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。