丙烯酸丁酯工艺规程Word文档下载推荐.docx

1、99.0色相 （APHA） 10游离酸 wt%（以AA计）0.01水分 wt % 0.10阻聚剂MQ wt ppm 5051.3 产品的物理化学性质：项目丙烯酸丁酯物理常数比重 20 g/cm3 0.90比热 kcal/kg0.46熔点 -64.6沸点（760mmHg）148蒸汽比重（air=1）4.43汽化热kcal/kg60聚合热kcal/kg117燃烧热kcal/kg（25）7.6水中溶解度g/100g（25）0.2开口闪点43闭口闪点38与空气混合的爆炸极限上限vol%20.5下限vol%5.5电阻 CM3.91010闻到气味浓度 PPM0.01外观无色透明1.3.2 化学性质（1）与

2、丁醇反应CH2CHCOOC4H9+C4H9OHCH4H9OCH2CH2C00C4H9丙烯酸丁酯 丁醇 -丁氧基丙酸丁酯（2）与丙烯酸反应CH2CHCOOC4H9+CH2CHCOOHCH2CHC00CH2CH2CH2COOC4H9丙烯酸丁酯 丙烯酸 二聚丙烯酸丁酯（3）氧化反应CH2CHCOOC4H9 KMnO4+H2O HOCH2CH（OH）C00C4H9丙烯酸丁酯 、-二羟基丙酸丁酯（4）与次卤酸反应CH2CHCOOC4H9+ HOBr HOCH2CHBrC00C4H9丙烯酸丁酯 次氯酸 -溴代 -羟基丙酸丁酯（5）与碱反应CH2CHCOOC4H9+NaOHCH2CHC00Na+C4H9OH

3、丙烯酸丁酯 碱 丙烯酸钠 丁醇（6）羰基合成CH2CHCOOC4H9+CO+H2HOCCH2CH2C00C4H9丙烯酸丁酯 -羰基丙酸丁酯（7）与卤素反应CH2CHCOOC4H9+ CL2 CH2CLCHCL00C4H9丙烯酸丁酯 次氯酸 、-二氯代丙酸丁酯（8）与乙炔反应2C2H2+CH2CHCOOC4H9 CH2CHCHCHCHCHC00C4H9 乙炔 丙烯酸丁酯 2.4.6.一三庚烯酸丁酯（9）与水反应CH2CHCOOC4H9+ H2O HOCH2CH2C00C4H9丙烯酸丁酯 -羟基丙酸丁酯（10）聚合反应nCH2CHCOOC4H9 -（-CH2-CH-）-n C00C4H9丙烯酸丁酯

4、 聚丙烯酸丁酯1.4、产品的主要用途 丙烯酸丁酯是重要的有机化工原料，是高分子化合物的优良改性单体，在纺织、印染、上浆油漆涂料、胶粘剂、皮革处理、水处理、医药、造纸、石油开采等各领域都有十分广泛的用途。2.生产能力 本装置设计能力为：丙烯酸丁酯40000吨/年， 运行时数8000小时/年。3.原材料规格3.1丙烯酸规格规格备注纯度 wt%99.0色相 （APHA） 20水分 wt% 0.1阻聚剂MQ wtPPM 2003.2 丁醇的规格指标纯度 wt/%99.5GB-9014-88（标准号）无色透明，无可见杂质色相 （APHA）100.8080.812酸度 wt%蒸馏范围 初馏点 干点1151

5、19.5H2SO4实验色度40 3.3 化学品序号名称指标名称标准号1对苯二酚单甲醚MQ色度 APHA熔点对苯二酚wt%灰份wt%二甲氧基苯wt%重金属wt%白色晶体540.050.10.001HG-176-872HQ铅含量wt %铁含量wt %纯度wt %1690.002HG7-13603AI-61R灰份 % 干燥失重 % 含量 % 73761. 5954苛性钠含量 wt%Na2CO3 wt%NaCl wt%420.82.025% 时无色透明 GB-4348-844.公用工程规格中压蒸汽（MP）供给压力（MPa）供给温度（）1.151.35饱和低压蒸汽（LP）0.40.6低低压蒸汽（LLP）

6、0.20.3冷却塔水（CTW）返回压力（MPa）返回温度（）0.30.50.150.253040消防水（FW）0.70.9仪表空气（IA）油含量露点（）0.61.5无油-40锅炉给水（BFW）25时PH硬度（以CaCO3计）（wtPPM）烃类油（wtPPM）电导率（25）（S/CM）总铁量（wtPPM）铜（wtPPM）二氧化硅（wtPPM）COD（KMnO4）（wtPPM）105溶解度wtppm0.250.45158.59.50.0050.30.550.02工业水（PW）氯化物（mg/l）可溶性杂质（mg/l）不溶物（mg/l）碱金属（mg/l）有机物（mg/l） （KMnO4法）Fe（mg/

7、l）0.20.452528020氮气（N2）纯度（Vol%）0.151.599.9电源高压电路电压（KV） 频率（Hz）低压电路电压（V）直流电 V6.05%400/2302203相3线3相4线低温水（CWA）（CWB）0.250.40.10.39142021热水（HW）压力（MPa）温度（）0.50.850805.生产的基本原理及化学化学反应方程5.1 反应系统 丙烯酸和丁醇在硫酸的作用下反应生成丙烯酸丁酯和水，反应按下列机理进行：CH2CHC=O + C4H9-OHCH2=CH-C-（OH）2 OH O-C4H9 丙烯酸 丁醇 过度化合物 CH2=CH-C（OH）2 CH2CHCOOC4H

8、9+H2O O-C4H9 丙烯酸和丁醇的酯化反应是典型的可逆反应，而且丙烯酸和生成物丙烯酸丁酯的沸点很接近，用精馏的方法难以将丙烯酸分离出来，未反应的丙烯酸不能循环使用。为了降低丙烯酸的消耗，必须使丙烯酸完全转化成丙烯酸丁酯。这样就要在反应过程中不断破坏其反应平衡，促使反应向正方向进行，实现一个假的不可逆的一级反应，为此本工艺采取了以下措施：（1）使反应生成的水与丁醇、丙烯酸丁酯共沸迅速从反应器中除去，以降低生成物的浓度。共沸物经脱水塔分离后，醇和酯返回反应器做原料。（2）采用醇比酸过量的摩尔比（1.11.2倍），增加反应物的浓度，并为脱水提供共沸剂。（3）用硫酸作催化剂以加快反应速度，缩短反

9、应的停留时间。 由于丙烯酸、丙烯酸丁酯在高温下易发生聚合，为降低操作温度，保证反应生成水的脱除，反应系统采用负压操作。 副反应 丙烯酸和丙烯酸丁酯都容易聚合，在酯化反应中丙烯酸、丁醇、丙烯酸丁酯三种物质能生成共聚物或均聚物。各种副产物的量与酯化反应温度、催化剂的量有很大关系。其主要副反应方程式如下：A CH2CHCOOC4H9+C4H9-OH C4H9OCH2COOC4H9 丙烯酸丁酯 丁醇 -丁氧基丙烯酸丁酯B CH2CHCOOC4H9+H2O HOCH2CHCOOC4H9丙烯酸丁酯 水 -羟基丙烯丁酯C CH2CHCOOH+C4H9OH C4H9OCH2CH2COOH 丙烯酸 丁醇 -丁氧

10、基丙酸D 2CH2CHCOOH CH2CH2COOCH2CH2COOH 丙烯酸 二聚丙烯酸E C4H9OCH2CH2COOH+C4H9OH C4H9OCH2XH2COOC4H9 + H2O -烷氧基丙酸 丁醇 -丁氧基丙酸丁酯 水F CH2CH2COOCH2CH2COOH+C4H9OH CH2CHCOOCH2CH2COOC4H9+ H2O 二聚丙烯酸 丁醇 二聚丙烯酸丁酯 水5.2 回收系统 反应液首先经萃取塔洗涤催化剂硫酸后，在经碱洗塔将反应液中未反应的丙烯酸和残存的硫酸用碱中和，碱洗塔的水相和从装置其他部位排出的水经醇回收塔回收醇和酯。 CH2=CHCOOH+NaOH CH2=CHCOON

11、a+H2O 丙烯酸 苛性钠 丙烯酸钠 水5.3精制系统 中和后的反应液（即粗丙烯酸丁酯）在两台串联的塔内，经减压蒸馏脱去BuOH、H2O和重组分，变得到高纯度的丙烯酸丁酯产品。5.4装置的防聚措施 丙烯酸及丙烯酸丁酯都是极易聚合的化合物，这种特性对生产是极为不利因素，为了避免聚合的发生，保证装置的正常运行，本工艺采取了以下措施：（1）负压操作：为了降低操作温度，防止温度高引起聚合。本装置反应系统，精制系统及醇回收塔采用负压操作。（2）伴热和保温：物料汽化后不含有阻聚剂，为防止物料在反应器、塔的设备表面发生相变，对反应器、塔以及它们的气相出料管线进行热水、蒸汽伴热保温，以防止相变后引起聚合。并对

12、有气、液停留的死区加喷淋。（3）严格禁止设备、管线内的液体长期处于停留状态。尤其对于温度高于40的物料。所以各产品储罐、中间罐都设有自身循环系统。且各罐都设有冷却盘管，以保证各储罐温度在要求的范围内。（4）加阻聚剂和阻聚空气 为了防止在生产过程中聚合的加深，使形成的聚合中心失活，在可能形成聚合物的部位都加了阻聚剂，主要加在塔顶回流和反应器内，并向反应器各再沸器加阻聚空气，保证这些场所及塔、反应器内的氧含量，以延缓聚合的进一步进行。（5）设备结构和管道设计 为缩短物料的停留时间，在确保工艺要求的情况下，尽可能使物料在设备内的停留时间最短，所以塔板选用大孔径无堰筛板，管道设计尽可能做到最短。（6）

13、设备和管线都选用不锈钢 变价金属离子是聚合的引发剂，为了避免金属离子的产生，本装置主要工艺设备、管线均选用不锈钢。6 .工艺流程叙述 6.1反应系统 反应系统由两台反应器和一台脱水塔组成，AA和BuOH首先在两台串联的反应器内进行酯化反应，用H2SO4作催化剂，反应生成的水与BuOH、AEB 共沸迅速从反应器中除去，以使反应平衡向正方向进行。反应终了的AA转化率达9898.5. 来自 T-206（AA原料罐）的AA，经P-206A/B（AA加料泵）输送：由FC-4001调节控制流量与P-405（H2SO4加料泵）送来的H2SO4溶液一起进入E-411（一段反应器再沸器），另外为了使BuOH、H

14、2SO4、AA充分均匀地混合，控制AA的升温速度，由P-410A/B（R-411第一循环泵） 从R-411A（第一反应器予混区）中抽出部分混合液与进料一起进入E-411，用LLP蒸汽加热到98.0,由TI-4001显示温度后进R-411A。加热蒸汽由TC-4003和FC-4002串级调控制蒸汽流量，保持R-411A温度为92。 来自T-940（BuOH原料罐）的BuOH由P-940A/B（BuOH加料泵）输送分三路： （1）去D-414（阻聚剂槽）配制阻聚剂（间歇使用） （2）去D-404（PE槽）配制阻聚剂（间歇使用）。 （3）由FC-4004调节控制4600kg/h的流量和P-441A/B

15、（脱醇塔顶出料泵）送来的C-440（脱醇塔）塔顶液一起进入E-416（BuOH加热器），用C-430（醇回收塔）塔顶蒸汽加热后，从第五块塔板进入C-410（脱水塔）。 C-410、C-430塔顶冷凝液在D-411（C-410塔顶受槽）内分层，上层液（H2O：8.10、BuOH：50.8、AEB:40.51）由P-411A/B（C-410塔顶回流泵）输送，经LC-4003和 FC-4010串级调节控制流量与下列物料一起作C-410塔顶回流,控制塔顶温度为64。 （1）P-414、1#送来的50kg/h阻聚剂（ZJ-701：2、AI-61R：0.15%、BuOH：95）。 会同新鲜BuOH一起从C

16、-410底部排出，进入R-411A。 R-411A的反应生成液逐一流过反应区R-411B、R-412A、R-412B，在搅拌的条件下进行连续酯化反应。各反应区都设有蒸汽盘管用LLP进行加热，加热的蒸汽量分别由TC-4004和FC-4007、TC-4005和FC-4008、TC-4006和FC-4009串级调节,控制各反应区的温度。酯化反应生成的水与BuOH、AEB 共沸从各反应区蒸出升入C-410底部,与塔顶来的物料进行热和质交换后，从C-410顶部蒸出，与C-430塔顶物料会合进入E-412（C-410塔顶冷凝器）用CTW （循环水）冷凝，冷凝液进入D-411，未凝气体进入 E-413（放空

17、冷凝器）用 CWA（低温水）冷凝，冷凝液回收到D-411，不凝气体由P-415A/B （C-410塔顶真空泵）抽送到PD-415（气液分离器）进行气液分离后，将尾气送往废物处理单元。 反应系统为负压操作，系统真空由P-415A/B形成，PC-4001控制R-411A/B压力（300mmHgA），C-410塔压力由PC-4002调节控制 （160mmHgA），R-412A/B与C-410第三块塔板压力相同为（240mmHgA）。 D-411下层液（H2O：95.38、BuOH：4.57）由P-412A/B（C-410塔顶水泵）输送分两路： （1）FC-4018调节控制2000kg/h流量，进入C

18、-421塔顶作萃取剂。 （2）由LC-4004调节控制D-411液位，以344kg/h 流量进入D-425（水缓冲罐）。 AA和BuOH经各反应器反应后，最终在R-412B中AA转化率达到9898.5，酯化反应到此结束。 R-412B的反应生成液由P-413A/B （C-421加料泵）输送进入E-414与C-422（碱洗塔）塔顶液换热，由LC-4002和FC-4015串级调节，控制12000kg/h的流量进入E-415（R-412后冷却器）用CTW冷却到35进入C-421。 为防止E-411聚合堵塞及搅拌器A-411、A-412、A-413底部形成死区而发生聚合，把由FG-401、FG-404

19、、FG-405和FG-406控制的仪表空气分别加入到E-411、R-411B、R-412AB起分散阻聚作用。 6.2、回收系统 回收系统由 C-421、C-422、C-430组成。在此系统中，反应生成液中的H2SO4首先用水萃取。然后用碱将残余的H2SO4和未反应的AA中和掉。在装置各部位排出的废水都收集在D-425内，并与C-422塔底液一起在C-430回收醇和酯. R-412B内的反应生成液，由P-413A/B打入E-414与C-422塔顶液换热冷却到55，由FC-4015和LC-4002串级调节控制13000kg/h的流量，经E-415用CTW冷却到35进入C-421塔底. 作为萃取剂的

20、付产水（D-411下层液）由P-412A/B输送,经FC-4018调节控制2000kg/h 流量从顶部进入C-421，经逆流接触H2SO4进入水相（H2O：91.18、H2SO4：6.46）塔底排出由LC-4007调节，控制C-421界面由 FI-4006显示流量进入D-425作C-430原料。 萃余液（H2O：2.01、BuOH：8.95、AEB：83.28、-BPB：3.84k萃取塔顶排出进入C-422底部。 C-422分为水洗、中和上下两段，C-421 萃余液以15000kg/h的流量进入C-422底部。来自T-427A/B（碱贮罐）的25NaOH水溶液，经P-427A/B（碱加料泵）输

21、送，由FC-4017调节控制63kg/h流量，用P-421A/B （NaOH循环泵） 送来的由FC-4041调节控制350kg/h流量的C-422塔底液稀释后，从中部进入碱洗塔。经逆流接触进料中的H2SO4、AA被NaOH中和然后中和液进入 C-422水洗段进行水洗。作为洗涤水的PW（工业水）由FC-4021调节控制170kg/h流量从顶部进入C-422，经逆流接触，中和产生的盐等其它溶于水的杂质进入水相（H2O：80.12、BuOH：1.14、NaOH：2.62、Na2SO4：1.86、ANa：17.56）从底部排出由P-421A/B输送分两路： （1）由LC-4008和FC-4020串级调

22、节控制C-422界面以151kg/h流量进入C-430塔。 （2）由FC-4041调节控制3500kg/h流量与NaOH水溶液一起返回C-422中部。 C-422塔顶液（H2O：1.22、BuOH：9.07、AEB：84.77、-BPB：3.91）从塔顶排出进入D-426 （C-440给料罐）分层，上层液由P-426A/B（C-440加料泵经E-440（C-440进料予热器） 进入C-440（醇汽提塔）。下层液由LC-4025调节控制分层界面，将下层液排入D-425。 从系统各部位排出的废水收集在 D-425中，为回收其中的醇和酯，由P-425A/B（C-430塔加料泵）将D-425内液体 （

23、BuOH：2.62、AEB：0.74）抽送和C-422塔低液一起，经LC-4005和FC-4005串级调节控制677kg/h流量进入E-434（C-430进料加热器）与C-430塔底液换热到80,从顶部进入C-430,经蒸馏进料中的BuOH，AEB和水共沸从塔顶蒸出,由FI-4013显示流量进入E-416 （BuOH预热器） 与原料BuOH换热后，同C-410塔顶馏出物一起进入E-412用CTW冷凝。C-430塔顶压力由PC-4003调节控制为: （680mmHgA）。C-430塔底液（H2O：94.21、ANa：4.61）从塔底排出, 一部分进入自然循环方式的再沸器E-431（C-430塔底再沸器）,用LLP蒸汽加热后返回塔底，加热蒸汽由 FC-4014和TC-4011串级调节，控制塔底温度为 100。另一部分塔底液由