论文总字数：46219字

摘 要

丙烯酸异丁酯属于特种丙烯酸酯类单体，其聚合物是饱和化合物，突出优点是耐水、耐酸性好、成膜硬度高，拉伸强度高，广泛用于制造高耐水性和适印性的高级印刷纸涂层、耐水和耐碱性的涂料、耐磨和耐洗涤性的静电植绒、无纺布、网印印花胶粘剂及皮革涂饰剂等。另外，因具有易与其他乙烯基单体共聚的特点，所以可以改善聚合物的物性^[1]。

本设计采用工业上生产丙烯酸异丁酯方法，丙烯酸和异丁醇直接催化酯化生成丙烯酸异丁酯的方法。相关研究表明，只要把酯化反应生成的水及时排除出反应体系，便可使丙烯酸异丁酯的水解减少，从而使丙烯酸异丁酯转化率达到99%以上，酯的收率达95%以上。根据相关文献，酯化反应的最佳条件：酯化反应温度80～83℃，原料中丙烯酸/异丁醇（摩尔比）为1.1～1.2，催化剂用量（重量百分数）1%～1.5%^[2]。

本设计主要对丙烯酸异丁酯的工艺进行危险有害因素辨识和HAZOP分析，在研究酯化反应影响因素，酯化产率，物料提纯等工艺基础上，选择反应工艺。从安全角度对工艺流程进行HAZOP分析，并在此基础上提出相关措施，使生产装置运行安全，保证工艺过程的顺利实施。

关键词：丙烯酸异丁酯 酯化 安全设计 安全管理

safety design of 5kt/a Iso-butyl acrylate production process

ABSTRACT

Isobutyl acrylate are specialty acrylates, the Polymer is saturated compounds, it has Advantages of Waterproof, Acidproof, Film hardness, Tensile strength, Widely used in the manufacture of high water resistance and printability of senior printing paper coating, water resistance and alkali resistance of the coatings, wear and resistance to washing of electrostatic flocking, nonwoven fabrics, screen printing printing adhesive and leather finishing agent. In addition, with their easy to vinyl monomer and other features, it can improve the physical properties of polymers. Therefore, iso-butyl acrylate is widely used, consumption of large.

This design uses methods usedin industrial:Acrylic acid and isobutanol direct esterification to produce Isobutyl acrylate. Studies show that, As long as the water of esterification reaction removed out the reaction system, would allow to reduce the hydrolysis of isobutyl acrylate, so that the Conversion rate of 99% or more, the yield of ester 95%.by Orthogonal design. Determine the optimum reacting conditions:Esterification reaction temperature is 80 ～ 83 ℃, Raw material of acrylic : isobutyl alcohol (molar ratio) is 1.1 ～ 1.2, The amount of catalyst(Weight percentage) 1%～1.5%.

The design focuses on the major producer of acrylic acid isobutyl control of security devices, choice reaction processes based on the study of Esterification factors, Esterification yield, Purification of materials, Etc. Safety design from a security point of view, and Propose relevant measures on this basis, make the analysis of HAZOP, To ensure the smooth implementation process.

Key Word：IBA; Esterification; Safety Design; Security Control

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第1章 文献综述 1

1.1 研究背景 1

1.2 丙烯酸异丁酯 1

1.2.1 物理化学性质 1

1.2.2 对环境的影响 2

1.2.3 毒理学资料及环境行为 2

1.2.4 应急处理方法 3

1.3 主要合成工艺 4

1.3.1 氰乙醇法 4

1.3.2 丙烯腈水解法 4

1.3.3 β-丙内酯法 4

1.3.4 雷佩法和改良雷佩法 4

1.3.5 丙烯直接氧化酯化法 5

1.3.6 酯交换法 6

1.4 工艺选择 6

1.4.1 操作方式 6

1.4.2 醇酸比 7

1.4.3 催化剂 7

1.4.4 阻聚剂 8

1.4.5 总结 8

1.5 设计目的及内容 8

第2章 工艺流程 10

2.1 主要原料与产品 10

2.2 生产原理 11

2.2.1 反应系统 11

2.2.1 分离系统 12

2.3 工艺流程简述 13

2.4 主要设备 16

第3章 工艺危险有害因素辨识 17

3.1 物质的危险、有害性辨识 17

3.1.1 危险化学品物性分析 17

3.1.2 物质辨识与分类 24

3.2 生产工艺危险、有害性分析 25

3.2.1 原料混合过程 25

3.2.2 酯化过程 26

3.2.3 中和过程 26

3.2.4 脱轻过程 26

3.2.5 精制过程 26

3.3 设备装置危险性分析 26

3.3.1 罐区单元 26

3.3.2 生产单元 27

第4章 HAZOP工艺分析 29

4.1 原料混合工段HAZOP分析 30

4.2 酯化工段HAZOP分析 35

4.3 中和工段HAZOP分析 38

4.4 分离工段HAZOP分析 40

4.5 脱水工段HAZOP分析 42

4.6 脱碱工段HAZOP分析 45

4.7 醇回收工段HAZOP分析 47

4.8 脱轻工段HAZOP分析 50

4.9 精制工段HAZOP分析 54

第5章 安全措施与管理 58

5.1 工艺系统的安全措施 58

5.1.1 原料储存的安全措施 58

5.1.2 酯化反应的安全措施 60

5.1.3 操作与设备的安全措施 62

5.2 安全管理 64

5.2.1 安全管理体系 64

5.2.2 安全责任制 64

5.2.3 各项安全规章制度、安全操作规程和台帐记录 64

5.2.4 事故应急预案 64

附录 69

参考文献 70

文献综述

1.1 研究背景

丙烯酸酯类产品是重要的化工基础原料和中间体，国内外市场需求量和产量都很大。因其具有活性强的极性分子、不饱和双键级羧酸结构，故可广泛地用于均聚和共聚反应，能与多种化合物反应，合成一系列聚合物，并经乳液聚合、溶液聚合、共聚等加工方式制备出塑料性、交联等聚合物。所生产的聚合物具有优良的耐候、耐紫外线、耐水、耐热等特性。广泛用于合成纤维、合成橡胶、合成塑料一级涂料、鞣革、纺织、造纸级粘合剂等工业。

尤其是丙烯酸丁酯, 作为聚合物乳液、粘合剂、压敏胶、吸水性树脂等产品的主要单体,以及近年来丙烯酸酯在建筑、化工等领域中的良好表现，其产能大幅增加，供求关系与几年前相比已经发生了很大转变，市场已接近饱和状态，但是从长远看，中国酯类产品仍有较大发展空间，建筑、纺织、包装材料和卫生材料领域将成为中国丙烯酸及其酯类市场未来发展的四大驱动力。

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