甲基丙烯酸甲酯生产工艺毕业设计-设备选型与布置

目录

1. 前言 (1)

1.1 MMA市场应用及前景 (1)

1.2 MMA生产工艺 (2)

1.2.1 丙酮氢醇(ACH)路线 (2)

1.2.2 合成气法 (3)

1.2.3 乙烯拨基化路线 (3)

1.2.4 丙炔法 (4)

1.2.5 异丁烯法 (4)

1.3 本文MMA生产工艺路线的确定 (5)

1.4 化工设备选型计算中使用的软件 (7)

1.4.1 Cup-Tower对塔设备的选型 (7)

1.4.2 智能选泵系统 (8)

1.4.3 Aspen与EDR联用设计换热器 (9)

1.4.4 化工设备布置图CAD设计 (9)

1.5 项目概况 (10)

1.5.1 项目名称 (10)

1.5.2 拟建地址 (10)

1.5.3 生产工艺 (10)

1.5.4 原料及产品 (10)

2. 工艺流程简介及模拟 (11)

2.1 流程概述 (11)

2.2 Aspen plus仿真模拟流程 (12)

2.2.1 MAL合成工段的模拟 (12)

2.2.2 MMA合成工段的模拟 (13)

3. 设备设计计算及选型 (14)

3.1 反应器的设计 (14)

3.1.1 MAL合成反应器(R101)的设计 (14)

3.1.2 MMA合成浆态床反应器(R201)的设计 (23)

3.2 塔设备的选型与设计 (27)

3.2.1 急冷喷淋塔简单设计计算 (27)

3.2.2 cup-Tower对脱水塔的选型 (30)

3.2.3 cup-Tower对吸收塔的选型 (33)

3.2.4 MMA精馏塔设计 (36)

3.3 换热器的选型 (52)

3.3.1 换热器设计选型示例（E201的选型） (52)

3.3.2 换热器选型结果汇总 (57)

3.4 泵的选型 (57)

3.4.1 泵的设计选型示例（P201的选型) (57)

3.4.2 泵的选型结果 (63)

3.5 储罐设计 (63)

3.5.1 主要储罐的设计 (63)

3.5.2 储罐设计结果一览表 (66)

3.6 膜分离的简单设计 (66)

3.6.1 膜分离工艺流程 (66)

3.6.2 膜分离器选型与设计 (67)

3.7 压缩机的选型 (69)

3.7.1 选型示例 (69)

3.7.2 压缩机选型结果 (69)

3.8 设计图 (70)

4. 环境保护与经济核算 (70)

4.1 环境保护 (70)

4.1.1 有害因素分析 (70)

4.1.2 废物的处理措施 (71)

4.2 经济核算结果 ................................. 错误!未定义书签。3

5. 设计结果 (75)

5.1 设备选型一览表（附后） (75)

5.2 设计图（附后） (75)

参考文献 (76)

谢辞 (78)

1 前言

1.1 MMA市场应用及前景

甲基丙烯酸甲酯的分子式为C5H8O2, 简称MMA, 外观为无色液体, 易挥发, 易燃, 溶于乙醇、乙醚、丙酮等多种有机溶剂, 微溶于乙二醇和水。甲基丙烯酸甲酯既是一种有机化工原料, 又可作为一种化工产品直接应用。作为有机化工原料, 主要应用于有机玻璃( PMMA) 的生产, 也用于聚氯乙烯助剂ACR的制造以及作为第二单体应用于腈纶生产。除此之外, 在涂料、纺织、粘接剂等领域也得到了广泛地应用。作为一种化工产品, 可直接应用于皮革、纺织、造纸、地板抛光、不饱和树脂改性、甲基丙烯酸高级酯类, 也可作为木材浸润剂、印染助剂及塑料的增塑剂等许多行业[1]。

近年来, 国内外MMA 的聚合物、型材、板材、涂料、乳液等需求增长, 同时MMA的衍生物甲基丙烯酸-2-羟基乙酯( 2-HEMA) 、甲基丙烯酸丁酯( BMA) 、甲基丙烯酸缩水甘油酯( GMA ) 、甲基丙烯酸-2-乙基已酯( 2-HMA) 、甲基丙烯酸二甲胺乙酯等的需求量也增加[2][3]。

随着MMA在世界范围内的扩张，我国MMA市场也异常火爆，产销两旺，产品供不应求，MMA价格一路上扬。我国MMA市场需求年增长率达15%，而且需求仍在不断扩大，未来几年将成为仅次于美国和日本的全球第三大消费市场。并且在2010 年，我国甲醇行业虽有部分新建装置因不确定因素投产时间推迟，但全年甲醇总产能预计仍可达到3500万吨，产量大约1500万吨，有一半产能过剩。据了解，2010年底，国内原计划投产的甲醇在建项目共有25个，新增年产

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能合计861万吨，意味着2011年全国甲醇产能将超过4000万吨，产能的增茂名石化年产3万吨MMA量已远远大于消费需求的增加量。另外，我国还有25个拟建或处于规划阶段的甲醇项目，年产能合计2440万吨，新建、在建装置的不断投产，将进一步加剧国内甲醇产能过剩的局面，甲醇进料价格可能有所下滑。众多调查结果证明MMA 具有良好的发展前景[4][5]。

1.2 MMA生产工艺

1.2.1 丙酮氢醇(ACH)路线

丙酮氰醇法是以丙酮和氢氰酸为原料，在碱性催化剂存在下，生成丙酮氰醇，然后丙酮氰醇与硫酸反应生成甲基丙烯酰胺硫酸盐，经水解后再与甲醇酯化，可得甲基丙烯酸甲酯粗品，再经精制得产品[6]。

反应式如下。

三菱气体化学公司开发了一种再循环型的ACH路线。新ACH法由丙酮与氢氰酸反应生成丙酮氰醇(ACH)，然后水合生成羟基异丁酸酰胺(HBD)。用甲醇脱氢生成的甲酸甲酯和HBD反应生成羟基异丁酸甲酯(HBM)，再将生成物脱水得到MMA。合成HBM时生成的副产氢氰酸在ACH合成中循环使用。这一工艺称

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