年产1000吨丙烯酸的合成工段工艺设计开题报告

1. 研究目的与意义

丙烯酸是一种重要的有机合成原料，纯的丙烯酸是无色澄清液体，带有特征的刺激性气味。可与水、醇、醚和氯仿互溶。酸性较强，有腐蚀性。化学性质活泼，多用于制备丙烯酸酯类，并且可与丙烯酸酯、丙烯腈、苯乙烯、丁二烯、氯乙烯等单体共聚，其共聚物可用于合成树脂、胶黏剂、合成橡胶、合成纤维、制药、涂料等。

丙烯酸的合成首先于1843年被发现，其主要是采用丙烯醛氧化生成丙烯酸。随后在1931年，美国罗姆哈斯公司开发了氰乙醇水解制丙烯酸工艺，此工艺在很长时间内成为工业上丙烯酸生产的唯一方法。在1939年后很多国家相继研究出了很多新的丙烯酸生产方法，如：乙炔羰基化法、丙烯腈水解法、β-丙内脂法、高压雷佩法和丙烯氧化法等，其中丙烯氧化法使用较多，近几年，丙烯氧化法在催化剂和工艺方面进行了许多改进，已成为丙烯酸制备的主要方法。

2012年全球粗丙烯酸（酯化级丙烯酸）的需求达到了420万吨/年，我国消费需求为135.40万吨。丙烯酸及其产业链体系庞大，其应用遍布国民经济的各个领域，产品种类近千种，其中最大的消费领域为丙烯酸酯行业， 占丙烯酸消费的50%~60%。

2. 研究内容和预期目标

丙烯酸的生产方法主要有氰乙醇法、reppe（雷普）法、烯酮法、丙烯腈水解法以及丙烯氧化法。前面4种工艺因技术经济原因已经基本被淘汰。丙烯氧化法是20世纪60年代发展起来的方法，起初分为一步法和两步法。20世纪80年代后新建和扩建的丙烯酸装置均采用丙烯两步氧化法。因此选择丙烯两步氧化法为最佳。

首先用丙烯氧化成丙烯醛，再对丙烯醛氧化合成丙烯酸，

此法的原料是丙烯和空气，如在shoio法丙烯氧化生产丙烯酸的工艺过程中，把丙烯、空气、水蒸气按一定的比例同时导入串联的固定床反应器。反应体系中，以sio₂为载体， 分别采用mo-bi 系和mo-v系多组分金属氧化物为催化剂，并对年产1000吨丙烯酸的合成工段进行工艺设计，确定工艺流程、对合成工段进行物料衡算，热量衡算，所需的设备类型及结构尺寸、车间布置方法、三废处理方法等，编制设计说明书，绘制工艺流程图、设备图、车间布置图等工程图纸。

3. 研究的方法与步骤

酯自20世纪30年代实现工业化生产以来，已经经历了氰乙醇法、reppe（雷普）法、烯酮法、丙烯腈水解法以及丙烯氧化法。前面4种工艺因技术经济原因已经基本被淘汰。丙烯氧化法是20世纪60年代发展起来的方法，起初分为一步法和两步法。20世纪80年代后新建和扩建的丙烯酸装置均采用丙烯两步氧化法。1995年 basf公司关闭了德国ludwigshafen地区最后一套reppe法装置，1999年ciba专用品公司唯一一套在英国 bradford地区的丙烯腈法装置停产，从而使丙烯氧化法成为目前丙烯酸生产的唯一途径。

丙烯氧化法

丙烯氧化法采用丙烯在催化剂作用下被空气氧化成丙烯酸。 途径有两个：①丙烯直接氧化成丙烯酸；②丙烯首先被氧化成丙烯醛，然后再被进一步氧化成丙烯酸。 一步法的丙烯酸收率最多只有 65%左右；而二步法的丙烯酸收率可达80%左右。 所以，世界上工业化的装置都采用二步法。此法的原料是丙烯和空气，丙烯的来源广泛，价格低廉 。工业生产中应用的丙烯两步氧化法技术主要有：美国索亥俄（sohio）技术、日本触媒技术、日本三菱油化技术、日本化药技术、德国basf技术等。

第一步的主反应为： ch₂chch3 0₂→ch₂chcho h₂0

4. 参考文献

[1] rohm and haas company．process for preparing and purifying acrylic acid frompropylenehaving improved capacity. us pat appl．us 6639106．2000

[2]陈敏恒. 化工原理(第三版)[m]. 北京：化学工业出版社,2006

[3]程英南主编. 常用化工单元设计[m].广州：华南理工大学出版社,2004

5. 计划与进度安排

2022-12-28～2022-3-07查阅文献，熟悉相关的专业知识及技能，完成文献翻译工作。查找资料，并与指导教师进行学习和探讨，确定设计方案，完成开题报告；

2022-3-08～2022-3-20 查找资料，初步完成工艺流程的设计

2022-3-21～2022-3-31了解丙烯酸生产状况，完成英文翻译