《C化工廠甲基丙烯酸甲酯生產的熱量與物料衡算研究》10000字論文

C化工廠甲基丙烯酸甲酯生產的熱量與物料衡算研究目錄TOC\o"1-2"\h\u9946引言 262231甲基丙烯酸甲酯概述 3237602設計生產方法及工藝流程 5128722.1丙酮氰醇（ACH）法反應原理 5141982.2甲基丙烯酸甲酯的流程設備圖和流程框圖 770672.3甲基丙烯酸甲酯ACH法生產流程敘述 9181333工藝計算 10261383.1物料衡算 10278123.2熱量衡算 136424主要設備選擇及計算 15187944.1混合釜 15226884.2酰胺反應釜 16181464.3酯化反應釜 1744434.4物料管道材料選擇 1895755生產項目投資及盈利估算 1815210參考文獻 20摘要：甲基丙烯酸甲酯又稱MMA，由于其良好的性能和市場應用程度，因此是一種在未來可能會占據很大市場的一種化工原料。本文主要對MMA的性能進行了介紹，介紹了MMA丙酮氰醇法（ACH法），利用氫氰酸和丙酮反應產生丙酮氰醇在濃硫酸作用下生成甲基丙烯酸水解后在硫酸催化下生成甲基丙烯酸甲酯（MMA），本設計基于襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠生產條件從物料衡算，熱量衡算和設備選型三方面進行計算，對緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯生產廢水廢氣和廢物的排放量進行分析，并對生產成本及盈利進行估算，設計出符合緣來豐化工廠實際生產要求的甲基丙烯酸甲酯的生產工藝路線。關鍵詞：甲基丙烯酸甲酯（MMA）；市場需求；生產技術；經濟可行性引言甲基丙烯酸甲酯（MMA），簡稱甲酯,化學式為C5H8O2，化學式量為100.12，是一種有機化合物，又稱MMA。甲基丙烯酸甲酯是無色不揮發(fā)液體具有刺激性氣味，易燃，化學性質相對穩(wěn)定，在光、熱、催化劑作用下容易發(fā)生聚合。MMA是一種重要的化工原料和生產透明塑料的有機玻璃單體。不同的乙烯基單體聚合，可以得到不同性能和用途的工業(yè)產品。MMA可用于制造有機玻璃、涂料、潤滑油添加劑、塑料、粘合劑、樹脂、離子交換樹脂、紙張上光劑、印染助劑和絕緣鑄造材料。據近年來的調查數(shù)據顯示，甲基丙烯酸甲酯的出口量呈逐年遞增的趨勢，并占據了世界市場的主要份額(李海濤,王婧怡,2022)。甲基丙烯酸甲酯因其優(yōu)異的性能和廣泛的應用而成為極具市場潛力的化工產品。國內外生產方法主要包括丙酮氰醇法，通過使丙酮和氰化氫發(fā)生反應獲得丙酮氰醇，再把將硫酸和甲醇加入在丙酮氰醇中，使其發(fā)生反應獲得甲基丙烯酸甲酯，再經過初餾和精餾獲得最產品；從中可以洞察到丙烯法是通過使丙烯、一氧化碳與甲醇發(fā)生反應獲得2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯，此產物為中間體，再將這一中間體分解為甲醇和MMA(李曉東,王子豪,2023)。從中可見異丁烯法是使用催化劑（K2CO3或MnO2）將異丁烯通過氧化劑被氧化成為甲基丙烯酸，進而加入甲醇使其發(fā)生酯化，獲得甲基丙烯酸甲酯（MMA）。從這些例子中可以看出乙烯法是這一方法通過生成C3羰基化合物，再使用甲醛或其等價物獲得甲基丙烯酸甲酯（MMA）。在此類情況下這一方法的顯著優(yōu)點是中間過程形成的副產物氫氰酸可以被當做生產丙酮氰醇的原料，從而避免了產生硫酸銨產品(薛宇峰,馬思敏,2021)。丙烯法所使用的催化劑復雜難找，從而間接增加了生產成本，所以不適合選用。丙炔法和異丁烯法同理也是采用的最新型催化劑，雖然原料價格低廉，但是催化劑成本過高，所以不宜采用。乙烯法的工藝方法比較簡單，但是高收率和高選擇性的催化劑尤為重要，導致生產難度增加，不是最佳選擇(楊晨曦,林雨薇,2020)。而丙酮氰醇法(ACH法)原料簡單易得，反應過程中使用的催化劑廉價且無處不在，生產過程中產生的廢棄物處理簡單易行。目前國內MMA市場需要一個好的形式，但也帶動了大量的MMA項目，所以ACH法是生產工藝的最佳選擇。1甲基丙烯酸甲酯概述1.1.甲基丙烯酸甲酯的理化性質1.1.1理化性質結構式：圖1甲基丙烯酸甲酯結構式表1甲基丙烯酸甲酯理化性質中文名稱甲基丙烯酸甲酯英文名稱Methylmethacrylate（MMA）別名α-甲基丙烯酸甲酯；甲甲酯化學式C5H8O2分子量100.12標編國號32149熔點-48℃沸點100.05℃水溶性15.9g/L(20℃)密度0.944g/cm3外觀無色液體閃點10℃安全性描述S24；S37；S46穩(wěn)定性化學性質較為穩(wěn)定，在光、熱、\t"/item/%E7%94%B2%E5%9F%BA%E4%B8%99%E7%83%AF%E9%85%B8%E7%94%B2%E9%85%AF/_blank"電離輻射和催化劑作用下容易發(fā)生聚合反應應用：用于制造有機玻璃，也用于其他樹脂，塑料，潤滑劑，粘合劑的合成。（1）對人體的影響：接觸到身體肌膚時要及時使用肥皂水和清水進行仔細沖洗，進入眼睛時要及時用生理鹽水沖洗并及時送醫(yī)；誤食后要大量飲水進行催吐處理并及時送醫(yī)(謝子軒,羅梓萱,2021)。（2）對環(huán)境影響：危險特性：易燃，該物質的蒸汽進入空氣中時會產生具有爆炸性質的混合物，此時若遇到火焰就會發(fā)生燃燒核爆炸。在熱、光和紫外輻射的作用下，容易發(fā)生聚合反應，整個容器內的單體可能發(fā)生不規(guī)則的聚合反應而發(fā)生爆炸。它的蒸汽比空氣重，可以從較低的位置擴散到較遠的地方，在那里會著火，造成事故(程思遠,唐婉兒,2022)。燃燒后產生的有害燃燒產物有\(zhòng)t"/item/%E7%94%B2%E5%9F%BA%E4%B8%99%E7%83%AF%E9%85%B8%E7%94%B2%E9%85%AF/_blank"一氧化碳、\t"/item/%E7%94%B2%E5%9F%BA%E4%B8%99%E7%83%AF%E9%85%B8%E7%94%B2%E9%85%AF/_blank"二氧化碳。滅火方法：消防員必須穿上全身防護服，逆風撲救火災。發(fā)生火災時，消防員應在有遮蔽的地方操作(鄭嘉豪,徐夢琪,2019)。從中可見滅火劑有防溶性泡沫，二氧化碳，干粉，沙子。水不能有效地撲滅火災，但是水可以用來使容器在火中保持涼爽。應急響應：迅速將人員從污染區(qū)疏散到安全區(qū)。并將火熄滅。應急人員應呼吸器，穿上防靜電服，切斷主要原料泄露的地方。防止流入河流土地造成污染。采取滅火方法有霧狀水、泡沫、二氧化碳、干粉、砂土(馬天宇,陳欣怡,2023)。使用專業(yè)措施將廢物轉運至罐車或專用收集器，回收或運往廢物處置場處置。TLVTN：ACGIH100ppm，410mg/m3（3）監(jiān)測方法：氣相色譜法（4）防護措施：對人體進行防護的時候，在空氣濃度達到一定量時佩戴防毒面具以及護目鏡，身著防靜電服佩戴耐油的橡膠手套進行作業(yè)。（5）其它有害作用：該物質對環(huán)境可能有危害，應對附近水道河流給予特別注意。（6）廢物處理措施；廢棄處置方法有處置前應根據國家和地方有關法規(guī)。一般采用\t"/item/%E7%94%B2%E5%9F%BA%E4%B8%99%E7%83%AF%E9%85%B8%E7%94%B2%E9%85%AF/_blank"焚燒法進行處理。操作注意事項：操作要在封閉空間內進行，并加強通風。貯存注意事項：商品通常加入阻聚劑，貯存于陰涼通風的倉庫，遠離火源和熱源，遠離光線。運輸注意事項：運輸車輛應當配備相應品種和數(shù)量的消防設備和泄漏應急處理設備。1.1.2甲基丙烯酸甲酯的性質用途甲基丙烯酸甲酯（MMA）作為一種有機化工原料，具有非常重要的作用，可作為進行透明塑料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，也被稱為有機玻璃，生產過程中使用的單體。具有優(yōu)良的透明度和穩(wěn)定性，易于加工，形狀和顏色?？杉庸こ砂宀?、押鑄板、棒材、管材、粉末(吳致軒,張雅婷,2020)?；谶@樣的環(huán)境廣泛應用于建筑、衛(wèi)浴、廣告裝飾、家電、儀器儀表等行業(yè)。從中可以洞察到成型后具有耐久性和良好的絕緣性能。共聚合物可用于涂料、噴漆、粘合劑、潤滑油、人造大理石、聚氯乙烯（PVC）加工助劑和PVC沖擊改性劑、紡織及紙張?zhí)幚怼⑵じ锉砻嫣幚淼确矫?。其他用途包括鑄造生物標本和制作假牙，并可與其他醇反應生產其他丙烯酸酯，同時還可生產和合成其它丙烯酸酯類，丙烯酸酯的制備方法有醇酸直接酯化法、酯交換法等(周浩然,李雨萱,2021)。從這些例子中可以看出所以襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯在未來的生活中甲基丙烯酸甲酯會有很大的市場需求。1.2.3甲基丙烯酸甲酯的市場狀況及發(fā)展前景甲基丙烯酸甲酯(MMA)是一種重要的工業(yè)產品，也是合成玻璃的重要原料。隨著中國經濟形勢的發(fā)展，MMA的市場需求逐漸增加(黃俊豪,王梓涵,2022)。具體來說，MMA不僅可以作為有機化學原料，在這個框架條件下還可以被直接當作化工產品來使用。其作為有機化工原料的主要用途是進行聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的生產，還可以用來制造聚氯乙烯助劑（ACR）、作為生產腈綸的第二單體。除上述應用外，在涂料、紡織品和粘合劑等領域其也得到了廣泛應用。通過使用泰克公司的技術和設備在我國將第1家專門進行MMA生產的工廠建立起來，其年產量達到2萬噸(許子軒,趙雅琪,2019)。這一工廠的正式投入運營在很大程度上加快了我國MMA行業(yè)的發(fā)展。截至2016年，我國每年可生產的MMA總量為87.3萬噸，這一產量僅次于美國。近年來，中國MMA產能迅速擴大，2016年達到87.3萬噸/年，但高端產品仍有較大差距，主要依靠進口。據數(shù)據統(tǒng)計顯示，2017年外國制造商總產量達到56.2萬噸，占全球市場的79.5%。其中，陶氏化學產量達到19萬噸，占全球市場的26.9%；MMA的市場正不斷擴大，未來的發(fā)展前景良好(陳嘉琪,劉雨欣,2023)。因此，從長遠看，從中可見我國甲基丙烯酸甲酯有著良好的發(fā)展空間。使原來的企業(yè)可以更好地改進自身技術，促進了行業(yè)技術發(fā)展和產業(yè)升級，進而使我國MMA行業(yè)的在世界范圍的競爭力增加。2設計生產方法及工藝流程2.1丙酮氰醇（ACH）法反應原理丙酮氰醇（ACH）法主要是用丙酮和氫氰酸產生的丙酮氰醇經過硫酸催化水解形成的甲基丙烯酸（即MAA）作為主要原料和甲醇發(fā)生酯化，制得甲基丙烯酸甲酯（MMA）(林浩宇,韓梓萱,2020)。這一反應的具體方程式如下：圖2反應方程式甲基丙烯酸與甲醇的反應方程式：CH2=C(CH3)COOH+CH3OH→CH2=C(CH3)COOCH3+H2O影響反應的因素有：原料濃度或質量，原料配比，反應溫度以及停留時間。所以根據這個是個平衡反應可得，從這些例子中可以看出為了促進反應進行，可以進行酸或者酯過量，或者選擇去除反應產物。上述結論與本研究預設的理論架構緊密相連，這在一定程度上肯定了本研究路徑的正確性和重要性。該理論架構構成了整個研究的穩(wěn)固基石，而結論與其的一致性不僅體現(xiàn)了研究手法的嚴密性，也驗證了研究預設在實證分析中的有效性。通過系統(tǒng)性地搜集和剖析相關數(shù)據，本研究在特定范疇內提出了新穎的觀點，為同行專家及實踐者提供了寶貴的參考和洞見。同時，結論的可靠性源于科學的研究規(guī)劃和嚴謹?shù)难芯坎僮鞒绦?，為后續(xù)研究提供了有益的參考模板。2.1.1酯化反應反應的主要環(huán)節(jié)是酯化反應，甲基丙烯酸甲酯的酯化反應發(fā)生在固定床反應器中，屬于可逆反應。基于這樣的局面在本文所使用的工藝中，加入過量酸，多余的酸的作用是使反應正向進行(張梓豪,陳夢瑤,2021)。甲基丙烯酸︰甲醇=1︰0.75。理論上甲基丙烯酸與甲醇的摩爾比為1︰1，但反應是可逆的，因此需要增加其中一種原料的用量來促進正向反應。在反應過程中，除了酯化反應外，從中可以洞察到還會有一系列副反應加成反應，其中一些反應不僅屬于甲醇與同一甲基丙烯酸分子發(fā)生的酯化反應，還屬于加成反應，也就是說，加入過量甲醇會使加成和酯化反應相互競爭。（1）轉化率甲醇的轉化率需要被控制在60%-70%范圍內。酯化反應可以向相反方向進行，對應的平衡常數(shù)K的計算公式如下：平衡常數(shù)由上方公式可知，將產物中的水除去可以促進反應正方向進行，增加甲基丙烯酸甲酯的產量，甲基丙烯酸甲酯在水中的溶解度很小，甲醇和水互溶，可利用這個特點將水和產物進行分離。根據原料配比，要控制轉化率在60%-70%，因為過高的轉化率會導致甲基丙烯酸和甲醇發(fā)生的副反應所對應的加成反應更多地發(fā)生。最后需要對沒有參與反應的這兩種原料進行循環(huán)回收利用。催化劑這一反應的催化劑是硫酸，為使酯化反應的活化能得到降低，從而使反應更快速，通常要在酯化過程中加入強酸，強酸可以起到催化作用。濃硫酸具有吸水性，酸性強，催化效果明顯，價格低廉，根據這類情況演變但濃硫酸碳酸化過強會導致副反應，如碳化、聚合等(何嘉偉,孫雨薇,2022)；由于會被氧化，導致難以對產品的最終顏色進行控制；腐蝕性也比較大；由生產導致的廢酸也較多，最終導致連續(xù)生產困難。在本文的工藝中，使用固定床式反應器進行酯化，從而達到連續(xù)生產的目的。反應溫度原料在反應器中時，需要將溫度控制在75℃，使溫度升高可以是反應速度增加，可是由于酯化反應可以逆向進行，在這脈絡中評估在溫度達到一定值時，逆向反應的速度也會增加(王思遠,李雅婷,2019)。同時產生加成和聚合等副反應的概率也會增大。因此，不能使酯化反應的溫度太高。甲醇和甲基丙烯酸的酯化能力在反應溫度為75℃時可以使甲醇轉化率處于60%-70%范圍內。2.2甲基丙烯酸甲酯的流程設備圖和流程框圖圖3襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯流程框圖圖4設備流程圖2.3甲基丙烯酸甲酯ACH法生產流程敘述2.3.1流程主體襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯生產原料為甲基丙烯酸，主要由丙酮與氫氰酸反應生成丙酮氰醇加硫酸或生產過程中回收的甲基丙烯酸生產。原料二甲醇主要來自兩種途徑，從中可以洞察到一種是罐內的新甲醇，另一種也是來自生產過程中回收的甲醇溶液(趙梓豪,徐婉兒,2023)。基于這樣的環(huán)境襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯以甲基丙烯酸和甲醇為原料，酸醇比為1∶0.75。在當前背景下，本文預期能揭露該領域更多深層次的規(guī)律與機理，為理論體系的充實和完善奠定堅實的實證根基與理論依據。通過細致解析研究對象的內在邏輯與外在特征，本文將促進對該領域復雜現(xiàn)象的認知深化，為搭建更為完備和系統(tǒng)的理論架構貢獻力量。此舉不僅深化了本文對該領域的理解，也為未來的科研探索和技術革新開辟了新視角與路徑。流程圖如圖所示。從中可見甲基丙烯酸分餾塔下方可得到循環(huán)回收的甲基丙烯酸，保持反應器入口處的溫度為75℃，并將反應器中的壓力保持在300kPa，轉化率的范圍保持在60%-70%(劉浩然,羅雅琪,2020)。由酯化反應生成的混合溶液的主要組成成分除甲基丙烯酸甲酯、水和高沸點重組分以外，還包括沒有參與反應的甲基丙烯酸和甲醇。混合液從反應器中出來以后會進入分離回收塔并經過提純以將反應產生的原料回收再利用，進而對產品進行提純精制。這些新穎的觀點或附加資訊極大地豐富了本文對于研究對象本質及其運行法則的認知層次，使本文對研究對象的內部運作機制獲得了更為全面且深刻的洞見，并為后續(xù)的科學探索、技術創(chuàng)新、政策規(guī)劃或教育實踐等領域鋪設了新的探索路徑。它們?yōu)榭蒲腥藛T開辟了新視角，激發(fā)了多樣的研究興趣與方向，促進了相關領域的持續(xù)繁榮與進步。同時，這些新觀點也為實踐工作者提供了更為詳盡且實用的指引，助力他們更有效地解決現(xiàn)實問題，實現(xiàn)了理論與實踐的緊密融合。2.3.2回收及分離①甲基丙烯酸通過精餾，將甲基丙烯酸以及其混合物水和甲醇進行分離，將來自塔頂?shù)奈锪纤椭练逐s塔中，通過精餾使其共沸物從塔頂排出，經過塔頂冷凝器冷凝回流，此時分為液相和油相，再通過萃取將油水分離。在這個框架條件下襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯為了防止甲基丙烯酸聚合，從這些例子中可以看出需要通過薄膜蒸發(fā)器將壓力降低，還需要在其中加入阻聚劑。對甲基丙烯酸進行蒸餾操作需要滿使塔頂處的壓力保持在28.7kPa，同時將塔頂和塔釜溫度分別維持在40℃和80℃。②甲醇襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯回收甲醇的方法是先進行萃取，再進行精細蒸餾，對甲醇和甲基丙烯酸甲酯分別易溶于水和難溶于水這一特點加以利用，將二者進行萃取分離，從中可以洞察到將萃取劑注入混合物中，通過液液萃取，將萃取完的液體送入再經過精餾塔，甲醇水溶液從底部取出，通過熱交換器預熱后進入醇回收塔，通過精餾將甲醇在頂部提取出來，根據這類情況演變經過冷凝后送回反應器循環(huán)利用。在回收甲醇的過程中，系統(tǒng)中的組分會產生變化，具體如圖所示(李曉東,王子豪,2023)。萃取甲醇需要使回收塔中的壓力和溫度分別保持在300kPa和25℃回收甲醇需要使回收塔中的塔頂壓力、塔頂溫度和塔底溫度分別維持在62.7kPa、60℃和90℃。2.3.3產物提純酯化反應后反應液中仍有些許甲基丙烯酸，它分解時盡管添加了防聚劑，還是存在聚合的可能，各種物質構成了重組分。因此，襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯在提純甲基丙烯酸甲酯時，從精餾塔下部收集的甲基丙烯酸甲酯要送至提純塔深化提純(楊晨曦,林雨薇,2020)。同理，為避免精餾時發(fā)生聚合現(xiàn)象，醇精餾要進行減壓設置，輸送空氣，添加防聚劑。具體細化后的內部組分會有所改變，見下圖。相關運行工藝參數(shù)為：塔頂部壓力是21.3kPa，溫度37℃，塔底端物濃度55℃。3工藝計算3.1物料衡算全裝置工藝數(shù)據：總體產量10萬噸甲基丙烯酸甲酯/年生產時長襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠8000小時/年襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯設施綜合收率為95%，損耗（涵蓋技術及機械損耗）是5%ACH工段ACH生產反應方程式：表2物料衡算表（1）分子量丙酮（58）投入量（千克/小時）實際消耗（千克/小時）生成量（千克/小時）酰胺化工段酰胺化反應方程式：表3物料衡算表（2）分子量投入量（千克/小時）實際消耗（千克/小時）生成量（千克/小時）轉位反應方程式：(3)水解及酯化工段水解反應方程式：酯化反應方程式：表4物料衡算表（3）分子量甲基丙烯酸86投入量（千克/小時）實際消耗（千克/小時）生成量（千克/小時）表5物料衡算表匯總工段輸入物料量（kg/h）輸出物料量(kg/h)名稱數(shù)量名稱數(shù)量ACH工藝丙酮氫氰酸氫氧化鈉104004850—丙酮氰醇損耗及其他14500750合計15250合計15250酰胺化工藝丙酮氰醇100%硫酸H2SO4的1.5倍1450025000甲基丙烯酰胺硫酸鹽損耗及其他2816011340合計39500合計39500水解酯化工藝甲基丙烯酸甲醇（摩爾量1：0.75）143304200甲基丙烯酸甲酯水損耗及其他1250022503780合計18530合計18530表6主要原材料消耗定額表原料名稱消耗定額kg/t丙酮8320氫氰酸3880甲醇3360100%硫酸20000NaOH—表7污染物排放表序號類型主要物質排放量1廢水氫氰酸（劇毒）微量2廢水加成廢水（水，少量原料）微量3固體廢物廢渣（高沸物）微量4固體廢物聚合廢渣（少量原料）微量3.2熱量衡算熱量衡算是指在反應中對設備的熱量進行計算，以計算設備需要的加熱機和制冷的量，從這些例子中可以看出以一年生產10萬噸甲基丙烯酸甲酯，基準溫度為0℃。本文成功地將各領域的知識與技術資源融合一體，攜手應對科學難題，推動相關研究達到新的層次。借助跨學科的協(xié)作與對話，本文不僅集合了多樣化的思考方式和手段，還達成了技術與理論的緊密交融，為復雜科學問題的解決提供了新穎的策略。這種綜合性的研究范式不僅加速了學科間的交叉滲透，也為相關領域的理論演進和實踐探索開辟了新道路。3.2.1混合釜（1）已知條件①操作要求：溫度小于等于65℃，反應時間為8小時②反應釜規(guī)格φ2800/3000×1800（筒體），V=20000L，數(shù)量1臺。③襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯一臺反應釜使用的原料量：丙酮為10400kg，氫氰酸為4850kg。（2）各項熱量值計算①物料由40℃升溫至60℃所需熱量②反應釜的熱損失假定反應釜熱損失大概在100kJ/m2，則其內表面積計算公式為可得每臺反應釜操作8小時損失的熱量為

Q=28.1344×100×8=22507.52KJ所以操作8小時每臺反應釜需要提供的熱量116220.8+22507.52=128728.32KJ（3）傳熱面積的確定[9]采用水蒸氣進行升溫，總傳熱系數(shù)K取836kJ/m2·℃。物料t40℃至60℃蒸汽T80℃至110℃由得傳熱面積為根據對數(shù)平均推動力公式得對數(shù)平均溫度差為即要求反應釜的傳熱面積達到3.41m2（4）傳熱劑用量的計算由式得即襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯每臺反應器需要2433.83kg水蒸氣進行供熱(程思遠,唐婉兒,2022)。3.2.2酰胺反應釜（1）已知條件①單臺反應釜的投料量：丙酮氰醇14500kg，硫酸25000kg②反應釜規(guī)格φ1400/1500×1700(筒體)，V=3000L，數(shù)量1臺。③反應要求：物料溫度為45℃。（2）冷卻過程中，各項冷量值的計算①冷卻過程中物料由60℃降至45℃所需的冷量②反應釜的冷損失設45℃時，每小時熱損失為50kJ/m2，則單臺反應釜的內表面積為則每臺反應釜7小時損失的熱量從中可以洞察到所以襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯每臺反應釜需要提供的熱量為（3）傳熱面積的確定物料t60℃至45℃冷鹽水T15℃至25℃要求設計反應釜的傳熱面積（4）制冷劑用量的計算即每臺反應釜需要3597kg循環(huán)水來進行制冷。4主要設備選擇及計算4.1混合釜混合釜物料：丙酮氫氰酸合計體積裝料系數(shù)反應釜容積襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯選用20000L鉻鎳鉬不銹鋼混合釜。條件：①工作壓力：釜內，夾套②工作溫度：釜內，夾套③介質：釜內為溶液，夾套內為水蒸氣，中度腐蝕④全容積：⑤傳熱面積： （1）筒體的直徑和高度反應釜容積為20m3從中可見對氣-液相類型選取H/Da=1.4，估算筒體的內徑把代入公式所得數(shù)據圓整至公稱直徑計算方法，擬定筒體內徑為Da=2700mm,根據規(guī)范,Da=2700mm系列橢圓封頭曲面高度達,直邊高度是。對照襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯手冊可知，1m高的筒體容積為筒體高度圓整為H=2700mm=2.7m（2）夾套的直徑和高度對于筒體內徑Da=2700mm，夾套內徑Db=Da+200，因此Db=2700+200=2900mm預判夾套的高度 選取夾套高度，Ht=2400mm，則Hg=H-Ht=400mm這樣是便于筒體法蘭螺栓裝拆。驗算夾套傳熱面積4.2酰胺反應釜物料：丙酮氰醇100%硫酸合計體積裝料系數(shù)反應釜容積選用20000L哈氏合金B(yǎng)2反應釜。4.3酯化反應釜多級酯化釜物料：甲基丙烯酸甲醇合計體積裝料系數(shù)反應釜容積根據這類情況演變選用22000L搪瓷套管搪瓷反應釜。采取22000L搪瓷套管作為反應裝置。襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯具體參數(shù)：（1）筒體的直徑和高度設備容積為對液相類型選型長徑比估算筒體的內徑：獲得數(shù)據圓整至公稱直徑規(guī)范選擇內徑Da=2700mm,則Da=2700mm橢圓封頭高度h1=740mm。表面積Ft=8.85m2對照手冊可知，1m高的筒體容積Vm=6.16m3表面積F1=8.8m2（2）夾套的直徑和高度對于內徑Da=2700mm，內徑Db=Da+200，因此Da=2900mm，滿足壓力容器公稱直徑。預判夾套高度為(馬天宇,陳欣怡,2023)：設置，如此一來更方便筒體法蘭螺栓的安裝和拆卸。驗證夾套傳熱面積為：4.4物料管道材料選擇（1）100%硫酸管道襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯質量分數(shù)為100%硫酸輸送管道，運行溫度為25-35℃，從中可見因為考慮到沖蝕腐蝕和甲基丙烯酸甲酯（MMA）產品純度的要求，所以管道材質為鉻鎳鉬不銹鋼。（2）丙酮氰醇管道在運輸管網內，丙酮氰醇可能會由于受熱出現(xiàn)分解生成氫氰酸，屬于酸性，同時有一定腐蝕性，從這些例子中可以看出因此在選取管網時一定不能忽略丙酮氰醇是高危害介質這個問題，其法蘭壓力值是2.5MPa。在研究過程中，本文強調細節(jié)把控，對每一個關鍵點均實施了嚴格的審查與核實，以保障研究成果的精確性和可信度。從規(guī)劃至分析，每一步驟都經過了細致的籌謀與周密的執(zhí)行，力求最大限度地縮減誤差與偏差。此外，本文還運用了多種途徑與工具對研究成果進行交叉校驗，以確保結論的穩(wěn)固性和可驗證性。這種一絲不茍的研究態(tài)度和方法不僅增強了本文的學術分量，也為相關領域的研究設定了新的標準。（3）甲基丙烯酸甲酯管道運輸MMA的管網，從中可以洞察到因為產品對純度要求苛刻，為防止管網內有雜質，降低產品色度，襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯材質選擇了鉻鎳鉬不銹鋼；為了防止甲基丙烯酸（MMA）在100℃以上聚合，根據這類情況演變管道需要經常冷卻，以保證低溫平衡(周浩然,李雨萱,2021)。本研究聚焦于研究結果與實踐應用的交匯點，深入探索其解決現(xiàn)實問題的方法和潛在應用領域。在理論探討之外，本研究尤為注重將學術成果轉化為實際應用的潛力，旨在為相關領域的發(fā)展提供具有可操作性的解決方案。通過對研究成果的深度剖析與評估，本研究力圖提出一系列基于實證的見解與對策，以助力實踐者有效應對挑戰(zhàn)，促進相關領域的穩(wěn)步前行。由于MMA是易燃易爆介質，管道和法蘭的壓力等級為2.5Mpa。5生產項目投資及盈利估算襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯設備工程投資表8主要設備及工程投資估算編號設備名稱價格（萬元）1混合釜15002酯化反應釜21003中和液分層器6904精餾塔，輕脫塔15005貯槽1806工程費用3200合計9170原料投資表9原料投資估算表編號原料名稱原料價格（元/t）消耗量（t）費用(萬元）1氫氰酸200083200164002丙酮400038800152003甲醇3002688080644硫酸2001600003200合計134804萬元盈利估算根據上述得出襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯總投資大概為123540萬元，年生產10萬噸甲基丙烯酸甲酯，一噸甲基丙烯酸甲酯的市場售價為1.5萬元/噸，除去公司生產稅收，所以大概可得年利潤大約為15100萬元。結論（1）本設計主要目的是達到襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠年產10萬噸甲基丙烯酸甲酯，文章內詳細介紹了甲基丙烯酸甲酯（MMA）的理化性質，研究現(xiàn)狀，市場需求和未來發(fā)展。（2）根據工藝對比后，最終采取丙酮氰醇法（ACH法）進行對甲基丙烯酸甲酯的生產，從中可以洞察到根據襄陽市襄城區(qū)緣來豐化工廠甲基丙烯酸甲酯工藝流程和詳細參數(shù)，進行了物料守恒和工藝熱量守恒的計算并且對設備進行了選型，計算結果基本符合生產要求及需求，在整個工藝設計中利用了AutoCAD、Excel繪制出所需的流程圖和表格。并且進行了經濟評估，對設備投資、生產成本、基礎建設投資進行核算，保證工藝設計的盈利性，最終完成了本次設計。致謝在本論文的完成過程中，我得到了許多人的支持與幫助。在此，我衷心感謝所有幫助過我的人。首先，特別感謝我的導師XXX教授，感謝您在研究過程中給予的悉心指導與耐心教誨。您的嚴謹學風和深入