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
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