丙烯酸甲酯工艺设计仿真软件操作手册

嘉兴学院丙烯酸甲酯工艺仿真

操作手册

北京东方仿真软件技术

2021年5月

录

第一章生产原理及工艺特点0

第二章生产流程说明3

第三章设备一览表5

第四章主要操作条件及工艺指标6

第五章操作规程9

第六章操作界面13

第一章生产原理及工艺特点

在该单元中丙烯酸与甲醇反响，生成丙烯酸甲酯，磺酸型离子交换树脂被用作催化

剂。

1.1酯化反响原理

丙烯酸与醇的酯化反响是一种生产有机酯的反响。其反响方程式如下：

CH2=CHCOOH+CH3OH<==>CH2=CHCOOCH3+H2O

这是一个平衡反响，为使反响有向有利于产品生成的方向进展，采用一些方法，一

种方法是用比反响量过量的酸或醇，另一种方法是从反响系统中移除产物。

1.2丙烯酸与甲醇的醋化反响

〔1〕酯化反响器的主反响

酯化反响器的主反响的化学方程式如下：

H+(IER)*

CH2=CHCOOH+CH3OH<==>CH2=CHCOOCH3+H2O

AAMEOHMA

*IER指离子交换树脂

〔2〕酯化反响器的副反响

CH2=CHCOOH十2cH30H-------->(CH30)CH2cH2coOCH3+H2O

MPM:(3-甲氧基丙酸甲酯)

H+QER)*

2cH2=CHCOOH十CH30H--------->CH2=CHCOOC2H4coOCH3+H2O

D-M(3-丙烯酰氧基丙酸甲酯/

二聚丙烯酸甲酯)

H+QER)

CH2=CHCOOH+CH30H-------->HOC2H4coOCH3

HOPM(3-羟基丙酸甲酯)

H+QER)

CH2=CHCOOH+CH3OH——>CH30c2H4coOH

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)

其他副产物是由于原料中的杂质的反响而形成的。典型的丙烯酸中的杂质的反

应如下：

CH3coOH+R-OH——>CH3C00R十H20

C2H5COOH+R-OH——>C2H5COOR+H2O

丙烯酸甲酯的酯化反响在固定床反响器内进展，它是一个可逆反响，本工艺采用酸

过量使反响向正方向进展。

反响在如下情况下进展：

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别离出来，从经济性角度，醇的转化率被

设在60%-70%的中等程度。未反响的丙烯酸从精制局部被再次循环回反响器后转化为

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储塔精储的原理，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，经过精储，大局部水从塔底排出，甲醇和甲酯从塔顶

蒸出，返回反响器循环使用。

1.5醇拔头

醇拔头塔为精储塔，利用精储的原理，将主物流中少局部的醇从塔顶蒸出，含有甲

酯和少局部重组分的物流从塔底排出，并进一步别离。

1.6酯精制

酯精制塔为精储塔，利用精储的原理，将主物流从塔顶蒸出，塔底局部重组分返回

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

2.2丙烯酸甲酯生产流程框图

从丙怖酸分储塔(T110)底型建邈坯过滤器(FL101)的局部丙烯酸作为混合进料,

经过反响预热器(匚士。玲丙烯酸分流薄膜蒸发器；)进展反响。为了使平衡

反响向产品方向移动，同时降低窜回收时的能量消耗，进入R101的丙烯酸过量。

23.2从严。1排出的同醇萃/塔*丙烯酸分卿等问醇回收塔卜酸甲酯、

力、甲酯作为一种均相共痴昆省碗嬴回收产*』物刊一步提纯，经过E112冷

重组分

却进入电侬照亮标『为油本由P111A抽出，一路作

为T110塔顶回流,另一哈和:抽出的水相一起作为T130(|;取塔)的进料。

同时，从塔底回收未转化的百

废水

酯提纯塔

丙烯酸甲酯

2.3.3T110塔底，一局部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）别离出丙烯酸，回收到T110中,重组分送至废水处理单元重组分储

罐。

2.3.4T110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，很难通过简单的蒸储从水和甲醇中别离出甲

酯，因此采用萃取的方法把甲酯从水和甲醇中别离出来。从V130由P130A抽出溶剂

（水）加至萃取塔的顶部，通过液一液萃取，将未反响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

底别离出的水换热后进入（醇回收塔）。在此塔中,在顶部回收醇并循环至

T140R101e

根本上由水组成的T140的塔底物料经E140与进料换热后,再经过E144用10℃的泠

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响

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SJV151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，另一路循环回至T130作为局部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。

2.3.7T150的塔底流出物送往T160（酯提纯塔）。在此,将丙烯酸甲酯进展进一步提纯,

含有少量丙烯酸、丙烯酸甲酯的塔底物流经Pl60A循环回T110继续分储。塔顶作为

丙解酸甲酯成品在塔顶镭出经El62A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〔包括反响器、塔、泵、加热器〕

序设备位设备名称〔中英文）设备原理

aa

1E101R101PREHEATER换热器

R101预热器

2FL101A/REACTORRECYCLE

BFILTER反响器循环过滤

器

3R101ESTERIFICATION①这是固定床反响器

REACTOR②甲酯的酯化反响在固定床反响

酯化反响器器内进展它是一个可逆反响，

本工艺采用酸过量使反响向

正方［可进展

4T110AAFRACTIONATOR①这是精憎塔

丙烯酸分储塔②丙烯酸回收是利用内烯酸分储

塔精储的原理

5E112T110CONDENSER冷凝器

T110冷凝器

6V111T110RECEIVER油水气三项别离器〔堰板式〕，左

T110塔顶受液罐边别离出来水通过泵P112A进入

缓冲罐，右边是别离出来的油〔主

要是醇、酯〕，同过P1HA进入

下一单元。

7P111AT110REFLUXPUMP

T110回流泵

8P112AV111WATERDRAW

OFFPUMP

V111排水泵

9E111T110REBOILER

T110再沸器

10P110AT110BOTTOMSPUMP

T110塔底泵

第四章主要操作条件及工艺指标

位号单位数值指标备注

R101〔酯化反响器〕

流量FIC101Kg/h1841.36AA至E101

FIC104Kg/h744.75MEOH至E101

FIC106Kg/h1741.23甲酯粗液至E101

FIC109Kg/h3037.30T110底部物料至E101

温度TIC101℃75R101入口温度

TI104℃75R101期

压力PIC101KpaA301.00R101反响器压力

PDI101KpaA72过滤器压差

T1101丙烯酸分流塔〕

流量FIC110Kg/h1518.76T110塔釜至E114

FIC112Kg/h6746.33V111至T110回流

FIC113Kg/h1962.79V111水相至T130

FIC117Kg/h1400.00V111油相至T130

FIC107Kg/h2135.00LPS〔塔底再沸蒸汽〕至E111

温度TI111℃41T110塔顶温度

TI109℃69T110进料段温度

TIC108℃80T110塔底温度

TI113℃89再沸器E111至T110温度

压力PI104KpaA28.70T110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：PI103>151.2KPaA紧急停车按钮：ES101

引发动作：XV103关；FV107关复位按钮:RS101

2MOS102触发条件：PI110>151.2KPaA紧急停车按钮：ES101

弓1发动作：XV104关；FV119关复位按钮：RS101

3MOS103触发条件：PI120>151.2KPaA紧急停车按钮：ES102

引发动作：XV106关；FV134关复位按钮:RS102

4MOS104触发条件：PI126>151.2KPaA紧急停车按钮：ES103

引发动作：XV107关；FV140关复位按钮：RS103

5MOS105触发条件：PI131>15L2KPaA紧急停车按钮：ES104

引发动作：XV108关；FV149关复位按钮：RS104

第五章操作规程

甲酯开车操作

一、启动真空系统

1.1翻开压力控制阀PV109及其前后阀VD201、VD202，给T110系统推真空。

1.2翻开阀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翻开控制阀FV106及其前后阀VD101.VD102,向R101引入粗液；翻开R101

顶部

排气阀VD117排气。

2.3待R101装满粗液后，关闭排气阀VD117,翻开VD119；同时翻开控制阀PV101

及

具前后阀将粗液排出调节的开度控制压力

VD124.VD125PV101R101301kpaAo

2.4待粗液循环均匀后，翻开控制阀TV101及其前后阀VD122、VD123,向E-301

供给

蒸汽调节的开度控制反响器入口温度为

；TV101，75℃0

三、启动T110系统

3.1翻开阀VD225、VD224,向T110、V111参力口阻聚剂。

3.2翻圻阀V203，给E112投冷却水。

3.3T110进料前去伴热系统投用T110系统伴热。

3.4待R101出口温度、压力稳定后，翻开去T110手阀VD118,将粗液引入T110;

同

时关闭手阀

VD119O

3.5待T110液位达50%后，启动P110A;翻开FL101A前后阀VD111.VD113;

翻开

控制阀FV109及其前后阀VD115、VD116;同时翻开VD109,将T110底部物料经

FL101

排出。

3.6待T110液位到达50%后，翻开阀XV103;同时翻开控制阀FV107及其前后阀

VD214、

VD215,启动系统再沸器。

3.8待V111水相到达一定液位后，启动泵P112A;翻开控制阀FV117及其前后阀

VD216、VD217;翻开阀VD218、翻开阀VD213,将水排出,控制水相液位。

3.9待V111油相液位LIC103到达一定液位后，启动P111A。翻开控制波FV112及

其

前后阀VD208、VD209，给T110打回流；翻开控制阀FV113及其前后阀VD210、

VD211,

将局部液体排出。

3.10待T110液位稳定后，翻开控制阀FV110及其前后阀VD206、VD207,将T110

底部

物木油壮。

四、反响器进原料

4.1翻开手阀VD105,翻开控制阀FV104及其前后阀VD120.VD121,新鲜原料进

料流

量为正常量的,调节控制阀的开度，控制流量为

80%FV104595.8kg/ho

4.2翻开控制阀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/h。

4.3关闭控制阀FV106及其前后阀，停顿进粗液。

翻开阀将底部物料打入同时关闭阀

4.4VD108,T110R101;VD109o

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

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80℃;

甲酯停车操作

一、停顿供给原料

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，停顿向E101供蒸汽。

1.3关闭手阀VD713;同时翻开阀VD714,D161产品由日罐切换至不合格罐。

1.4关闭阀VD108，停顿T110底部到E101循环的AA;翻开阀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;翻班阀VD507,将T140顶

部物

料改去不合格罐。

1.6关闭VD118;同时翻开阀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当反响器温度降至40℃,关闭阀VD119;翻开阀VD110,将R101内的物料排

出，

直到R101排空。

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