丙烯酸生产工艺流程设计毕业论文Word格式文档下载.docx

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本设计综述了国内外丙烯酸生产的工艺及其发展前景。

在对各种丙烯酸的生产工艺进行详细比较的基础上，选择了丙烯两步氧化生产工艺生产丙烯酸。

首先，对丙烯两步氧化法生产丙烯酸工艺流程进行了设计，主要分为三个工段，分别是反应工段、吸收工段和精制工段。

其次，运用Aspen

Plus对工艺流程及各个设备进行模拟计算与优化，得到了各工段的工艺参数和设备参数，同时进行了物料衡算和热量衡算，在此基础上进行了反应器、精馏塔、吸收塔和换热器的设计及泵的选型，并设计了各个设备的自动控制方案，并绘制了反应器、塔的设备装配图、工艺流程图及带控制点的工艺流程图等。

最后对丙烯两步氧化法生产丙烯酸工艺进行了经济、环保和安全评价。

关键词：

丙烯酸；

反应；

精制；

工艺设计

Abstract

Theacrylicacidproductionprocessesanditsdevelopmentsathomeandabroadwerereviewedandsummarizedinthisthesis.Basedonthedetailedcomparisonamongvariousacrylicacidprocesses,thetechnologyoftwo-stepoxidationofpropylenewasselected.

Thetechnologyoftwo-stepoxidationofpropyleneconsistsofthreesections,whicharethereactionsection,theabsorbsectionandtherefinedsection.TheprocessparametersweredeterminedandoptimizedusingtheAspenPlussoftware,andthematerialbalanceandheatbalancewerealsocalculated.Accordingtotheresultsofthematerialbalanceandheatbalance,thereactors,towersandheatexchangersweredesignedandthepumpswerechosenproperly.Meanwhile,theautomaticcontrolschemesofallequipmentswerealsopresented.Besides,themainequipmentassemblydrawings,theprocessflowdiagramsandtheworkshoplayoutweregiven.Finally,theevaluationsofeconomy,environmentandsafetyofthetechnologyprogramwerecarriedout,whichshowthatthetechnologyisfeasibleandeconomicallyreasonable.

Keywordsacrylicacid；

reaction；

refining；

technologydesign

目录

第一章 绪论 1

1.1概述 1

1.2国内外丙烯酸产能及市场分析 2

第二章 丙烯酸生产的工艺流程设计 3

2.1工艺方案的选择 3

2.2工艺流程的模拟与优化 8

第三章 物料衡算与能量衡算 18

3.1物料衡算 18

3.2能量衡算 25

第四章 丙烯酸生产的设备设计与选型 34

4.1反应器设计 34

4.2塔设备的设计 41

4.3换热器的设计和选型 50

4.4泵的选型 54

第五章 电气仪表及自动控制 59

5.1概述 59

5.2常用控制系统 59

5.3自动控制系统的选择 60

5.4单元设备自动控制 61

第六章 安全、储运设计与三废处理 67

6.1安全设计 67

6.2包装与储存 69

6.3三废处理 70

第七章 5万吨/年丙烯酸生产的经济评估 72

7.1项目总投资估算 72

7.2财务评价 72

7.3评价结果 77

第八章结论 79

参考文献 80

致谢 82

附录 83

绪论

第一章 绪论

1.1概述

丙烯酸（英文名：

Acrylicacid），分子式为C3H4O2，相对分子量为

72.06，结构式为CH2=CHCOOH。

比重（20℃）为1.051，沸点141.3℃，熔点13.2℃（近似），闪点54.5℃，其为无色透明、味苦辣、带有刺激性气味的腐蚀性液体。

溶于水、乙醇、乙醚等溶剂中。

其危险性类别排第8.1类，为高闪点可燃液体及酸性腐蚀品，属于丙烯酰基化合物[1]。

丙烯酸是一种重要的不饱和有机酸，其化学结构中含有不饱和碳碳双键和羧基，能与多种化合物通过均聚或缩聚反应，合成一系列丙烯酸共聚物，如丙烯酸酯及聚丙烯酸。

丙烯酸的传统用途是作为合成丙烯酸酯的原料。

目前丙烯酸正丁酯产量和用量最大，其次是丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸甲酯用量相对较小。

丙烯酸酯最大的用途是涂料，其次为胶黏剂、密封剂，还用于对纺织和纤维的改性，也是塑料重要的改性助剂。

此外纸品、皮革等也需要丙烯酸酯做基料。

其次，聚丙烯酸（盐）可以作为助洗剂，分散剂、增稠剂、絮凝剂、阻垢剂和上浆剂等。

未来，丙烯酸最有发展的下游产品为高吸水性树脂（SAP）[2]，主要原料是高纯丙烯酸，1tSAP约需要高纯丙烯酸0.77t[3]。

其酸度能为人体皮肤所承受。

SAP已大量应用于婴儿纸尿片、妇女卫生巾和成人卫生用品中，其他领域如农业、园林和食品等方面。

1.2国内外丙烯酸产能及市场分析

1.2.1国外产能及市场

目前世界上共有15个国家或地区的近30家企业生产丙烯酸，主要分布在美国、西欧、亚洲、南非。

其中，以巴斯夫、陶氏化学、阿科玛、日本触媒为全球四大丙烯酸单体生产商，其生产能力分别占世界总产能的

22%、21%、12%、11%。

2008年全球丙烯酸生产能力为503万t，2009年达

513万t，截止2010年8月年全球丙烯酸的产能约为521万t[4]。

2005年，世界丙烯酸的总消费量为336.1万t，丙烯酸酯的总消费量为

314.5万t。

主要消费地区是美国、西欧、日本和中国，这四个地区丙烯酸的消费量约占世界丙烯酸总消费量的80%。

2006～2009年世界丙烯酸的总需求量以年均20万t以上的速度增长，2010年达到520.5万t[5]。

世界发达国家的丙烯酸生产经过几十年的发展，已经基本满足了当地的市场需求，今后发展中国家将成为丙烯酸产品的主要需求市场。

1.2.2国内产能及市场

中国丙烯酸产业是近10年来全球发展最快的国家，已经形成较为稳定的以国有企业为主体，外资和民营企业参与的市场竞争格局，生产企业由

3家发展到了11家，其中江苏裕廊、上海华谊、浙江卫星位列全球前10大生产商。

丙烯酸产能发展极其迅速，2001年产量为14.7万t/a，2010年增长到102.8万t/a（占世界总产能的22.1%），10年间平均复合增长率高达23.3%，进口量迅速减少，并少量出口[6]。

经过十多年的发展，中国大陆的丙烯酸单体的生产已经具备了相当的规模。

扩产后的中国将会成为全球最大丙烯酸体生产及消费国，2015年前后中国丙烯酸产能预计突破250万吨／年，很快成为丙烯酸单体净出口国。

国内丙烯酸需求增长主要是由于建筑和交通等基础设施建设的快速发展，增加了对丙烯酸乳胶建筑涂料、密封胶等丙烯酸酯产品的需求。

因此国内企业加快了丙烯酸装置的建设步伐，最近几年不断有大型丙烯酸装置投产。

丙烯酸的工艺流程设计

第二章 丙烯酸生产的工艺流程设计

2.1工艺方案的选择

2.1.1丙烯酸生产方法

丙烯酸在20世纪30年代实现工业化生产，其生产方法经历了氰乙醇法、雷普（Reppe）法、烯酮法、丙烯腈水解法和丙烯氧化法。

1.氯乙醇法

氯乙醇法是最