年产11.7万吨聚甲基丙烯酸甲酯项目设计0-项目摘要.docx

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1、项目摘要目录I项目简介12原科及产品方案12.1 原料12.2 产品方窠23工艺设计24节能设计44.1 换热网络优化44.2 精建过程中热泵塔的使用45设备设计55.1 新型高效3D网闺塔板55.2 热泵塔55.3 新型CQF型工程塑料磁力泵55.4 胺分离调变甲基丙烯酸甲酯的精制65.5 共沸精蚀分离装置65.6 强化传热的装置65.7 钢管防腐蚀措施76清洁生产77技术创新87.1 C4相分离与精细化牛.产的有效结合87.2 MMA生产工艺的创新87.3 异丁优的三级“反应-稿合”单元操作97.4 朕分离技术97.5 环境保护的创新98厂区选址和布置IO8.1 厂址确定IO8.2 总厂布

2、置108.3 三维布置I1.9安全环境分析1210经济效益分析12I1.项目总结141项目筒介本Jii目是某石油化工公司制取聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的配套子项目,拟以园区内总厂提供的抽余C4中的异丁烯（IBE）以及甲静、水、空气等为主要生产原料，将日本三爱人造丝公司的水合法与1木旭化成公司的DoE法（出接氧化酯化法）、溶液聚合相结合制PMMA,资源化利用抽余C4,年产P.7wiPMMA.本分厂建于广东惠州大亚湾石化区内。本团队在工艺设计中，兼顼经济效益和清洁生产，思路明确，亮点突出，其主要体现在如下几个方面：（I）物总厂的C4分离奘置与弁丁烯后期的生产规进行彳I效的隅联,将抽余C4中的I-

3、丁烯重.整成为反式二丁烯提供给总厂或园区内兑他工厂：（2）由异丁烯制条MMA（甲茶丙烯酸甲命）时,将三菱人造丝公司的水合法与旭化成公司的DoE法结合，以减少能耗，降低成本；（3）符曲期MA1.（甲基丙烷酸）的共济分离与后期的就化脑化工艺进行了有效的偶联.降低了过程的能耗及成本.（4）在异丁优水合车间、叔丁醉氧化车间、甲基丙烯解一步氧化而化车间均采用热泵塔，有效的诚少了过程中的能任：（5）采用膜分离技术，能炒做到生产流程的甲解99%回收，有效战少了甲醉的损耗、排放,具有环境与经济的双重效益：（6）工艺流程中实现了对甲醉、水以及乙酸乙位的循环利用,提高了原子利用率.2原料及产品方案2.1原料本项目

4、设计的是利用总厂提供的抽余C4中的异丁烯、甲制!等为主要烦料，年产!.7wiPMMA,资源化利用甲基叔丁基健的原料异烯，同时也创造了较高的经济效益,表2-1为总厂提供的抽余C4的狗成，表2-2为本项目主要原料以及辅助原料需求表：成分鼻丁丁异丁第1T丁二缗正丁烷反式2丁烯式2.丁烯含垃2.9046.37%30.63%痕歧6.25%9.12%4.03%沸C-11.7-6.963-4.4-0.50.93.7相对挥发度1.2091.0701.048I.(KX)0.8710.8430.770项目MM粗制异丁嫌IMXXJOtZa总厂提供36294Ua叔丁醇94Wa助材料乙酸乙脑聚对茶；的偶妞二异丁肝103

5、9UaI7621.a1878ta道路路路路路管公公公公公总厂协助提供总厂协助提供总厂协助提供2.2产品方案本项目经过市场调研，为提掰本顶目的羟济效益，确定了以PMMA为主要产品的产品方案，旦本厂联合石化园区的周边下游企业，可以切换生产规，当羟济效益不好的时快可以选择性输出甲域丙烯酸甲Si(MMA)作为产品，产品的灵活切换.可有效的提高经济效益.本项目生产过程中副产品主要为MMA.IBE以及抽余C4,表2-2为本原目的产品方案一览表：2-2产品方案一Jre名称产量Va细格%备注主要产品架甲基丙烷酸卬酯11722299主产品异丁烯953699.99副产品，管道运输回总厂抽余碳四86112副产品，管

6、道运始回总厂副产品甲基丙嫌酸甲隙根据市场需要99.99副产品诩节3工艺设计本项目经过产品选择和工艺方案论证,将日本三菱人造丝的水合法与旭化成的直接翻化循化法相结合由异丁烯制爵甲基两烯酸甲南.再通过溶液聚合的方法制备聚甲基丙烯酸即能.设计了异丁烯水合M叔丁静工段、TBA就化制MA1.I：段、MA1.一步班化酯化制MMA工段和MMA溶液聚合制PMMA工段,并实现了全流程枪态模拟与优化.工艺流程如图3所示，详见初步设计说明书。图AI工艺IuMRB本J目若采用旭化成法制备MMA.则对弁丁端的纯僮要求较高，为节约成本、降低能耗、提高产率，将其与三英人造丝公司的方法相结合，即利用三菱人造丝公司的弁丁研水合

7、法将异丁烯转化为叔丁解，再利用DoE法制备MMA,最后通过溶液聚合生产PMMA.异J烯水合反应的反应温度为60-95T.塔压为6bar,而考虑到异J烯水台叔J醉的时候转化率约为82.53%,因此采用级串联反应流程，以充分提高整个波程的原子利用制得的TBA在压力为48636kPa,温度为663K下,利用铁-对制催化剂.用硝酸物作为活化剂进行活化,氧化为MA1.,转化率为100%,甲基内爆酷选择性为955%:上一工段中的MA1.在压力为I0I-325kPa以及温度为50下,使用PdsBi2FcfCaCO1作为催化剂,由MA1.直接一步制备MMA,其中甲加丙烷酸转化率88%,卬器丙烯酸甲酯转化率96

8、.8%,并采用共沸精饱塔对MMA进行精制；甲基丙烯酸甲酩的覆合工艺采用溶液聚合,使用A1.BN作为引发剂，乙酸乙酯作为溶剂体系.在压力为101.325kPa,温度为323K下聚合得聚甲基丙烯酸甲酯.并对PMMA内蒸以制备较而纯度的PMMA.4节能设计采用换热网络与过程节能方法的改造之后，我们的流程成功诳行了50%的节能，其中冷公用工程的用；*大大减少，提高了整个生产过程的能麻利用效率，干j效降低了本厂的能量:费用与消耗成本！以卜为节能设计中的具体方法，4.1 换热网络优化在本项目中,涉及公用工程量较多.为了充分利用能址.本项目通过使用Aspen软件,根据央点设计法，结合实际情况，诳行流股匹配，

9、谀计出了一种最优的冷热流股匹配方案.同时将优化后的换热网络返I可流程模拟和PID图纸,对比分析得出最后方案，详见Aspen流程模拟源文件和PID图纸，E4.1优化的排编网络H2-2优化后的换也同恪4.2 精储过程中热泵塔的使用在第一工段即异丁烯水合工段中异丁嫌粗分离塔的塔顶塔釜温差小于36C,C4组分内部进行分离的温弗推动力不出大,又考虑到C4妙类组分对于压缩机等设品不具有较大的廨独性，所以对异丁烯的粗分离塔采刖塔顶压缩式热泵进行过程节能方面的改造.与此同时，在第：工段即叔丁醇氧化工段也注意到了这个问SS一在卬暴丙烯酸的共沸精地塔中，在优化后的塔设备物流参数中可见一一塔顶塔釜海号小于36,并且

10、，体系中不存在烧蚀性物质,所以,选择闭式热泵进行热泵粘甫塔的改造.在第三工段及甲基内饰醛-步氯化脂化工段，甲基丙优酸甲脂的公共洗混合物的分离流程中，考虑到产物中会存在布甲基丙烯酸这具有腐蚀性地物质，所以，我们对精循塔进行了开式热泵改造（以水作为循环工旗。在这三个工段中使用热泵塔，可有效被少能状消耗,提裔本项目装置的节能性能.5设备设计本项目设计过程中主要对叔丁科提浓塔、流股间换热涔、异J，烯水合反应器等设需进行了详细设计，对换热器、泵、压缩机等设备进行了选基。详见设备选型与典型设符设H-J、反应器设计说明书以及设备选型一览表.5.1 新型高效3D圆阀塔板本项目在塔设备中采用新型高效3D网网塔板

11、（专利：浮阀鼓泡器，专利号Z1.01265985.1）.将3D欧阀坦边设计成锯齿状的下凹导流片燃构，使气液接触周长比同样开孔面枳的F1.浮网周长增加.为了M少阀顶的传侦死区，3D回阀中央向下开出3个强泡口，豉泡口连箭下凹的导向片。5.2 热泵塔在笫一工段即异丁烯水合工段中异丁烯粗分离塔的塔顶塔釜温差小于36C,C4级分内部进行分离的温差推动力不甚大，又考虑到C4是类组分对于压缩机等设在不具有较大的腐蚀性，所以时异丁烯的机分离塔枭用塔顶IK缩式热泵进行过程节能方面的改造.与此同时.在第二工段即叔丁酹林化工段也注意到了这个问翘一一在甲基丙烯心的共沸精潮塔中，在优化后的塔设备物流参数中可见一一塔顶塔

12、釜温差小于36-C,并且，体系中不存在腐蚀性物质，所以，选择闭式热泵进行热泵精爆塔的改造.在第三工段及甲班内那旌一步软化能化工段，甲基丙优酸甲酯的公共沸混合物的分离流程中，考虑到产物中会存在有甲基丙烯酸这一具有腐蚀性地物质，所以，我们对精饱塔进行了开式热泵改造以水作为循环工质）.在这三个工段中使用热泵塔.可有效减少能ht消耗，提高本项目装置的节能性能.5.3 新型CQF型工程塑料磁力泵本项目采用了一种新型的CQF型工程电科磁力柒,CQF型工程型料破力泵（下简称破力泵）是应用现代磁学原理,将永磁联轴零的工作原理无接触的传递扭矩的新型泉.当原动机带动外磁钢转动时通过隧场的作用亮动内磁钢传手同步旋转

13、，而内磁钢转手和叶轮连成体，从而达到无接触带动叶轮转动之目的。毡力泵以静密封取代动密对，使泵的过流部件处于完全玄时状态，彻底解决了其它系的机械密封无法避免的跑、苛、滴之弊病：是消除环境污染，创造“无泄漏车间”、“无泄漏工厂”.实现安全、文明生产的理想用泵.极力泵选用耐脚饨、高强度的工程塑料、纲玉陶在、不锈制作为制造材料,因此它具有良好的抗腐独性能，并可以使被输送介质免受污染.5.4 腹分离调变甲基丙烯酸甲酯的精制在甲基丙烯酸甲而-7b甲醛的三元共沸体系中，单塔流程设备成本较低，但能显成本略高于三塔流程，因此我们选用设备成本较低的单塔分离，与此同时我们蔚要对设备进行相关的设造，以便进行深度的节能

14、，提高利用效率.而对甲基丙烯酸甲曲的共沸精德分禹塔进行改造时,由于考虑到反应体系存在甲基丙烯酸这一酸性组分的存在会对压缩机直接造成燃蚀.因此我们采用了开式热泉.以水作为开式热泵的工质诳行甲基丙烯酸甲而精制塔的节能改造，将其进行开式热泵塔改造.对开式热泵设造后，本套装附的甲基丙烯酸甲酯精制流程能够有效减少能量成本、设备犯设成本，因此,在甲携丙烯酸甲图的精制分离过程中选用开式热泵塔交联甲醉的膜分离技术进行甲基丙烯酸甲醋的精制分离。5.5 共沸精Ifi分离装置在工艺内部流程的设计上，我们在第二工段甲基丙烯酹的合成工段采用了张锁江院士团队的印基丙烯酹的水-甲解共沸精溜分离C利相较于传统的甲基丙烯解的四

15、塔提法流程,本专利符前期的共济分离与后期的氧化作化工艺进行了有效的偶联.共沸剂同时也足后期所必须的反应物，这样有效提高了产M的效率、直接削战了共流剂I可收的设备成本.相较于能耗较低但是热度成本较高成本较高的忘f液体,本工艺能够有效的降低吸收甲基丙烷解的成本、操作条件，有效提高了原料的利用效率，与此I可时，改涔了专利分掰过程中的水的利用，利用循环将其作为反应原料、吸收塔原料,实现了流程的水输入，打造资就节约型、环境友好型生产.5.6 强化传热的装置本项目来用了新型的强化传热的反应装置及强放热反应的连续生产的方法。在本工业生产流程中,存在着大IR的反应琳,这些反应器体枳庞大,因而如何疔效的解决传热问题成为一个值得深入网考的东西,因此本设计过程中,为了强化传热引入了CN106732295A的强化传热的反应袋也及强放热反应的连续生产方法,为了控制反