全国化工大赛-陕鼓杯-宁波大榭石化年产10万吨MMA项目 5-创新说明书.docx

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东华科技—陕鼓杯第十二届全国大学生化工设计竞赛

宁波大榭石化

异丁烯法年产10万吨MMA项目

创新说明书

河西学院蓝烯团队

队员：王永宝杨星包海兵石翎王正铎

指导老师：佟永纯宋如邱东

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目录

第一章分离技术创新 1

1.1醛的分离方法 1

1.2甲基丙烯酸甲酯-甲醇体系的双溶剂萃取 2

第二章新型设备选用 4

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第一章分离技术创新

1.1醛的分离方法

本项目异丁烯氧化工段中，经列管式固定床反应器R0101第一步催化氧化反应，反应器出口物料中甲基丙烯醛（MAL）的摩尔比约为7.6%，水蒸气约为23%，此外还有大量的惰性气体如N2等。物料中水必须除去，否则会影响第二步氧化酯化反应。

对此，本设计运用一种新的生产MMA工艺中MAL的分离工艺及其操作方法，工艺水对第一步氧化反应产物进行冷却吸收，大量的N2、O2和未反应的异丁烯从塔顶释放出去，塔底的主要产物是MAL水溶液等。MAL水溶液进入共沸精馏塔，在共沸塔塔顶加入定量的甲醇进行共沸精馏，将MAL和甲醇形成的共沸物从塔顶蒸出，塔底采出大量水，使MAL得到分离提纯。

图1-1MAL分离模型

表1-1分离前各组分含量

C4H8

O2

N2

H2O

C4H6O

CH4O

总

MoleFlowkmol/hr

4.05

166.05

1185

448.95

148.95

—

1953

表1-2分离后各组分含量

C4H8

O2

N2

H2O

C4H6O

CH4O

MoleFlowkmol/hr

0.56

0.438

1.283

0.237

148.577

400

从上表可以看出，水蒸气由分离之前的23%，分离过后水的摩尔比降为0.04%，水蒸气含量低于500ppm。共沸剂甲醇是第二步的反应原料，不影响后续氧化酯化反应，无需再分离。

与现有工艺相比，本工艺有以下优势：本方法用水进行吸收容易实现，同时起到了水洗的功能，有利于杂质的清除。水又起到了冷却作用，防止醛的高温聚合。用甲醇进行共沸精馏，简单且易于操作，很好的解决了MMA中水含量高的问题。简化了工艺流程，从而降低了设备投资和操作费用，又减少了对环境的污染。

1.2甲基丙烯酸甲酯-甲醇体系的双溶剂萃取

由于氧化酯化过程中甲醇大大过量，与且体系共沸，使得MMA分离困难。因此，MMA与甲醇的分离是异丁烯清洁生产MMA的关键技术之一。

工业上目前多采用精馏来分离MMA，但是MMA-甲醇体系共沸，分离困难且能耗高；另一方面，为了完全分离使得塔釜温度较高，导致MMA在塔釜聚合，既不经济，又不安全。工业上对于难于分离的共沸体系，常采用萃取分离，特别是双溶剂萃取、双水相等，因其有较好萃取效果及能耗较低等特点，被广泛应用于化工分离、生物分离等过程中。同时溶剂萃取可以通过有机溶剂相的分散，降低MMA聚合风险，提高过程安全性。

本项目选用正己烷、水为萃取剂，正己烷又易得，价格便宜，且又有后续易于分离的优点。采用正己烷、水作为萃取剂大大降低了生产成本，降低能耗，减少MMA的损耗。为此本项目采用水、正己烷、MMA进料比为1：3.4：1.5。正己烷从塔底进料，MMA溶液从中部进料，水从塔顶进料对MMA进行萃取。塔顶采出的MMA进入下一步精制工段，塔底的甲醇水溶液进入甲醇回收工段。

图1-2MMA双溶剂萃取模型

表1-2双溶剂萃取塔物料平衡表

原料

水进料

正己烷进料

塔釜液

塔顶采出液

TemperatureC

45.3

25

25

14

-17.1

Pressurebar

2

1

2

2

1

MoleFlowkmol/hr

1976.812

100

340

499.998

1916.814

MassFlowkg/hr

66591.989

1801.528

29300.234

12535.034

85158.717

VolumeFlowcum/hr

217.757

1.812

44.554

14.572

139.685

EnthalpyGcal/hr

-38.138

-6.873

-16.101

-31.653

-29.441

Densitygm/cc

0.306

0.994

0.658

0.86

0.61

MoleFlowkmol/hr

C4H8

0.56

trace

0.56

O2