

D-AA(3?丙烯酰氧基丙酸/

二聚丙烯酸)

其他副產(chǎn)物是由于原料中的雜質(zhì)的反響而形成的。典型的丙烯酸中的雜質(zhì)的反

應(yīng)如下：

CH3coOH+R-OH——>CH3C00R十H20

C2H5COOH+R-OH——>C2H5COOR+H2O

丙烯酸甲酯的酯化反響在固定床反響器內(nèi)進(jìn)展，它是一個(gè)可逆反響，本工藝采用酸

過(guò)量使反響向正方向進(jìn)展。

反響在如下情況下進(jìn)展：

溫度：75℃(MA)

醇/酸摩爾比：0.75(MA)

由于甲酯易于通過(guò)蒸儲(chǔ)的方法從丙烯酸中別離出來(lái)，從經(jīng)濟(jì)性角度，醇的轉(zhuǎn)化率被

設(shè)在60%-70%的中等程度。未反響的丙烯酸從精制局部被再次循環(huán)回反響器后轉(zhuǎn)化為

酯。

用于甲酯單元的離子交換樹(shù)脂的惡化因素有：金屬離子的玷污、焦油性物質(zhì)的覆蓋、

氧化、不可撤回的溶漲等。因此，如果催化劑有意被長(zhǎng)期使用，這些因素應(yīng)引起注意。

被金屬鐵離子玷污導(dǎo)致的不可撤回的溶漲應(yīng)特別注意。

1.3丙烯酸回收

丙烯酸回收是利用丙烯酸分儲(chǔ)塔精儲(chǔ)的原理，輕的甲酯、甲醇和水從塔頂蒸出，重

的丙烯酸從塔底排出來(lái)。

1.4醇萃取及回收

醇萃取塔利用醇易溶于水的物性，用水將甲醇從主物流中萃取出來(lái)，同時(shí)萃取液夾

帶了一些甲酯，再經(jīng)過(guò)醇回收塔，經(jīng)過(guò)精儲(chǔ)，大局部水從塔底排出，甲醇和甲酯從塔頂

蒸出，返回反響器循環(huán)使用。

1.5醇拔頭

醇拔頭塔為精儲(chǔ)塔，利用精儲(chǔ)的原理，將主物流中少局部的醇從塔頂蒸出，含有甲

酯和少局部重組分的物流從塔底排出，并進(jìn)一步別離。

1.6酯精制

酯精制塔為精儲(chǔ)塔，利用精儲(chǔ)的原理，將主物流從塔頂蒸出，塔底局部重組分返回

丙烯酸分儲(chǔ)塔重新回收。

第二章生產(chǎn)流程說(shuō)明

2.1丙烯酸甲酯生產(chǎn)總流程

2.2丙烯酸甲酯生產(chǎn)流程框圖

從丙怖酸分儲(chǔ)塔(T110)底型建邈坯過(guò)濾器(FL101)的局部丙烯酸作為混合進(jìn)料,

經(jīng)過(guò)反響預(yù)熱器(匚士。玲丙烯酸分流薄膜蒸發(fā)器；)進(jìn)展反響。為了使平衡

反響向產(chǎn)品方向移動(dòng)，同時(shí)降低竄回收時(shí)的能量消耗，進(jìn)入R101的丙烯酸過(guò)量。

23.2從嚴(yán)。1排出的同醇萃/塔*丙烯酸分卿等問(wèn)醇回收塔卜酸甲酯、

力、甲酯作為一種均相共癡昆省碗嬴回收產(chǎn)*』物刊一步提純，經(jīng)過(guò)E112冷

重組分

卻進(jìn)入電儂照亮標(biāo)『為油本由P111A抽出，一路作

為T110塔頂回流,另一哈和:抽出的水相一起作為T130(|;取塔)的進(jìn)料。

同時(shí)，從塔底回收未轉(zhuǎn)化的百

廢水

酯提純塔

丙烯酸甲酯

2.3.3T110塔底，一局部的丙烯酸及酯的二聚物、多聚物和阻聚劑等重組分送至

E114（薄膜蒸發(fā)器）別離出丙烯酸，回收到T110中,重組分送至廢水處理單元重組分儲(chǔ)

罐。

2.3.4T110的塔頂流出物經(jīng)E130（醇萃取塔進(jìn)料冷卻器）冷卻后被送往T130（醇萃取

塔）。由于水-甲醇-甲酯為三元共沸系統(tǒng)，很難通過(guò)簡(jiǎn)單的蒸儲(chǔ)從水和甲醇中別離出甲

酯，因此采用萃取的方法把甲酯從水和甲醇中別離出來(lái)。從V130由P130A抽出溶劑

（水）加至萃取塔的頂部，通過(guò)液一液萃取，將未反響的醇從粗丙烯酸甲酯物料中萃取出

來(lái)。

2.3.5從T130底部得到的萃取液進(jìn)到V140,再經(jīng)P142A抽出，經(jīng)過(guò)E140與醇回收塔

底別離出的水換熱后進(jìn)入（醇回收塔）。在此塔中,在頂部回收醇并循環(huán)至

T140R101e

根本上由水組成的T140的塔底物料經(jīng)E140與進(jìn)料換熱后,再經(jīng)過(guò)E144用10℃的泠

凍

水冷卻后，進(jìn)入V130,再經(jīng)泵抽出循環(huán)至T130重新用作溶劑（萃取劑），同時(shí)多余的水

作為廢水送到廢水罐。T140頂部是回收的甲醇,經(jīng)E142循環(huán)水冷卻進(jìn)入到V141,再

經(jīng)

由P141A抽出,一路作為T140塔頂回流,另一路是回收的醇與新鮮的醇合并為反響

進(jìn)料。

2.3.6抽余液從T130的頂部排出并進(jìn)入到T150（醇拔頭塔）。在此塔中，塔頂物流經(jīng)過(guò)

E152用循環(huán)水冷卻進(jìn)入SJV151油水分成兩相，水相自流入V140油相再經(jīng)由P151A

抽出，一路作為T150塔頂回流，另一路循環(huán)回至T130作為局部進(jìn)料以重新回收醇和

酯。

塔底含有少量重組分的甲酯物流經(jīng)P150A進(jìn)入塔提純。

2.3.7T150的塔底流出物送往T160（酯提純塔）。在此,將丙烯酸甲酯進(jìn)展進(jìn)一步提純,

含有少量丙烯酸、丙烯酸甲酯的塔底物流經(jīng)Pl60A循環(huán)回T110繼續(xù)分儲(chǔ)。塔頂作為

丙解酸甲酯成品在塔頂鐳出經(jīng)El62A冷卻進(jìn)入V161（丙烯酸產(chǎn)品塔塔頂回流罐）中,由

P161A抽出,一路作為T160塔頂回流返回T160塔，另一路出裝置至丙烯酸甲酯成品

日罐。

第三章設(shè)備一覽表

甲酯設(shè)備總覽〔包括反響器、塔、泵、加熱器〕

序設(shè)備位設(shè)備名稱〔中英文）設(shè)備原理

aa

1E101R101PREHEATER換熱器

R101預(yù)熱器

2FL101A/REACTORRECYCLE

BFILTER反響器循環(huán)過(guò)濾

器

3R101ESTERIFICATION①這是固定床反響器

REACTOR②甲酯的酯化反響在固定床反響

酯化反響器器內(nèi)進(jìn)展它是一個(gè)可逆反響，

本工藝采用酸過(guò)量使反響向

正方［可進(jìn)展

4T110AAFRACTIONATOR①這是精憎塔

丙烯酸分儲(chǔ)塔②丙烯酸回收是利用內(nèi)烯酸分儲(chǔ)

塔精儲(chǔ)的原理

5E112T110CONDENSER冷凝器

T110冷凝器

6V111T110RECEIVER油水氣三項(xiàng)別離器〔堰板式〕，左

T110塔頂受液罐邊別離出來(lái)水通過(guò)泵P112A進(jìn)入

緩沖罐，右邊是別離出來(lái)的油〔主

要是醇、酯〕，同過(guò)P1HA進(jìn)入

下一單元。

7P111AT110REFLUXPUMP

T110回流泵

8P112AV111WATERDRAW

OFFPUMP

V111排水泵

9E111T110REBOILER

T110再沸器

10P110AT110BOTTOMSPUMP

T110塔底泵

第四章主要操作條件及工藝指標(biāo)

位號(hào)單位數(shù)值指標(biāo)備注

R101〔酯化反響器〕

流量FIC101Kg/h1841.36AA至E101

FIC104Kg/h744.75MEOH至E101

FIC106Kg/h1741.23甲酯粗液至E101

FIC109Kg/h3037.30T110底部物料至E101

溫度TIC101℃75R101入口溫度

TI104℃75R101期

壓力PIC101KpaA301.00R101反響器壓力

PDI101KpaA72過(guò)濾器壓差

T1101丙烯酸分流塔〕

流量FIC110Kg/h1518.76T110塔釜至E114

FIC112Kg/h6746.33V111至T110回流

FIC113Kg/h1962.79V111水相至T130

FIC117Kg/h1400.00V111油相至T130

FIC107Kg/h2135.00LPS〔塔底再沸蒸汽〕至E111

溫度TI111℃41T110塔頂溫度

TI109℃69T110進(jìn)料段溫度

TIC108℃80T110塔底溫度

TI113℃89再沸器E111至T110溫度

壓力PI104KpaA28.70T110塔頂壓力

PI103KpaA34.70T110塔釜壓力

PIC109KpaA27.86V111罐壓力

液位LIC101%50T110液位

LIC103%50V111液位

LIC104%50V111液位

聯(lián)鎖；

序號(hào)序號(hào)聯(lián)鎖說(shuō)明備注

1MOS101觸發(fā)條件：PI103>151.2KPaA緊急停車按鈕：ES101

引發(fā)動(dòng)作：XV103關(guān)；FV107關(guān)復(fù)位按鈕:RS101

2MOS102觸發(fā)條件：PI110>151.2KPaA緊急停車按鈕：ES101

弓1發(fā)動(dòng)作：XV104關(guān)；FV119關(guān)復(fù)位按鈕：RS101

3MOS103觸發(fā)條件：PI120>151.2KPaA緊急停車按鈕：ES102

引發(fā)動(dòng)作：XV106關(guān)；FV134關(guān)復(fù)位按鈕:RS102

4MOS104觸發(fā)條件：PI126>151.2KPaA緊急停車按鈕：ES103

引發(fā)動(dòng)作：XV107關(guān)；FV140關(guān)復(fù)位按鈕：RS103

5MOS105觸發(fā)條件：PI131>15L2KPaA緊急停車按鈕：ES104

引發(fā)動(dòng)作：XV108關(guān)；FV149關(guān)復(fù)位按鈕：RS104

第五章操作規(guī)程

甲酯開(kāi)車操作

一、啟動(dòng)真空系統(tǒng)

1.1翻開(kāi)壓力控制閥PV109及其前后閥VD201、VD202，給T110系統(tǒng)推真空。

1.2翻開(kāi)閥VD205,分別給T110投用阻聚劑空氣。

二、R101引粗液，并循環(huán)升溫

2.1R101進(jìn)料前去伴熱系統(tǒng)投用R101系統(tǒng)伴熱。

2.2翻開(kāi)控制閥FV106及其前后閥VD101.VD102,向R101引入粗液；翻開(kāi)R101

頂部

排氣閥VD117排氣。

2.3待R101裝滿粗液后，關(guān)閉排氣閥VD117,翻開(kāi)VD119；同時(shí)翻開(kāi)控制閥PV101

及

具前后閥將粗液排出調(diào)節(jié)的開(kāi)度控制壓力

VD124.VD125PV101R101301kpaAo

2.4待粗液循環(huán)均勻后，翻開(kāi)控制閥TV101及其前后閥VD122、VD123,向E-301

供給

蒸汽調(diào)節(jié)的開(kāi)度控制反響器入口溫度為

；TV101，75℃0

三、啟動(dòng)T110系統(tǒng)

3.1翻開(kāi)閥VD225、VD224,向T110、V111參力口阻聚劑。

3.2翻圻閥V203，給E112投冷卻水。

3.3T110進(jìn)料前去伴熱系統(tǒng)投用T110系統(tǒng)伴熱。

3.4待R101出口溫度、壓力穩(wěn)定后，翻開(kāi)去T110手閥VD118,將粗液引入T110;

同

時(shí)關(guān)閉手閥

VD119O

3.5待T110液位達(dá)50%后，啟動(dòng)P110A;翻開(kāi)FL101A前后閥VD111.VD113;

翻開(kāi)

控制閥FV109及其前后閥VD115、VD116;同時(shí)翻開(kāi)VD109,將T110底部物料經(jīng)

FL101

排出。

3.6待T110液位到達(dá)50%后，翻開(kāi)閥XV103;同時(shí)翻開(kāi)控制閥FV107及其前后閥

VD214、

VD215,啟動(dòng)系統(tǒng)再沸器。

3.8待V111水相到達(dá)一定液位后，啟動(dòng)泵P112A;翻開(kāi)控制閥FV117及其前后閥

VD216、VD217;翻開(kāi)閥VD218、翻開(kāi)閥VD213,將水排出,控制水相液位。

3.9待V111油相液位LIC103到達(dá)一定液位后，啟動(dòng)P111A。翻開(kāi)控制波FV112及

其

前后閥VD208、VD209，給T110打回流；翻開(kāi)控制閥FV113及其前后閥VD210、

VD211,

將局部液體排出。

3.10待T110液位穩(wěn)定后，翻開(kāi)控制閥FV110及其前后閥VD206、VD207,將T110

底部

物木油壯。

四、反響器進(jìn)原料

4.1翻開(kāi)手閥VD105,翻開(kāi)控制閥FV104及其前后閥VD120.VD121,新鮮原料進(jìn)

料流

量為正常量的,調(diào)節(jié)控制閥的開(kāi)度，控制流量為

80%FV104595.8kg/ho

4.2翻開(kāi)控制閥FV101及其前后閥VD103、VD104,新鮮原料進(jìn)料流量為正常量的

80%,

調(diào)節(jié)控制閥FV101的開(kāi)度,控制流量為1473kg/h。

4.3關(guān)閉控制閥FV106及其前后閥，停頓進(jìn)粗液。

翻開(kāi)閥將底部物料打入同時(shí)關(guān)閉閥

4.4VD108,T110R101;VD109o

五、提負(fù)荷，質(zhì)量評(píng)定

調(diào)整控制閥FV101開(kāi)度把AA（丙烯酸）負(fù)荷提高至1841.36Kg/h;調(diào)整控制閥FV104

開(kāi)度，把MEOH〔甲醇〕負(fù)荷提高至744.75Kg/h;控制FIC109流量在3037.3Kg/h;

控制LIC103液位穩(wěn)定在50%;

控制FIC113流量穩(wěn)定在1962.79Kg/h;控制LIC104液位在50%;控制FIC117流量

穩(wěn)定

在1400Kg/h;控制LIC101液位在50%;控制FIC110流量穩(wěn)定在1518.76Kg/h;控

制FIC112

流量穩(wěn)定在6746.34Kg/h;控制TIC108溫度為80℃;

甲酯停車操作

一、停頓供給原料

1.1關(guān)閉控制閥FV101及其前后閥VD103.VD104;關(guān)閉控制閥FV104及其前后閥

VD120、

VD121。

1.2關(guān)閉TV101及其前后閥VD122、VD123，停頓向E101供蒸汽。

1.3關(guān)閉手閥VD713;同時(shí)翻開(kāi)閥VD714,D161產(chǎn)品由日罐切換至不合格罐。

1.4關(guān)閉閥VD108，停頓T110底部到E101循環(huán)的AA;翻開(kāi)閥VD109,將T110

底部物

料改去不合格罐。

1.5關(guān)閉閥VD508,停從T140頂部到E101循環(huán)的醇;翻班閥VD507,將T140頂

部物

料改去不合格罐。

1.6關(guān)閉VD118;同時(shí)翻開(kāi)閥VD119,將R101出口由去T110改去不合格罐。

1.7去伴熱系統(tǒng)，停R101伴熱。

1.8當(dāng)反響器溫度降至40℃,關(guān)閉閥VD119;翻開(kāi)閥VD110,將R101內(nèi)的物料排

出，

直到R101排空。

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