年产10万吨环己酮生产工艺的设计.docx

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计年产10万吨环己酮生产工艺的设计年产10万吨环己酮生产工艺的设计摘 要环己酮是一种重要的化工原料和工业溶剂，广泛应用于涂料、纤维、农药、印刷、橡胶和有机溶剂等领域本设计综述了环己酮国内外的研究进展、市场情况及其下游产业的发展现状对环己酮的工艺方法进行了各方面的比较，最终选取了环己烯水合法生产工艺本设计采用环己烯为原料，将工艺分为三个工段，第一个工段是环己烯水合法制环己醇和环己醇的精制；第二个工段是环己醇脱氢法制环己酮以及环己酮产品的提纯；第三个是回收工段，由于环己烯的单程转化率较低，因此需要对环己烯溶液进行回收来循环利用其中，环己烯水合工艺使用改性的HZSM -5分子筛催化剂，而环己醇脱氢工艺使用铜-硅催化剂设计过程中进行了主要工段的物料衡算和热量衡算，对环己酮精馏塔进行了一系列的工艺计算，并选取了适合的附属设备，叙述了厂址概况和原料来源、厂区布置以及环境保护等内容最终绘制了该工艺的PFD图、PID图、车间主要设备布置图和主要设备结构图，初步确定了工艺关键词：环己烯水合法；环己醇脱氢；环己酮；精馏；工艺计算Cyclohexanone production process design with annual output of 100,000 tonsAbstractCyclohexanone is an important chemical raw material and industrial solvent, widely used in coatings, fibers, pesticides, printing, rubber and organic solvents. This design summarizes the research progress, market situation and development status of downstream industries of cyclohexanone at home and abroad. The technical methods of cyclohexanone were compared in various aspects, and finally the cyclohexanone hydrated production process was selected.This design uses cyclohexene as the raw material and divides the process into three stages. The first stage is the refining of cyclohexanol and cyclohexanol by the cyclohexene hydration; the second stage is the cyclohexanone produced by the cyclohexanol dehydrogenation method. And the purification of cyclohexanone products; the third is the recovery section, because the cyclohexene conversion rate is low in one pass, the cyclohexene solution needs to be recovered for recycling. Among them, the cyclohexene hydration process uses a modified HZSM-5 molecular sieve catalyst, and the cyclohexanol dehydrogenation process uses a copper-silicon catalyst.In the design process, the material balance and heat balance of the main section were carried out, a series of process calculations were carried out on the cyclohexanone rectification tower, and suitable auxiliary equipment was selected. Environmental protection and other content. Finally, the PFD diagram, PID diagram, main equipment layout and main equipment structure diagram of the process were drawn, and the process was preliminarily determined.Keywords: Cyclohexene hydration; Cyclohexanol dehydrogenation; Cyclohexanone; Distillation; Process calculation 目 录1前言 11.1环己酮的研究进展和意义 11.1.1环己酮的性质与用途 11.1.2国内外研究进展 11.1.3研究意义 11.2市场分析 21.2.1国外市场 21.2.2国内市场 21.3下游产业的发展现状 52工艺选择 62.1工艺方法的介绍 62.1.1苯酚加氢法 62.1.2环己烷液相氧化法 62.1.3环己烯水合法 72.2工艺方法的比较与确定 72.2.1环己酮的质量比较 72.2.2原料消耗比较 82.2.3工艺安全性比较 82.2.4环保情况比较 92.2.5工艺方法的确定 92.2.6催化剂的选用 92.3工艺流程 102.3.1环己烯水合法制环己醇工段 102.3.2环己醇催化脱氢制环己酮工段 112.3.3环己烯溶液回收工段 113物料衡算 123.1生产条件 123.2物料物性参数 123.3环己烯水合反应器物料衡算 123.4环己醇精馏塔物料衡算 143.5环己醇脱氢反应器物料衡算 153.6轻塔物料衡算 173.7环己酮精馏塔物料衡算 183.8比例因子 194热量衡算 204.1环己酮精馏塔 204.1.1操作压力 204.1.2操作温度 204.1.3饱和蒸气压 224.1.4平均摩尔质量 224.1.5平均密度 234.1.6平均表面张力 254.1.7平均粘度 264.1.8比热容 274.1.9气化潜热 284.1.10热量衡算 284.2环己烯水合反应器热量衡算 294.2.1原料进入热量 294.2.2产物流出热量 294.3环己醇脱氢反应器热量衡算 304.3.1原料进入热量 304.3.2产物流出热量 305环己酮精馏塔工艺设计 325.1环己酮精馏塔的塔径 325.1.1相对挥发度 325.1.2最小回流比 325.1.3平衡级数和进料位置的确定 325.1.4实际塔板数和进料板位置 355.1.5全塔气液相负荷 355.1.6塔径的计算 365.2溢流装置 375.2.1堰长 375.2.2弓形降液管的宽度及横截面积 385.2.3降液管底隙高度 385.3塔板布置 395.3.1塔板类型 395.3.2塔板的布置 395.3.3筛孔数n与开孔率 φ 395.4流体力学验算 405.4.1塔板压降 405.4.2雾沫夹带量ev的验算 425.4.3漏液的验算 435.4.4液泛的验算 435.5塔板负荷性能图 445.5.1液沫夹带线 445.5.2液泛线 455.5.3液相负荷上限线 465.5.4漏液线 465.5.5液相负荷下限线 475.5.6负荷性能图 475.5.7操作弹性 485.6塔体总高度 485.6.1塔顶封头 485.6.2塔顶空间 495.6.3塔底空间 495.6.4人孔布置 495.6.5进料板处板间距 495.6.6裙座 496附属设备的选取 516.1塔的接管 516.1.1进料管 516.1.2回流管 516.1.3塔底出料管 516.1.4塔顶蒸汽出料管 526.1.5塔底蒸汽进气管 526.2进料泵的选取 526.2.1流体阻力损失 536.2.2泵的扬程 536.3冷凝器的选取 546.3.1热负荷及冷凝水的用量 546.3.2平均温差及换热面积 546.3.3冷凝器的选取 546.4再沸器的选取 556.4.1热负荷 556.4.2平均温差及换热面积 556.4.3再沸器的选取 557厂址概况和原料来源 567.1厂址概况 567.2公共工程 567.3交通运输 567.4气候条件 567.5原料来源 578车间布置 588.1车间布置依据 588.2生产工艺对设备布置的要求 588.3车间的布置 599自动控制方案 609.1泵的控制方案 609.2压缩机的控制方案 609.3换热器的控制方案 619.4塔设备的控制方案 629.4.1压力控制 629.4.2液位控制 629.4.3温度控制 639.5储罐的控制方案 639.5.1回流罐的控制 639.6反应器的控制方案 649.6.1反应压力的控制 649.6.2反应温度控制 6410环境保护 6510.1废水处理 6510.2废气处理 6510.3废固处理 6510.4噪声处理 65参考文献 66谢辞 67附录 68北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1前言1.1环己酮的研究进展和意义1.1.1环己酮的性质与用途环己酮是一种无色透明液体，泥土味。

微溶于水，易溶于乙醇和乙醚等普通有机物工业上生产锦纶单体己内酰胺和聚酰胺常用环己酮作重要的中间体环己酮溶液的高溶解度和低挥发性，让它成为众多物质的理想溶剂，被广泛应用于在涂料、油墨、农药、胶黏剂、感光材料等方面[1,2]1.1.2国内外研究进展在上一世纪中，科学家们对环己酮生产方法的研究颇多20世纪40年代，美国杜邦公司最早提出了钴盐法，由于该方法对设备的要求不严格，易于实现工业化，备受瑞士Inventa、德国BASF和日本宇部兴产等企业的青睐 20世纪50年代，巴登苯胺纯碱公司提出苯酚加氢法，因为未能解决反应步骤复杂、成本高等问题而匆匆落下帷幕20世纪60年代中期，美国S.D.公司基于钴盐法提出了硼酸法工艺生产该方法醇酮收率高，产品质量好，但存在转化率低，工艺流程复杂等问题对此，法国RHONE-POULENE进行技术革新，1968年开发了环己烷无催化氧化法，该方法氧化条件温和，副产物较少，不产生结渣，生产连续性好[3]国内外均有大量公司采用环己烷无催化氧化法进行工业化生产，例如：法国隆波利公司、辽阳石化公司、宏业化工有限公司等20世纪80年代，日本Asa—hi公司研究出生产环己。