丙烯酸丁酯 工艺规程
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丙烯酸丁酯工艺规程江苏三蝶化工有限公司二0一一年七月编号:审批:江苏三蝶化工有限公司总工程师(签字)年月日审定:江苏三蝶化工有限公司技术处(签字)年月日审核:江苏三蝶化工有限公司丙烯酸酯车间主任(签字)年月日目录1.产品说明 (4)2.生产能力 (6)3、原材料规格 (6)4、公用工程规格 (8)5、生产的基本原理及化学反应方程式 (10)6、生产工序及流程叙述 (13)7、生产工艺条件一览表 (24)8、不正常现象的原因和处理方法 (28)9、生产控制分析一览表 (31)10、原材料、动力及燃料消耗定额 (32)11、三废及处理 (33)12、安全生产基本原理 (33)13、有关信号安全装置的说明 (37)14、应遵守的主要技术规程和制度 (41)15、设备一览表 (42)16、修改和补充 (46)1.产品说明1·1产品名称丙烯酸丁酯分子式:C7H12O2结构式:CH2=CHCOOCH2-CH2-CH2-CH31.2产品标准项目丙烯酸丁酯备注指标纯度wt% ≥99.0色相(APHA) ≤10游离酸wt%(以AA计)≤0.01水分wt% ≤0.10阻聚剂MQwtppm 50±51.3产品的物理化学性质:项目丙烯酸丁酯物理常数比重20℃g/cm3 0.90比热kcal/kg℃0.46熔点℃-64.6沸点(760mmHg)℃148蒸汽比重(air=1) 4.43汽化热kcal/kg 60聚合热kcal/kg 117燃烧热kcal/kg(25℃)7.6水中溶解度g/100g(25℃)0.2开口闪点℃43闭口闪点℃38与空气混合的爆炸极限上限vol% 20.5下限vol% 5.5电阻ΩCM 3.9⨯1010闻到气味浓度PPM 0.01外观无色透明1.3.2化学性质(1)与丁醇反应CH2CHCOOC4H9+C4H9OH→CH4H9OCH2CH2C00C4H9丙烯酸丁酯丁醇β-丁氧基丙酸丁酯(2)与丙烯酸反应CH2CHCOOC4H9+CH2CHCOOH→CH2CHC00CH2CH2CH2COOC4H9丙烯酸丁酯丙烯酸二聚丙烯酸丁酯(3)氧化反应CH2CHCOOC4H9KMnO4+H2O HOCH2CH(OH)C00C4H9丙烯酸丁酯α、β-二羟基丙酸丁酯(4)与次卤酸反应CH2CHCOOC4H9+HOBr→HOCH2CHBrC00C4H9丙烯酸丁酯次氯酸α-溴代β-羟基丙酸丁酯(5)与碱反应CH2CHCOOC4H9+NaOH→CH2CHC00Na+C4H9OH丙烯酸丁酯碱丙烯酸钠丁醇(6)羰基合成CH2CHCOOC4H9+CO+H2→HOCCH2CH2C00C4H9丙烯酸丁酯β-羰基丙酸丁酯(7)与卤素反应CH2CHCOOC4H9+CL2→CH2CLCHCL00C4H9丙烯酸丁酯次氯酸α、β-二氯代丙酸丁酯(8)与乙炔反应2C2H2+CH2CHCOOC4H9→CH2CHCHCHCHCHC00C4H9乙炔丙烯酸丁酯2.4.6.一三庚烯酸丁酯(9)与水反应CH2CHCOOC4H9+H2O→HOCH2CH2C00C4H9丙烯酸丁酯β-羟基丙酸丁酯(10)聚合反应nCH2CHCOOC4H9→-(-CH2-CH-)-nC00C4H9丙烯酸丁酯聚丙烯酸丁酯1.4、产品的主要用途丙烯酸丁酯是重要的有机化工原料,是高分子化合物的优良改性单体,在纺织、印染、上浆油漆涂料、胶粘剂、皮革处理、水处理、医药、造纸、石油开采等各领域都有十分广泛的用途。
南京化工职业技术学院毕业设计(论文)题目丙烯酸丁酯生产工艺所在系部应用化学系专业班级高聚物0921学号0901310148姓名赵丁指导老师刘山2012年4月摘要丙烯酸丁酯作为重要的有机化工原料,是通用型的丙烯酸中应用最广泛和消耗量最大的品种,有着广泛的市场潜力和应用范围。
本文主要以江苏省泰兴市裕廊化工有限公司丙烯酸丁酯装置,由我公司冰晶车间所生产的丙烯酸残液和过量的丁醇原料在硫酸为催化剂的作用下,采用连续精馏式反应器,经过萃取、碱洗、回收、精制后得到高纯度的丙烯酸丁酯产品,以满足下游精细化工生产的原料需求。
为了降低操作温度,防止高温引起聚合,此套装置的反应系统、精制系统及醇回收塔采用负压操作。
同时,为了防止物料在工艺生产过程中聚合的加深,使形成的的聚合中心失活,在可能形成聚合物的部位都加了阻聚剂,主要在塔顶回流和反应器内,并向反应器及各再沸器加阻聚空气。
整个工艺流程为连续化生产,生产丙烯酸丁酯能力为100000t/n。
关键词:丙烯酸丁酯;催化;阻聚;工艺目录第1章原料 (1)1.1正丁醇 (1)1.1.1正丁醇的理化性质 (1)1.1.2正丁醇对环境的危害 (1)1.1.3正丁醇的急救和应急措施 (2)1.1.4操作处置与储存 (2)1.1.5接触控制以及人体防护 (3)1.1.6运输信息 (3)1.1.7正丁醇用途 (4)1.2丙烯酸 (4)1.2.1丙烯酸的理化性质 (4)1.2.2丙烯酸的制备 (5)1.2.3丙烯酸的健康危害 (5)1.2.4丙烯酸的危险特性 (6)1.2.5丙烯酸的防护措施 (6)1.2.6丙烯酸的应用 (7)第2章催化剂 (8)2.1硫酸: (8)2.1.1硫酸的物理性质 (8)2.1.2硫酸的化学性质 (8)2.1.3硫酸的急救措施 (8)2.1.4硫酸的消防措施 (9)2.1.5硫酸泄漏应急处理 (9)2.1.6硫酸的操作处置 (9)2.1.7硫酸的用途 (10)2.2对甲苯磺酸 (10)2.2.1对甲苯磺酸的理化性质 (10)2.2.2对甲苯磺酸的用途 (11)2.2.3对甲苯磺酸的生产储运 (11)第3章阻聚剂 (12)3.1阻聚剂 (12)3.1.1阻聚剂的作用 (12)3.1.2阻聚剂的类别 (12)3.2对苯二酚 (13)3.2.1对苯二酚的物质性质 (13)3.2.2对苯二酚的安全措施 (13)3.2.3对苯二酚的灭火方法 (14)3.2.4对苯二酚的紧急处理 (14)3.2.5对苯二酚的危险性 (14)3.2.6对苯二酚的操作处置与储存 (14)3.3吩噻嗪 (15)3.3.1吩噻嗪的理化性质 (15)3.3.2吩噻嗪的危害 (15)3.3.3急救处理 (15)3.3.4应急处理 (15)3.4对羟基苯甲醚 (16)第4章丙烯酸丁酯的工艺 (17)4.1工艺原理 (17)4.1.1反应系统 (17)4.1.2回收系统 (18)4.1.3精制系统 (19)4.1.4阻聚原理 (19)4.2工艺技术规程 (19)4.2.1丙烯酸丁酯装置概况 (19)4.2.2丙烯酸丁酯装置特点 (19)4.3工艺流程 (20)4.3.1反应系统 (21)4.3.2回收系统 (22)4.3.3精制系统 (24)4.3.4裂化系统 (25)第5章丙烯酸丁酯 (26)5.1丙烯酸丁酯的质量指标 (26)5.2丙烯酸丁酯的急救措施 (27)5.3丙烯酸丁酯的用途 (27)第6章结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)第1章原料1.1正丁醇在泰兴市裕廊化工有限公司丙烯酸丁酯车间,正丁醇作为生产丙烯酸丁酯的一种原料,与来自于本公司冰晶车间所生产的丙烯酸残液进行酯化反应,正丁醇与丙烯酸按摩尔比1.18~1.20,正丁醇稍过量,在反应后阶段进行对正丁醇的回收和利用。
丙烯酸树脂工艺技术规程1、产品简介(1)丙烯酸树脂是由丙烯酸单体在一定条件下进行加成反映的产物。
(2)用途:重要用于生产特种防腐涂料。
(3)质量指标:2 、工艺生产原理:(1)流程简述:将部分单体、部分醋酸丁酯和链增长剂投入反映釜中,开搅拌,用蒸汽缓慢升温至60-70℃,在滴加罐打入单体,缓慢加入反映釜中(约3-4小时),滴加完毕,升温至80-90℃保温60分钟后再滴加剩余的链增长剂,控制在30分钟左右的时间加完。
取样分析粘度、酸值,达标后降温至60℃,进行兑稀,搅拌均匀后过滤包装。
(2)反映方程式:(3)工艺流程简图一 、加成反映岗位控制方法:温度以数量显仪显示。
控制规定:加成反映温度控制在80-90℃之间。
二、兑稀岗位:控制项目: 1.丁酯数量。
2.搅拌时间。
控制方法: 1.丁酯数量用磅称计量。
2.搅拌时间以把聚合釜内的物料所有放入兑稀釜,并用丁酯清洗反映锅后开始计时。
控制规定: 1.准确计量丁酯数量。
2.搅拌时间不小于40分钟。
三、过滤包装岗位:控制项目: 1.丙烯酸树脂细度。
2.包装数量。
控制方法: 1.细度用0-50um量称的刮板细度计检测;2.包装数量用磅称计量。
控制规定: 1.细度≤15um2.包装数量200kg/桶。
重要原料及配方:3 、安全操作规程3.1加成反映岗位3.1.1 岗位基本知识A、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯在一定温度下进行加成反映,生成性能优异的丙烯酸树脂,该树脂合用于生产防腐涂料和各种工业涂料。
B、重要物料的危险特性和安全规定:甲基丙烯酸甲酯的危险特性:易燃,在蒸汽与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸,在受热、光和紫外线的作用下易发生聚合,粘度渐渐增长,严重时整个容器的单体可所有发生不规则的爆发性聚合。
蒸气比空气重,能在较低处扩散到相称远的地方,遇明火会引起回燃。
丙烯酸丁酯的危险特性:易燃,遇明火、高热或与氧化剂接触,有引起燃烧爆炸的危险,容易自聚,聚合反映随着温度的上升而急骤加剧。
******学院毕业设计年产10万吨丙烯酸丁酯生产工艺精制工段设计Annual design production process refining 100000 tons ofbutyl acrylate学生学号学生姓名专业班级指导教师联合指导教师完成日期学校名称学校英文名称化工与生物技术学院毕业设计摘要丙烯酸丁酯是有机化工重要的原料和中间体。
因其具有活性强的极性分子、不饱和双键及羧酸结构,故可广泛用于均聚和共聚反应,能与多种化合物反应,合成一系列聚合物,并经乳液聚合、溶液聚合、共聚等加工方式制备出塑性、交联等聚合物。
本次设计采用连续精馏的方式,用筛板精馏塔精制提纯丙烯酸丁酯,塔顶选用全凝器以准确控制回流,塔底选用再沸器间接加热。
通过对精馏塔的工艺设计计算可知:通过逐板法计算得理论板数为27块(不包括再沸器),精馏段12块,提馏段15块,实际塔板数为43块(不包括再沸器),进料在第20块,回流比为0.832,塔径为3 m,塔的实际高度为26.39m。
精馏段的塔板效率为0.6316,提馏段的塔板效率为0.625,并对全塔进行了热量衡算及流体力学验算。
根据所选的参数在进行校核可知:精馏段单板压降为666.44Pa,液体在降液管停留时间为63.6s,降液管内清液层高度为0.06m,雾沫夹带为0.007kg液/kg气,降液管底隙高0.01667m,气相流量33.64sm3,液相流量0.0024sm3。
操作弹性为4.0656。
这些值都符合要求,所以所选物性参数都合理。
对精馏塔的附属设备进行计算可知:塔顶冷凝器的型号为BES500-1.6-37.3-3/15 2Ⅱ浮头式换热器,塔底再沸器的型号为BES900-1.6-126.1-3/27 4Ⅱ浮头式换热器。
关键词:筛板精馏塔;衡算;工艺流程年产10万吨丙烯酸丁酯生产工艺精制工段设计AbstractButyl acrylate is an important organic chemical raw materials and intermediates. Its polar molecules having strong activity, unsaturated double bond and a carboxylic acid structure, it can be used in the homo polymerization and copolymerization reactions with a variety of compounds were synthesized from a series of polymers and emulsion polymerization, solution polymerization , and other processing methods for preparing the copolymer plastic, such as cross linked polymers.This design approach using a continuous distillation, distillation columns with sieve refined purification of butyl acrylate, the top choice in order to accurately control the whole reflux condenser, a bottoms reboiler selection indirect heating.By the process of distillation column design calculation shows that: by-plate method to count the number of theoretical plate 27 (not including reboiler), the rectifying section 12, the stripping section 15, the number of actual trays 43 (not including reboiler), the feed section 20, a reflux ratio of 0.832, the tower diameter of 3 m, the actual height of the tower is 26.39m. Tray efficiency rectifying section of 0.6316, the stripping section tray efficiency is 0.625, and the whole tower were checking the heat balance and hydrodynamics. Depending on the selected parameter during the check shows that: the rectifying section of the board drop 666.44Pa, liquid residence time in the downcomer is 63.6s, clear liquid downcomer height of 0.06m, entrainment of 0.007kg liquid / kg gas downcomer bottomgap high 0.01667m,gas flow rate is33.64sm3, liquid flow rate 0.0024sm3. Operatingflexibility to 4.0656. These values are in line with the requirements, so the selected physical parameters are reasonable.Ancillary equipment for the distillation column calculation shows: overhead condenser model BES500-1.6-37.3-3/15 2 Ⅱ floating head heat exchanger, bottom reboiler model is BES900-1.6-126.1-3 / 27 4 Ⅱ floating head heat exchanger.Key words:Sieve plate distillation column;Accountancy;Process化工与生物技术学院毕业设计目录第一篇设计说明书 (IV)第1章概述 ............................................................................... 错误!未定义书签。
年产十五万吨丙烯酸丁酯合成工段工艺设计下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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课程设计题目年产10万吨丙烯酸丁酯合成工艺设计学院化学化工学院专业化学工程与工艺班级学生学号指导教师化学工程系课程指导小组二〇一五年十一月二十日学院专业化学工程与工艺学生学号设计题目年产10吨丙烯酸丁酯合成工艺设计一、课程设计的内容主要内容为年产10万吨丙烯酸丁酯的工艺设计。
通过工艺对比选择合适的方案,进行物料衡算和能量衡算,确定关键设备的选型和材料,绘制出工艺流程图、设备图等相关图纸,对生产过程中进行经济核算与分析。
二、课程设计的要求1.查阅国内外的相关文献不得少于15篇,完成课程设计任务。
2.独立完成给定的设计任务后编写出符合要求的课程设计说明书,要求工艺设计合理,将研究、开发的技术及过程开发的成果与过程建设、经济核算衔接起来;绘制出必要的设计图纸。
3. 综合应用化学工程和相关学科的理论知识与技能,分析和解决实际问题。
4. 完成课程设计的撰写。
三、文献查询方向及范围1.利用学校的清华同方数据库、万方学位论文全文数据库、ScienceDirect、ACS(美国化学学会)数据库查询丙烯酸酯工业制备方法等中英文文献与硕博论文。
2.主要参考文献[1] 夏涛. 丙烯酸正丁酯合成反应的新型催化剂及工艺研究[D]. 长沙: 湖南大学2002.[2] 杨召启,李石磊,方晓明.丙烯酸丁酯最佳反应条件的选择[J].甘肃科技, 2010,26(1):41-43.[3]徐金文,丁鹏飞. 降低精制塔底重组份中丁酯含量[J]. 山东化工, 2015,44(16): 119-120.[4] 李汝新. 丙烯酸及酯的市场分析[J].甘肃科技, 2006,22(5):1-8.[5] 邵艳秋,张桂芳. 丙烯酸丁酯合成方法的改进[J]. 浓阳化工, 2000, 29(2), 70-75.[6] Acrylic acid technology, Chemical Week, 2003, 165(21):25-26.[7] Acrylic acid, European Chemical News, 2002, 77(2021): 17.目录1.1产品的性质、用途、价格及其变化趋势......................................................... - 1 -1.1.1产品的性质及用途.................................................................................. - 1 -1.1.2产品价格及变化趋势.............................................................................. - 1 -1.2产品历史、现状及发展趋势............................................................................. - 2 -1.3世界范围内产品的生产厂家、产量......................................................... - 2 -1.4世界范围内生产工艺及分析..................................................................... - 2 -1.4.1氰乙醇法.................................................................................................. - 3 -1.4.2丙烯腈水解法.......................................................................................... - 3 -1.4.3β—丙内酯法........................................................................................... - 4 -1.4.4改良雷珀法.............................................................................................. - 4 -1.4.5酯交换法.................................................................................................. - 5 -1.4.6直接酯化法.............................................................................................. - 5 -2工艺设计................................................................................................................ - 6 -2.1工艺路线设计..................................................................................................... - 6 -2.2工艺流程设计..................................................................................................... - 7 -3可行性分析............................................................................................................ - 9 -3.1工艺可行性分析................................................................................................. - 9 -3.1.1原料来源.................................................................................................. - 9 -3.1.2设备、工艺操作条件............................................................................ - 10 -3.13收率、产品质量和对环境的影响......................................................... - 10 -3.2经济效益可行性分析....................................................................................... - 11 -3.2.1可变成本、固定成本及总成本............................................................ - 11 -3.2.2年产值、年利润.................................................................................... - 12 -3.2.3投资利润率............................................................................................ - 12 -4总结...................................................................................................................... - 13 -5参考文献.............................................................................................................. - 14 -1前言1.1产品的性质、用途、价格及其变化趋势本设计主要产品为丙烯酸丁酯(CH2=CHCOO(CH2)3CH3)以其特有的性质,包括易于配制,黏接性,耐水性,耐久性,常被用作有机合成中间体、粘合剂、乳化剂、涂料等。
丙烯酸正丁酯操作规程1 酯化·1.1开车前准备:(以下为首次开车或长期停车后再开车情况)1.1.1上下游联系,确认各工序已做好开车准备,包括循环水、焚烧炉、水处理工序,各公用工程也可连续供料;1.1.2所有设备、仪表已经检查确认无误,满足开车要求,包括仪表校正和泵的润滑及冷却系统供应正常,真空泵夹套水阀打开;1.1.3 管道冲扫,取样口、排气阀、反应釜底阀等确认均关闭;1.1.4 打开所有仪表和程控阀的根阀,打开仪表风阀;1.1.5打开冷却器的的水进出口阀门,向冷却器供循环冷却水。
1.2 开车步骤1.2.1 再次确认管道、泵前后的排气口、取样口都已关闭;1.2.2 确认所有仪表和程控阀的根阀都已打开;1.2.3 按开车步骤启动真空泵。
1.2.4 打开所有罐出口去尾气吸收工序的管线上手动阀,确认去废气处理工序的手动阀打开,开尾气风机将刚开车时产生的废气通往尾气焚烧工序;1.3 进料1.3.1 ;打开酯化反应釜进料阀,按规定的数量依次进丙烯酸、正丁醇、解聚BA、轻组份、杨巴BA、PT等1.3.2 进料结束,关闭进料阀;1.3.3启动真空泵泵启动后,检查电机电流、轴承温度、轴振动情况及有无噪声。
同时逐渐打开泵进出口阀。
1.3.3 真空泵的切换假设真空泵A运行,B作备泵处于停止状态,现将真空泵A泵切换到B泵1.3.3.1 打开B泵夹套水阀门。
1.3.3.2 打开B泵的出口阀门和循环阀门。
1.3.3.3 用手盘动B泵的联轴器,确认转动中无明显阻力。
1.3.3.4 启动B泵, 慢慢打开B泵的进出口阀至全开。
1.3.3.5关闭A泵出出口阀,关A泵,打开A泵放空阀。
;1. 3.4 巡检各泵出口压力计;1.3.5 确保循环冷却水供应正常连续;1.4.加热、调真空、起沸、全回流1.4.1.关分层器进口阀,打开回流接受槽进口阀1.4.2.调节真空度480±5mmhg,空气流量120-130L/h,1.4.3.打开蒸汽阀,温度调节仪调至150℃;1.4.4.起沸后,总馏量控制在1000±100L/h,加热温度视总馏量调节,1.4.5.全回流15分钟后,开始共沸脱水;1.4. 共沸脱水1.4.1. 打开分层器进口阀,关闭回流接受槽阀1.4.2.检查冷却器温度在指标范围内。
概述丙烯酸酯是丙烯酸–2–羟基乙酯、丙烯酸–2–羟基丙酯、甲基丙烯酸–2–羟基乙酯、甲基丙烯酸–2–羟基丙酯的简称。
它的特点是带有一个未反应的羟基(- OH),可以进行二次反应,具有独特的二次反应性。
生产丙烯酸酯类产品的设备及设施称作丙烯酸酯装置。
丙烯酸酯类产品是丙烯酸或甲基丙烯酸酯类产品中的一个重要组成部分,就丙烯酸酯而言,其品种很多,丙烯酸酯产品有上千个品种,工业化的产品也有一百个以上,目前常用的有几十个品种。
就丙烯酸系列单体的结构而言,甲酯、乙酯、丁酯和辛酯占总产量的90%以上,称普通丙烯酸酯。
其它单体称特种丙烯酸酯,其中以羟基酯为主,占特种丙烯酸酯产量的60—80%,消耗占丙烯酸酯产量的6—8%。
由于羟基酯具有独特二次反应性,使之成为丙烯酸系树脂加工过程中不可缺少的重要原料。
羟基酯产品主要用于热固化丙烯酸涂料、光固化丙烯酸涂料、胶粘剂、纺织处理剂,纸加工及聚合物改性剂等方面,具有使用量少、却可显著提高制品性能的特点。
羟基酯装置大体分为反应单元和蒸馏单元,四种产品切换生产,四种产品的工艺流程相同,只是控制参数不同。
一、产品理化参数二、原辅料规格及要求1、丙烯酸(AA)规格要求:一等品,含量≥99.0%(GC),水分≤0.2%,色度(APHA)≤10,阻聚剂200±20,比重:1.051,沸点:141℃,凝固点:13.5 闪点(开)68℃,性能:分子量72.06,无色透明液体,有刺激性气味。
能与水、乙醇、乙醚任意混溶。
常温下为无色透明液体,是有机酸,能溶于水及有机溶剂易聚合,对皮肤眼睛及呼吸器官有刺激性。
遇光或受热易聚合,该品易燃,腐蚀性很强。
2、环氧乙烷(EO)规格要求:一等品,含量≥98.0%(GC),水分≤0.1%,醛含量(以乙醛计)≤0.01%,酸含量(以乙酸计)≤0.03%,比重:0.87沸点10.7℃/760mmHg 闪点(开):-17.8℃以下,自燃点429℃,爆炸范围3%-100%;性能:分子量44.05,无色透明液体,无机械杂质,温度低于12℃时为液态。
化工原料丙烯酸丁酯生产工艺标准摘要丙烯酸丁酯作为重要的有机化工原料,是通用型的丙烯酸中应用最广泛和消耗量最大的品种,有着广泛的市场潜力和应用范围。
本文主要以江苏省**市**化工有限公司丙烯酸丁酯装置,由我公司冰晶车间所生产的丙烯酸残液和过量的丁醇原料在硫酸为催化剂的作用下,采用连续精馏式反应器,经过萃取、碱洗、回收、精制后得到高纯度的丙烯酸丁酯产品,以满足下游精细化工生产的原料需求。
为了降低操作温度,防止高温引起聚合,此套装置的反应系统、精制系统及醇回收塔采用负压操作。
同时,为了防止物料在工艺生产过程中聚合的加深,使形成的的聚合中心失活,在可能形成聚合物的部位都加了阻聚剂,主要在塔顶回流和反应器内,并向反应器及各再沸器加阻聚空气。
整个工艺流程为连续化生产,生产丙烯酸丁酯能力为100000t/n。
关键词:丙烯酸丁酯;催化;阻聚;工艺第1章原料1.1正丁醇在**市**化工有限公司丙烯酸丁酯车间,正丁醇作为生产丙烯酸丁酯的一种原料,与来自于本公司冰晶车间所生产的丙烯酸残液进行酯化反应,正丁醇与丙烯酸按摩尔比1.18~1.20,正丁醇稍过量,在反应后阶段进行对正丁醇的回收和利用。
1.1.1正丁醇的理化性质在我们所在的丙烯酸丁酯车间,正丁醇作为一种酯化反应的原料,与来自冰晶车间的丙烯酸残液进行酯化反应。
正丁醇主要用于制取酯类、塑料增塑剂、医药、喷漆、以及用作溶剂。
正丁醇的性质如下表:表1.1正丁醇的性质性质结论颜色状态气味相对密度沸点熔点折射率闪点自燃点溶解性无色液体有酒味0.8109117.7℃-90.2℃1.399335—35.5℃365℃与乙醇或乙醚及其他多种有机溶剂混溶1.1.2正丁醇对环境的危害(1)对健康的危害侵入途径:吸入、食入、经皮肤吸收。
健康危害:本品具有刺激和麻醉作用。
主要症状为眼、鼻、喉部刺激,在角膜浅层形成半透明的空泡,头痛、头晕和嗜睡,手部可以接触性皮炎。
(2)毒理学资料及环境行为毒性:属于低毒类急性毒性:LD50=4360mg/kg(大鼠口径);3400mg/kg(兔经皮);LC50=24240mg/m3,4小时(大鼠吸入)。
丙烯酸丁酯工艺规程江苏三蝶化工有限公司二0一一年七月编号:审批:江苏三蝶化工有限公司总工程师(签字)年月日审定:江苏三蝶化工有限公司技术处(签字)年月日审核:江苏三蝶化工有限公司丙烯酸酯车间主任(签字)年月日目录1.产品说明 (4)2.生产能力 (6)3、原材料规格 (6)4、公用工程规格 (8)5、生产的基本原理及化学反应方程式 (10)6、生产工序及流程叙述 (13)7、生产工艺条件一览表 (24)8、不正常现象的原因和处理方法 (28)9、生产控制分析一览表 (31)10、原材料、动力及燃料消耗定额 (32)11、三废及处理 (33)12、安全生产基本原理 (33)13、有关信号安全装置的说明 (37)14、应遵守的主要技术规程和制度 (41)15、设备一览表 (42)16、修改和补充 (46)1.产品说明1·1 产品名称丙烯酸丁酯分子式:C7H12O2结构式: CH2=CHCOOCH2-CH2-CH2-CH3 1.2 产品标准1.3 产品的物理化学性质:下限vol% 5.5电阻ΩCM 3.9⨯1010闻到气味浓度 PPM 0.01外观无色透明1.3.2 化学性质(1)与丁醇反应CH2CHCOOC4H9+C4H9OH→CH4H9OCH2CH2C00C4H9丙烯酸丁酯丁醇β-丁氧基丙酸丁酯(2)与丙烯酸反应CH2CHCOOC4H9+CH2CHCOOH→CH2CHC00CH2CH2CH2COOC4H9丙烯酸丁酯丙烯酸二聚丙烯酸丁酯(3)氧化反应CH2CHCOOC4H9KMnO4+H2O HOCH2CH(OH)C00C4H9丙烯酸丁酯α、β-二羟基丙酸丁酯(4)与次卤酸反应CH2CHCOOC4H9+ HOBr→ HOCH2CHBrC00C4H9丙烯酸丁酯次氯酸α-溴代β-羟基丙酸丁酯(5)与碱反应CH2CHCOOC4H9+NaOH→CH2CHC00Na+C4H9OH丙烯酸丁酯碱丙烯酸钠丁醇(6)羰基合成CH2CHCOOC4H9+CO+H2→HOCCH2CH2C00C4H9丙烯酸丁酯β-羰基丙酸丁酯(7)与卤素反应CH2CHCOOC4H9+ CL2→ CH2CLCHCL00C4H9丙烯酸丁酯次氯酸α、β-二氯代丙酸丁酯(8)与乙炔反应2C2H2+CH2CHCOOC4H9→ CH2CHCHCHCHCHC00C4H9乙炔丙烯酸丁酯 2.4.6.一三庚烯酸丁酯(9)与水反应CH2CHCOOC4H9+ H2O→ HOCH2CH2C00C4H9丙烯酸丁酯β-羟基丙酸丁酯(10)聚合反应nCH2CHCOOC4H9→ -(-CH2-CH-)-nC00C4H9丙烯酸丁酯聚丙烯酸丁酯1.4、产品的主要用途丙烯酸丁酯是重要的有机化工原料,是高分子化合物的优良改性单体,在纺织、印染、上浆油漆涂料、胶粘剂、皮革处理、水处理、医药、造纸、石油开采等各领域都有十分广泛的用途。
2.生产能力本装置设计能力为:丙烯酸丁酯40000吨/年,运行时数8000小时/年。
3.原材料规格外观无色透明,无可见杂质色相 (APHA)≤10比重 20℃ g/cm3 0.808~0.812酸度 wt% ≤0.01蒸馏范围初馏点℃干点℃≥115 ≤119.5H2SO4实验色度≤404.公用工程规格5.生产的基本原理及化学化学反应方程5.1 反应系统丙烯酸和丁醇在硫酸的作用下反应生成丙烯酸丁酯和水,反应按下列机理进行:CH2CHC=O + C4H9-OH⇔CH2=CH-C-(OH)2OH O-C4H9丙烯酸丁醇过度化合物CH2=CH-C(OH)2 → CH2CHCOOC4H9+H2OO-C4H9丙烯酸和丁醇的酯化反应是典型的可逆反应,而且丙烯酸和生成物丙烯酸丁酯的沸点很接近,用精馏的方法难以将丙烯酸分离出来,未反应的丙烯酸不能循环使用。
为了降低丙烯酸的消耗,必须使丙烯酸完全转化成丙烯酸丁酯。
这样就要在反应过程中不断破坏其反应平衡,促使反应向正方向进行,实现一个假的不可逆的一级反应,为此本工艺采取了以下措施:(1)使反应生成的水与丁醇、丙烯酸丁酯共沸迅速从反应器中除去,以降低生成物的浓度。
共沸物经脱水塔分离后,醇和酯返回反应器做原料。
(2)采用醇比酸过量的摩尔比(1.1~1.2倍),增加反应物的浓度,并为脱水提供共沸剂。
(3)用硫酸作催化剂以加快反应速度,缩短反应的停留时间。
由于丙烯酸、丙烯酸丁酯在高温下易发生聚合,为降低操作温度,保证反应生成水的脱除,反应系统采用负压操作。
副反应丙烯酸和丙烯酸丁酯都容易聚合,在酯化反应中丙烯酸、丁醇、丙烯酸丁酯三种物质能生成共聚物或均聚物。
各种副产物的量与酯化反应温度、催化剂的量有很大关系。
其主要副反应方程式如下:A CH2CHCOOC4H9+C4H9-OH → C4H9OCH2COOC4H9丙烯酸丁酯丁醇β-丁氧基丙烯酸丁酯B CH2CHCOOC4H9+H2O → HOCH2CHCOOC4H9丙烯酸丁酯水β-羟基丙烯丁酯C CH2CHCOOH+C4H9OH → C4H9OCH2CH2COOH丙烯酸丁醇β-丁氧基丙酸D 2CH2CHCOOH → CH2CH2COOCH2CH2COOH丙烯酸二聚丙烯酸E C4H9OCH2CH2COOH+C4H9OH → C4H9OCH2XH2COOC4H9 + H2Oβ-烷氧基丙酸丁醇β-丁氧基丙酸丁酯水F CH2CH2COOCH2CH2COOH+C4H9OH → CH2CHCOOCH2CH2COOC4H9+ H2O二聚丙烯酸丁醇二聚丙烯酸丁酯水5.2 回收系统反应液首先经萃取塔洗涤催化剂硫酸后,在经碱洗塔将反应液中未反应的丙烯酸和残存的硫酸用碱中和,碱洗塔的水相和从装置其他部位排出的水经醇回收塔回收醇和酯。
CH2=CHCOOH+NaOH → CH2=CHCOONa+H2O丙烯酸苛性钠丙烯酸钠水5.3精制系统中和后的反应液(即粗丙烯酸丁酯)在两台串联的塔内,经减压蒸馏脱去BuOH、H2O和重组分,变得到高纯度的丙烯酸丁酯产品。
5.4装置的防聚措施丙烯酸及丙烯酸丁酯都是极易聚合的化合物,这种特性对生产是极为不利因素,为了避免聚合的发生,保证装置的正常运行,本工艺采取了以下措施:(1)负压操作:为了降低操作温度,防止温度高引起聚合。
本装置反应系统,精制系统及醇回收塔采用负压操作。
(2)伴热和保温:物料汽化后不含有阻聚剂,为防止物料在反应器、塔的设备表面发生相变,对反应器、塔以及它们的气相出料管线进行热水、蒸汽伴热保温,以防止相变后引起聚合。
并对有气、液停留的死区加喷淋。
(3)严格禁止设备、管线内的液体长期处于停留状态。
尤其对于温度高于40℃的物料。
所以各产品储罐、中间罐都设有自身循环系统。
且各罐都设有冷却盘管,以保证各储罐温度在要求的范围内。
(4)加阻聚剂和阻聚空气为了防止在生产过程中聚合的加深,使形成的聚合中心失活,在可能形成聚合物的部位都加了阻聚剂,主要加在塔顶回流和反应器内,并向反应器各再沸器加阻聚空气,保证这些场所及塔、反应器内的氧含量,以延缓聚合的进一步进行。
(5)设备结构和管道设计为缩短物料的停留时间,在确保工艺要求的情况下,尽可能使物料在设备内的停留时间最短,所以塔板选用大孔径无堰筛板,管道设计尽可能做到最短。
(6)设备和管线都选用不锈钢变价金属离子是聚合的引发剂,为了避免金属离子的产生,本装置主要工艺设备、管线均选用不锈钢。
6 .工艺流程叙述6.1反应系统反应系统由两台反应器和一台脱水塔组成,AA和BuOH首先在两台串联的反应器内进行酯化反应,用H2SO4作催化剂,反应生成的水与BuOH、AEB 共沸迅速从反应器中除去,以使反应平衡向正方向进行。
反应终了的AA转化率达98~98.5%.来自 T-206(AA原料罐)的AA,经P-206A/B(AA加料泵)输送:由FC-4001调节控制流量与P-405(H2SO4加料泵)送来的H2SO4溶液一起进入E-411(一段反应器再沸器),另外为了使BuOH、H2SO4、AA充分均匀地混合,控制AA的升温速度,由P-410A/B(R-411第一循环泵) 从R-411A(第一反应器予混区)中抽出部分混合液与进料一起进入E-411,用LLP蒸汽加热到98.0℃,由TI-4001显示温度后进R-411A。
加热蒸汽由TC-4003和FC-4002串级调控制蒸汽流量,保持R-411A温度为92℃。
来自T-940(BuOH原料罐)的BuOH由P-940A/B(BuOH加料泵)输送分三路:(1)去D-414(阻聚剂槽)配制阻聚剂(间歇使用)(2)去D-404(PE槽)配制阻聚剂(间歇使用)。
(3)由FC-4004调节控制4600kg/h的流量和P-441A/B(脱醇塔顶出料泵)送来的C-440(脱醇塔)塔顶液一起进入E-416(BuOH加热器),用C-430(醇回收塔)塔顶蒸汽加热后,从第五块塔板进入C-410(脱水塔)。
C-410、C-430塔顶冷凝液在D-411(C-410塔顶受槽)内分层,上层液(H2O:8.10%、BuOH:50.8%、AEB:40.51%)由P-411A/B(C-410塔顶回流泵)输送,经LC-4003和 FC-4010串级调节控制流量与下列物料一起作C-410塔顶回流,控制塔顶温度为64℃。
(1)P-414、1#送来的50kg/h阻聚剂(ZJ-701:2%、AI-61R:0.15%、BuOH:95%)。
会同新鲜BuOH一起从C-410底部排出,进入R-411A。
R-411A的反应生成液逐一流过反应区R-411B、R-412A、R-412B,在搅拌的条件下进行连续酯化反应。
各反应区都设有蒸汽盘管用LLP进行加热,加热的蒸汽量分别由TC-4004和FC-4007、TC-4005和FC-4008、TC-4006和FC-4009串级调节,控制各反应区的温度。
酯化反应生成的水与BuOH、AEB 共沸从各反应区蒸出升入C-410底部,与塔顶来的物料进行热和质交换后,从C-410顶部蒸出,与C-430塔顶物料会合进入E-412(C-410塔顶冷凝器)用CTW (循环水)冷凝,冷凝液进入D-411,未凝气体进入 E-413(放空冷凝器)用 CWA(低温水)冷凝,冷凝液回收到D-411,不凝气体由P-415A/B (C-410塔顶真空泵)抽送到PD-415(气液分离器)进行气液分离后,将尾气送往废物处理单元。
反应系统为负压操作,系统真空由P-415A/B形成,PC-4001控制R-411A/B压力(300mmHgA),C-410塔压力由PC-4002调节控制 (160mmHgA),R-412A/B与C-410第三块塔板压力相同为(240mmHgA)。
D-411下层液(H2O:95.38%、BuOH:4.57%)由P-412A/B(C-410塔顶水泵)输送分两路:(1)FC-4018调节控制2000kg/h流量,进入C-421塔顶作萃取剂。