苯酐生产流程模拟

1、Aspenplus大作业综述 题 目： 邻二甲苯制苯酐生产工艺流程模拟综述 学生姓名 刘国栋 侯凯 学 院 化学工程学院 专业班级 化工卓越11级1班 指导教师 孙兰义 2014年 5月12日摘 要苯酐是重要的有机化工原料，主要用于增塑剂、涂染料、聚酯、不饱和聚脂树脂、醇酸树脂等领域，因此苯酐的生产是现在企业的重要工艺流程之一，而提高产率也是此行业的最为关注的问题。根据市场预测，由于目前原料邻二甲苯的供应比较紧张，价格居高不下，导致苯酐的生产成本又面临考验。由此可见，提高苯酐的生产产量将会大大的提高各化工企业的竞争实力，满足市场的要求，进行苯酐生产工艺的设计与改进对于国内外市场都具有重要的意义。本设计生产大约40000吨/ y高纯度的苯酐，是选用的是邻二甲苯固定床氧化，其基本原理是经计量的邻二甲苯预热后与经计量和加热的空气，在混合器中接触汽化后进入固定床反应器内反应生成苯酐及副产品顺酐和苯甲酸，反应气经水冷却器冷却进入闪蒸罐蒸出大部分未反应的原料和生成的CO2,H2O等气体，粗苯酐加热后进入到精馏塔中进行精馏得到收率为99.8%的苯酐。随着计算技术和计算机技术的发展,化工流程过程模拟软

2、件也越来越成熟，计算机辅助设计也日趋广泛。在进行化工设计时，采用流程系统模拟物料衡算和热量衡算，投资和成本估算等问题以及采用流程模拟软件进行整体优化也越来越普遍。本文采用国际上最流行的化工过程模拟软件之一的ASPEN 作为辅助设计的主要工具，与过程有关的物料和能量的衡算基本上有该软件给出，并以设计流程计算的收敛与否来检验该流程是否可行。ABSTRACTPhthalic anhydride is an important organic chemical raw materials , mainly used in the fields plasticizers, dyes coated polyester , unsaturated polyester resins, alkyd resins, etc., and therefore the production of phthalic anhydride is now one of the important business processes , and improve productivity rate is the issu

3、e of most concern in this industry. According to market forecasts, the supply of raw materials due to the current tight o-xylene , high prices , leading to the production costs of PA is facing challenges. Thus, to improve the yield of phthalic anhydride production will greatly improve the competitiveness of the various chemical companies to meet market requirements, phthalic anhydride production process design and improvement has important implications for domestic and international markets.The

4、design and production of about 40,000 t / y of high purity phthalic anhydride, is the choice of a fixed bed oxidation of o-xylene , the basic principle is measured after o-xylene was measured with preheated air and heating , contact mixer after entering the vaporized reaction by-products and maleic anhydride and benzoic acid in the fixed-bed reactor, through the gas cooler entering the flash tank of water distilled off most of the unreacted starting material and generation of CO2, H2O and other

5、gases, heating the crude phthalic anhydride after entering into the distillation column is rectified to obtain a yield of 99.8% of phthalic anhydride .With the development of computer technology and computer technology , chemical process simulation software has become increasingly sophisticated , computer-aided design are becoming increasingly widespread. During chemical engineering design , system simulation using process material balance and heat balance , investment and cost estimates and oth

6、er issues and the use of process simulation software for overall optimization has become increasingly common. In this paper, using the most popular ASPEN chemical process simulation software as one of the main tools aided design , materials and process -related and energy accountancy basically gives the software and the design process of convergence to calculate whether or not to the inspection process is feasible.目 录第1章 引言6第2章 组分7 2.1邻二甲苯7 2.2 空气7 2.3 苯酐8 2.4 苯酞8 2.5 顺酐8 2.6 苯甲酸9第3章 邻二甲苯生产苯酐工艺过

7、程介绍10第4章 物性方法11第5章 反应动力学12第6章 邻苯二甲酸酐生产过程模拟13第7章 模拟结果验证16第8章 结论17参考文献18第1章 引言 化工过程设计是一门将一个化学新产品、新工艺或对旧工艺改造从理论运用到工业实践的学科，它为化学新产品、新工艺以及旧工艺改造在工业上运用的可行性提供了较充分的判断依据，是我们进行化工企业项目开发的一个必要前期工作。 化工过程设计主要包括：新（或新产品）工艺过程的提出；将实验过程放大到工业过程（即工业流程的设计、各个工业装置的设计和工业操作条件的制定）；项目投资的估算；工业过程的优化（包括能量的节省、环境的保护等）。 目前化工过程模拟已成为普遍采用的手段， 广泛应用于化工过程的研究、开发、设计、生产操作的控制和优化、操作培训及技术改造。流程模拟系统迅速准确， 不仅可以节约时间和成本， 还可以提高产品产量和质量， 降低消耗。化工过程模拟技术主要的模拟软件有Aspen Plus、PRO、Chemcad、Hysys 等系统。本文利用Aspen 软件对邻二甲苯固定床氧化法生产苯酐工艺流程进行模拟，并进行评估分析。苯酐是一种重要的有机化工原料和中间体

8、,广泛应用于增塑剂、不饱和树脂、聚酯和染料的生产。目前绝大部分苯酐是通过邻二甲苯工艺路线生产, 邻二甲苯工艺已基本替代了基于萘的工艺。邻苯法工艺利用邻二甲苯在固定床列管反应器内选择性氧化生成苯酐。 本文主要是简单的进行ASPEN模拟流程模拟苯酐的合成与分离以及一些简单的塔板设计和工艺分析等过程。 第2章 组分 空气经预热后与气化了的邻二甲苯混合进入反应器, 邻二甲苯转化成苯配，并且伴随副反应的发生。主反应C8H10 +3O2 C8H4O3 + 3H2O副反应2C8H10 + 15O2 2C4H2O3 + 8CO2 + 8H2O C8H10 + 3O2 C7H6O2 + CO2 + 2H2O 2C8H10 +21O2 16CO2 + 10H2O 2C8H4O3 + 15O2 16CO2 + 4H2O C4H2O3 + 3O2 4CO2 + H2O 2C7H6O2 + 15O2 14CO2 + 6H2O主要组分有原料邻二甲苯（C8H10），空气（O2和不参加反应的N2）；目的产物苯酐（C8H4O3）；副产物、顺酐、苯甲酸、水、二氧化碳。2.1邻二甲苯邻二甲苯，又名1,2-二甲苯，英文名称为

9、O-Xylene，它是生产苯酐（邻苯二甲酸酐，PA）、染料、杀虫剂等的化工原料。邻二甲苯衍生物是邻苯二甲醛，可用于制备邻苯二甲酸酯增塑剂。其中邻二甲苯90%左右用于生产苯酐。邻二甲苯与苯酐之间的关系可谓息息相关，相互依存。邻二甲苯是从炼厂或烯烃装置生产芳烃中C6C8物流转化生产的几种二甲苯异构体之一。混合二甲苯物流含邻、间和对二甲苯。这些组分可用抽提蒸馏分离或将它们异构化为对二甲苯 。2.2 空气 空气是构造地球大气层的混合气体，它透明、无色、无味，组份浓度相对稳定，只有其中二氧化碳和水蒸气的浓度含量会随着季节和地区而发生变化。表达分子式： Air等效分子量： 28.959始 沸 点： -194.35 （101.325kPa）露 点： -191.41 （101.325kPa）气 体 密 度 ： 1.2931 g/L （101.325kPa,干燥空气）。空气主要由78%的氮气、21%的氧气、0.94%的稀有气体，0.03%的二氧化碳，0.03%的其它气体和水蒸气、杂质物质、杂质气体共同组成；可近似看做氧气与氮气的混合物。本次模拟即是将空气看做由21%（体积分数）氧气和79%氮气的混合物。2.3 苯酐苯酐又名邻苯二甲酸酐，英文简写为PA。呈白色鳞片状固体或粉末，或白色针状晶体，具有轻微的气味，低毒，比重1.5

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