年产10万吨异丁烯法甲基丙烯酸甲酯工艺设计(2)
4.2 反应器的设计 54
4.2.1设计条件 54
4.2.2基本物性数据 54
4.2.3反应器的数学模型 56
4.2.4反应管排布 59
4.2.5壳程换热 62
4.2.6管口设计 63
4.2.7预热器 64
4.2.8封头 64
5 部分设备选型与计算 66
5.1 MMA精馏塔 66
5.1.1 各类尺寸的计算 66
5.1.2 精馏塔塔顶冷凝器选型 68
5.1.3 精馏塔塔底再沸器选型 69
5.3.4 泵 70
6 工艺流程图(见附录二) 71
7 车间布置设计图 72
7.1生产车间平面布置图(见附录三) 72
7.2生产车间立面布置图(见附录四) 72
致 谢 73
参考文献 74
1 概述
1.1 甲基丙烯酸甲酯的生产工艺及设计意义[1]
甲基丙烯酸甲酯(MMA)是一种重要的有机化工原料和化工产品，主要用于生产有机玻璃(PMMA)，聚氯乙烯助剂ACR、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物(MBS)和用作腈纶生产的第二单体，也可用于制造其他树脂、塑料、涂料、粘合剂、润滑剂、木材和软木的浸润剂、电机浅圈的浸透剂、纸张上光剂、印染助剂和绝缘灌注材料等 ，甲基丙烯酸甲酯的市场前景非常广阔。MMA最主要的下游产品就是有机玻璃(PMMA)，PMMA具有光学透明性、稳定性和耐候性，易染色、易加工、质地坚硬等优点，国外广泛用于建筑、汽车、照明器材、光学仪器以及各种工业用、医用设备、家用等领域。由于PMMA在建筑、汽车等行业的大量应用，因此其发展对国民经济的影响非常大。对甲基丙烯酸甲酯的生产概况和市场前景的分析也就显得尤为重要。根据SRIC的统计数据显示，截至2007年，全球MMA总产能约为341．6万t／a，产量约为304 5万t。MMA生产主要集中在美国、西欧和日本等地区的20多家工厂，生产能力合计约为228万t／a，占世界总生产能力的70％左右。世界MMA的生产以丙酮氰醇法(ACH法)为主，约占总产能的80％，除此之外，还有异丁烯(叔丁醇)直接氧化法，直接甲基化法，乙烯法等，其中，异丁烯法约占总产能的18％。传统的ACH法采用丙烯腈副产的剧毒氢氰酸和苯酚副产的丙酮为原料，在浓硫酸中加热生成甲基丙烯酰胺硫酸盐后再与甲醇进行酯化反应生成MMA，但副产大量硫酸氢铵固体废弃物和酸性废水，增加了后续处理的费用，并且ACH法的原子利用率仅为47％I 。若以异丁烯为原料制取MMA，原料为混合C4，副产为水，原子利用率可达74％。异丁烯法生产MMA是一种具有较高综合价值的清洁的技术路线，且其原料来源丰富，主要来自于重油裂解副产大量的混合C4。
经过多年应用开发. 国内MMA应用领域正在不断扩展 MMA已从20世纪70年代几乎全部作为单体聚合加工成PMMA浇铸板的单一品种状况转向应用于非树脂产品的加工领域.如PVC抗冲改性剂ACR和MBS、表面涂料、粘合剂、纺织浆料、医用高分子材料、皮革助剂和一些多元复合塑料合金等领域.并开发了耐温、耐磨、抗静电、高抗冲PMMA，特大、特厚、中空、异型等有机玻璃及光导纤文用的PMMA内芯材料等。
1.1.1 ACH法
工艺过程主要分3步：HCN与丙酮进行加合反应生成丙酮氰醇(CH3)2C(OH)CN，HCN与丙酮的摩尔比为1：1，反应温度在40℃左右。然后丙酮氰醇与浓硫酸进行酰胺化反应，生成甲基丙烯酰胺硫酸盐，反应温度控制在80-90℃、130-140℃、90℃三个阶段，硫酸加入量稍高于化学计算量。最后，甲基丙烯酰胺硫酸盐再与水、甲醇依次进行水解和酯化生成MMA。
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