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1、嘉兴学院丙烯酸甲酯工艺仿真味6仿青EW|.北京东方仿真软件技术有限公司2013年5月目录第一章生产原理及工艺特点2第二章生产流程说明4第三章设备一览表6第四章主要操作条件及工艺指标7第五章操作规程9第六章操作界面12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
2、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+H2OAA MEOHMA*IER指离子交换树脂（2）酯化反应器的副反应CH =CHCOOH 十 2CH OH （CH O）CH CH COOCH +H O2332232MPM： （3-甲氧基丙酸甲酯）H+（IER）*2CH =CHCOOH 十 CH OH CH2=CHCOOC H COOCH +H O232 432D-M（3-丙烯酰氧基丙酸甲酯/二聚丙烯酸甲酯）H+（1ER）ch2=chcooh+ch3ohhoc2H4cooch
3、3HOPM（3-羟基丙酸甲酯）H+(1ER)ch2=chcooh+ch3oh CH3OC2H4COOHMPA(3-甲氧基丙酸)H+(1ER)2ch2=chcoohch2=chcooc2H4coohD-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 H2OC2H5COOH+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：75C(MA)醇/酸摩尔比：0. 75(MA)由于甲酯易
4、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，用水将甲醇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
5、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I对烯酸甲酯总貌图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
6、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抽出，一路作 为T110塔顶回流，另一路和P112A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
7、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
8、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10C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 抽出，一路作为T150塔顶回流，另一路
9、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纯， 含有少量丙烯酸、丙烯酸甲酯的塔底物流经P160A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冷却进入V161（丙烯酸产品塔塔顶回流罐）中，由P161A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1E101R101 PREHEATERR101预
10、热器换热器2FL101A/BREACTOR RECYCLE FILTER 反应器循环过滤器3R101ESTERIFICATION REACTOR 酯化反应器 这是固定床反应器 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4T110AA FRACTIONATOR丙烯酸分馏塔 这是精馏塔 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进入 缓冲罐，右边是分离出来的油（主 要是醇、酯），同过P1
11、11A进入下 一单元。7P111AT110REFLUX PUMPT110回流泵8P112AV111WATER DRAW OFF PUMPV111排水泵9E111T110REBOILERT110再沸器10P110AT110 BOTTOMS PUMPT110塔底泵第四章 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FIC101Kg/h1841.36AA 至 E101FIC104Kg/h744.75MEOH 至 E101FIC106Kg/h1741.23甲酯粗液至E101FIC109Kg/h3037.30T110底部物料至E101温度TIC101C75R101入口温度TI10
12、4C75R101温度压力PIC101KpaA301.00R101反应器压力PDI101KpaA72过滤器压差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TI111C41T110塔顶温度TI109C69T110进料段温度TIC108C80T110塔底温度TI113C89再沸器E111至T110温度压力PI104Kpa
13、A28.70T110塔顶压力PI103KpaA34.70T110塔釜压力PIC109KpaA27.86V111罐压力液位LIC101%50T110液位LIC103%50V111液位LIC104%50V111液位联锁;序号序号联锁说明备注1MOS101触发条件：PI103151.2KPaA 引发动作：XV103关；FV107关紧急停车按钮：ES101复位按钮：RS1012MOS102触发条件：PI110151.2KPaA引发动作：XV104关；FV119关紧急停车按钮：ES101复位按钮：RS1013MOS103触发条件：PI120151.2KPaA引发动作：XV106关；FV134关紧急停车按
14、钮：ES102复位按钮：RS1024MOS104触发条件：PI126151.2KPaA 引发动作：XV107关；FV140关紧急停车按钮：ES103复位按钮：RS1035MOS105触发条件：PI131151.2KPaA引发动作：XV108关；FV149关紧急停车按钮：ES104复位按钮：RS104第五章操作规程甲酯开车操作一、启动真空系统1.1打开压力控制阀PV109及其前后阀VD201、VD202，给T110系统抽真空。1.2打开阀VD205，分别给T110投用阻聚剂空气。二、R101引粗液，并循环升温2.1 R101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
15、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75C。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，给E112投冷却水。3.3 T110进料前去伴热系统投用
16、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；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；打开控制阀FV117及其前后阀VD216、VD217；打开阀VD218、打
17、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。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 物料排出。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
18、、VD104，新鲜原料进料流量为正常量的80%， 调节控制阀FV101的开度，控制流量为1473kg/h。4.3关闭控制阀FV106及其前后阀，停止进粗液。4.4 打开阀VD108，将T110底部物料打入R101 ；同时关闭阀VD109。五、提负荷，质量评定调整控制阀FV101开度，把AA（丙烯酸）负荷提高至1841.36Kg/h；调整控制阀FV104 开度，把MEOH （甲醇）负荷提高至744.75Kg/h；控制FIC109流量在3037.3Kg/h；控 制LIC103液位稳定在50%；控制FIC113流量稳定在1962.79Kg/h；控制LIC104液位在50%；控制FIC117流量稳定
19、在1400Kg/h；控制LIC101液位在50%；控制FIC110流量稳定在1518.76Kg/h；控制FIC112 流量稳定在6746.34Kg/h；控制TIC108温度为80C；甲酯停车操作一、停止供给原料1.1关闭控制阀FV101及其前后阀VD103、VD104；关闭控制阀FV104及其前后阀VD120、 VD121。1.2关闭TV101及其前后阀VD122、VD123，停止向E101供蒸汽。1.3关闭手阀VD713；同时打开阀VD714, D161产品由日罐切换至不合格罐。1.4 关闭阀VD108，停止T110底部到E101循环的AA；打开阀VD109，将T110底部物 料改去不合格罐
20、。1.5关闭阀VD508，停从T140顶部到E101循环的醇；打开阀VD507，将T140顶部物 料改去不合格罐。1.6关闭VD118；同时打开阀VD119，将R101出口由去T110改去不合格罐。1.7去伴热系统，停R101伴热。1.8当反应器温度降至40C，关闭阀VD119；打开阀VD110，将R101内的物料排出， 直到R101排空。1.9 并打开VD117，泄压。二、停T110系统2.1关闭阀VD224,即停止向V111供阻聚剂；关闭阀VD225,即停止向T110供阻聚剂。 2.2关闭阀VD708，停止T160底物料到T110；打开阀VD707，将T160底部物料改去不 合格罐。2.3
21、缓慢减小阀FV107的开度，直至关闭阀FV107,即缓慢停止向E111供给蒸汽。2.4去伴热系统，停T110蒸汽伴热。2.5关闭阀VD212；同时打开阀VD213，将V111出口物料切至不合格罐，同时适当调 整FV129开度，保证T130的进料量。2.6待V111水相全部排出后，停P112A；关闭控制阀FV117及其前后阀。2.7关闭控制阀FV110及其前后阀，停止向E114供物料。2.8关闭阀VD309；打开阀VD310，将E114底部物料改至不合格罐。2.9将V111油相全部排至T110,停P111A；将P111A出口（V111油相侧物料）到E130 阀 FV113 关闭。2.10打开阀V
22、D203，将T110底物料排放出；待T110底物料排尽后，停止P110A。三、T110系统打破真空3.1关闭控制阀FV109及其前后阀；关闭控制阀FV123及其前后阀；关闭控制阀FV128及其前后阀；关闭控制阀FV133及其前后阀。3.2关闭阀VD205，T110停止供应阻聚剂空气。3.3 打开阀VD204，向V111充入LN。3.4直至T110系统达到常压状态，关闭阀VD204，停LN。第六章操作界面6.1甲酯工艺总貌图6.2 DCS界面6.2.1 R101DCS6.2.2 T110DCS6.3 FIELD 界面6.3.1 R101FIELD6.3.2 T110FIELD7.4伴热系统图7.
23、5趋势界面7.6模块监视界面闻Wl l 区）口贵w据1述兰ilH点宿/gift IE.吊瓦tE#:-T：-4V1IBM M4D14L611.MriMCi(ij MKOjuOOOOOOriciui0 UKOjacaxKd?:o?QCOXKX3FTLOkFTLW-0 WKOj心KO DKI：D：|riLDiis aocoxiTS EKDCdDlOfl.dMKOQC4KXKX1FTLOJWl KOTOML OOCflWEC.OmKfla camPTLfll21 莎 cozozo2IBS.K(l(lO4ZOjSjilk3177. 300TSL即奸.3OLCC51931.QKOXo.axxKfl-nno
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