进口量自2004年以来开始有所下降，出口量大幅度增加。2007年，国内MMA进口量为7.26万t，PMMA进口量达到14.94万t。我国大陆MMA进口主要来自日本、德国、我国台湾省、泰国、韩国和新加坡等地区，PMMA进口主要来自韩国、日本、新加坡和我国台湾省等地区。
经过多年应用开发，国内MMA应用领域正在不断扩展。MMA已从20世纪70年代几乎全部作为单体聚合加工成PMMA浇铸板的单一品种状况转向应用于非树脂产品的加工领域，如PVC抗冲改性剂ACR和MBS、表面涂料、粘合剂、纺织浆料、医用高分子材料、皮革助剂和一些多元复合塑料合金等领域，并开发了耐温、耐磨、抗静电、高抗冲PMMA，特大、特厚、中空、异型等有机玻璃及光导纤维用的PMMA内芯材料等。
2007年我国MMA产量约30万t（不含裂解MMA产量），进口7.26万t，出口5.65万t，表观消费量31.6万t（不含裂解MMA）。国内MMA消费量主要用于有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA），约占总消费量的62%；其次用于PVC抗冲改性剂[]，占19%，表面涂料占14%，其他领域占5%。2007年国内MMA消费结构及需求预测见表7。
表7 国内MMA消费结构及需求预测
26
我国丙烯酸酯最大的下游用户是涂料。据统计，2005年我国建筑涂料产量为180万t，消费丙烯酸酯30万t，占丙烯酸酯总消费量的45%。重视产品质量，并逐步与国际标准接轨，成为我国涂料工业的必由之路，这也就必将造成中高档涂料的需求量增加，从而推动丙烯酸行业加快发展［］。除涂料外，胶粘剂、化纤、塑料加工等领域对丙烯酸酯的需求量也将持续增长，且增速较快。
因此，从长远看，我国丙烯酸及酯有着良好的发展空间。在国内丙烯酸反倾销之后，境外企业以先进的技术和灵活的机制参与中国的市场竞争，产生了明显的\鲶鱼效应\。促进了原有企业的技术改造，带动了行业的技术进步和产业升级进程，有效地提高了我国丙烯酸及酯行业的国际竞争力［］。
近几年丙烯酸及酯市场已步入充满风险和挑战的薄利时代，投资风险日益增大，涉足丙烯酸产业要谨慎、新建装置应充分考虑市场竞争力的问题。今后我国东北、华东、西北地区丙烯酸及酯将供大于求，而华南、华北将供不应求，特别是华南地区是丙烯酸下游产业集中的地区，市场规模较大。因此投资丙烯酸及酯项目应因地制宜选择投资地点，规划中的项目应慎重选择投资时机、充分论证，以免盲目建设［］。
1.3.3 甲基丙烯酸甲酯行业发展前景
(1)将国内丙酮氰醇集中供应，以确保几个主要甲基丙烯酸甲酯生产厂家生产装置的正常运行，提高万吨级生产装置的开工率，发挥它的积极作用。另外，对一些管理不善、单耗高、规模小、效益不佳的小企业坚决进行关停并转。
(2)国内有原料优势的企业应抓住机遇，利用原料优势，引进国外先进技术， 规模化生产甲基丙烯酸甲酯，减少中间环节，降低生产成本，提高产品的市场竞争力。
(3)对现有采用丙酮氰醇法工艺路线的生产装置进行改扩建，使其达到一定的生产规模。发挥丙酮氰醇法规模效益的优势。今后不宜重复建设未达到技术经济规模的生产装置。
(4)在积极对丙酮氰醇法工艺路线进行改进优化的同时，还应积极探索甲基丙烯酸甲酯生产的其他工艺路线，开拓原料来源。由于我国乙烯生产严重供不足
27
需，且运输和贮存条件苛刻，成本高，因此我国不适宜采用乙烯路线。甲基丙烯腈法的原料叔丁醇在我国也不好解决，该工艺的经济竞争力与其它工艺相比较也不强。加上这两项技术分别为德国BASF 公司和日本旭化成公司独家所用，因而寻求技术转让不太容易，估计要价会很高。而异丁烯氧化法生产甲基丙烯酸甲酯与其他方法相比较，具有原料来源广泛、催化剂活性高、选择性好、寿命长、对环境污染小、经济技术好，很适合建设2—5 万吨/年规模生产装置等特点，为此建议国内新上甲基丙烯酸甲酯生产装置应优先考虑采用该方法。原料异丁烯可以通过MIBE 裂解法制得(由于各组分沸点接近，提取混合C4 原料中的异丁烯不能通过简单的精馏分离)。燕山石化公司研究院和吉化公司研究院各自开发成功MTBE 裂解制高纯异丁烯工艺技术，并实现了工业化生产，可以国内利用异丁烯氧化技术建设甲基丙烯酸甲酯生产装置提供原料保障。另外，异丁烯氧化法生产甲基丙烯酸甲酯工艺技术成熟，在日本有多家公司拥有生产技术，且已经建成多套经济规模的生产装置，比较容易引进。
(5)在加强生产的同时，加大甲基丙烯酸甲酯下游产品的开发力度。生产企业应与科研部门联手合作，大力开发高附加值、高技术含量的下游产品，如特种有机玻璃，做到产品系列化、多元化、专用化，不断提高产品的质量，降低产品价格，避免遭受PSC、PVC 等替代产品的冲击；高效能PVC 抗冲击改性剂ACR 和MBS是甲基丙烯酸甲酯下游产品中最具有发展前途的品种之一，国内应集中力量解决生产技术与工程化问题，一方面满足蓬勃发展的塑料工业的需求，另一方面促进甲基丙烯酸甲酯的消费。
(6)走兼并重组的道路，形成规模化经营。
(7)加强企业内部管理，降低单耗、能耗和生产成本，增加设备的开工率。
1.4 研究目的及意义
本设计分析了目前国内外实现工业化MMA生成技术，并结合我国甲基丙烯酸甲酯生产现状，综合比较之后，选定了最适合的生产工艺。
设计根据既定的工艺路线和工艺条件，采用相关的单元过程及单元操作，设计出优化的工艺流程，并根据工艺条件选择出合适的设备，设计出合理的厂房布
28
局，以满足生产的要求，并做到技术上可行、符合安全条例、经济上合理，确定最优方案，以达到使其工艺产率增加，能耗降低，降低环境污染的目的。
1.5 课题简介
此课题来源于指导老师的分配，查阅大量资料之后，对甲基丙烯酸甲酯行业有了一定了解，甲基丙烯酸甲酯是一种极其重要的化工产品，但关键技术几乎都掌握在几个垄断型大公司手中。
作为一名大学生，我认为我们有义务打破这种垄断，要使中国也能在甲基丙烯酸甲酯生产技术领域有一定影响力。尽管我目前能力有限，但我会尽我所能去了解甲基丙烯酸甲酯行业，将来有机会为此做出贡献。
第2章 设计生产方法及工艺流程
2.1 ACH法工艺技术特点
丙酮氰醇和硫酸分别用泵按所需比例连续加人到混合釜中反应, 温度控制在℃ 以下, 生成的甲基丙烯酞胺硫酸盐混合流靠重力流进醋化釜, 同时加人甲醇、阻聚剂、洗涤水等, 进行醋化反应, 生成甲基丙烯酸甲醋。反应所得的气 相, 分层冷凝后进行中和萃取酉旨化后的中含有甲基丙烯酸, 甲醇和水等其他有机物, 用氢氧化钠溶液中和后, 用水进行萃取萃取后的水相去脱轻塔进行甲醇回收, 有机相为粗甲基丙烯酸甲酯送到精制工段，通过精馏塔进行精制，得到成品MMA。
酯化反应采用的是连续化生产的工艺。新鲜和回收的甲基丙烯酸及甲醇按
29
一定的比例进入酯化反应器，在催化剂及一定温度条件下进行酯化反应。离开反应器的物料中，除了甲基丙烯酸甲酯外，还有未反应的原料甲基丙烯酸、甲醇以及其他副产物，随后将其分离回收及提纯精制系统，分离回收未反应的原料和提纯精制产品甲基丙烯酸甲酯。根据物料的性质和分离精制要求，回收采用的是萃取和精馏的方法，提纯精制采用的是精馏的方法。在该单元中甲基丙烯酸与甲醇反应，生成甲基丙烯酸甲酯，磺酸型离子交换树脂被用作催化剂。
2.1.1 反应原理
甲基丙烯酸甲酯生产以丙酮和丙烯腈的副产物氢氰酸为原料，经酰胺反应及水解生成甲基丙烯酸，甲基丙烯酸和甲醇进行酯化反应生成甲基丙烯酸甲酯，催化剂为浓硫酸。
反应方程式：
30