本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，并且特別地，涉及一種在甲基丙烯酸甲酯制備過程中防止酯化釜內(nèi)結(jié)塊的方法。
背景技術(shù)：
甲基丙烯酸甲酯(簡稱為MMA)是一種重要的有機(jī)化工原料和化工產(chǎn)品，主要用于生產(chǎn)有機(jī)玻璃(簡稱為PMMA)、聚氯乙烯助劑ACR、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物(簡稱為MBS)和用作腈綸生產(chǎn)的第二單體，也可用作樹脂、膠黏劑、涂料、離子交換樹脂、紙張上光劑、紡織印染助劑、皮革處理劑、潤滑油添加劑、原油降凝劑，木材和軟木材的浸潤劑、電機(jī)線圈的浸透劑、絕緣灌注材料和塑料型乳液的增塑劑等，用途十分廣泛。
目前，世界上主要采用的MMA生產(chǎn)技術(shù)包括丙酮氰醇(ACH)法、異丁烯法以及乙烯法。其中，大多數(shù)廠商(例如，主要分布于北美和西歐)在生產(chǎn)MMA時采用丙酮氰醇(ACH)法，而日本主要采用以異丁烯為原料的工藝。在采用乙烯為原料制MMA的生產(chǎn)工藝中，已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的主要有巴斯夫工藝和英國璐彩特(Lucite)公司Alpha工藝。
ACH法的工藝特點(diǎn)是有效利用了丙烯腈裝置副產(chǎn)物氫氰酸，且MMA收率高。ACH法經(jīng)過長期不斷的改進(jìn)和完善，技術(shù)較為先進(jìn)、成熟可靠、產(chǎn)品質(zhì)量好，因此得到了廣泛采用，已經(jīng)成為目前MMA生產(chǎn)的主要工藝路線。
然而，基于ACH法的MMA制備設(shè)備的酯化反應(yīng)釜內(nèi)介質(zhì)為硫酸、水、酰胺、丙酮、甲醇、MMA等，操作溫度較高，容易發(fā)生聚合反應(yīng)，進(jìn)而形成瀝青質(zhì)塊狀物，易堵塞溢流管道，這種現(xiàn)象使得現(xiàn)有裝置在運(yùn)行過程中酯化釜需要定期停車檢修，清理聚合物，導(dǎo)致MMA裝置不能長周期穩(wěn)定運(yùn)行。另外，清理出的聚合物含有稀硫酸等物質(zhì)，對操作工人和裝置周圍環(huán)境危害較大，而且瀝青質(zhì)需要單獨(dú)設(shè)置堆放地并定期送至堆埋場堆埋，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高。
針對上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對相關(guān)技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種能夠減少聚合物生成的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種在甲基丙烯酸甲酯制備過程中防止酯化釜內(nèi)結(jié)塊的方法，該方法包括：將酰胺混合物引入到依次排列的多個酯化釜中，其中，每個酯化釜的換熱面積為30～40m2，容積為10～20m3；在酯化過程中，將物料在每個酯化釜中的停留時間控制在25～55分鐘范圍內(nèi)。
優(yōu)選地，多個酯化釜的排列被設(shè)計(jì)為，從第一級酯化釜開始，以兩個酯化釜為一組，排序靠后的組中的酯化釜的容積、換熱面積、以及物料的停留時間均大于前一組酯化釜。
優(yōu)選地，酯化釜的數(shù)量為3～4個。在一種實(shí)施方式中，當(dāng)酯化釜的數(shù)量為4個時，第三酯化釜和第四酯化釜的的容積和換熱面積相同，第一酯化釜和第二酯化釜的容積和換熱面積相同，且第三酯化釜和第四酯化釜的容積和換熱面積大于第一酯化釜和第二酯化釜。
優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括：在酯化過程中，將單個酯化釜的釜內(nèi)壓力控制在0.001～0.005MPaG。
在一種具體實(shí)施方式中，第一酯化釜和第二酯化釜的容積和換熱面積相同，第三酯化釜和第四酯化釜的容積和換熱面積相同。其中第三酯化釜和第四酯化釜比第一酯化釜和第二酯化釜的容積增加了20-100％(例如，增大3～10立方米)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解由于酯化釜容積增加引起的換熱面積和物料停留時間的相應(yīng)增加。
通過本發(fā)明的方法，能夠有效控制聚合物結(jié)塊，減少瀝青質(zhì)的生成，從而解決了酯化釜溢流管道堵塞的難題，提高了裝置運(yùn)行的平穩(wěn)性，從而有助于提高生產(chǎn)效率，避免因?yàn)轭l繁檢修而導(dǎo)致成本增加的問題。
具體實(shí)施方式
下面對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的發(fā)明人基于多套MMA裝置的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)并吸收各種裝置的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，從酯化反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理上研究出每釜物料停留時間和換熱面積的計(jì)算方法，通過多種方式的結(jié)合來有效控制聚合物的結(jié)塊以減少瀝青質(zhì)的生成，以解決酯化釜溢流管道堵塞的難題并提高裝置運(yùn)行的平穩(wěn)性。
本發(fā)明提供了一種在甲基丙烯酸甲酯(MMA)制備過程中防止酯化釜內(nèi)結(jié)塊的方法(是一種用于MMA裝置酯化釜的防堵工藝)，包括：將酰胺混合物引入到依次排列的多個酯化釜中，其中，每個酯化釜的換熱面積為30～40m2，容積為10～20m3；在酯化過程中，將物料在每個酯化釜中的停留時間控制在25～55分鐘范圍內(nèi)。
可選地，在以上工藝步驟和對酯化釜的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步防止釜內(nèi)結(jié)塊，可以在每個酯化釜中加入防結(jié)塊劑，加入的防結(jié)塊劑的重量為多個酯化釜中的第一級酯化釜的進(jìn)料量的0.01％～0.05％，防結(jié)塊劑的加入方式可以是從釜頂持續(xù)不斷加入每個酯化釜。此外，在加入防結(jié)塊劑時，根據(jù)多個酯化釜的排序?qū)⒎澜Y(jié)塊劑依次加入到多個酯化釜中。防結(jié)塊劑類型可以根據(jù)釜內(nèi)的物質(zhì)組成來確定，例如，可以選擇該防結(jié)塊劑可以是有機(jī)聚合物。
其中，多個酯化釜的排列被設(shè)計(jì)為：從第一級酯化釜開始，以兩個酯化釜為一組，排序靠后的組中的酯化釜的容積、換熱面積、以及物料的停留時間均大于前一組酯化釜。
優(yōu)選地，酯化釜的數(shù)量為3～4個。在一種實(shí)施方式中，例如，當(dāng)酯化釜的數(shù)量為4個時，第三酯化釜和第四酯化釜的的容積和換熱面積相同，第一酯化釜和第二酯化釜的容積和換熱面積相同，且第三酯化釜和第四酯化釜的容積和換熱面積大于第一酯化釜和第二酯化釜。
在一種具體的實(shí)施方式中，例如，第三酯化釜和第四酯化釜比第一酯化釜和第二酯化釜的容積要大20％-100％。
此外，該方法進(jìn)一步包括：在酯化過程中，將單個酯化釜的釜內(nèi)壓力控制在0.001～0.005MPaG。
以下結(jié)合具體的實(shí)施例進(jìn)行說明。
實(shí)施例1
來自酰胺單元的酰胺混合物進(jìn)入到一級酯化釜，然后加入甲醇和水。設(shè)置酯化釜的數(shù)量為3個，第一酯化釜容積為15m3，第一酯化釜換熱面積為35m2，物料在第一酯化釜的停留時間為40分鐘；第二酯化釜容積為15m3，第二酯化釜換熱面積為35m2，物料在第二酯化釜的停留時間為40分鐘；第三酯化釜容積為20m3，第三酯化釜換熱面積為40m2，物料在第三酯化釜的停留時間為55分鐘，控制第一酯化釜、第二酯化釜、第三酯化釜的設(shè)計(jì)壓力為0.001MPaG。
在本實(shí)施例中，可在保證酯化收率在97％以上的前提下有效控制聚合物結(jié)塊，減少瀝青質(zhì)的生成，使酯化釜停車檢修的間隔時間延長至半年，從而解決酯化釜溢流管道堵塞的難題，提高了裝置運(yùn)行的平穩(wěn)性。
實(shí)施例2
來自酰胺單元的酰胺混合物進(jìn)入到一級酯化釜，然后加入甲醇和水。設(shè)置酯化釜的數(shù)量為3個，第一酯化釜容積為16m3，第一酯化釜換熱面積為36m2，物料在第一酯化釜的停留時間為42分鐘；第二酯化釜容積為16m3，第二酯化釜換熱面積為36m2，物料在第二酯化釜的停留時間為42分鐘；第三酯化釜容積為19m3，第三酯化釜換熱面積為38m2，物料在第三酯化釜的停留時間為50分鐘，控制第一酯化釜、第二酯化釜、第三酯化釜的設(shè)計(jì)壓力為0.005MPaG。
在本實(shí)施例中，可在保證酯化收率在97％以上的前提下，有效控制聚合物結(jié)塊，減少瀝青質(zhì)的生成，使酯化釜停車檢修的間隔時間延長至半年，從而解決酯化釜溢流管道堵塞的難題，提高了裝置運(yùn)行的平穩(wěn)性。
實(shí)施例3
來自酰胺單元的酰胺混合物進(jìn)入到一級酯化釜，然后加入甲醇和水。設(shè)置酯化釜的數(shù)量為4個，第一酯化釜容積為10m3，第一酯化釜換熱面積為30m2，物料在第一酯化釜的停留時間為25分鐘；第二酯化釜容積為10m3，第二酯化釜換熱面積為30m2，物料在第二酯化釜的停留時間為25分鐘；第三酯化釜容積為20m3，第三酯化釜換熱面積為40m2，物料在第三酯化釜的停留時間為55分鐘；第四酯化釜容積為20m3，第四酯化釜換熱面積為40m2，物料在第四酯化釜的停留時間為55分鐘，控制第一酯化釜、第二酯化釜、第三酯化釜、第四酯化釜的設(shè)計(jì)壓力為0.003MPaG。
在本實(shí)施例中，可在保證酯化收率在97％以上的前提下，有效控制聚合物結(jié)塊，減少瀝青質(zhì)的生成，使酯化釜停車檢修的間隔時間延長至半年，從而解決酯化釜溢流管道堵塞的難題，提高了裝置運(yùn)行的平穩(wěn)性。
實(shí)施例4
來自酰胺單元的酰胺混合物進(jìn)入到一級酯化釜，然后加入甲醇和水。設(shè)置酯化釜的數(shù)量為4個，第一酯化釜容積為12m3，第一酯化釜換熱面積為32m2，物料在第一酯化釜的停留時間為30分鐘；第二酯化釜容積為12m3，第二酯化釜換熱面積為32m2，物料在第二酯化釜的停留時間為30分鐘；第三酯化釜容積為15m3，第三酯化釜換熱面積為35m2，物料在第三酯化釜的停留時間為40分鐘，第四酯化釜容積為15m3，第四酯化釜換熱面積為35m2，物料在第四酯化釜的停留時間為40分鐘，控制第一酯化釜、第二酯化釜、第三酯化釜、第四酯化釜的設(shè)計(jì)壓力為0.001MPaG。
在本實(shí)施例中，可在保證酯化收率在97％以上的前提下，有效控制聚合物結(jié)塊，減少瀝青質(zhì)的生成，使酯化釜停車檢修的間隔時間延長至半年，從而解決酯化釜溢流管道堵塞的難題，提高了裝置運(yùn)行的平穩(wěn)性。
比較例1
以類似于實(shí)施例4的方式進(jìn)行操作，區(qū)別在于四個酯化釜的酯化釜容積均為12m3，換熱面積均為32m2。控制第一酯化釜、第二酯化釜、第三酯化釜、第四酯化釜的設(shè)計(jì)壓力為0.001MPaG。
表1
通過上述實(shí)施例和比較例可以看出，在四個酯化釜的容積和換熱面積完全相同的比較例1中，在第三和第四酯化釜中仍會產(chǎn)生較大量的瀝青性物質(zhì)。為了保證酯化效率并提高系統(tǒng)安全性，仍需要每三個月對系統(tǒng)進(jìn)行檢修。
相對而言，在采用本發(fā)明方法的實(shí)施例1-4中，既保證了酯化收率達(dá)到97％，還能夠有效控制聚合物結(jié)塊，減少瀝青質(zhì)的生成。實(shí)施例1-4的方法明顯減少了酯化釜溢流管道堵塞，從而大大延長了酯化釜停車檢修時間，例如延長至半年檢修一次。
本發(fā)明通過在多個酯化釜中采用不同的換熱面積、容積、物料停留時間，有效減少了瀝青質(zhì)的生成，克服了酯化釜溢流管道堵塞的缺陷，從而提高了裝置運(yùn)行的平穩(wěn)性。此外，由于減少了聚合物的生成，使得減少了對操作工人和裝置周圍環(huán)境的危害，并降低了生產(chǎn)成本。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。