全生命周期实习报告

北京化工大学化工工程实验班专业生产实习报告（校内全生命周期实习基地）姓名：班级：学号：成绩：实习时间：实习地点：校内全生命周期实习基地目录一、原料、产品及反应原理...........................................................................................................31.1反应原理.............................................................................................................................31.2产品名称及用途.................................................................................................................4二、生产工艺流程及说明...............................................................................................................52.1酯化反应过程....................................................................................................................72.2丙烯酸的分离回收过程.....................................................................................................72.3甲醇的分离回收过程.........................................................................................................82.4丙烯酸甲酯的分离和精制过程.........................................................................................8三、实习单元的工艺过程...............................................................................................................9（1）酯化反应R301装置区..................................................................................................9（2）酸分离塔T3011装置区................................................................................................9（3）脱副重组分塔T3012装置区........................................................................................9（4）薄膜蒸发器E3312装置区............................................................................................9（5）脱重组分塔T302装置区............................................................................................10（6）萃取塔T303装置区...................................................................................................10（7）甲醇回收塔T305装置区............................................................................................10（8）脱轻组分塔T306装置区............................................................................................10四、运行与控制............................................................................................................................10五、其他设备................................................................................................................................11六、总结与建议............................................................................................................................12丙烯酸甲酯产品生产工艺一、原料、产品及反应原理1.1反应原理以丙烯酸与甲醇为原料，在磺酸型离子交换树脂为催化剂作用下，经酯化反应生成丙烯酸甲酯。生产丙烯酸甲酯化学反应原理如下：（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。（2）丙烯酸与甲醇的酯化反应酯化反应的主反应的化学方程式如下：CH2=CHCOOH+CH3OH𝐻+(𝐼𝐸𝑅)∗→CH2=CHCOOCH3+H2O(AA)MEOH(MA)*IER指离子交换树脂酯化反应的副反应：CH2=CHCOOH十2CH3OH𝐻+(𝐼𝐸𝑅)∗→(CH3O)CH2CH2COOCH3+H2OMPM：(3-甲氧基丙酸甲酯)2CH2=CHCOOH十CH3OH𝐻+(𝐼𝐸𝑅)∗→CH2=CHCOOC2H4COOCH3+H2OD-M(3-丙烯酰氧基丙酸甲酯／二聚丙烯酸甲酯)CH2=CHCOOH+CH3OH𝐻+(𝐼𝐸𝑅)∗→CHOC2H4COOCH3HOPM(3-羟基丙酸甲酯)CH2=CHCOOH+CH3OH𝐻+(𝐼𝐸𝑅)∗→CH3OC2H4COOHMPA(3-甲氧基丙酸)2CH2=CHCOOH𝐻+(𝐼𝐸𝑅)∗→CH2=CHCOOC2H4COOHD-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应如下：CH3COOH+R-OH→CH3COOR+H2OC2H5COOH+R-OH→C2H5COOR+H2O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。1.2产品名称及用途丙烯酸甲酯（MethylAcrylate，简写为MA）作为是一种重要有机物合成单体、中间体和有机产品合成的基本原料，它广泛应用于化纤、皮革、橡胶、医药、涂料、造纸、粘合剂等各个工业品生产行列。丙烯酸甲酯用于化纤工业。作为聚丙烯腈纤维（腈纶）的第二单体，与苯乙烯、甲基丙烯酸甲脂、丙烯酸丁脂等共聚制得的聚合物，广泛用于胶黏剂、皮革及纸张加工助剂等，丙烯酸甲酯的加入可降低共聚物的玻璃化温度，打乱聚丙烯腈的结晶结构，赋予聚丙烯腈纤维蓬松性和染色性，大约75%以上的丙烯酸甲酯应用于此。目前，在我国化纤生产中腈纶的产量不能满足国内的需求，每年都要大量进口，为了发展我国的化纤生产、节约外汇，国家先后在黑龙江、山东、广东、安徽和河北等省投资建设了数套聚丙烯腈纤维生产装置，现已有部分装置投产，其它一些生产装置也将扩建。除了在化纤工业中的应用，丙烯酸甲酯和丙烯酸丁脂共聚的乳液，能很好的改善皮革的质量，使皮革柔软、光亮、耐磨，广泛用于皮革工业。皮革化学品是皮革业专用化学品，主要包括鞣剂、复鞣剂、加脂剂、涂饰剂、助剂和皮用染料等。我国现有的皮革化学品生产企业150家产品，品种200多个，产值8亿元。丙烯酸及酯类单体在皮革化学品上，主要用于涂饰剂和合成鞣剂。涂饰剂是制革行业用于后期整饰最主要的专用材料。此外，丙烯酸甲酯产品还用于涂料工业，主要制造丙烯酸甲酯-醋酸乙烯-苯乙烯三元共聚物、丙烯酸酯涂料和地板上光剂。丙烯酸酯涂料是近20年迅速发展起来的类型最多、综合性能最全的新型高档涂料，不仅兼具优良的装饰性和保护性，还可制成溶剂型、水性、粉末、UV固化等各种形态的涂料品种，以满足建筑、汽车、轻工、家电、家具、桥梁、机械、航空等领域的需要，尤其以建筑业丙烯酸甲酯涂料最多。同时农村住宅建设和公用设施建设也将快速增长，加上已有建筑的维护和装修，都为高性能丙烯酸酯的发展，提供了及其宽阔的前景。丙烯酸酯涂料加工方便，耐化学性优良，与金属附着力强，节能污染小，具有多功能和多种用途，在我国很有发展前途。由于丙烯酸甲酯的特性，决定了丙烯酸甲酯在橡胶工业用于制造耐高温、耐油性橡胶。有机工业用作有机合成中间体和用于制造活化剂。粘合剂。塑料工业用于合成树脂单体。化纤工业于丙烯腈共聚可改变丙烯腈的可纺性。热塑性以及染色性能。所以，根据国内相关部门预测，未来几年国内丙烯酸甲酯的需求仍将以10%左右的速度增长。2014年国内市场需求量达到46.8万吨（不含裂解料），2014-2018年期间的年均需求增长速度约为7%左右。而丙烯酸甲酯国内生产的增长速度远低于快速增长的国内需求，每年都要因此大量进口丙烯酸甲酯。因此，丙烯酸甲酯的投入生产和应用前景广阔，意义重大。二、生产工艺流程及说明丙烯酸甲酯的生产以丙烯酸和甲醇作为原料，以磺酸型离子交换树脂为催化剂，经酯化反应生成丙烯酸甲酯，其酯化反应如下：CH2=CHCOOH+CH3OH==CH2=CHCOOCH3+H2O该反应为可逆反应，伴随轻微放热。除主反应外，酯化反应过程中还会发生一些副反应，生成丙烯酸酯的二聚物，多聚物等重组分，这些副产物直接影响产品纯度和精度，必须经后续工序中脱除。此外，还需回收未反应的丙烯酸和甲醇原料。因此，丙烯酸甲酯的生产过程可分为酯化反应、丙烯酸分离回收、甲醇分离回收和丙烯酸甲酯分离精制4个工序，其流程框图见图2-1。图2-1丙烯酸甲酯生产流程图从罐区来的新鲜的丙烯酸和甲醇，与从醇回收塔（T305）顶受液槽（V325）回收的循环的甲醇以及从脱轻组分塔（T3012）顶受液槽（V321）回收的丙烯酸作为混合进料，经过反应预热器（E311）预热到指定温度后送至R301（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R301的丙烯酸过量，反应液经过强酸性磺酸型阳离子交换树脂催化剂床层后，丙烯酸单程转化率约为40%左右，反应液从反应器底部出口送至酸分离器（T3011）。从R301排出的产品物料送至T3011（丙烯酸分离塔）中部。在该塔内，粗丙烯酸甲酯、水、甲醇作为一种均相共沸混合物从塔顶蒸出，作为主物料进入脱丙烯酸酯化反应器酸分离器脱重组分塔醇萃取塔脱轻组分塔酯精制塔薄膜蒸发器甲醇醇回收塔废水脱副重组分塔丙烯酸甲