CN220238539U - 丙烯酸丁酯生产系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于化工品生产技术领域，具体涉及一种丙烯酸丁酯生产系统。其技术方案为：包括通过管路依次连接的脱水塔、第一反应器、第二反应器、第一换热器、第二换热器、冷却器、催化剂回收塔、重酯洗涤塔、脱醇塔和精制塔；第一反应器连接有原料丙烯酸进料管路；脱水塔连接有原料丁醇入口管路，原料丁醇入口管路连接第二换热器；催化剂回收塔塔底出口通过管路与第一反应器连接；重酯洗涤塔塔底通过管路与醇回收塔连接；重酯洗涤塔和脱醇塔之间的管路与第一换热器连接，脱醇塔顶部连接有冷凝器二和缓冲罐二，精制塔出口通过管路连接产品罐。本实用新型合理利用丙烯酸丁酯反应过程中的废热，降低生产成本。
Description
技术领域
本实用新型属于化工品生产技术领域，具体涉及丙烯酸丁酯生产系统。
背景技术
丙烯酸丁酯是无色液体，是有机化工极其重要的原料和中间体，因其具有独特而又活性强的极性分子、不饱和双键及羟基结构，故可广泛用于共聚反应，能与多种化合物反应，合成一系列聚合物。常用的制备方法为经丙烯酸与正丁醇在催化剂存在下酯化而得，由中和、水洗、脱醇、精馏得成品。主要用途是用作有机合成中间体、粘合剂、乳化剂、涂料等。专利CN111099998A公开了一种丙烯酸丁酯的酯化生产工艺及生产系统，是通过以下方式实现的：将丙烯酸、正丁醇、对苯二酚和催化剂加入到反应釜中，升温进行酯化反应；反应中生成的水、丙烯酸丁酯以及原料丙烯酸、正丁醇发生共沸从反应釜中蒸出到冷凝器，液化后的混合液进入脱水塔中，通过脱水后的液体将重新输送回反应釜中。通过取样检测冷凝后混合液的水分值，来判断反应终点，正常情况下丙烯酸丁酯制备的反应温度为90-100℃，原料正丁醇在储罐内常温储存，生产时用泵送往丙烯酸丁酯脱水塔，经脱水后进入反应器进行反应。由于进料为常温，尤其是冬季，正丁醇温度可至-20℃，需消耗大量蒸汽进行升温，物料消耗过大，增加了生产成本。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种丙烯酸丁酯生产系统，合理利用丙烯酸丁酯反应过程中的废热，降低生产成本。
本实用新型的技术方案为：
丙烯酸丁酯生产系统，包括通过管路依次连接的脱水塔、第一反应器、第二反应器、第一换热器、第二换热器、冷却器、催化剂回收塔、重酯洗涤塔、脱醇塔和精制塔；第一反应器连接有原料丙烯酸进料管路；脱水塔连接有原料丁醇入口管路，原料丁醇入口管路连接第二换热器，脱水塔顶部通过管路依次连接有冷凝器一和缓冲罐一，缓冲罐一的油相出口通过管路连接脱水塔，缓冲罐一的水相出口通过管路连接催化剂回收塔和醇回收塔；醇回收塔塔底设置有废水出口管路；催化剂回收塔塔底出口通过管路与第一反应器连接；重酯洗涤塔连接有除盐水入口管路，重酯洗涤塔塔底通过管路与醇回收塔连接；重酯洗涤塔和脱醇塔之间的管路与第一换热器连接，脱醇塔顶部连接有冷凝器二和缓冲罐二，缓冲罐二的出口与原料丁醇入口管路连接，精制塔出口通过管路连接产品罐。
优选的，冷凝器一还连接有废气出口管路一，冷凝器二还连接有废气出口管路二，废气出口管路一和废气出口管路二均与废气总管连接。
优选的，缓冲罐一和醇回收塔之间的管路上设置有缓冲罐三，缓冲罐三的油相出口连接原料丁醇入口管路，缓冲罐三的水相出口连接醇回收塔；醇回收塔塔顶依次设置有冷凝器三和缓冲罐四；缓冲罐四的水相出口与缓冲罐三连通，缓冲罐四的油相出口与醇回收塔连接。
优选的，重酯洗涤塔还连接有液碱入口管路。
优选的，缓冲罐一的油相出口所在管路和水相出口所在管路上均设置有泵。
优选的，第二反应器与第一换热器之间的管路上设置有泵。
本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：
1. 本实用新型通过设置第一换热器实现第二反应器出料与经重酯洗涤塔加碱中和、洗涤的粗丙烯酸丁酯物料的热量交换，实现丁酯生产系统低品质废热合理利用，降低装置生产能耗；2.设置第一反应器和第二反应器通过逐级升温，提高反应物转化率，降低副产物生成；3.冷却器的设置进一步降低进入催化剂回收塔内的物料温度，确保进入重酯洗涤塔内的温度恒定，不会对整个系统造成影响，进一步实现低品质废热合理利用；4.正常的丁醇进料为常温进料，本实用新型设置第二换热器实现第二反应器出料与原料丁醇进行换热，提升进料温度，进一步节能，以全年平均气温15℃计算，正丁醇进料温度提升至45℃，按照理想状态计算，运行时间7200时/年，每年可节省蒸汽1400余吨。
附图说明
图1是本实用新型丙烯酸丁酯生产系统的结构示意图。
图中，1、脱水塔；2、第一反应器；3、第二反应器；4、第一换热器；5、第二换热器；6、冷却器；7、催化剂回收塔；8、重酯洗涤塔；9、脱醇塔；10、精制塔；11、醇回收塔；12、原料丙烯酸进料管路；13、原料丁醇入口管路；14、冷凝器一；15、缓冲罐一；16、除盐水入口管路；17、冷凝器二；18、缓冲罐二；19、产品罐；20、废气出口管路一；21、废气出口管路二；22、缓冲罐三；23、液碱入口管路；24、冷凝器三；25、缓冲罐四；26、废水出水管路。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种丙烯酸丁酯生产系统，包括通过管路依次连接的脱水塔1、第一反应器2、第二反应器3、第一换热器4、第二换热器5、冷却器6、催化剂回收塔7、重酯洗涤塔8、脱醇塔9和精制塔10；第一反应器2连接有原料丙烯酸进料管路12；
脱水塔1连接有原料丁醇入口管路13，原料丁醇入口管路13连接第二换热器5，脱水塔1顶部通过管路依次连接有冷凝器一14和缓冲罐一15，缓冲罐一15的油相出口通过管路连接脱水塔1，缓冲罐一15的水相出口通过管路连接催化剂回收塔7和醇回收塔11，缓冲罐一15的油相出口所在管路和水相出口所在管路上均设置有泵；催化剂回收塔7塔底出口通过管路与第一反应器2连接；重酯洗涤塔8连接有除盐水入口管路16，重酯洗涤塔8塔底通过管路与醇回收塔11连接，醇回收塔11塔底设置有废水出水管路26；
重酯洗涤塔8和脱醇塔9之间的管路与第一换热器4连接，脱醇塔9顶部依次连接有冷凝器二17和缓冲罐二18，缓冲罐二18的出口与原料丁醇入口管路13连接，精制塔10出口通过管路连接产品罐19；
冷凝器一14还连接有废气出口管路一20，冷凝器二17还连接有废气出口管路二21，废气出口管路一20和废气出口管路二21均与废气总管连接；缓冲罐一15和醇回收塔11之间的管路上设置有缓冲罐三22，缓冲罐三22的油相出口连接原料丁醇入口管路13，缓冲罐三22的水相出口连接醇回收塔11；醇回收塔11塔顶依次设置有冷凝器三24和缓冲罐四25；缓冲罐四25的水相出口与缓冲罐三22连通，缓冲罐四25的油相出口与醇回收塔11连接；重酯洗涤塔8还连接有液碱入口管路23；第二反应器3与第一换热器4之间的管路上设置有泵。
工作过程：
原料丙烯酸和经脱水塔1脱水之后的丁醇分别进入第一反应器2，丁醇为经第二换热器5换热之后的温度为40-50℃的丁醇，在对甲苯磺酸催化剂的作用下，利用低压蒸汽加热，温度在90-100℃，反应生成丙烯酸丁酯和水，酯化反应是典型的可逆反应，为促使反应向正方向进行，使反应生成的水与丁醇、丙烯酸丁酯共沸迅速从反应器中除去，以降低生成物中水的浓度，共沸物经脱水塔1分离后，经冷却器6冷却，再经缓冲罐一15分离，缓冲罐一15的油相出口流出的醇和酯返回第一反应器2；缓冲罐一15水相出口流出的废水一部分作为催化剂回收塔7的萃取水循环利用，其余废水送往醇回收塔11回收废水中有机物。
第一反应器2和第二反应器3同时设置，通过逐级升温，提高反应物转化率，降低副产物生成，每个反应器中间由隔板分为两个区，例如四个区的温度依次为例93℃、94℃、95℃、96℃，第一反应器2和第二反应器3出料温度较高，约为90-100℃，首先与在重酯洗涤塔8内经中和、洗涤处理后不含丙烯酸及催化剂的粗丙烯酸丁酯物料在第一换热器4和第二换热器5内换热温度降为50℃左右，再经循环水为介质的冷却器6内进一步降温至30℃后，送往催化剂回收塔7，催化剂返回第一反应器2循环利用，回收完催化剂的粗丙烯酸丁酯物料经重酯洗涤塔8加碱中和、洗涤，去除丙烯酸及少量催化剂后，作为后序脱醇塔9进料。
经中和、洗涤处理后不含丙烯酸及催化剂的粗丙烯酸丁酯物料与第二反应器3出料经第一换热器4换热后，送往脱醇塔9塔回收丁醇，丁醇送往原料丁醇入口管路13回反应系统回用；脱醇塔9塔底物料送往精制塔10精制提纯，最终得到丙烯酸丁酯产品。
Claims (6)
1.丙烯酸丁酯生产系统，其特征在于：包括通过管路依次连接的脱水塔（1）、第一反应器（2）、第二反应器（3）、第一换热器（4）、第二换热器（5）、冷却器（6）、催化剂回收塔（7）、重酯洗涤塔（8）、脱醇塔（9）和精制塔（10）；第一反应器（2）连接有原料丙烯酸进料管路（12）；
脱水塔（1）连接有原料丁醇入口管路（13），原料丁醇入口管路（13）连接第二换热器（5），脱水塔（1）顶部通过管路依次连接有冷凝器一（14）和缓冲罐一（15），缓冲罐一（15）的油相出口通过管路连接脱水塔（1），缓冲罐一（15）的水相出口通过管路连接催化剂回收塔（7）和醇回收塔（11）；
醇回收塔（11）塔底设置有废水出水管路（26）；
催化剂回收塔（7）塔底出口通过管路与第一反应器（2）连接；
重酯洗涤塔（8）连接有除盐水入口管路（16），重酯洗涤塔（8）塔底通过管路与醇回收塔（11）连接；
重酯洗涤塔（8）和脱醇塔（9）之间的管路与第一换热器（4）连接，脱醇塔（9）顶部依次连接有冷凝器二（17）和缓冲罐二（18），缓冲罐二（18）的出口与原料丁醇入口管路（13）连接，精制塔（10）出口通过管路连接产品罐（19）。
2.如权利要求1所述的丙烯酸丁酯生产系统，其特征在于：冷凝器一（14）还连接有废气出口管路一（20），冷凝器二（17）还连接有废气出口管路二（21），废气出口管路一（20）和废气出口管路二（21）均与废气总管连接。
3.如权利要求1所述的丙烯酸丁酯生产系统，其特征在于：缓冲罐一（15）和醇回收塔（11）之间的管路上设置有缓冲罐三（22），缓冲罐三（22）的油相出口连接原料丁醇入口管路（13），缓冲罐三（22）的水相出口连接醇回收塔（11）；醇回收塔（11）塔顶依次设置有冷凝器三（24）和缓冲罐四（25）；缓冲罐四（25）的水相出口与缓冲罐三（22）连通，缓冲罐四（25）的油相出口与醇回收塔（11）连接。
4.如权利要求1所述的丙烯酸丁酯生产系统，其特征在于：重酯洗涤塔（8）还连接有液碱入口管路（23）。
5.如权利要求1所述的丙烯酸丁酯生产系统，其特征在于：缓冲罐一（15）的油相出口所在管路和水相出口所在管路上均设置有泵。
6.如权利要求1所述的丙烯酸丁酯生产系统，其特征在于：第二反应器（3）与第一换热器（4）之间的管路上设置有泵。
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