丙烯酸丁酯工艺规程.docx

1、丙烯酸丁酯工艺规程丙烯酸丁酯工艺规程江苏三蝶化工有限公司二0一一年七月编号：审批：江苏三蝶化工有限公司总工程师(签字)年月日审定：江苏三蝶化工有限公司技术处(签字)年月日审核：江苏三蝶化工有限公司丙烯酸酯车间主任(签字)年月日1.产品说明.42.生产能力.63、原材料规格.64、公用工程规格.85、生产的基本原理及化学反应方程式.106、生产工序及流程叙述.137、生产工艺条件一览表.248、不正常现象的原因和处理方法.289、生产控制分析一览表.3110、原材料、动力及燃料消耗定额.3211、三废及处理.3312、安全生产基本原理.3313、有关信号安全装置的说明.3714、应遵守的主要技术

2、规程和制度.4115、设备一览表.4216、修改和补充.461.产品说明11产品名称丙烯酸丁酯分子式：C7H12O2结构式:CH2=CHCOOCH2-CH2-CH2-CH31.2产品标准项目丙烯酸丁酯指标备注纯度wt%99.0色相(APHA)10游离酸wt%（以AA计）0.01水分wt%0.10阻聚剂MQwtppm5051.3产品的物理化学性质：项目丙烯酸丁酯物理常数比重20g/cm30.90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

3、（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 CM3.9 1010闻到气味浓度PPM0.01外观无色透明1.3.2化学性质（1）与丁醇反应CH2CHCOOC4H9+C4H9OH CH4H9OCH2CH2C00C4H9丙烯酸丁酯丁醇 -丁氧基丙酸丁酯（2）与丙烯酸反应CH2CHCOOC4H9+CH2CHCOOH CH2CHC00CH2CH2CH2COOC4H9丙烯酸丁酯丙烯酸二聚丙烯酸丁酯（3）氧化反应CH2CHCOOC4H9KMnO4+H2OHOCH2CH(OH)C00C4H9丙烯酸丁酯 、 -二羟基丙酸丁酯（4）与次卤酸反应CH2CHC

4、OOC4H9+HOBr HOCH2CHBrC00C4H9丙烯酸丁酯次氯酸 -溴代 -羟基丙酸丁酯（5）与碱反应CH2CHCOOC4H9+NaOH CH2CHC00Na+C4H9OH丙烯酸丁酯碱丙烯酸钠丁醇（6）羰基合成CH2CHCOOC4H9+CO+H2 HOCCH2CH2C00C4H9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CH2CHCOOC4

5、H9+H2O HOCH2CH2C00C4H9丙烯酸丁酯 -羟基丙酸丁酯(10)聚合反应nCH2CHCOOC4H9 -(-CH2-CH-)-nC00C4H9丙烯酸丁酯聚丙烯酸丁酯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MQwtPPM200203.2丁醇的规格项目指标备注纯度

6、wt/% 99.5GB-9014-88(标准号)外观无色透明，无可见杂质色相(APHA)10比重20g/cm30.8080.812酸度wt% 0.01蒸馏范围初馏点干点 115 119.5H2SO4实验色度 403.3化学品序号名称指标名称指标标准号备注1对苯二酚单甲醚MQ外观色度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 1054 0.05 0.01 0.1 0.001HG-176-872对苯二酚HQ外观熔点铅含量wt%铁含量wt%纯度wt%白色晶体 169 0.002 0.002 99.0HG7-13603AI-61R熔点灰份%干燥失重%含量%7376201.

7、 5954苛性钠含量wt%Na2CO3wt%NaClwt%外观42 0.8 2.025%时无色透明GB-4348-844.公用工程规格名称指标名称指标标准号备注中压蒸汽（MP)供给压力（MPa)供给温度（）1.151.35饱和低压蒸汽（LP)供给压力（MPa)供给温度（）0.40.6饱和低低压蒸汽(LLP)供给压力（MPa)供给温度（）0.20.3饱和冷却塔水（CTW)供给压力（MPa)返回压力（MPa)供给温度（）返回温度（）0.30.50.150.25 30 40消防水（FW)供给压力（MPa)0.70.9仪表空气（IA)供给压力（MPa)油含量露点（）0.61.5无油 -40锅炉给水（B

8、FW)供给压力（MPa)供给温度（）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wtppm0.250.45 158.59.5 0.005 0.3 0.5 0.05 0.005 0.05 5 0.02工业水(PW)供给压力（MPa)氯化物硬度（以CaCO3计）（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/l)0.20.45 25 40 280 5 20 40 0.3氮气（N2

9、）供给压力（MPa)纯度（Vol%)油含量露点（）0.151.599.9无油 -40电源高压电路电压（KV）频率(Hz)低压电路电压（V）频率(Hz)直流电V6.050 5%400/23050 5%2203相3线3相4线低温水低温水(CWA)低温水(CWB)供给压力（MPa)返回压力（MPa)供给温度（）返回温度（）供给压力（MPa)返回压力（MPa)供给温度（）返回温度（）0.250.40.10.3 9 100.250.40.10.31420 21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

10、酯和水，反应按下列机理进行：CH2CHC=O+C4H9-OH CH2=CH-C-(OH)2OHO-C4H9丙烯酸丁醇过度化合物CH2=CH-C(OH)2 CH2CHCOOC4H9+H2OO-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

11、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：ACH2CHCOOC4H9+C4H9-OH C4H9OCH2COOC4H9丙烯酸丁酯丁醇 -丁氧基丙烯酸丁酯BCH2CHCOOC4H9

12、+H2O HOCH2CHCOOC4H9丙烯酸丁酯水 -羟基丙烯丁酯CCH2CHCOOH+C4H9OH C4H9OCH2CH2COOH丙烯酸丁醇 -丁氧基丙酸D2CH2CHCOOH CH2CH2COOCH2CH2COOH丙烯酸二聚丙烯酸EC4H9OCH2CH2COOH+C4H9OH C4H9OCH2XH2COOC4H9+H2O -烷氧基丙酸丁醇 -丁氧基丙酸丁酯水FCH2CH2COOCH2CH2COOH+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

13、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=CHCOONa+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

14、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

15、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）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

16、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、H2SO4、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

17、用)。(3)由FC-4004调节控制4600kg/h的流量和P-441A/B(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、

18、AI-61R：0.15%、BuOH：95)。会同新鲜BuOH一起从C-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

19、水)冷凝，冷凝液进入D-411，未凝气体进入E-413(放空冷凝器)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)F

20、C-4018调节控制2000kg/h流量，进入C-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

21、聚合，把由FG-401、FG-404、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

22、-421塔底.作为萃取剂的付产水(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/

23、B(碱加料泵)输送，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-402

24、0串级调节控制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(BuO

25、H：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L

26、LP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LC-4006和FC-4012串级调节，控制塔底液位以575kg/h流量进入E-434与进料换热后进入废水池。6.3、精制系统精制系统主要由C-440(醇汽提塔)，C-450(精制塔组成,经回收系统处理的粗酯中还含有BuOH、H2O、重组份等杂质,这些杂质将在此系统被除去，以得到纯度大于等于99.0的AEB产品。D-426中的粗酯，由P-426A/B输送经E-414进入E-440用LLP蒸汽加热到80，加热蒸汽由TC-4052控制。予热后的粗酯由LC-4009和FC-4022串级调节控制2547kg/h流量从第21块塔板进入C-440。经减压蒸馏，水、BuOH和AEB共