苏ICP备112451047180号-6
4.4万吨/年醇酮分解装置的工艺初步设计
摘要
醇酮作为重要的有机化学原料，其合成新工艺、新技术的研究和开发一直受到科学术界和企业的重视。目前醇酮的生产大多数采用环己烷无催化氧化技术。国内商品量环己酮产能已经达到18万吨左右，除部分供应给己内酰胺生产企业用外，大量用于精细化工和聚合物生产。
世界上环己酮生产工艺路线按原料分主要两种：环己烷液相空气氧化法、苯酚加氢法，其中环己烷氧化法占90%以上，现有环己烷氧化制环己酮工艺普遍存在环己烷转化率低、醇酮选择性不高，三废严重等问题。本设计以减低成本、节约原料、减少污染、保护环境为原则，对年产4.288万吨醇酮分解装置的工艺进行初步设计。
醇酮装置生产的环己烷为原料，经过反应，脱过氧化浓缩分离精制得醇酮产品，分为氧化工段、预浓缩及脱过氧化工段、蒸馏工段及气体处理工段。本设计主要讨论将环己烷与贫氧空气在四个串联的氧化反应器K2101-K2104中依次进行氧化反应，产生环己基过氧化氢等混合物，然后氧化混合物进入脱过氧化反应器K2201用催化剂将其分解为尼龙中间产品醇酮的过程。
本设计主要在物料衡算和热量衡算的基础上进行工艺计算，确定了设备的类型与主要工艺尺寸，并用AuotoCAD绘制了带控制点的工艺流程图和装置图。
本设计工艺路线的确定，原料的选取，设备的选型及工艺的计算都进行了量最优选取，降低了成本，节约了大量的原材料，从环保和经济的方面来考虑，确定了本设计的可能性。
关键词：环己烷；环己醇；环己酮；物料衡算；热量衡算
Abstract
Alcohol and ketone as an important organic chemical raw materials,the synthesis of new technology, new technology research and development division has been emphasis on academics and enterprises.Most of the current production of alcohol and ketone-free cyclohexane oxidation technology.The amount of cyclohexanone domestic commodity production capacity has reached 180,000 tons, in addition to the production of fine chemicals and polymers portion of the supply to the caprolactam production enterprises, a large class for.
World cyclohexanone production process route by two main types of materials: liquid phase air oxidation of cyclohexane, phenol hydrogenation, oxidation of cyclohexane which accounted for more than 90% of the existing cyclohexane oxidation of cyclohexanone process ubiquitous cyclohexane conversion rate, alcohol and ketone selectivity is not high, and serious waste problem. The design in order to reduce costs, save raw materials, reduce pollution, protect the environment for the principle of an annual 44,000 tons of alcohol and ketone decomposition means the preliminary design process.
Cyclohexane unit of alcohol and ketone production as raw material, reaction, separation and purification concentrated peroxide off the alcohol ketone products, divided into oxidation steps, pre-concentration and de-peroxide chemicals segment, distillation section and the gas treatment section. This design will be discussed in cyclohexane with oxygen-depleted air oxidation of a series of four reactors successively performed K2101-K2104 oxidation reaction produces a mixture of hydrogen peroxide, a cyclohexyl group, etc., and the oxidation mixture into the reactor de-peroxide catalyst K2201 down to its nylon intermediates in the process of alcohol and ketone.
The design is mainly carried out on the basis of material balance and heat balance of the process is calculated to determine the type of device and the size of the main process and draw a flow chart diagram with control points and devices with AuotoCAD.
The design process route is determined, the selection of raw materials selection calculation, equipment and processes are carried out to select the optimal amount, reduced costs, saving a lot of raw material, in terms of environmental and economic considerations, determine the design possibilities.
Keywords: cyclohexane; cyclohexanol; cyclohexanone; material balance; heat balance
参考文献
[1] 刘光启，马连湘，刘杰，等. 化学化工物性数据手册[M]有机卷.北京：化学工业出版社，2002.
[2] 刘光启，马连湘，刘杰，等. 化学化工物性数据手册[M]无机卷.北京：化学工业出版社，2002.
[3] 马沛生. 化工数据[M]. 北京：中国石化出版社，2003.
[4] 国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册[M]下册. 北京：化学工业出版社，1989.
[5] 国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册[M]上册.北京：化学工业出版社，1989.
[6] 吉林化学工业公司设计院. 化工工艺算图[M]第二册. 北京：化学工业出版社，1983.
[7] 赵红玲，王凤坤，陈圣坤，等. 气液物性估算手册[M]. 北京：化学工业出版社，2005.
[8] Nicholasp.chopey. 化工计算手册[M]第三版. 北京：中国石化出版社，2005.
[9] 魏文德. 有机化工原料大全[M]. 北京：化学工业出版社，1999.
[10] 印永嘉. 物理化学简明手册[M]. 北京：高等教育出版社，1988.
[11] 李梦龙. 化学数据速查书册[M]. 北京：化学工业出版社，2003.
[12] 董大勤. 化工设备机械基础[M]. 北京：化工工业出版社，2002.
[13] 邢晓林. 化工设备[M]. 北京：化工工业出版社，2005.
[14] 国家机械工业委员会. 气体压缩机产品样本[M]. 北京：机械工业出版社，1989.
[15] 郁永章. 容积式压缩机技术手册[M]. 北京：机械工业出版社，2000.
[16] 刘道德. 化工设备的选择与设计[M].长沙：中南大学出版社，2003.
[17] 德意志联邦共和国工程师协会与化学工程学会. 传热手册[M]. 北京：化学工业出版社，1983.
摘要
醇酮作为重要的有机化学原料，其合成新工艺、新技术的研究和开发一直受到科学术界和企业的重视。目前醇酮的生产大多数采用环己烷无催化氧化技术。国内商品量环己酮产能已经达到18万吨左右，除部分供应给己内酰胺生产企业用外，大量用于精细化工和聚合物生产。
世界上环己酮生产工艺路线按原料分主要两种：环己烷液相空气氧化法、苯酚加氢法，其中环己烷氧化法占90%以上，现有环己烷氧化制环己酮工艺普遍存在环己烷转化率低、醇酮选择性不高，三废严重等问题。本设计以减低成本、节约原料、减少污染、保护环境为原则，对年产4.288万吨醇酮分解装置的工艺进行初步设计。
醇酮装置生产的环己烷为原料，经过反应，脱过氧化浓缩分离精制得醇酮产品，分为氧化工段、预浓缩及脱过氧化工段、蒸馏工段及气体处理工段。本设计主要讨论将环己烷与贫氧空气在四个串联的氧化反应器K2101-K2104中依次进行氧化反应，产生环己基过氧化氢等混合物，然后氧化混合物进入脱过氧化反应器K2201用催化剂将其分解为尼龙中间产品醇酮的过程。
本设计主要在物料衡算和热量衡算的基础上进行工艺计算，确定了设备的类型与主要工艺尺寸，并用AuotoCAD绘制了带控制点的工艺流程图和装置图。
本设计工艺路线的确定，原料的选取，设备的选型及工艺的计算都进行了量最优选取，降低了成本，节约了大量的原材料，从环保和经济的方面来考虑，确定了本设计的可能性。
关键词：环己烷；环己醇；环己酮；物料衡算；热量衡算
Abstract
Alcohol and ketone as an important organic chemical raw materials,the synthesis of new technology, new technology research and development division has been emphasis on academics and enterprises.Most of the current production of alcohol and ketone-free cyclohexane oxidation technology.The amount of cyclohexanone domestic commodity production capacity has reached 180,000 tons, in addition to the production of fine chemicals and polymers portion of the supply to the caprolactam production enterprises, a large class for.
World cyclohexanone production process route by two main types of materials: liquid phase air oxidation of cyclohexane, phenol hydrogenation, oxidation of cyclohexane which accounted for more than 90% of the existing cyclohexane oxidation of cyclohexanone process ubiquitous cyclohexane conversion rate, alcohol and ketone selectivity is not high, and serious waste problem. The design in order to reduce costs, save raw materials, reduce pollution, protect the environment for the principle of an annual 44,000 tons of alcohol and ketone decomposition means the preliminary design process.
Cyclohexane unit of alcohol and ketone production as raw material, reaction, separation and purification concentrated peroxide off the alcohol ketone products, divided into oxidation steps, pre-concentration and de-peroxide chemicals segment, distillation section and the gas treatment section. This design will be discussed in cyclohexane with oxygen-depleted air oxidation of a series of four reactors successively performed K2101-K2104 oxidation reaction produces a mixture of hydrogen peroxide, a cyclohexyl group, etc., and the oxidation mixture into the reactor de-peroxide catalyst K2201 down to its nylon intermediates in the process of alcohol and ketone.
The design is mainly carried out on the basis of material balance and heat balance of the process is calculated to determine the type of device and the size of the main process and draw a flow chart diagram with control points and devices with AuotoCAD.
The design process route is determined, the selection of raw materials selection calculation, equipment and processes are carried out to select the optimal amount, reduced costs, saving a lot of raw material, in terms of environmental and economic considerations, determine the design possibilities.
Keywords: cyclohexane; cyclohexanol; cyclohexanone; material balance; heat balance
参考文献
[1] 刘光启，马连湘，刘杰，等. 化学化工物性数据手册[M]有机卷.北京：化学工业出版社，2002.
[2] 刘光启，马连湘，刘杰，等. 化学化工物性数据手册[M]无机卷.北京：化学工业出版社，2002.
[3] 马沛生. 化工数据[M]. 北京：中国石化出版社，2003.
[4] 国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册[M]下册. 北京：化学工业出版社，1989.
[5] 国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册[M]上册.北京：化学工业出版社，1989.
[6] 吉林化学工业公司设计院. 化工工艺算图[M]第二册. 北京：化学工业出版社，1983.
[7] 赵红玲，王凤坤，陈圣坤，等. 气液物性估算手册[M]. 北京：化学工业出版社，2005.
[8] Nicholasp.chopey. 化工计算手册[M]第三版. 北京：中国石化出版社，2005.
[9] 魏文德. 有机化工原料大全[M]. 北京：化学工业出版社，1999.
[10] 印永嘉. 物理化学简明手册[M]. 北京：高等教育出版社，1988.
[11] 李梦龙. 化学数据速查书册[M]. 北京：化学工业出版社，2003.
[12] 董大勤. 化工设备机械基础[M]. 北京：化工工业出版社，2002.
[13] 邢晓林. 化工设备[M]. 北京：化工工业出版社，2005.
[14] 国家机械工业委员会. 气体压缩机产品样本[M]. 北京：机械工业出版社，1989.
[15] 郁永章. 容积式压缩机技术手册[M]. 北京：机械工业出版社，2000.
[16] 刘道德. 化工设备的选择与设计[M].长沙：中南大学出版社，2003.
[17] 德意志联邦共和国工程师协会与化学工程学会. 传热手册[M]. 北京：化学工业出版社，1983.
目录
第1章 引言 10
1.1醇酮装置 10
1.2 用途 10
1.3 物理性质 10
1.4化学性质 11
1.5生产工艺 11
第二章 醇酮生产装置工艺过程评述 14
2.1 工艺流程图 14
2.2工艺流程评述 14
第三章 物料衡算及能量衡算 22
3.1生产指标及工艺参数 22
3.2物料衡算 23
3.2.1氧化釜物料衡算 24
3.2.2氧化工段物料衡算结果 26
3.2.3 分解釜的物料平衡计算 27
3.3物性数据计算 30
3.4能量衡算 35
3.3.1 氧化釜的热量衡算 36
3.3.2 分解釜的热量衡算 45
第四章 主要工艺设备工艺尺寸的计算 50
4.1.1 罐体壁厚尺寸设计 50
4.1.2封头壁厚设计 51
4.1.3压力试验校核 52
4.2分解釜的工艺尺寸设计 52
4.2.1罐体壁厚设计 52
4.2.2封头壁厚设计 53
4.2.3压力试验校核 54
4.3.换热器的工艺尺寸计算（E2108） 54
4.3.1计算并初选换热器规格 54
4.3.2 核算总传热系数 57
4.4泵的工艺尺寸计算（P2102） 59
4.5压缩机的工艺尺寸计算 61
5. 结论 63
5.1氧化反应器 63
5.2脱过氧化器 63
5.3换热器（E2108） 63
5.4离心泵（P2102A/B） 64
5.5压缩机 64
参考文献 65
致 谢 68