丙烯酸甲酯工艺仿真软件操作作业手册

丙烯酸甲酯工艺仿真软件操作作业

手册

嘉兴学院丙烯酸甲酯工艺仿真

操作手册

乐行仿真EG|3

北京东方仿真软件技术有限公司

2013年5月

甲酯生产仿真用户手册

目录

第一章生产原理及工艺特点..................................2

第二章生产流程说明........................................5

第三章设备一览表.........................................10

第四章主要操作条件及工艺指标.............................13

第五章操作规程...........................................17

第六章操作界面..........................................23

甲酯生产仿真用户手册

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=CHCOOH+CH30H<=>

CH2=CHCOOCH3+H2O

AAME0H

MA

*IER指离子交换树脂

(2)酯化反应器的副反应

甲酯生产仿真用户手册

CH2=CHC00H十2CH3OH------>

(CH3O)CH2cH2COOCH3+H2O

MPM：

（3-甲氧基丙酸甲酯）

H+(IER)*

2cH2=CHC00H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=CHC00H+CH30H------>H0C2H4C00CH3

H0PM（3-羟基

丙酸甲酯）

H+（1ER）

CH2=CHCOOH+CH30H——>CH30C2H4C00H

MPA（3-

甲氧基丙酸）

H+（1ER）

2cH2=CHC00H------>CH2=CHC00C2H4C00H

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

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应如下：

十

CH3COOH+R-OH->CH3COORH2O

十

C2H5COOH+R-OH■>C2H5COORH20

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：0.75(MA)

由于甲酯易于通过蒸储的方法从丙烯酸

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福塔精馈的

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

甲酯生产仿真用户手册

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，经过精储,

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

醇拔头塔为精福塔，利用精储的原理，

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

1.6酯精制

酯精制塔为精像塔，利用精储的原理，

将主物流从塔顶蒸出，塔底部分重组分返回

丙烯酸分储塔重新回收。

第二章生产流程说明

2.1丙烯酸甲酯生产总流程

甲酯生产仿真用户手册

丙烯酸甲酯总貌图

।------------------["7|WS'MttMSYS

nrhj)

7j”TU1

nAMA

AA

MEOW

TOVAatJMSYSTEM

HEAVYEND

nm厂

2.2丙烯酸甲酯生产流程框图

甲酯生产仿真用户手册

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

从丙烯酸分储塔(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的丙烯酸过量。

2.3.2从R101排出的产品物料送至

THO(丙烯酸分馆塔)。在该塔内，粗丙烯

甲、

水、甲醇足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vui(mo回流罐)，在此罐中分为油

相和水相，油相由P111A抽出，一路作

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为mo塔顶回流，另一路和Pll2A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。

2.3.3T11O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

T11O中，重组分送至废水处理单元重组分

储

罐。

2.3.4T11O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

难通过简单的蒸谯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Pl30A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Pl42A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10℃的冷

冻

8

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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V14L再

经

由Pl41A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V15L油水分成两

相，水相自流入V140,油相再经由Pl51A

抽出，一路作为H50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进

入塔提纯。

2.3.7Tig。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继续分储。塔顶作为

丙烯酸甲酯成品在塔顶偏出经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

9

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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）

序设设备名称设备原理

号备（中英文）

位

号

1E10R101换热器

1PREHEATER

R101预热器

2FL10REACTOR

1A/BRECYCLE

FILTER反应

器循环过滤

器

3R10ESTERIFICA①这是固定床

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1TI0N反应器

REACTOR②甲酯的酯化

酯化反应器反应在固定床

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

4T11AA①这是精镭塔

0FRACTIONAT②丙烯酸回收

0R是利用丙烯酸

丙烯酸分储分谯塔精储的

塔原理

5E11T110冷凝器

2CONDENSER

n10冷凝器

6VIIT110RECEIV油水气三项分离

1ER器（堰板式），左

11

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mo塔顶受边分离出来水通

液罐过泵P112A进入

缓冲罐，右边是

分离出来的油

（主要是醇、

酯），同过P111A

进入下一单元。

7P11TUOREFLUX

1APUMP

T110回流泵

8P11V1HWATER

2ADRAWOFF

PUMP

VI11排水泵

9E11T110REB0IL

1ER

mo再沸器

1P11T110

00ABOTTOMS

12

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PUMP

T110塔底泵

第四章主要操作条件及工艺指标

位号单位数值指备注

标

R101（酯化反应器）

流FIC101Kg/h1841.36AA至

量E101

FIC104Kg/h744.75ME0H至

E101

FIC106Kg/h1741.23甲酯粗

液至

E101

FIC109Kg/h3037.30T110底

部物料

至E101

温TIC101℃75R101入

度口温度

13

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TI104℃75R101温

度

压PIC101KpaA301.00R101反

力应器压

力

PDI101KpaA72过滤器

压差

TU0（丙烯酸分流塔）

流FIC110Kg/h1518.76T110塔

量釜至

E114

FIC112Kg/h6746.33V111至

T110回

流

FIC113Kg/h1962.79V111水

相至

T130

FIC117Kg/h1400.00V111油

相至

14

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T130

FIC107Kg/h2135.00LPS（塔

底再沸

蒸汽）

至E111

温TI111℃41T110塔

度顶温度

TI109℃69T110进

料段温

度

TIC108℃80T110塔

底温度

TI113℃89再沸器

E111至

T110温

度

压PI104KpaA28.70T110塔

力顶压力

PI103KpaA34.70T110塔

15

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釜压力

PIC109KpaA27.86V111罐

压力

液LIC101%50T110液

位位

LIC103%50V111液

位

LIC104%50V111液

位

联锁;

序序号联锁说明备注

号

1MOS101触发条件：紧急停车按

PI103>151.2KPaA钮：ES101

引发动作：XV103复位按钮：

关；FV107关RS101

2MOS102触发条件：紧急停车按

PI110>151.2KPaA钮：ES101

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引发动作：XV104复位按钮：

关；FV119关RS101

3MOS103触发条件：紧急停车按

PI120>151.2KPaA钮：ES102

引发动作：XV106复位按钮：

关；FV134关RS102

4MOS104触发条件：紧急停车按

PI126>151.2KPaA钮：ES103

引发动作：XV107复位按钮：

关；FV140关RS103

5MOS105触发条件：紧急停车按

PI131>151.2KPaA钮：ES104

引发动作：XV108复位按钮：

关；FV149关RS104

第五章操作规程

甲酯开车操作

一、启动真空系统

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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

2.1R101进料前去伴热系统投用R101系统

伴热。

2.2疔开控制阀FV106及其前后依

VD102,向R101引入粗液；打开R101顶

排4部阀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301kpaAo

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75℃O

三、启动TUO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。

18

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3.3T110进料前去伴热系统投用T110系统

伴热。

3.4箱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

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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、

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/ho

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184L36Kg/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

在1400Kg/h；控制LIC101液位在50%；控

20

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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80℃；

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、

VD121o

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。

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。

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1.8当反应器温度降至40℃,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VD&09；打开阀VD310,将E114

底部物料改至不合格罐。

2.9将V1H油相全部排至T110,停P111A；

将P111A出口（V111油相侧物料）到

22

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E130阀FV113关闭。

2.10打开阀VD203,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LNo.

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

23

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6.2DCS界面

6.2.1R101DCS

6.2.2T110DCS

24

甲酯生产仿真用户手册

6.3FIELD界面

6.3.1R101FIELD

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甲酯生产仿真用户手册

6.3.2T110FIELD

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7.4伴热系统图

7.5趋势界面

27

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7.6模块监视界面

里变温监视苣）巨区

文件查询

ID点名描，士当前点值当前奏量值点值上阳点值下限

►1FT10118413&4014JWl3X38。;oooooooo

P1JT1010OOOOCO0oooooo4000OOOOOO0cooooo

3_____PT1047447S793S7447S81181600000800cocooo

qFT1050.88000OOCOOO2S0C0OOCOOO0.oooooo

nioi750000007500080100OOOOCO0.cooooo

H101301.00(X)0030L88CO100OOOOCO0.cocooo

।FT10721350800021350000004000.OOOCOO0.cocooo

FT10330夕387813037301025I20C08880.cocooo

9HliO15187623291518.7624516000.000800.cooooo

10FT!1267463198246746.3212891500088000.OOCOOO

11H113196279296919627g33356000.OOOOOO0.8COOO

12FT117148OCOCOO1400OOOCOO2500OOOCOO0.cocooo

13FT144124151293912415131842500OOOOOO0OOCOOO

14nice80OOOCOO8000088150OOOOCO0.cooooo

15PT109278608127880001100OOOOOO0cooooo

16LT1015000000050000000100OOOOO)0cooooo

17LT10349$9999849599998100oooocw0.cooooo

18LT1045000000050OOOOOO100oooooo0.cooooo

19PT119462.OOCOOO462.88*1500.0000300.cooooo

20FT1227424199774.241997300OOOOCO0.OOCOOO

21FT1280OOOOCO0000300250000)80.cooooo

22nns120.50COC0120.5000001500000030.cooooo

TT1220.8880000382500000030.cocooo

24PTU340000CO00000)81600000840OCODOJ

LT10550OOOCOO50003000100OOOOOO0.cocooo

rTICJQrenrr>mnTC1fCCirTPrTi^