整理丙烯酸甲酯工艺仿真软件手册.docx
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整理丙烯酸甲酯工艺仿真软件手册
丙烯酸甲酯工艺仿真培训系统
操作手册
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+CH3OH<==>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）*
CH2=CHCOOH+CH3OH<==>CH2=CHCOOCH3+H2O
AAMEOHMA
*IER指离子交换树脂
（2）酯化反应器的副反应
CH2=CHCOOH十2CH3OH———>（CH3O）CH2CH2COOCH3+H2O
MPM：
（3-甲氧基丙酸甲酯）
H+（IER）*
2CH2=CHCOOH十CH3OH———>CH2=CHCOOC2H4COOCH3+H2O
D-M（3-丙烯酰氧基丙酸甲酯／
二聚丙烯酸甲酯）
H+（1ER）
CH2=CHCOOH+CH3OH———>HOC2H4COOCH3
HOPM（3-羟基丙酸甲酯）
H+（1ER）
CH2=CHCOOH+CH3OH——>CH3OC2H4COOH
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：
CH3COOH+R-OH——>CH3COOR十H2O
C2H5COOH+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
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。
2.3.4T110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）
序号
设备位号
设备名称（中英文）
设备原理
1
E101
R101PREHEATER
R101预热器
换热器
2
FL101A/B
REACTORRECYCLEFILTER反应器循环过滤器
3
R101
ESTERIFICATIONREACTOR
酯化反应器
1这是固定床反应器
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
4
T110
AAFRACTIONATOR
丙烯酸分馏塔
1这是精馏塔
2丙烯酸回收是利用丙烯酸分馏塔精馏的原理
5
E112
T110CONDENSER
T110冷凝器
冷凝器
6
V111
T110RECEIVER
T110塔顶受液罐
油水气三项分离器（堰板式），左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。
7
P111A/B
T110REFLUXPUMP
T110回流泵
8
P112A/B
V111WATERDRAWOFFPUMP
V111排水泵
9
E114
T1102NDREBOILER
T110二段再沸器
薄膜蒸发器
10
E130
T130FEEDCOOLER
T130给料冷却器
11
T130
ALCOHOLEXTRACTIONCOLUMN
醇萃取塔
1这是醇萃取塔
2利用甲醇易溶于水的物性，用水将甲醇从主物流中萃取出来
12
V130
V130WATERFEEDDRUM
V130给水罐
13
P130A/B
T130WATERFEEDPUMP
T130给水泵
14
V140
T140BUFFERDRUM
T140缓冲罐
15
P142A/B
T140FEEDPUMP
T140给料泵
16
E140
T140BOTTOMS1STCOOLER
T140底部一段冷却器
17
T140
ALCOHOLRECOVERYCOLUMN
醇回收塔
1这是精馏塔
2T130底部得到的萃取液经过精馏，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
18
E144
T140BOTTOMS2NDCOOLER
T140底部二段冷却器
19
E142
T140CONDENSER
T140塔顶冷凝罐
20
V141
T140RECEIVER
T140塔顶受液罐
21
P141A/B
T140REFLUXPUMP
T140回流泵
22
T150
ALCOHOLTOPPINGCOLUMN
醇拔头塔
1醇拔头塔为精馏塔
2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
23
E152
T150CONDENSER
T150塔顶冷却器
24
V151
T150RECEIVER
T150塔顶受液罐
分离器，下面是水包，上面是油包，水自流进入到V140做萃取液。
25
P151A/B
T150REFLUXPUMP
T150回流泵
26
P150A/B
T150BOTTOMSPUMP
T150底部泵
27
T160
ESTERPURIFICCATIONCOLUMN
酯提纯塔
1酯精制塔为精馏塔
2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
28
P160A/B
T160REFLUXPUMP
T160回流泵
29
E162A/B
T160CONDENSER
T160塔顶冷却器
30
V161
T160RECEIVER
T160塔顶受液罐
31
P161A/B
T160REFLUXPUMP
T160回流泵
32
E111
T110REBOILER
T110再沸器
33
P110A/B
T110BOTTOMSPUMP
T110塔底泵
34
P114A/B
E114BOTTOMSPUMP
E114底部泵
35
E141
T140REBOILER
T140再沸器
36
P140A/B
T140BOTTOMSPUMP
T140底部泵
37
E151
T150REBOILER
T150再沸器
38
E161
T160REBOILER
T160再沸器
第四章主要操作条件及工艺指标
位号
单位
数值指标
备注
R101（酯化反应器）
流量
FIC101
Kg/h
1841.36
AA至E101
FIC104
Kg/h
744.75
MEOH至E101
FIC106
Kg/h
1741.23
甲酯粗液至E101
FIC109
Kg/h
3037.30
T110底部物料至E101
温度
TIC101
℃
75
R101入口温度
压力
PIC101
KpaA
301.00
R101反应器压力
T110（丙烯酸分流塔）
流量
FIC110
Kg/h
1518.76
T110塔釜至E114
FIC112
Kg/h
6746.33
V111至T110回流
FIC113
Kg/h
新增加的六个内容是：
风险评价；公众参与；总量控制；清洁生产和循环经济；水土保持；社会环境影响评价。
1962.79
2）应用环境质量标准时，应结合环境功能区和环境保护目标进行分级。
V111水相至T130
C.环境影响报告书FIC117
Kg/h
1400.00
V111油相至T130
3.完整性原则；
FIC107
Kg/h
2135.00
直接市场评估法又称常规市场法、物理影响的市场评价法。
它是根据生产率的变动情况来评估环境质量变动所带来影响的方法。
LPS（塔底再沸蒸汽）至E111
1.规划环境影响评价的报审
（二）建设项目环境影响评价的工作等级
（一）安全评价的内涵
4.选择评价方法
环境影响评价工程师课主持进行下列工作：
温度
TI111
℃
41
T110塔顶温度
TI109
℃
69
T110进料段温度
TI108
℃
80
T110塔底温度
TI113
℃
89
再沸器E111至T110温度
TG110
℃
36
回流罐现场温度显示
压力
PI104
KpaA
28.70
T110塔顶压力
PI103
KpaA
34.70
T110塔釜压力
PIC109
KpaA
27.86
V111罐压力
E114（薄膜蒸发器）
流量
FIC110
Kg/h
1518.76
T110至E114
FIC119
Kg/h
462
LPS至E114
FIC122
Kg/h
74.24
E114至重组分回收
FI120
Kg/h
700
E114回流
温度
TIC115
℃
120.50
E114温度
压力
PI110
KpaA
35.33
E114压力
T130（醇萃取塔）
流量
FIC129
Kg/h
4144.91
V130至T130
FIC131
Kg/h
5371.94
V140至T140
FI128
Kg/h
3445.73
T130至T150
温度
TI125
℃
25
T130温度
压力
PIC117
KpaA
301.00
T130压力
T140（醇回收塔）
流量
FIC134
Kg/h
1400.00
LPS至E141
FIC135
Kg/h
2210.81
V141至T140回流
FIC137
Kg/h
779.16
T140至R101
温度
TI134
℃
60
T140塔顶温度
TIC133
℃
81
T140第19块塔板温度
TI132
℃
89
T140第5块塔板温度
TI131
℃
92
T140塔釜温度
TI135
℃
95
再沸器E141至T140温度
TG141
℃
40
V141温度
压力
PI121
KpaA
62.70
T140塔顶压力
PI120
KpaA
76.00
T140塔釜压力
PIC123
KpaA
61.33
V141压力
T150（醇拔头塔）
流量
FIC140
Kg/h
896.00
LPS至E151
FIC141
Kg/h
2194.77
T150至T160
FIC142
Kg/h
2026.01
V151至T150回流
FIC144
Kg/h
1241.51
V151至T130
FIC145
Kg/h
44.29
V151至V140
温度
TI142
℃
61
T150塔顶温度
TI141
℃
65
T150第23块塔板温度
TIC140
℃
70
T150第5块塔板温度
TI143
℃
74
再沸器E151至T150温度
TI139
℃
71
T150塔釜温度
TG151
℃
40
V151温度
压力
PI125
KpaA
62.66
T150塔顶压力
PI126
KpaA
72.66
T150塔釜压力
PIC128
KpaA
61.33
V151压力
T160（酯提纯塔）
流量
FIC149
Kg/h
952
LPS至E161
FIC150
Kg/h
3286.66
V161至T160回流
FIC151
Kg/h
64.05
T160至T110
FIC153
Kg/h
2191.08
T160至MA
温度
TI151
℃
38
T160塔顶温度
TI150
℃
40
T160第15块塔板温度
TIC148
℃
45
T160第5块塔板温度
TI152
℃
64
再沸器E161至T160温度
TI147
℃
56
T160塔釜温度
TG161
℃
36
V161温度
压力
PI130
KpaA
21.30
T160塔顶压力
PI131
KpaA
26.70
T160塔釜压力
PIC133
KpaA
20.70
V161压力
第五章操作规程
甲酯开车操作
一、准备工作
1.1启动真空系统
1.1.1打开压力控制阀PV109及其前后阀VD201、VD202，给T110系统抽真空。
1.1.2打开压力控制阀PV123及其前后阀VD517、VD518，给T140系统抽真空。
1.1.3打开压力控制阀PV128及其前后阀VD617、VD618，给T150系统抽真空。
1.1.4打开压力控制阀PV133及其前后阀VD722、VD723，给T160系统抽真空。
1.1.5打开阀VD205、VD305、VD504、VD607、VD701，分别给T110、E114、T140、T150、T160投用阻聚剂空气。
1.2V161、T160脱水
1.2.1打开VD711阀，向V161内引产品MA。
1.2.2待V161达到一定液位后，启动P161A/B；打开控制阀FV150及其前后阀VD718、VD719，向T160引MA。
1.2.3待T160底部有一定液位后，关闭控制阀FV150。
1.2.4关闭MA进料阀VD711。
1.3T130、T140建立水循环
1.3.1打开V130顶部手阀V402，引FCW到V130。
1.3.2待V130达到一定液位后，启动P130A/B；打开控制阀FV129及其前后阀VD410、VD411，将水引入T130。
1.3.3打开T130顶部排气阀VD401，并通过排气阀观察T130是否装满水。
1.3.4待T130装满水后，关闭排气阀VD401；同时打开控制阀LV110及其前后阀VD408、VD409，向V140注水；打开控制阀PV117及其前后阀VD402、VD403，同时打开阀VD406，将T130顶部物流排至不合格罐，控制T130压力301kpaA。
1.3.5待V140有一定液位后，启动P142A/B；打开控制阀FV131及其前后阀VD509、VD510，向T140引水。
1.3.6打开阀V502，给E142投冷却水。
1.3.7待T140液位达到50%后，打开蒸汽阀XV106；同时打开控制阀FV134及其前后阀VD502、VD503，给E141通蒸汽。
1.3.8打开阀V501，给E144投冷却水。
1.3.9启动P140A/B；打开控制阀LV115及其前后阀VD515、VD516，使T140底部液体经E140、E144排放到V130。
1.3.10待V41达到一定液位后，启动P141A/B；打开控制阀FV135及其前后阀VD511、VD512，向T140打回流；打开控制阀FV137及其前后阀VD513、VD514；同时打开阀VD507，将多余水引至不合格罐。
二、R101引粗液，并循环升温
2.1R101进料前去伴热系统投用R101系统伴热。
2.2打开控制阀FV106及其前后阀VD101、VD102，向R101引入粗液；打开R101顶部排气阀VD117排气。
2.3待R101装满粗液后，关闭排气阀VD117，打开VD119；同时打开控制阀PV101及其前后阀VD124、VD125，将粗液排出；调节PV101的开度，控制R101压力301kpaA。
2.4待粗液循环均匀后，打开控制阀TV101及其前后阀VD122、VD123，向E-301供给蒸汽；调节TV101的开度，控制反应器入口温度为75℃。
三、启动T110系统
3.1打开阀VD225、VD224，向T110、V111加入阻聚剂。
3.2打开阀V203、V401，分别给E112、E130投冷却水。
3.3T110进料前去伴热系统投用T110系统伴热。
3.4待R101出口温度、压力稳定后，打开去T110手阀VD118，将粗液引入T110；同时关闭手阀VD119。
3.5待T110液位达到50%后，启动P110A/B；打开FL101A前后阀VD111、VD113；打开控制阀FV109及其前后阀VD115、VD116；同时打开VD109，将T110底部物料经FL101排出。
3.6投用E114系统伴热。
3.7待T110液位达到50%后，打开阀XV103；同时打开控制阀FV107及其前后阀VD214、VD215，启动系统再沸器。
3.8待V111水相达到一定液位后，启动泵P112A/B；打开控制阀FV117及其前后阀VD216、VD217；打开阀VD218、打开阀VD213，将水排出，控制水相液位。
3.9待V111油相液位LIC103达到一定液位后，启动P111A/B。
打开控制阀FV112及其前后阀VD208、VD209，给T110打回流；打开控制阀FV113及其前后阀VD210、VD211，将部分液体排出。
3.10待T110液位稳定后，打开控制阀FV110及其前后阀VD206、VD207，将T110底部物料引至E114。
3.11待E114达到一定液位后，启动P114A/B；打开阀V301，向E114打循环。
3.13待E114液位稳定后，打开控制阀FV122及其前后阀VD311、VD312；同时打开VD310，将物料排出。
3.14按UT114按钮，启动E114转子。
3.15打开阀XV104，同时打开控制阀FV119及其前后阀VD316、VD317，向E114通入蒸汽LP5S。
四、反应器进原料
4.1打开手阀VD105，打开控制阀FV104及其前后阀VD120、VD121，新鲜原料进料流量为正常量的80%，调节控制阀FV104的开度，控制流量为595.8kg/h。
4.2打开控制阀FV101及其前后阀VD103、VD104，
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