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1、整理丙烯酸甲酯工艺仿真甲酯生产仿真用 户 手 册北京东方仿真技术有限责任公司2006年8月第一章 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=CH

2、COOH+CH3OH CH2=CHCOOCH3+H2O AA MEOH MA *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+CH3OHHOC2H4COOCH3 HOPM(3-羟基丙酸甲酯) H+(1ER) CH2=CHCOOH+CH3OH CH3OC2H4COOH MPA(3-甲氧基丙酸)

3、H+(1ER) 2CH2=CHCOOHCH2=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-OHCH3COOR十H2O C2H5COOH+R-OHC2H5COOR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：075(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

4、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

5、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 丙烯酸甲酯生产流程框图2.2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

6、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，另一路和由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。2.3.3 T110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。2.3.4 T110的塔顶流出物经E130(醇萃取塔进料冷却器)冷却后被送往

7、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R110。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)，

8、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。2.3.7 T150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

9、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1E101R110 PREHEATERR110预热器换热器2FL101A/BREACTOR RECYCLE FILTER反应器循环过滤器3R110ESTERIFICATION REACTOR酯化反应器1 这是固定床反应器2 甲酯的酯

10、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4T110AA FRACTIONATOR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5E112T110 CONDENSERT110冷凝器冷凝器6V111T110RECEIVERT110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。7P111A/BT110REFLUX PUMPT110回流泵8P112A/BV111WATER DRAW OFF PUMPV111排水泵9E114T110 2ND

11、 REBOILERT110二段再沸器薄膜蒸发器10E130T130 FEED COOLERT130给料冷却器11T130ALCOHOL EXTRACTION COLUMN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12V130V130 WATER FEED DRUMV130给水罐13P130AT130 WATER FEED PUMPT130给水泵14V140T140 BUFFER DRUMT140缓冲罐15P142AT140 FEED PUMPT140给料泵16E140T140 BOTTOMS 1ST COOLERT140底部一段冷却器17T140ALCOH

12、OL RECOVERY COLUMN醇回收塔1 这是精馏塔2 T130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18E144T140 BOTTOMS 2ND COOLERT140底部二段冷却器19E142T140 CONDENSERT140塔顶冷凝罐20V141T140 RECEIVERT140塔顶受液罐21P141AT140 REFLUX PUMPT140回流泵22T150ALCOHOL TOPPING COLUMN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2

13、3E152T150 CONDENSERT150塔顶冷却器24V151T150 RECEIVERT150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。25P151AT150 REFLUX PUMPT150回流泵26P150AT150 BOTTOMS PUMPT150底部泵27T160ESTER PURIFICCATION COLUMN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28P160AT160 REFLUX PUMPT160回流泵29E162T160 CONDENSERT160塔顶冷却器30V161T1

14、60 RECEIVERT160塔顶受液罐31P161AT160 REFLUX PUMPT160回流泵32E111T110REBOILERT110再沸器33P110A/BT110 BOTTOMS PUMPT110塔底泵34P114AE114 BOTTOMS PUMPE114底部泵35E141T140 REBOILERT140再沸器36P140AT140 BOTTOMS PUMPT140底部泵37E151T150 REBOILERT150再沸器38E161T160 REBOILERT160再沸器第四章 主要操作条件及工艺指标位号单位正常值备注R110（酯化反应器）流量FIC101Kg/h1841.

15、36AA至E101FIC104Kg/h744.75MEOH至E101FIC106Kg/h1741.23甲酯粗液至E101FIC109Kg/h3037.30T110底部物料至E101温度TIC10175R101入口温度压力PIC101KpaA301.00R101反应器压力T110（丙烯酸分流塔）流量FIC110Kg/h1518.76T110塔釜至E114FIC112Kg/h6746.33V111至T110回流FIC113Kg/h1962.79V111水相至T130FIC117Kg/h1400.00V111油相至T130FIC107Kg/h2135.00LPS（塔底再沸蒸汽）至E111温度TI11

16、141T110塔顶温度TI10969T110进料段温度TIC10880T110塔底温度TI11389再沸器E111至T110温度TG11036回流罐现场温度显示压力PI104KpaA28.70T110塔顶压力PI103KpaA34.70T110塔釜压力PIC109KpaA27.86V111罐压力E114（薄膜蒸发器）流量FIC110Kg/h1518.76T110至E114FIC119Kg/h462LPS至E114FIC122Kg/h74.24E114至重组分回收FI120Kg/h700E114回流温度TIC115120.50E114温度压力PI110KpaA35.33E114压力T130（醇萃

17、取塔）流量FIC129Kg/h4144.91V130至T130FIC131Kg/h5371.94V140至T140FI128Kg/h3445.73T130至T150温度TI12525T130温度压力PIC117KpaA301.00T130压力T140（醇回收塔）流量FIC134Kg/h1400.00LPS至E141FIC135Kg/h2210.81V141至T140回流FIC137Kg/h779.16T140至R110温度TI13460T140塔顶温度另外，故障树分析（FTA）和日本劳动省六阶段安全评价方法可用于定性、定量评价。TIC133专项规划中的指导性规划 环境影响篇章或说明81T140

18、第19块塔板温度TI132（三）环境影响评价的原则89三、规划环境影响评价T140第5块塔板温度TI131921）直接使用价值。直接使用价值（DUV）是由环境资源对目前的生产或消费的直接贡献来决定的。T140塔釜温度TI135大纲要求环境的两个特点：95（一）安全评价的内涵再沸器E141至T140温度（3）是否符合区域、流域规划和城市总体规划。TG141第五章环境影响评价与安全预评价40V141温度压力PI121KpaA62.70T140塔顶压力PI120KpaA76.00T140塔釜压力PIC123KpaA61.33V141压力T150（醇拔头塔）流量FIC140Kg/h896.00LPS至

19、E151FIC141Kg/h2194.77T150至T160FIC142Kg/h2026.01V151至T150回流FIC144Kg/h1241.51V151至T130FIC145Kg/h44.29V151至V140温度TI14261T150塔顶温度TI14165T150第23块塔板温度TIC14070T150第5块塔板温度TI14374再沸器E151至T150温度TI13971T150塔釜温度TG15140V151温度压力PI125KpaA62.66T150塔顶压力PI126KpaA72.66T150塔釜压力PIC128KpaA61.33V151压力T160（酯提纯塔）流量FIC149Kg/

20、h952LPS至E161FIC150Kg/h3286.66V161至T160回流FIC151Kg/h64.05T160至T110FIC153Kg/h2191.08T160至MA温度TI15138T160塔顶温度TI15040T160第15块塔板温度TIC14845T160第5块塔板温度TI15264再沸器E161至T160温度TI14756T160塔釜温度TG16136V161温度压力PI130KpaA21.30T160塔顶压力PI131KpaA26.70T160塔釜压力PIC133KpaA20.70V161压力第五章 操作规程注：实际装置要求的操作，但不在仿真软件模拟范围之内的，均以下划线标

21、注。甲酯开车操作一、准备工作1.1 开车前准备1.1.1 水、电、汽、风系统全部畅通，能保证充分的供应。1.1.2 装置水联运，但其试压完成。1.1.3 检查电机、机泵、仪表的运行状况完成。1.1.4 启动总电源，控制阀电源及泵电源。1.1.5 启动真空泵系统。1.2 启动真空系统1.2.1 打开压力控制阀PV109及其前后阀VD201、VD202，给T110系统抽真空。1.2.2 打开压力控制阀PV123，给T140系统抽真空。1.2.3 打开压力控制阀PV128，给T150系统抽真空。1.2.4 打开压力控制阀PV133，给T160系统抽真空。1.2.5 打开阀VD205、VD305、VD

22、504、VD607、VD701，分别给T110、E114、T140、T150、T160投用阻聚剂空气。1.2.6 用PV109、PV123、PV128、PV133分别控制T110、T140、T150、T160的压力；T110、T140、T150、T160维持压力为：27.86kapA、61.33 kapA、61.33 kapA、20.70 kapA。1.2 V161、T160脱水1.2.1 打开VD711阀，向V161内引产品MA。1.2.2 待V161液位达到10%后，打开P161A泵入口阀VD717，启动P161A,打开P161A泵出口阀VD718；打开控制阀FV150，向T160引MA。

23、1.2.3 待T160底部液位达到5%后，关闭MA进料阀VD711。1.2.4 待V161中洗液全部引入T160后，关闭P161A泵出口阀VD718，关闭P161A，关闭P161A泵入口阀VD717；关闭控制阀FV150。在VD706处采样分析，如果含水大于2000ppm，将T160内产品经VD706排出，关闭VD706；再次向V161与T160引MA，重复上述操作，直到采样分析含水合格。流程：V161 P161A/B T1601.3 T130、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液位达到25%后，打开P130A泵入口阀VD40

24、2，启动P130A，打开P130A泵出口阀VD403；打开控制阀FV129，将水引入T130。流程：V130 P130A/B FV129 T1301.3.3 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；打开控制阀LV110向V140注水（LV110阀门开度设为65%较好，可以同时打开V404阀补水）；流程：T130 LV110 V1401.3.5 待V140液位达到25%后，打开P142A泵入口阀VD408，启动P142A，打开P142A泵出口阀VD409 ；打开控制阀FV131，向T140引水。1.3.6 打开阀

25、V502，给E142投冷却水。1.3.7 待T140液位达到25%后，打开蒸汽阀XV106；同时打开控制阀FV134，给E141通蒸汽。1.3.8 打开阀V501，给E144投冷却水。1.3.9 打开P140A泵入口阀VD509，启动P140A，打开P140A泵出口阀VD510；打开控制阀LV115，使T140底部液体经E140、E144排放到V130；调整V130的FCW量，建立T130与T140水循环稳定后，关闭FCW手阀V402。流程：T140 E140 E144 V130 P130A/B FV129FV131 E140 P142A/B V140 LV110 T1301.3.10 T14

26、0塔顶的水蒸汽经E142冷却后进入V141，当V41液位达到25%后，打开P141A入口阀VD511，启动P141A，打开P141A出口阀VD512；打开控制阀FV135，向T140打回流，控制V141液位在65%左右。流程：V141 P141A/B FV135 T140二、R110引粗液，并循环升温2.1 R110进料前去伴热系统投用R110系统伴热。2.2 打开控制阀FV106前阀VD101，打开控制阀FV106后阀VD102，打开控制阀FV106，将粗液（阀门开度为60%）引入R101；打开R110顶部排气阀VD117排气。2.3 待R110装满粗液后，关闭排气阀VD117，打开VD11

27、9；打开控制阀PV101前阀VD125，打开控制阀PV101后阀VD124，打开控制阀PV101，将粗液排出，保持粗液循环；调节PV101的开度，控制R110压力301kpaA。流程：MAOFF FV106 E101 PV101 MAOFF2.4 打开控制阀TV101前阀VD123，打开控制阀TV101后阀VD122，打开控制阀TV101，向E101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。3.3 T110进料前去伴热系统投用T110系统伴热。3.4 待R110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。流程：R101 PV101 T1103.5 待T110液位达到25%后，打开P110A泵入口阀VD232，启动P110A，打开P110A泵出口阀VD233；打开FL10