甲基丙烯酸甲酯.ppt

项目04：15000吨/年甲基丙烯酸甲酯装置公用工程方案,班级：化工1313 姓名：陈新明,项目任务：,0401 确定冷却系统的方案 0402 确定供热系统的方案 0403 确定供气系统的方案 0404 确定供电系统的要求,任务：0401 确定冷却系统的方案,任务介绍： 0401-1 根据甲基丙烯酸甲酯生产工艺及外界配套情况、提出公用工程要求---供冷、供热、供风、供电； 0401-2 提出甲基丙烯酸甲酯冷却系统方案---水源选择及处理、冷却水质量要求、系统流程图 0401-3 提出冷却水系统技术要求---管道材质、布置、施工要求甲基丙烯酸甲酯的生产工艺,甲基丙烯酸甲酯是一种重要的有机化工原料，主要应用于生产有机玻璃及有机玻璃模塑料及其它工程塑料产品、PVC改性剂、胶粘剂、表面涂料等，市场前景十分广泛 1、甲基丙烯酸甲酯的合成 1.1C－3路线 1.1.1丙酮氰醇法ACH 此法是1934年ICI公司发明，1937年工业化，世界上80%的甲基丙烯酸甲酯用这个工艺合成丙酮氰醇和硫酸反应生成甲基丙烯酸硫酸盐，然后再和甲醇反应，生成甲基丙烯酸甲酯丙酮氰醇是由氢氰酸和丙酮反应而成。

硫酸用量为1.4～1.8mol/molACH，硫酸既作为反应物，也作为溶剂首先生成甲基丙烯酰胺硫酸盐，副产物是a－羟基异丁烯酰胺硫酸盐（有水的情况下生成），而a－羟基异丁烯酰胺硫酸盐在比较高的温度和比较长的时间会生成甲基丙烯酰胺硫酸盐整个反应需要加入阻聚剂第一步反应80～100度，然后快速升高120～160度，整个反应时间1小时，这步转化率一般（按ACH算）是94%接下来用甲醇和水酯化甲基丙烯酸酰胺硫酸盐这个反应温度是100～150度，压力是7atm，反应时间是1小时，一步转化率是（以甲基丙烯酰胺算）82%，甲醇和甲基丙烯酸循环反应，最终甲基丙烯酸甲酯的转化率接近90%生成的废水可以高温处理生成硫酸重复利用，也可以加入液氨，制成硫铵 改进的ACH工艺是不用硫酸，最终转化率（按ACH算）84%第一步是丙酮氰醇制备a-羟基异丁酰胺，这个反应是丙酮氰醇和水在MnO2催化作用下60度反应，转化率接近98％，然后再和甲醇在甲醇钠和离子交换树脂的催化作用下生成甲基丙烯酸甲酯，反应温度小于100度，这步转化率接近65%1.1.2 丙烯法 丙烯酸法从1960年开始研究丙烯和一氧化羰和水在过渡金属催化下一步生成甲基丙酸烯甲酯。

现在一般用镍碳催化剂，也有用钯碳催化剂，反应温度45～115度，反应压力20～60atm，整个反应在惰性的溶剂里，选择转化率99% 还有种工艺是强酸（氢氟酸）催化下丙烯和一氧化碳和水生成异丁酸，然后再和氧气在催化剂（铁磷和钼磷）的作用下生成甲基丙烯酸和水异丁酸的转化率是90％，甲基丙烯酸转化率是95%，甲基丙烯酸一次性转化率是接近80%，反应温度300～400度，然后和甲醇生成甲基丙烯酸甲酯 1.2C－2 路线（乙烯氧化法） 乙烯和一氧化碳在催化剂作用下和甲醇生成丙酸甲酯，然后和甲醛在催化剂作用下生成甲基丙烯酸甲酯和水总转化率95%乙烯法工,,艺较简单，原料易得，具有一定的竞争力，特别是与大型感化乙烯装置联合一体化生产更具优势，不过国内现在乙烯紧缺，暂时仍不能采用 1.3C－4路线（异丁烯氧化法和叔丁醇氧化法） 1.3.1异丁烯氧化法 异丁烯用酸性离子交换村脂作催化剂水合成叔丁醇，然后和空气在催化剂条件下反应生成甲基丙烯醛（反应温度300～420度，催化剂为含钼、铋、镁的氧化物，转化率为96%），再与空气在催化剂条件下反生成甲基丙烯酸（反应温度250～350度，氧与甲基丙烯醛的摩尔比为1:2，转化率为86%），得到的反产物用吸收、萃取等方法进行分离、提纯；最后用强酸阳离子交换树脂作催化剂，甲基丙烯酸经酯化反应得到甲基丙烯酸甲酯（反应温度70～110度，甲基丙烯酸酸下甲醇的摩尔1:1.4）。

此法原料来源丰富、价廉、污染小，但工艺过程较为复杂1.3.2叔丁醇氧化法 叔丁醇氧化法和异丁烯氧化法相同，而且采用催化剂和反应条件也相同，分为五个工艺：水合工程；氧化工程；甲基丙烯酸回收过程；废气、废液燃烧过程；酯化过程 1.4甲基丙烯腈路线 甲基丙烯腈在硫酸作用下水解，不过最新工艺是甲基丙烯腈在酶催化剂作用下水解，生成甲基丙烯酸，然后再和甲醇酯化生成甲基丙烯酸甲酯第一步转化率最高达100%由于原料价格比较高，目前没有规模生产 1.5聚合物中回收 将聚甲基丙烯酸甲酯加热到300度，会发生化学分解和物理反应，生成甲基丙烯酸甲酯回收率达96%，国内有多套这种回收设备2、甲基丙烯酸甲酯应用越来越广泛，随着国外先进技术的进入，国内的ACH老工艺都需要改造或重新采用其它工艺路线可以发挥石油裂解C4馏分的资源优势，选择异丁烯氧化法工艺路线此路线废液少、收率高、质量好、投资少，也可以采用乙烯法，不过丙烯法按照目前的成本，利益非常大，不过丙烯的原料紧缺，价格不稳定0401-1 根据甲基丙烯酸甲酯生产工艺及外界配套情况、提出公用工程要求,此次方案是：丙酮氰醇法（ACH）生产 甲基丙烯酸甲酯 工艺过程主要分3步：HCN与丙酮进行加合反应生成丙酮氰醇(CH3)2C(OH)CN，HCN与丙酮的摩尔比为1：1，反应温度在40℃左右。

然后丙酮氰醇与浓硫酸进行酰胺化反应，生成甲基丙烯酰胺硫酸盐，反应温度控制在80-90℃、130-140℃、90℃三个阶段，硫酸加入量稍高于化学计算量最后，甲基丙烯酰胺硫酸盐再与水、甲醇依次进行水解和酯化生成MMA丙酮的物性 无色液体，具有令人愉快的气味（辛辣甜味）能与水、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、氯仿、乙醚及大多数油类混溶相对密度 0.7845熔点-94.7℃沸点56.05℃闪点-20℃半数致死量（大鼠，经口）10.7ml/kg有刺激性 HCN的物性 氰化氢，又称山埃，化学式HCN标准状态下为气体，剧毒且致命，无色而苦，并有杏仁气味，能否嗅出视乎个人基因氰化氢是一种无色，有毒液体，沸点26℃，略高于室温 丙酮氰醇 无色至淡黄色液体熔点-19℃沸点95℃相对密度0.932（20/4℃）闪点63℃易溶于水和常用有机溶剂，但不溶于石油醚和二硫化碳甲基丙烯酸甲酯物性 无色液体，易挥发，易燃熔点为-48℃，沸点100.6℃，相对密度0.936，折射率1.4142，闪点（开杯）10℃，蒸气压（25.5℃）5.33kPa溶于乙醇、乙醚、丙酮等多种有机溶剂，微溶于乙二醇和水在光、热、电离辐射和催化剂存在下易聚合。

供冷,甲基丙烯酸甲酯冷却要求分析： 反应热移出 反应温度分三个阶段80-90℃、130-140℃、90℃； 精馏塔温度70-110℃（甲基丙烯酸甲酯沸点） 2.甲基丙烯酸甲酯冷却系统选择： 反应热移出 反应后产物的冷却 精馏塔冷凝、冷却系统 产品冷却系统,,1.HCN发生器塔顶冷凝 氰化反应器中反应温度为40度左右，需要把原料HCN降到反应所需温度----用水冷却 2.氰化釜反应器冷凝 氰化反应放热，为保证氰化釜反应器的温度稳定在40度，需要冷凝----用冷冻盐水冷却 3.酯化釜出料冷凝 酯化产物送去洗涤、过滤分离，需要降低到一定温度----用水冷却 4.精馏塔塔顶冷凝 经塔顶冷凝器冷凝后部分回流，部分出料，最终温度应降低在室温25度左右----用水冷却 5.精馏塔出料冷凝 用水冷却供电,1、直流电：直流电又称恒流电，恒定电流是直流电的一种，它是由爱迪生发现的 恒定电流是指大小（电压高低）和方向（正负极）都不随时间（相对范围内）而变化，比如干电池化工企业直流负荷多为220V电压等级，因此一般都选用220V的直流电源装置 直流电的优点： 1、输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2/3～1/2。

2、在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗 3、直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行2、交流电 交流电，简写AC，是指大小和方向都发生周期性变化的电流，因为周期电流在一个周期内的运行平均值为零，称为交变电流或简称交流电不同于方向不随时间发生改变的直流电 交流电的优点： 1、交流电可以方便的用变压器改变电压.远距离输送 2、交流电机构造简单 3、交流发电机构造简单,生产交流电比直流电价格低 4、在用直流电的地方用整流器将交流电变为直流电比用直流发电机造价低3、三相正弦交流电 三相交流电是由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电路组成的电力系统目前，我国生产、配送的都是三相交流电 在现代电力网中，从电能的产生到输送、分配及应用，大多是采用三相交流电路三相正弦交流电路是指由三个频率相同、最大值相等、在相位上互差120°的单相正弦交流电动势组成的电路分别称为U相、V相、W相在实际中，三相电源线分别被涂成黄色、绿色和红色三相交流电路示意图,三相电源的星形和三角形联接,供电电压,l、电力系统供电电压选择： 按电压与线路结构的经济输送距离和功率，与电力部门协商确定。

2、化工企业内部配电电压选择： (1) 若厂内无小于6kV电动机或其它6kV用电设备，此时宜选用l0kV或35kV电压作厂区配电电压2)仅在6kV电动机或其它6kV用电设备较多时，才考虑选用6kV作厂内配电电压3)如总降压变电所或自备电站距化工装置车间变电所在1-3km范围以内时，应首先考虑用6～l0kV电压配电如距离超过3km，每回输送容量大于5MVA时，可考虑35kV作配电电压 3、自备电站的发电机电压当用发电机电压直接配电时，采用6. 3kV或10. 5kV 事故发电机电压宜采用交流400/230V、三相四线制 4、电动机单台容量在200kW左右时，可选380V的，大于200kW一般应选高压电动机，比如6000伏或10000伏电压负荷等级,负荷等级分四级 一、0级，指工作电源突然中断时，为确保安全停车，避免引起爆炸、火灾、中毒、人身伤亡、关键设备损坏等，必须保证用电的负荷 二、1级，指生产装置工作电源突然中断时，将打乱关键性的连续生产工艺过程，造成重大经济损失，供电恢复后需很长时间才能恢复生产的大中型生产装置以及确保其正常操作的公用工程的用电负荷 一级负荷应有两个电源供电。

采用架空线路时，不宜共杆敷设 三、2级，指生产装置工作电源突然中断时，将造成较大经济损失，供电恢复后，能较快地恢复正常生产装置及为其服务的公用工程的用电负荷 二级负荷宜由双回电源线路供电，当获得两个电源有困难时，也可有一个电源供电 四、3级，指所有不属于0级、1级、2级的其它用电负荷 三级负荷可采用单电源供电三相四线制：从配电系统中引出四根线，构成了三相四线制系统 在低压供电系统中，最常用的是三相四线制系统，因为它可以同时提供380V和220V交流电源 用电设备： 氰化釜：用220V交流电 酯化釜：用220V交流电 泵（电机）：用380V三相正弦交流电 还有仪表（信号指示及照明等）和DCS系统（电脑）也用220V交流电0401-2 提出甲基丙烯酸甲酯冷却系统方案,1.循环水系统流程循环冷却水处理流程是根据循环冷却水水质标准、补充水水质指标、浓缩倍数、热交换设备对污垢热阻值和腐蚀率的要求，考虑保护环境、节约用水、水质稳定、经济合理，同时吸取成功的运行经验，通过技术经济比较后确定 （1）旁流水处理系统 循环冷却水在循环过程中，由于受到污染（包括空气带入的灰尘、粉尘等悬浮固体物，换热设备的渗漏而带入的污染物如油及其他杂志）使水质不断恶化。

另外，由于水质的浓缩而引起某一项或几项的成分超出允许值对系统分流出的旁流水进行相应处理，可以维持水质指标在允许范围内旁流水处理还可以适当降低对补充水水质的要求，减少排污水量，从而保护环境，节约用水旁流水处理的目标是保持循环冷却水水质，使系统在满足浓缩倍数的条件下有效、经济地运行。