甲基丙烯酸羟乙酯的工厂设计毕业论文_化学工程与工艺毕业论文

甲基丙烯酸羟乙酯的工厂设计毕业论文

2021-04-27更新

摘 要

长期以来,(甲基)丙烯酸羟乙酯是国内短缺的化工产品,虽然国内有小批量生产,但生产工艺落后、产量低,至今仍不能满足国内市场需求,目前主要依靠国外进口。因此,开发和研究出一种切实可行且适于大批量生产的新技术新工艺合成(甲基)丙烯酸羟乙酯具有非常重要的意义。

本论文以直接开环法为基础进行了5000吨/年甲基丙烯酸羟乙酯项进行流程设计。以甲基丙烯酸为原料,在催化剂六次甲基四胺和阻聚剂对苯二酚-对羟基苯甲醚的作用下,与环氧乙烷在间歇釜式反应器中进行开环反应制得甲基丙烯酸羟乙酯,经一、二次蒸馏和精馏后获得合格产品。基于Aspen Plus模拟出的数据结果,对精馏塔、反应器、换热器以及缓存罐等关键设备进行了设备设计,此外还利用了选泵软件对本工艺中的泵进行了选型。在确定设备尺寸后进行了车间布置。最终绘制了工艺流程图、车间平立面图及精馏塔装配图。

关键字:甲基丙烯酸羟乙酯;设备计算;车间布置

Hydroxyethyl methacrylate plant design

ABSTRACT

For a long time, (meth) acrylate is a shortage of domestic chemical products, although there is little domestic production, but the backward production technology, low yield, still can not meet domestic market demand, mainly relying on foreign imports. Therefore, the new synthesis technology development and developed a practical and suitable for mass production of the new technology (meth) acrylate has very important significance.

In this paper, we design a process of 5000 t / year of hydroxyethyl methacrylate under the basis of direct open-loop method. We use methacrylic acid as raw materials to make ring-opening reaction with ethylene oxide in a batch autoclave reactor to get hydroxyethyl methacrylate under the effect of the catalyst six hydroquinone tetramine and polymerization inhibitor hydroquinone – hydroxyanisole.Then we can get qualified products after a first and secondary distillation and distillation. Based on the results of Aspen Plus simulation ,we design the rectification column, reactors, heat exchangers and buffer tank and other key equipment. Besides,we also use the pump selection software to select the pump in our process. After determining the size of the apparatus we plant layout, finally we draw a flow chart, workshop level elevation and assembly drawings fractionator.

Keywords: hydroxyethyl methacrylate;; a computing device; plant layout

目 录

1 前言 1

1.1项目背景 1

1.2本课题的设计内容 1

1.3设计依据 2

1.4设计原则 2

2 文献综述 3

2.1甲基丙烯酸羟乙酯的性质 3

2.2甲基丙烯酸羟乙酯的应用 3

2.3甲基丙烯酸羟乙酯的生产方法与流程 4

2.3.1甲基丙烯酸羟乙酯的合成方法及其优缺点 4

2.3.2甲基丙烯酸羟乙酯开环反应法的介绍 7

2.3.3甲基丙烯酸羟乙酯工业化生产流程 8

2.4本设计工艺流程的说明 11

2.4.1 产品规格 11

2.4.2 工艺流程说明 11

2.4.2.1合成工段 11

2.4.2.2分离工段 13

3 典型设备计算 16

3.1塔设备设计 16

3.1.1精馏塔设备的选择 16

3.1.2塔型选择 16

3.1.3设计条件 17

3.1.4塔工艺计算(精馏段) 18

3.1.5塔工艺计算(提馏段) 24

3.1.6塔体结构及强度计算 30

3.1.7塔T0101设计汇总 33

3.2反应器的设计 34

3.2.1反应器类型的选择 34

3.2.2甲基丙烯酸羟乙酯开环反应反应器设计计算 34

3.2.2.4 反应器尺寸 37

3.3换热器的设计 38

3.3.1换热器设计举例 38

3.3.2换热器规格表 42

3.3.3 闪蒸后冷凝器规格表 43

3.3.4精馏塔顶换热器规格表 43

3.3.5精馏塔釜再沸器规格表 43

4 其他重要设备的选型 45

4.1罐设备的选型 45

4.1.1 闪蒸罐选型 45

4.1.2 缓冲罐选型 46

4.2泵的选型 47

4.2.1选型原则 47

4.2.2泵选型示例 48

4.2.3泵选型结果汇总 50

5 车间布置 51

5.1车间设计 51

5.1.1车间厂房布置的原则 51

5.1.2车间平面布置的要求 51

5.1.3反应、分离车间设备布置 52

致 谢 54

参考文献 55

附录1 本设计PFD图 56

附录2 精馏塔装配图 57

附录3 车间布置平面图1 58

附录3.2 车间布置平面图2 59

附录3.3 车间布置立面图1 60

附录3.4 车间布置立面图2 61

1 前言

1.1项目背景

(甲基)丙烯酸羟乙酯是甲基丙烯酸羟烷基酯的一种,是一种无色透明的液体, 具有碳碳双键和羟基2个官能团, 因而性质极其活泼, 应用范围很广, 主要用于纤维加工、塑料、涂料、光固化树脂、胶粘剂、纸张加工、橡胶及医药等工业[1-2]

长期以来,(甲基)丙烯酸羟乙酯是国内短缺的化工产品,虽然国内有小批量生产,但生产工艺落后、产量低,至今仍不能满足国内市场需求,目前主要依靠国外进口。国外生产企业主要有美国道化学公司、日本三菱化学公司和大阪有机化学公司以及欧洲的罗门哈斯公司等[3]。近年来,随着国内涂料以及粘结剂等行业的迅速发展,对(甲基)丙烯酸羟乙酯的需求量将日益增加;以及随着由石油裂解产生的乙烯作为原料大吨位引进装置合成丙烯酸和环氧乙烷在我国相继投产,使得合成甲基丙烯酸羟乙酯的原料丰富,价格便宜。因此,开发和研究出一种切实可行且适于大批量生产的新技术新工艺合成(甲基)丙烯酸羟乙酯具有非常重要的意义。

1.2本课题的设计内容

根据对甲基丙烯酸羟乙酯工艺生产工艺方法的分析,我们选择了开环反应法生产甲基丙烯酸羟乙酯,本课题的主要工作内容为:

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