丙烯酸甲酯工藝仿真軟件操作作業(yè)手冊(cè)

丙烯酸甲酯工藝仿真軟件操作作業(yè)

手冊(cè)

嘉興學(xué)院丙烯酸甲酯工藝仿真

操作手冊(cè)

樂行仿真EG|3

北京東方仿真軟件技術(shù)有限公司

2013年5月

甲酯生產(chǎn)仿真用戶手冊(cè)

目錄

第一章生產(chǎn)原理及工藝特點(diǎn)..................................2

第二章生產(chǎn)流程說明........................................5

第三章設(shè)備一覽表.........................................10

第四章主要操作條件及工藝指標(biāo).............................13

第五章操作規(guī)程...........................................17

第六章操作界面..........................................23

甲酯生產(chǎn)仿真用戶手冊(cè)

第一章生產(chǎn)原理及工藝特點(diǎn)

在該單元中丙烯酸與甲醇反應(yīng)，生成丙

烯酸甲酯，磺酸型離子交換樹脂被用作催化

劑。

1.1酯化反應(yīng)原理

丙烯酸與醇的酯化反應(yīng)是一種生產(chǎn)有機(jī)

酯的反應(yīng)。其反應(yīng)方程式如下：

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

這是一個(gè)平衡反應(yīng)，為使反應(yīng)有向有利

于產(chǎn)品生成的方向進(jìn)行，采用一些方法，一

種方法是用比反應(yīng)量過量的酸或醇，另一種

方法是從反應(yīng)系統(tǒng)中移除產(chǎn)物。

1-2丙烯酸與甲醇的酯化反應(yīng)

(1)酯化反應(yīng)器的主反應(yīng)

酯化反應(yīng)器的主反應(yīng)的化學(xué)方程式如

下：

H+(IER)*

CH2=CHCOOH+CH30H<=>

CH2=CHCOOCH3+H2O

AAME0H

MA

*IER指離子交換樹脂

(2)酯化反應(yīng)器的副反應(yīng)

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CH2=CHC00H十2CH3OH------>

(CH3O)CH2cH2COOCH3+H2O

MPM：

（3-甲氧基丙酸甲酯）

H+(IER)*

2cH2=CHC00H十CH3OH------>

CH2=CHCOOC2H4COOCH3+H2O

D-M（3-丙烯酰氧基丙酸甲酯/

二聚丙烯酸甲酯）

H+（1ER）

CH2=CHC00H+CH30H------>H0C2H4C00CH3

H0PM（3-羥基

丙酸甲酯）

H+（1ER）

CH2=CHCOOH+CH30H——>CH30C2H4C00H

MPA（3-

甲氧基丙酸）

H+（1ER）

2cH2=CHC00H------>CH2=CHC00C2H4C00H

D-AA（3?丙烯

酰氧基丙酸/

二聚

丙烯酸）

其他副產(chǎn)物是由于原料中的雜質(zhì)的反應(yīng)

而形成的。典型的丙烯酸中的雜質(zhì)的反

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應(yīng)如下：

十

CH3COOH+R-OH->CH3COORH2O

十

C2H5COOH+R-OH■>C2H5COORH20

丙烯酸甲酯的酯化反應(yīng)在固定床反應(yīng)器

內(nèi)進(jìn)行，它是一個(gè)可逆反應(yīng)，本工藝采用酸

過量使反應(yīng)向正方向進(jìn)行。

反應(yīng)在如下情況下進(jìn)行：

溫度：75℃(MA)

醇/酸摩爾比：0.75(MA)

由于甲酯易于通過蒸儲(chǔ)的方法從丙烯酸

中分離出來，從經(jīng)濟(jì)性角度，醇的轉(zhuǎn)化率被

設(shè)在60%-70%的中等程度。未反應(yīng)的丙烯酸

從精制部分被再次循環(huán)回反應(yīng)器后轉(zhuǎn)化為

酯。

用于甲酯單元的離子交換樹脂的惡化因

素有：金屬離子的玷污、焦油性物質(zhì)的覆蓋、

氧化、不可撤回的溶漲等。因此，如果催化

劑有意被長(zhǎng)期使用，這些因素應(yīng)引起注意。

被金屬鐵離子玷污導(dǎo)致的不可撤回的溶漲應(yīng)

特別注意。

1.3丙烯酸回收

丙烯酸回收是利用丙烯酸分福塔精饋的

原理，輕的甲酯、甲醇和水從塔頂蒸出，重

的丙烯酸從塔底排出來。

1.4醇萃取及回收

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醇萃取塔利用醇易溶于水的物性，用水

將甲醇從主物流中萃取出來，同時(shí)萃取液夾

帶了一些甲酯，再經(jīng)過醇回收塔，經(jīng)過精儲(chǔ),

大部分水從塔底排出，甲醇和甲酯從塔頂蒸

出，返回反應(yīng)器循環(huán)使用。

1.5醇拔頭

醇拔頭塔為精福塔，利用精儲(chǔ)的原理，

將主物流中少部分的醇從塔頂蒸出，含有甲

酯和少部分重組分的物流從塔底排出，并進(jìn)

1.6酯精制

酯精制塔為精像塔，利用精儲(chǔ)的原理，

將主物流從塔頂蒸出，塔底部分重組分返回

丙烯酸分儲(chǔ)塔重新回收。

第二章生產(chǎn)流程說明

2.1丙烯酸甲酯生產(chǎn)總流程

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丙烯酸甲酯總貌圖

?------------------["7|WS'MttMSYS

nrhj)

7j”TU1

nAMA

AA

MEOW

TOVAatJMSYSTEM

HEAVYEND

nm廠

2.2丙烯酸甲酯生產(chǎn)流程框圖

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2.3丙烯酸甲酯生產(chǎn)流程敘述

2.3.1從罐區(qū)來的新鮮的丙烯酸和甲醇與

從醇回收塔(T140)頂回收的循環(huán)的甲醇

以及

從丙烯酸分儲(chǔ)塔(T110)底回收的經(jīng)過循環(huán)過

濾器(FL101)的部分丙烯酸作為混合進(jìn)

料，

經(jīng)過反應(yīng)預(yù)熱器(E101)預(yù)熱到指定溫度后送

至R101(酯化反應(yīng)器)進(jìn)行反應(yīng)。為了使平

衡

反應(yīng)向產(chǎn)品方向移動(dòng)，同時(shí)降低醇回收時(shí)的

能量消耗，進(jìn)入R101的丙烯酸過量。

2.3.2從R101排出的產(chǎn)品物料送至

THO(丙烯酸分館塔)。在該塔內(nèi)，粗丙烯

甲、

水、甲醇足為一種均相共沸混合物從塔頂回

收，作為主物流進(jìn)一步提純，經(jīng)過E112

冷

卻進(jìn)入vui(mo回流罐)，在此罐中分為油

相和水相，油相由P111A抽出，一路作

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為mo塔頂回流，另一路和Pll2A抽出的水

相一起作為T130（醇萃取塔）的進(jìn)料。

同時(shí)，從塔底回收未轉(zhuǎn)化的丙烯酸。

2.3.3T11O塔底，一部分的丙烯酸及酯的二

聚物、多聚物和阻聚劑等重組分送至

E114（薄膜蒸發(fā)器）分離出丙烯酸，回收到

T11O中，重組分送至廢水處理單元重組分

儲(chǔ)

罐。

2.3.4T11O的塔頂流出物經(jīng)E130（醇萃取塔

進(jìn)料冷卻器）冷卻后被送往T130（醇萃取

塔）。由于水-甲醇-甲酯為三元共沸系統(tǒng)，很

難通過簡(jiǎn)單的蒸譙從水和甲醇中分離出

甲

酯，因此采用萃取的方法把甲酯從水和甲醇

中分離出來。從V130由Pl30A抽出溶劑

（水）加至萃取塔的頂部，通過液一液萃取，

將未反應(yīng)的醇從粗丙烯酸甲酯物料中萃

取出

來。

2.3.5從T130底部得到的萃取液進(jìn)到V140,

再經(jīng)Pl42A抽出，經(jīng)過E140與醇回收塔

底分離出的水換熱后進(jìn)入T140（醇回收塔）。

在此塔中，在頂部回收醇并循環(huán)至R101。

基本上由水組成的T140的塔底物料經(jīng)E140

與進(jìn)料換熱后，再經(jīng)過E144用10℃的冷

凍

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水冷卻后，進(jìn)入V130,再經(jīng)泵抽出循環(huán)至T130

重新用作溶劑（萃取劑），同時(shí)多余的水

作為廢水送到廢水罐。T140頂部是回收的甲

醇，經(jīng)E142循環(huán)水冷卻進(jìn)入到V14L再

經(jīng)

由Pl41A抽出，一路作為T140塔頂回流，另

一路是回收的醇與新鮮的醇合并為反應(yīng)

進(jìn)料。

2.3.6抽余液從T130的頂部排出并進(jìn)入到

T150（醇拔頭塔）。在此塔中，塔頂物流經(jīng)

過

E152用循環(huán)水冷卻進(jìn)入到V15L油水分成兩

相，水相自流入V140,油相再經(jīng)由Pl51A

抽出，一路作為H50塔頂回流，另一路循環(huán)

回至T130作為部分進(jìn)料以重新回收醇和

酯。

塔底含有少量重組分的甲酯物流經(jīng)P150A進(jìn)

入塔提純。

2.3.7Tig。的塔底流出物送往T160（酯提純

塔）。在此，將丙烯酸甲酯進(jìn)行進(jìn)一步提

純,

含有少量丙烯酸、丙烯酸甲酯的塔底物流經(jīng)

P160A循環(huán)回T110繼續(xù)分儲(chǔ)。塔頂作為

丙烯酸甲酯成品在塔頂偏出經(jīng)E162A冷卻進(jìn)

入V161（丙烯酸產(chǎn)品塔塔頂回流罐）中，由

P161A抽出，一路作為T160塔頂回流返回

T160塔,另一路出裝置至丙烯酸甲酯成品

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日罐。

第三章設(shè)備一覽表

甲酯設(shè)備總覽（包括反應(yīng)器、塔、泵、加熱

器）

序設(shè)設(shè)備名稱設(shè)備原理

號(hào)備（中英文）

位

號(hào)

1E10R101換熱器

1PREHEATER

R101預(yù)熱器

2FL10REACTOR

1A/BRECYCLE

FILTER反應(yīng)

器循環(huán)過濾

器

3R10ESTERIFICA①這是固定床

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1TI0N反應(yīng)器

REACTOR②甲酯的酯化

酯化反應(yīng)器反應(yīng)在固定床

反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行

它是一個(gè)可逆

反應(yīng)，本工藝

采用酸過量使

反應(yīng)向正方向

進(jìn)行

4T11AA①這是精鐳塔

0FRACTIONAT②丙烯酸回收

0R是利用丙烯酸

丙烯酸分儲(chǔ)分譙塔精儲(chǔ)的

塔原理

5E11T110冷凝器

2CONDENSER

n10冷凝器

6VIIT110RECEIV油水氣三項(xiàng)分離

1ER器（堰板式），左

11

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mo塔頂受邊分離出來水通

液罐過泵P112A進(jìn)入

緩沖罐，右邊是

分離出來的油

（主要是醇、

酯），同過P111A

進(jìn)入下一單元。

7P11TUOREFLUX

1APUMP

T110回流泵

8P11V1HWATER

2ADRAWOFF

PUMP

VI11排水泵

9E11T110REB0IL

1ER

mo再沸器

1P11T110

00ABOTTOMS

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PUMP

T110塔底泵

第四章主要操作條件及工藝指標(biāo)

位號(hào)單位數(shù)值指?jìng)渥?/p>

標(biāo)

R101（酯化反應(yīng)器）

流FIC101Kg/h1841.36AA至

量E101

FIC104Kg/h744.75ME0H至

E101

FIC106Kg/h1741.23甲酯粗

液至

E101

FIC109Kg/h3037.30T110底

部物料

至E101

溫TIC101℃75R101入

度口溫度

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TI104℃75R101溫

度

壓PIC101KpaA301.00R101反

力應(yīng)器壓

力

PDI101KpaA72過濾器

壓差

TU0（丙烯酸分流塔）

流FIC110Kg/h1518.76T110塔

量釜至

E114

FIC112Kg/h6746.33V111至

T110回

流

FIC113Kg/h1962.79V111水

相至

T130

FIC117Kg/h1400.00V111油

相至

14

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T130

FIC107Kg/h2135.00LPS（塔

底再沸

蒸汽）

至E111

溫TI111℃41T110塔

度頂溫度

TI109℃69T110進(jìn)

料段溫

度

TIC108℃80T110塔

底溫度

TI113℃89再沸器

E111至

T110溫

度

壓PI104KpaA28.70T110塔

力頂壓力

PI103KpaA34.70T110塔

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釜壓力

PIC109KpaA27.86V111罐

壓力

液LIC101%50T110液

位位

LIC103%50V111液

位

LIC104%50V111液

位

聯(lián)鎖;

序序號(hào)聯(lián)鎖說明備注

號(hào)

1MOS101觸發(fā)條件：緊急停車按

PI103>151.2KPaA鈕：ES101

引發(fā)動(dòng)作：XV103復(fù)位按鈕：

關(guān)；FV107關(guān)RS101

2MOS102觸發(fā)條件：緊急停車按

PI110>151.2KPaA鈕：ES101

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引發(fā)動(dòng)作：XV104復(fù)位按鈕：

關(guān)；FV119關(guān)RS101

3MOS103觸發(fā)條件：緊急停車按

PI120>151.2KPaA鈕：ES102

引發(fā)動(dòng)作：XV106復(fù)位按鈕：

關(guān)；FV134關(guān)RS102

4MOS104觸發(fā)條件：緊急停車按

PI126>151.2KPaA鈕：ES103

引發(fā)動(dòng)作：XV107復(fù)位按鈕：

關(guān)；FV140關(guān)RS103

5MOS105觸發(fā)條件：緊急停車按

PI131>151.2KPaA鈕：ES104

引發(fā)動(dòng)作：XV108復(fù)位按鈕：

關(guān)；FV149關(guān)RS104

第五章操作規(guī)程

甲酯開車操作

一、啟動(dòng)真空系統(tǒng)

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1.1打開壓力控制閥PV109及其前后閥

VD201、VD202,給T110系統(tǒng)抽真空。

1.2打開閥VD205,分別給T110投用阻聚劑

空氣。

二、R101引粗液，并循環(huán)升溫

2.1R101進(jìn)料前去伴熱系統(tǒng)投用R101系統(tǒng)

伴熱。

2.2疔開控制閥FV106及其前后依

VD102,向R101引入粗液；打開R101頂

排4部閥VD117排氣。

2.3待R101裝滿粗液后，關(guān)閉排氣閥

VD117,打開VD119；同時(shí)打開控制閥PV101

及

其前后閥VD124、VD125,將粗液排出；調(diào)節(jié)

PV101的開度，控制R101壓力301kpaAo

2.4待粗液循環(huán)均勻后，打開控制閥TV101

及其前后閥VD122、VD123,向E-301供給

蒸汽；調(diào)節(jié)TV101的開度，控制反應(yīng)器入口

溫度為75℃O

三、啟動(dòng)TUO系統(tǒng)

3.1打開閥VD225、VD224,向T110、V111

加入阻聚劑。

3.2打開閥V203,給E112投冷卻水。

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3.3T110進(jìn)料前去伴熱系統(tǒng)投用T110系統(tǒng)

伴熱。

3.4箱R101出口溫度、壓力穩(wěn)定后，打開

去T110手閥VD118,將粗液引入T110；

同

時(shí)關(guān)閉手閥VD119。

3.5待T110液位達(dá)到50%后,啟動(dòng)P110A；

打開FL101A前后閥VD111、VD113；打開

控制閥FV109及其前后閥VD115、VD116；同

時(shí)打開VD109,將T110底部物料經(jīng)FL101

排出。

3.6待T110液位達(dá)到50%后,打開閥XV103；

同時(shí)打開控制閥FV107及其前后閥

VD214、

VD215,啟動(dòng)系統(tǒng)再沸器。

3.8待V111水相達(dá)到一定液位后，啟動(dòng)泵

P112A；打開控制閥FV117及其前后閥

VD216、VD217；打開閥VD218、打開閥VD213,

將水排出，控制水相液位。

3.9待V111油相液位LIC103達(dá)到一定液位

后,啟動(dòng)P111A。打開控制閥FV112及其

前后閥VD208、VD209,給T110打回流；打開

控制閥FV113及其前后閥VD210、VD211,

將部分液體排出。

3.10待T110液位穩(wěn)定后，打開控制閥

FV110及其前后閥VD206、VD207,將T110

底部

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物料排出。

四、反應(yīng)器進(jìn)原料

4.1打開手閥VD105,打開控制閥FV104及

其前后閥VD120、VD121,新鮮原料進(jìn)料流

量為正常量的80%,調(diào)節(jié)控制閥FV104的開

度，控制流量為595.8kg/h。

4.2打開控制閥FV101及其前后閥VD103、

VD104,新鮮原料進(jìn)料流量為正常量的

80%,

調(diào)節(jié)控制閥FV101的開度，控制流量為

1473kg/ho

4.3關(guān)閉控制閥FV106及其前后閥，停止進(jìn)

粗液。

4.4打開閥VD108,將T110底部物料打入

R101；同時(shí)關(guān)閉閥VD109。

五、提負(fù)荷，質(zhì)量評(píng)定

調(diào)整控制閥FV101開度，把AA（丙烯酸）負(fù)荷

提高至184L36Kg/h；調(diào)整控制閥FV104開

度，把MEOH（甲醇）負(fù)荷提高至744.75Kg/h；

控制FIC109流量在3037.3Kg/h；控制

LIC103液位穩(wěn)定在50%；

控制FIC113流量穩(wěn)定在1962.79Kg/h；控制

LIC104液位在50%；控制FIC117流量穩(wěn)定

在1400Kg/h；控制LIC101液位在50%；控

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甲酯生產(chǎn)仿真用戶手冊(cè)

制FIC110流量穩(wěn)定在1518.76Kg/h；控制

FIC112

流量穩(wěn)定在6746.34Kg/h；控制TIC108溫度

為80℃；

甲酯停車操作

一、停止供給原料

1.1關(guān)閉控制閥FV101及其前后閥VD103、

VD104；關(guān)閉控制閥FV104及其前后閥

VD120、

VD121o

1.2關(guān)閉TV101及其前后閥VD122、VD123,

停止向E101供蒸汽。

1.3關(guān)閉手閥VD713；同時(shí)打開閥VD714,

D161產(chǎn)品由日罐切換至不合格罐。

1.4關(guān)閉閥VD108,停止T110底部到E101

循環(huán)的AA；打開閥VD109,將T110底部

物

料改去不合格罐。

1.5關(guān)閉閥VD508,停從T140頂部到E101

循環(huán)的醇；打開閥VD507,將T140頂部物

料改去不合格罐。

1.6關(guān)閉VD118；同時(shí)打開閥VD119,將R101

出口由去T110改去不合格罐。

1.7去伴熱系統(tǒng)，停R101伴熱。

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1.8當(dāng)反應(yīng)器溫度降至40℃,關(guān)閉閥VD119；

打開閥VD110,將R101內(nèi)的物料排出，

直到R101排空。

1.9并打開VD117,泄壓。

二、停T110系統(tǒng)

2.1關(guān)閉閥VD224,即停止向V111供阻聚

劑；關(guān)閉閥VD225,即停止向T110供阻聚

劑。

2.2關(guān)閉閥VD708,停止T160底物料到

T110；打開閥VD707,將T160底部物料改

去不

合格罐。

2.3緩慢減小閥FV107的開度，直至關(guān)閉閥

FV107,即緩慢停止向E111供給蒸汽。

2.4去伴熱系統(tǒng)，停T110蒸汽伴熱。

2.5關(guān)閉閥VD212；同時(shí)打開閥VD213,將

V111出口物料切至不合格罐，同時(shí)適當(dāng)調(diào)

整FV129開度，保證T130的進(jìn)料量。

2.6待V111水相全部排出后，停P112A；關(guān)

閉控制閥FV117及其前后閥。

2.7關(guān)閉控制閥FV110及其前后閥，停止向

E114供物料。

2.8關(guān)閉、閥VD&09；打開閥VD310,將E114

底部物料改至不合格罐。

2.9將V1H油相全部排至T110,停P111A；

將P111A出口（V111油相側(cè)物料）到

22

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E130閥FV113關(guān)閉。

2.10打開閥VD203,將T110底物料排放出;

待T110底物料排盡后，停止P110A。

三、T110系統(tǒng)打破真空

3.1關(guān)閉控制閥FV109及其前后閥；關(guān)閉控

制閥FV123及其前后閥；關(guān)閉控制閥

FV128

及其前后閥；關(guān)閉控制閥FV133及其前后閥。

3.2關(guān)閉閥VD205,T110停止供應(yīng)阻聚劑空

氣。

3.3打開閥VD204,向V111充入LNo.

3.4直至T110系統(tǒng)達(dá)到常壓狀態(tài)，關(guān)閉閥

VD204,停LN。

第六章操作界面

6.1甲酯工藝總貌圖

23

甲酯生產(chǎn)仿真用戶手冊(cè)

6.2DCS界面

6.2.1R101DCS

6.2.2T110DCS

24

甲酯生產(chǎn)仿真用戶手冊(cè)

6.3FIELD界面

6.3.1R101FIELD

25

甲酯生產(chǎn)仿真用戶手冊(cè)

6.3.2T110FIELD

26

甲酯生產(chǎn)仿真用戶手冊(cè)

7.4伴熱系統(tǒng)圖

7.5趨勢(shì)界面

27

甲酯生產(chǎn)仿真用戶手冊(cè)

7.6模塊監(jiān)視界面

里變溫監(jiān)視苣）巨區(qū)

文件查詢

ID點(diǎn)名描，士當(dāng)前點(diǎn)值當(dāng)前奏量值點(diǎn)值上陽點(diǎn)值下限

?1FT10118413&4014JWl3X38。;oooooooo

P1JT1010OOOOCO0oooooo4000OOOOOO0cooooo

3_____PT1047447S793S7447S81181600000800cocooo

qFT1050.88000OOCOOO2S0C0OOCOOO0.oooooo

nioi750000007500080100OOOOCO0.cooooo

H101301.00(X)0030L88CO100OOOOCO0.cocooo

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FT10330夕387813037301025I20C08880.cocooo

9HliO15187623291518.7624516000.000800.cooooo

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