甲酯生产工艺设计论文

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摘要：甲基丙烯酸甲酯因具备运用的广泛性以及其优异的性能特点，已形成了一种颇具市场潜力的化工产品。采用丙酮氰醇法，积极发挥该法规模化的优势，对其生产MMA的生产工艺进行分析和设计，使其工艺产率增加，能耗降低，降低环境污染，同时确保MMA的生产质量和产能，为促进我国MMA产业发展提供有益的思考。

关键词：甲基丙烯酸甲酯；丙酮氰醇法；生产工艺

1.引言

甲基丙烯酸甲酯(MethylMethAcrylate：MMA)是一种重要的化工原料，可作为聚合单体生产其聚合物和共聚物，还可通过酯交换生产甲基丙烯酸高碳酯。MMA可用于涂料、乳液树脂、粘合剂、PVC树脂改性剂和聚合物混凝土等，用途十分广泛。目前国内外MMA已工业化的生产技术有丙酮氰醇法（ACH法）、乙烯法、异丁烯直接氧化法和甲基丙烯腈法。目前，在MMA的生产工艺中，丙酮氰醇法、异丁烯法和乙烯法是生产MMA最具有竞争力的工艺。其中丙酮氰醇法的优势在较大规模的装置（10万tPa）上将显现出来，其单位投资将明显降低。本文采用丙酮氰醇法，实现工业化MMA生成技术，做到技术上可行、符合安全条例、经济上合理，制定最佳方案，以增加工艺产率，降低能耗，减少环境污染。

2.ACH法工艺技术简介

丙酮氰醇法是指分别将硫酸和丙酮氰醇用泵按照一定比例持续加入到混合釜中反应，其反应生成的甲基丙烯酞胺硫酸盐混合流凭借着重力进入醋化釜，同时加入阻聚剂、甲醇、洗涤水等原料，进行醋化反应生成MMA。反应所得的气相，分层冷凝后进行中和萃取酯化后含有甲醇，甲基丙烯酸和水等其他有机物，与氢氧化钠溶液中和后，继而用水进行萃取，萃取后的水相去脱烃塔进行甲醇回收，有机相为粗MMA送到精制工段，通过精馏塔进行精制，得到成品MMA。酯化反应采用连续化生产工艺。在酯化反应器中按照预定比例加入甲醇和甲基丙烯酸。经过酯化反应器处理所得的物料，除了MMA外，还有剩余的甲醇、甲基丙烯酸和其他副产品。下一步将物料送入至分离回收系统和提纯精制系统，其中分离回收系统提取甲醇和甲基丙烯酸等原料，提纯精制系统对MMA进行提纯精制。

3.MMAACH法生产工艺流程

(1)反应循环MMA生产原料甲基丙烯酸及甲醇有两个来源，一是从罐区来的新鲜的甲基丙烯酸和甲醇，二是回收系统回收的甲基丙烯酸和甲醇。回收的甲基丙烯酸主要由甲基丙烯酸分馏塔底部回收得到，回收的甲醇由醇回收塔塔顶回收得到。新鲜及回收的甲基丙烯酸和甲醇必须达到酯化反应质量标准方可投入生产使用。投料采用甲基丙烯酸过量，酸/醇摩尔比为1:0.75。由甲基丙烯酸分馏塔底部回收得到的甲基丙烯酸，经循环过滤器过滤之后。与从罐区来的新鲜的甲基丙烯酸和甲醇及回收的甲醇一道经过预热器预热，控制反应器入口温度为75℃，反应器压力为301kPa，转化率为60-70%。酯化反应得到的是混合液体，其主要组成为MMA、水、高沸物重组以及未反应的甲基丙烯酸和甲醇等，离开反应器后送至分离回收塔和提纯精制工序对反应原料进行回收和产品的提纯精制。(2)甲基丙烯酸回收甲基丙烯酸回收是运用丙烯酸分馏塔精馏的原理，重的甲基丙烯酸从塔底排出，轻的MMA、甲醇和水从塔顶蒸出来。①原理及工艺条件。甲基丙烯酸分离的原理是将甲基丙烯酸、甲醇和水形成恒沸物。通过精馏将甲基丙烯酸及高沸物与MMA、水和甲醇分离开来，然后再通过薄膜蒸发器除去甲基丙烯酸中的高沸组分。为了杜绝甲基丙烯酸在高温下进行聚合，精馏及薄膜蒸发都采用减压操作，并加入适量的阻聚剂和空气。甲基丙烯酸蒸馏塔操作工艺条件：塔顶温度41℃，塔釜温度80℃，塔顶压力28.7kPa。薄膜蒸发器操作工艺条件：温度120.5℃压力，35.33kPa。②工艺条件。将来自反应器顶部的物料送至甲基丙烯酸分馏塔。通过精馏，将甲基丙烯酸、水、甲酯形成均相共沸混合物从塔顶排出，通过塔顶冷凝器冷凝后进入回流罐，在回流罐中分成水相和油相，其中油相通过输送泵抽出，一路作塔顶回流，另一路和分出的水相一起送至醇萃取塔。从塔底排出的甲基丙烯酸，有一部分直接进入过滤器过滤后重新进入反应器参与反应，另一部分送入薄膜蒸发器，通过分离除去甲基丙烯酸酯的多聚物、二聚物以及阻聚剂等重组分，粗MMA则重新进入甲基丙烯酸分离塔进行进一步的分离回收。(3)提纯精制系统①提纯——醇拔头。醇拔头塔是精馏塔，运用精馏的原理，从塔顶蒸出主物料中所含的少部分的醇，从塔底排出含有甲酯和少部分重组分的物料，并作更深层次的分离。A.原理及工艺条件。在经过萃取步骤后，从萃取塔顶部获得的只仅仅是MMA，其中还包含一些少量的水和甲醇。提纯——醇拔头，即是经过精馏的方式，除去粗MMA中少量的水和甲醇。因为甲基丙烯酸在高温下容易聚合，醇拔头塔也使用减压操作的方式，并且加入阻聚剂和通入空气。醇拔头塔操作条件为：塔顶温度61℃，塔底温度71℃，塔顶压力62.66kPa。B.醇拔头工艺条件。将来自醇萃取塔顶部的粗MMA送入醇拔头塔。经过精馏后，从塔顶排出水、甲醇以及少量的MMA，然后再通过塔顶冷凝器冷凝后进入分层回流罐，此时油水分成两相，其中水相流入甲醇水溶液储罐，另外一方面油相经抽出后，一部分作为醇拔头塔塔顶回流，另一部分送至醇萃取塔用来重新回收甲醇和MMA。将塔顶得到的MMA送入醇提纯塔。②精制——酯提纯。酯精制塔为精馏塔，运用精馏的原理，从塔顶蒸出主物料，塔底部分重组分返回丙烯酸分馏塔进行重新回收。A.原理及工艺条件。在应用甲基丙烯酸分馏后，塔顶中依然会留有部分甲基丙烯酸。在纯化过程中，也会产生部分聚合物。这部分残留物在萃取和精馏操作中是无法完全去除的。所以为了确保产品的纯度，只从塔顶获得精馏过的最终产品。为了防止在精馏时再次发生聚合，可在头塔实施减压操作，在塔顶添加阻聚剂，并允许空气流通。醇提纯塔操作工艺条件：塔顶温度38℃，塔底物浓度56℃，塔顶压力21.30kPa。B.醇提纯工艺过程。将从醇拔头塔塔底获取的MMA送进醇提纯塔精馏。通过精馏，从塔底排出少量甲基丙烯酸、MMA及其他高沸物杂质，并送回分馏塔循环分馏。从塔顶采出甲基丙烯酸成品。通过塔顶冷凝器冷凝后进入塔顶回流罐，用泵抽出后，一部分作为醇提纯塔塔顶回流，另一部分作为产品送出装置至MMA成品储罐。

4.小结

当前，随着我国化工产业的发展，MMA产品在我国市场需求增长迅速，具有广阔的市场前景。MMA项目投资较大，对企业的资金实力有较高的要求。因此，选用合适的生产技术变得非常重要。本文选用丙酮氰醇法（ACH法），对MMA的生产工艺进行阐述，可以有效降低原料成本，为促进我国MMA产业发展提供有益的思考。

【参考文献】

[1]左杰,田绍友.MMA工业化合成路线及发展现状[J].天津化工,2017,31(3):13-15.

[2]杨钟祥,赵在庆.丙酮氰醇法和异丁烯法生产MMA技术经济对比[J].化学工业,2015,33(1):41-44.

[3]徐红娟.MMA的生产技术及国内外发展现状[J].中氮肥,2016,(4):77-80.

作者:赵峰 单位:寰球吉林公司