年产10万吨丙烯酸丁酯合成工艺设计

课程设计

题目年产10万吨丙烯酸丁酯合成工艺设计 学院化学化工学院 专业化学工程与工艺 班级 学生 学号

指导教师化学工程系课程指导小组

二〇一五 年十一月二十日

课程设计

学院专业化学工程与工艺 学生学号

设计题目年产10吨丙烯酸丁酯合成工艺设计 一、课程设计的内容

主要内容为年产10万吨丙烯酸丁酯的工艺设计。通过工艺对比选择合适的方案，进行物料衡算和能量衡算，确定关键设备的选型和材料，绘制出工艺流程图、设备图等相关图纸，对生产过程中进行经济核算与分析。

二、课程设计的要求

1.查阅国内外的相关文献不得少于15篇，完成课程设计任务。

2.独立完成给定的设计任务后编写出符合要求的课程设计说明书，要求工艺设计合理，将研究、开发的技术及过程开发的成果与过程建设、经济核算衔接起来；绘制出必要的设计图纸。

3. 综合应用化学工程和相关学科的理论知识与技能，分析和解决实际问题。 4. 完成课程设计的撰写。

三、文献查询方向及范围

1．利用学校的清华同方数据库、万方学位论文全文数据库、ScienceDirect、ACS(美国化学

学会)数据库查询丙烯酸酯工业制备方法等中英文文献与硕博论文。 2．主要参考文献

[1] 夏涛. 丙烯酸正丁酯合成反应的新型催化剂及工艺研究[D]. 长沙: 湖南大学2002. [2] 杨召启，李石磊,方晓明.丙烯酸丁酯最佳反应条件的选择[J].甘肃科技, 2010,26(1):41-43. [3]徐金文，丁鹏飞. 降低精制塔底重组份中丁酯含量[J]. 山东化工, 2015,44(16): 119-120. [4] 李汝新. 丙烯酸及酯的市场分析[J].甘肃科技, 2006,22(5):1-8.

[5] 邵艳秋，张桂芳. 丙烯酸丁酯合成方法的改进[J]. 浓阳化工, 2000, 29(2), 70-75. [6] Acrylic acid technology, Chemical Week, 2003, 165(21):25-26. [7] Acrylic acid, European Chemical News, 2002, 77(2021): 17.

I

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目录

1.1产品的性质、用途、价格及其变化趋势......................................................... - 1 -

1.1.1产品的性质及用途.................................................................................. - 1 - 1.1.2产品价格及变化趋势.............................................................................. - 1 - 1.2产品历史、现状及发展趋势............................................................................. - 2 -

1.3世界范围内产品的生产厂家、产量......................................................... - 2 - 1.4世界范围内生产工艺及分析..................................................................... - 2 - 1.4.1氰乙醇法.................................................................................................. - 3 - 1.4.2丙烯腈水解法.......................................................................................... - 3 - 1.4.3β—丙内酯法........................................................................................... - 4 - 1.4.4改良雷珀法.............................................................................................. - 4 - 1.4.5酯交换法.................................................................................................. - 5 - 1.4.6直接酯化法.............................................................................................. - 5 - 2工艺设计................................................................................................................ - 6 - 2.1工艺路线设计..................................................................................................... - 6 - 2.2工艺流程设计..................................................................................................... - 7 - 3可行性分析............................................................................................................ - 9 - 3.1工艺可行性分析................................................................................................. - 9 -

3.1.1原料来源.................................................................................................. - 9 - 3.1.2设备、工艺操作条件............................................................................ - 10 - 3.13收率、产品质量和对环境的影响......................................................... - 10 - 3.2经济效益可行性分析....................................................................................... - 11 -

3.2.1可变成本、固定成本及总成本............................................................ - 11 - 3.2.2年产值、年利润.................................................................................... - 12 - 3.2.3投资利润率............................................................................................ - 12 - 4总结...................................................................................................................... - 13 - 5参考文献.............................................................................................................. - 14 -

II

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1 前言

1.1产品的性质、用途、价格及其变化趋势

本设计主要产品为丙烯酸丁酯（CH2=CHCOO(CH2)3CH3）以其特有的性质，包括易于配制，黏接性，耐水性，耐久性，常被用作有机合成中间体、粘合剂、乳化剂、涂料等。并且，作为有机化工原料，常将其制成聚合物或共聚物，如制成多种丙烯酸类树脂产品（主要是乳液型，溶剂型及水溶型的），并用作涂料、胶粘剂、腈纶纤维改性、塑料改性、纤维及织物加工、纸张处理剂、皮革加工以及丙烯酸类橡胶等许多方面。 1.1.1产品的性质及用途

丙烯酸丁酯（CH2=CHCOO(CH2)3CH3），又称丙烯酸正丁酯，为无色液体，易燃，相对密度（25℃，4℃）：0.8934；熔点-64.6℃，沸点145-146℃，相对蒸气密度（空气=1）：4.42；性质稳定；微溶于水，能与乙醇、乙醚混溶；遇热很快聚合，有聚合危害，即随温度升高，贮存时间的延长，自聚倾向加剧。

在使用过程中，丙烯酸丁酯往往被合成为聚合物或共聚物。丙烯酸丁酯属于软单体，可以与各种硬单体如甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、乙酸乙烯等，及官能性单体如（甲基）丙烯酸羟乙酯、缩水甘油酯、（甲基）丙烯酰胺及基衍生物等进行共聚、交联、接枝等，制成多种丙烯酸类树脂产品以用于制造合成树脂、合成纤维、合成橡胶、塑料，有机玻璃、皮革，涂料以及粘合剂等产品，在工业上用途广泛。

1.1.2产品价格及变化趋势

目前市场丙烯酸丁酯价格为6500-15000元/吨，目前主流以小单为主，即主流价格稳定在6700-7000元/吨。

近期价格变化趋势因其原料丁醇市场重心商谈松动，主流出厂集中至4900元/吨，丙烯酸市场处于供需矛盾，小幅下滑，窄幅有所走低的情况、而处于走低渐稳的状态，且其货源供应量增加，产销竞争激烈，生厂商及经销商多稳盘操作，短线内挺价动力不足。故而丙烯酸丁酯的整体价格变化趋势，应为小幅下滑，渐渐稳定的状况。

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