丙烯酸甲酯的生产工艺优化.doc

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1、丙烯酸甲酯的生产工艺优化作者：蔡尧来源：《中国科技博览》2013年第29期        摘要：丙烯酸甲酯目前所采用的工艺是连续化的生产工艺，是利用新鲜的和回收过来的丙烯酸和甲醇，并通过一定的比例调和，将其连续的送到酯化反应器里，让其在固体酸的催化剂以及特殊温度下所进行的酯化反应。而本文就是对丙烯酸甲酯的生产工艺优化方面进行了探讨。        关键词：丙烯酸甲酯生产工艺优化        中图分类号：J523文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）29-060-02        目前，丙烯酸甲

2、酯已经作为重要的有机化工原料在日常生活中得到广泛的应用。生产过程中，由于酯化反应的可逆性和物料的可聚性，在离开反应器之后仍会有部分未反应的原料及反应后的副产物。为了最大化的提高原料利用率，工艺上选择通过萃取、精馏和催化裂化等方式将那一部分原料及副产物进行分离回收来实现提高原料利用率，降低生产成本的目的。再通过提纯精制得到丙烯酸甲酯。根据物料自身的特点和性质，按照分离所提出的精制要求，基本上回收采用的方法是精馏和萃取，而提纯精致所采用的方法是减压精馏。        一、丙烯酸甲酯的生产现状        近几年来

3、，我国的丙烯酸甲酯市场发展非常迅速，而这几年的发展更是迅猛，丙烯酸甲酯的市场需求量已经增长高达6﹪，稍稍有高于GDP的增长趋势。在中国以外的亚洲其他地区发展更为迅猛。面对如此大的市场吸引力，丙烯酸甲酯的生产商们都在纷纷想办法来扩大产能来迎合市场的需求。然而目前，我国在丙烯酸甲酯的生产技术发展上不算景气，最主要的原因是原材料缺乏，供不应求，生产成本高导致销售价格偏高，无法正常维持市场发展。所以丙烯酸甲酯的工艺优化迫在眉睫。        二、工艺优化的方法        针对上述我过丙烯酸甲酯生产现状，降低原料的成

4、本，减少公用工程的应用，都是可以降低丙烯酸甲酯价格的因素。另外一个根本的解决方案就是改变生产工艺提高转化率和选择性来提高产品收率。工艺的优化方法有：        1.        从反应摩尔比来说，上面是甲酯反应的机理方程式，又方程式可以看出丙烯酸和甲醇在投料上的摩尔比理论上应该是1：1.产出1份丙烯酸甲酯和1份水。由于酯化反应是可逆反应，为了使反应向目标产物方向进行，常用的方法有改变反应摩尔比来使反应向正方向进行，然而甲醇和丙烯酸甲酯的沸点较为接近，丙烯酸和丙烯酸甲酯的沸点相差较远，为了后续系统提纯得到目标

5、产物，工艺上选择了丙烯酸过量的方法来让酯化反应向正方向进行。但不是一味的加大丙烯酸的加入量，经过了实际生产和实验，使丙烯酸和甲醇的摩尔比是1：0.75时转化率符合经济效益。        2.从反应的温度上面来说，提高温度能够加快反应的速率，但是因为酯化反应又称为可逆反应，所以当温度不断的上升到一定程度后，逆反应的速率就会不断的随之加快。因此反应温度不是越高越好。而在高温情况下，聚合和加成等一些副反应的速率也会不断上升导致反应选择性下降，收率随之降低。另外反应温度太高，对磺酸型阳离子交换树脂（催化剂）的活性也有影

6、响。所以，酯化反应温度最好不要太高，起初反应温度一般都是调整在75℃，再根据转化率和收率调整反应温度。        3.从催化剂的方面考虑，由于磺酸型阳离子交换树脂时具有很强的酸性，副反应作用很少，也没有废酸的污染，再加上催化效率较强，催化剂不会分离的特点，在产品的后处理简单方便等等优点选择了它。加上丙烯酸甲酯工艺的反应器采用的是固定床式反应器，为了能够实行连续化生产，所以采用的是磺酸型阳离子交换树脂用来做催化剂。每批催化剂的使用寿命是2-3年，一开始新的催化剂活性最强，随着使用时间的推移，一些催化剂中毒失活导

7、致转化率下降，因此在回收酸的流程上面增加一个反应循环过滤器，将回收酸中一部分铁离子过滤掉避免催化剂中毒失活。除了游离态的变价金属离子外，还要防止碱进入反应系统，同时要避免反应温度控制太高，另外每次停车检修期间一定要做好催化剂的保养工作。同时催化剂还是可再生资源，再生后可以重复的使用，是现代新型的比较高效的催化剂。延长催化剂的使用寿命也是一个工艺优化的方法。        4.反应压力方面，酯化反应一般都会控制压力在250kPa（G）。原因是酯化反应要求液相物料在超过75℃以上的条件下才能进行，但是在常压下甲醇的沸

8、点只在64.5℃左右，所以在75℃反应环境下将汽化，导致催化剂、丙烯酸和甲醇的接触机会越来越少，三者之间接触的时间逐渐缩短，。这样一来，甲醇的转化利用率会大幅度的降低，达不到原设计的60﹪-70﹪的转化利用率要求。然而压力太高也是不允许的，压力的提高会延长物料在反应器中的停留时间，反应时间的延长会使副反应增多，显然这个结果也不是我们所希望得到的。因此控制反应器出口压力为正