1、甲酯生產(chǎn)仿真用戶手冊嘉興學(xué)院丙烯酸甲酯工藝仿真操 作 手 冊北京東方仿真軟件技術(shù)有限公司2013年5月目錄第一章 生產(chǎn)原理及工藝特點(diǎn)2第二章 生產(chǎn)流程說明4第三章 設(shè)備一覽表6第四章 主要操作條件及工藝指標(biāo)7第五章 操作規(guī)程9第六章操作界面13第一章 生產(chǎn)原理及工藝特點(diǎn)在該單元中丙烯酸與甲醇反應(yīng)，生成丙烯酸甲酯，磺酸型離子交換樹脂被用作催化劑。1.1 酯化反應(yīng)原理丙烯酸與醇的酯化反應(yīng)是一種生產(chǎn)有機(jī)酯的反應(yīng)。其反應(yīng)方程式如下：CH2=CHCOOH+CH3OH <=>CH2=CHCOOCH3+H2O這是一個平衡反應(yīng)，為使反應(yīng)有向有利于產(chǎn)品生成的方向進(jìn)行，采用一些方法，一種方法是用比反應(yīng)

2、量過量的酸或醇，另一種方法是從反應(yīng)系統(tǒng)中移除產(chǎn)物。1.2 丙烯酸與甲醇的酯化反應(yīng)（1）酯化反應(yīng)器的主反應(yīng)酯化反應(yīng)器的主反應(yīng)的化學(xué)方程式如下： H+(IER)* CH2=CHCOOH+CH3OH <=> CH2=CHCOOCH3+H2O AA MEOH MA *IER指離子交換樹脂 （2） 酯化反應(yīng)器的副反應(yīng) 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

3、) H+(1ER) CH2=CHCOOH+CH3OH>HOC2H4COOCH3 HOPM(3-羥基丙酸甲酯) H+(1ER) CH2=CHCOOH+CH3OH >CH3OC2H4COOH MPA(3-甲氧基丙酸) H+(1ER) 2CH2=CHCOOH>CH2=CHCOOC2H4COOH D-AA(3·丙烯酰氧基丙酸 二聚丙烯酸)其他副產(chǎn)物是由于原料中的雜質(zhì)的反應(yīng)而形成的。典型的丙烯酸中的雜質(zhì)的反應(yīng)如下： CH3COOH+R-OH>CH3COOR十H2O C2H5COOH+R-OH>C2H5COOR十H2O丙烯酸甲酯的酯化反應(yīng)在固定床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，它是一

4、個可逆反應(yīng)，本工藝采用酸過量使反應(yīng)向正方向進(jìn)行。反應(yīng)在如下情況下進(jìn)行：溫度：75(MA) 醇酸摩爾比：075(MA)由于甲酯易于通過蒸餾的方法從丙烯酸中分離出來，從經(jīng)濟(jì)性角度，醇的轉(zhuǎn)化率被設(shè)在60-70的中等程度。未反應(yīng)的丙烯酸從精制部分被再次循環(huán)回反應(yīng)器后轉(zhuǎn)化為酯。用于甲酯單元的離子交換樹脂的惡化因素有：金屬離子的玷污、焦油性物質(zhì)的覆蓋、氧化、不可撤回的溶漲等。因此，如果催化劑有意被長期使用，這些因素應(yīng)引起注意。被金屬鐵離子玷污導(dǎo)致的不可撤回的溶漲應(yīng)特別注意。1.3 丙烯酸回收丙烯酸回收是利用丙烯酸分餾塔精餾的原理，輕的甲酯、甲醇和水從塔頂蒸出，重的丙烯酸從塔底排出來。1.4 醇萃取及回收醇

5、萃取塔利用醇易溶于水的物性，用水將甲醇從主物流中萃取出來，同時萃取液夾帶了一些甲酯，再經(jīng)過醇回收塔，經(jīng)過精餾，大部分水從塔底排出，甲醇和甲酯從塔頂蒸出，返回反應(yīng)器循環(huán)使用。1.5 醇拔頭醇拔頭塔為精餾塔，利用精餾的原理，將主物流中少部分的醇從塔頂蒸出，含有甲酯和少部分重組分的物流從塔底排出，并進(jìn)一步分離。1.6 酯精制酯精制塔為精餾塔，利用精餾的原理，將主物流從塔頂蒸出，塔底部分重組分返回丙烯酸分餾塔重新回收。第二章 生產(chǎn)流程說明2.1丙烯酸甲酯生產(chǎn)總流程2.2 丙烯酸甲酯生產(chǎn)流程框圖丙烯酸酯化反應(yīng)器丙烯酸分流塔醇萃取塔醇拔頭塔酯提純塔丙烯酸甲酯醇回收塔甲醇重組分廢水薄膜蒸發(fā)器2.3丙烯酸甲酯

6、生產(chǎn)流程敘述2.3.1 從罐區(qū)來的新鮮的丙烯酸和甲醇與從醇回收塔(T140)頂回收的循環(huán)的甲醇以及從丙烯酸分餾塔(T110)底回收的經(jīng)過循環(huán)過濾器(FL101)的部分丙烯酸作為混合進(jìn)料，經(jīng)過反應(yīng)預(yù)熱器(E101)預(yù)熱到指定溫度后送至R101(酯化反應(yīng)器)進(jìn)行反應(yīng)。為了使平衡反應(yīng)向產(chǎn)品方向移動，同時降低醇回收時的能量消耗，進(jìn)入R101的丙烯酸過量。2.3.2 從R101排出的產(chǎn)品物料送至T110(丙烯酸分餾塔)。在該塔內(nèi)，粗丙烯酸甲酯、水、甲醇作為一種均相共沸混合物從塔頂回收，作為主物流進(jìn)一步提純，經(jīng)過E112冷卻進(jìn)入V111(T110回流罐)，在此罐中分為油相和水相，油相由P111A抽出，一路

7、作為T110塔頂回流，另一路和P112A抽出的水相一起作為T130 (醇萃取塔)的進(jìn)料。同時，從塔底回收未轉(zhuǎn)化的丙烯酸。2.3.3 T110塔底，一部分的丙烯酸及酯的二聚物、多聚物和阻聚劑等重組分送至E114(薄膜蒸發(fā)器)分離出丙烯酸，回收到T110中，重組分送至廢水處理單元重組分儲罐。2.3.4 T110的塔頂流出物經(jīng)E130(醇萃取塔進(jìn)料冷卻器)冷卻后被送往T130(醇萃取塔)。由于水-甲醇-甲酯為三元共沸系統(tǒng)，很難通過簡單的蒸餾從水和甲醇中分離出甲酯，因此采用萃取的方法把甲酯從水和甲醇中分離出來。從V130由P130A 抽出溶劑(水)加至萃取塔的頂部，通過液一液萃取，將未反應(yīng)的醇從粗丙烯

8、酸甲酯物料中萃取出來。2.3.5 從T130底部得到的萃取液進(jìn)到V140,再經(jīng)P142A抽出，經(jīng)過E140與醇回收塔底分離出的水換熱后進(jìn)入T140(醇回收塔)。在此塔中，在頂部回收醇并循環(huán)至R101。基本上由水組成的T140的塔底物料經(jīng)E140與進(jìn)料換熱后，再經(jīng)過E144用10的冷凍水冷卻后，進(jìn)入V130，再經(jīng)泵抽出循環(huán)至T130重新用作溶劑(萃取劑)，同時多余的水作為廢水送到廢水罐。T140頂部是回收的甲醇，經(jīng)E142循環(huán)水冷卻進(jìn)入到V141，再經(jīng)由P141A抽出，一路作為T140塔頂回流，另一路是回收的醇與新鮮的醇合并為反應(yīng)進(jìn)料。2.3.6 抽余液從T130的頂部排出并進(jìn)入到T150(醇拔

9、頭塔)。在此塔中，塔頂物流經(jīng)過E152用循環(huán)水冷卻進(jìn)入到V151，油水分成兩相，水相自流入V140，油相再經(jīng)由P151A抽出，一路作為T150塔頂回流，另一路循環(huán)回至T130作為部分進(jìn)料以重新回收醇和酯。塔底含有少量重組分的甲酯物流經(jīng)P150A進(jìn)入塔提純。2.3.7 T150的塔底流出物送往T160(酯提純塔)。在此，將丙烯酸甲酯進(jìn)行進(jìn)一步提純，含有少量丙烯酸、丙烯酸甲酯的塔底物流經(jīng)P160A循環(huán)回T110繼續(xù)分餾。塔頂作為丙烯酸甲酯成品在塔頂餾出經(jīng)E162A冷卻進(jìn)入V161(丙烯酸產(chǎn)品塔塔頂回流罐)中，由P161A抽出，一路作為T160塔頂回流返回T160塔，另一路出裝置至丙烯酸甲酯成品日罐

10、。第三章 設(shè)備一覽表甲酯設(shè)備總覽（包括反應(yīng)器、塔、泵、加熱器）序號設(shè)備位號設(shè)備名稱（中英文）設(shè)備原理1E101R101 PREHEATERR101預(yù)熱器換熱器2FL101A/BREACTOR RECYCLE FILTER反應(yīng)器循環(huán)過濾器3R101ESTERIFICATION REACTOR酯化反應(yīng)器 這是固定床反應(yīng)器 甲酯的酯化反應(yīng)在固定床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行它是一個可逆反應(yīng)，本工藝采用酸過量使反應(yīng)向正方向進(jìn)行4T110AA FRACTIONATOR丙烯酸分餾塔 這是精餾塔 丙烯酸回收是利用丙烯酸分餾塔精餾的原理5E112T110 CONDENSERT110冷凝器冷凝器6V111T110RECEIVE

11、RT110塔頂受液罐油水氣三項(xiàng)分離器（堰板式），左邊分離出來水通過泵P112A進(jìn)入緩沖罐，右邊是分離出來的油（主要是醇、酯），同過P111A進(jìn)入下一單元。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 主要操作條件及工藝指標(biāo)位號單位數(shù)值指標(biāo)備注R101（酯化反應(yīng)器）流量FIC101Kg/h1841.36AA至E101FIC104Kg/h744.75MEOH至E101FIC106Kg/h1741.23

12、甲酯粗液至E101FIC109Kg/h3037.30T110底部物料至E101溫度TIC10175R101入口溫度TI10475R101溫度壓力PIC101KpaA301.00R101反應(yīng)器壓力PDI101KpaA72過濾器壓差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溫度TI11141T110塔頂溫度TI10969T11

13、0進(jìn)料段溫度TIC10880T110塔底溫度TI11389再沸器E111至T110溫度壓力PI104KpaA28.70T110塔頂壓力PI103KpaA34.70T110塔釜壓力PIC109KpaA27.86V111罐壓力液位LIC101%50T110液位LIC103%50V111液位LIC104%50V111液位聯(lián)鎖；序號序號聯(lián)鎖說明備注1MOS101觸發(fā)條件：PI103>151.2KPaA引發(fā)動作：XV103關(guān)；FV107關(guān)緊急停車按鈕：ES101復(fù)位按鈕：RS1012MOS102觸發(fā)條件：PI110>151.2KPaA引發(fā)動作：XV104關(guān)；FV119關(guān)緊急停車按鈕：ES10

14、1復(fù)位按鈕：RS1013MOS103觸發(fā)條件：PI120>151.2KPaA引發(fā)動作：XV106關(guān)；FV134關(guān)緊急停車按鈕：ES102復(fù)位按鈕：RS1024MOS104觸發(fā)條件：PI126>151.2KPaA引發(fā)動作：XV107關(guān)；FV140關(guān)緊急停車按鈕：ES103復(fù)位按鈕：RS1035MOS105觸發(fā)條件：PI131>151.2KPaA引發(fā)動作：XV108關(guān)；FV149關(guān)緊急停車按鈕：ES104復(fù)位按鈕：RS104第五章 操作規(guī)程甲酯開車操作一、啟動真空系統(tǒng)1.1 打開壓力控制閥PV109及其前后閥VD201、VD202，給T110系統(tǒng)抽真空。1.2 打開閥VD205，

15、分別給T110投用阻聚劑空氣。二、R101引粗液，并循環(huán)升溫2.1 R101進(jìn)料前去伴熱系統(tǒng)投用R101系統(tǒng)伴熱。2.2 打開控制閥FV106及其前后閥VD101、VD102，向R101引入粗液；打開R101頂部排氣閥VD117排氣。2.3 待R101裝滿粗液后，關(guān)閉排氣閥VD117，打開VD119；同時打開控制閥PV101及其前后閥VD124、VD125，將粗液排出；調(diào)節(jié)PV101的開度，控制R101壓力301kpaA。2.4 待粗液循環(huán)均勻后，打開控制閥TV101及其前后閥VD122、VD123，向E-301供給蒸汽；調(diào)節(jié)TV101的開度，控制反應(yīng)器入口溫度為75。三、啟動T110系統(tǒng)3.

16、1 打開閥VD225、 VD224，向T110、V111加入阻聚劑。3.2 打開閥V203，給E112投冷卻水。3.3 T110進(jìn)料前去伴熱系統(tǒng)投用T110系統(tǒng)伴熱。3.4 待R101出口溫度、壓力穩(wěn)定后，打開去T110手閥VD118，將粗液引入T110；同時關(guān)閉手閥VD119。3.5 待T110液位達(dá)到50%后，啟動P110A；打開FL101A前后閥VD111、VD113；打開控制閥FV109及其前后閥VD115、VD116；同時打開VD109，將T110底部物料經(jīng)FL101排出。3.6 待T110液位達(dá)到50%后，打開閥XV103；同時打開控制閥FV107及其前后閥VD214、VD215，

17、啟動系統(tǒng)再沸器。3.8 待V111水相達(dá)到一定液位后，啟動泵P112A；打開控制閥FV117及其前后閥VD216、VD217；打開閥VD218、打開閥VD213，將水排出，控制水相液位。3.9 待V111油相液位LIC103達(dá)到一定液位后，啟動P111A。打開控制閥FV112及其前后閥VD208、VD209，給T110打回流；打開控制閥FV113及其前后閥VD210、VD211，將部分液體排出。3.10 待T110液位穩(wěn)定后，打開控制閥FV110及其前后閥VD206、VD207，將T110底部物料排出。四、反應(yīng)器進(jìn)原料4.1 打開手閥VD105，打開控制閥FV104及其前后閥VD120、VD1

18、21，新鮮原料進(jìn)料流量為正常量的80%，調(diào)節(jié)控制閥FV104的開度，控制流量為595.8kg/h。4.2 打開控制閥FV101及其前后閥VD103、VD104，新鮮原料進(jìn)料流量為正常量的80%，調(diào)節(jié)控制閥FV101的開度，控制流量為1473kg/h。4.3 關(guān)閉控制閥FV106及其前后閥，停止進(jìn)粗液。4.4 打開閥VD108，將T110底部物料打入R101；同時關(guān)閉閥VD109。五、提負(fù)荷，質(zhì)量評定調(diào)整控制閥FV101開度，把AA(丙烯酸)負(fù)荷提高至1841.36Kg/h；調(diào)整控制閥FV104開度，把MEOH（甲醇）負(fù)荷提高至744.75Kg/h；控制FIC109流量在3037.3Kg/h；控

19、制LIC103液位穩(wěn)定在50%；控制FIC113流量穩(wěn)定在1962.79Kg/h；控制LIC104液位在50%；控制FIC117流量穩(wěn)定在1400Kg/h；控制LIC101液位在50%；控制FIC110流量穩(wěn)定在1518.76Kg/h；控制FIC112流量穩(wěn)定在6746.34Kg/h；控制TIC108溫度為80； 甲酯停車操作一、停止供給原料1.1 關(guān)閉控制閥FV101及其前后閥VD103、VD104；關(guān)閉控制閥FV104及其前后閥VD120、VD121。1.2 關(guān)閉TV101及其前后閥VD122、VD123，停止向E101供蒸汽。1.3 關(guān)閉手閥VD713；同時打開閥VD714，D161產(chǎn)品

20、由日罐切換至不合格罐。1.4 關(guān)閉閥VD108，停止T110底部到E101循環(huán)的AA；打開閥VD109，將T110底部物料改去不合格罐。1.5 關(guān)閉閥VD508，停從T140頂部到E101循環(huán)的醇；打開閥VD507，將T140頂部物料改去不合格罐。1.6 關(guān)閉VD118；同時打開閥VD119，將R101出口由去T110改去不合格罐。1.7 去伴熱系統(tǒng)，停R101伴熱。1.8 當(dāng)反應(yīng)器溫度降至40，關(guān)閉閥VD119；打開閥VD110，將R101內(nèi)的物料排出，直到R101排空。1.9 并打開VD117，泄壓。二、停T110系統(tǒng)2.1 關(guān)閉閥VD224，即停止向V111供阻聚劑；關(guān)閉閥VD225，即停止向T110供阻聚劑。2.2 關(guān)閉閥VD708，停止T160底物料到T110；打開閥VD707,將T160底部物料改去不合格罐。2.3 緩慢減小閥FV107的開度，直至關(guān)閉閥FV107,即緩慢停