环己烷生产工艺设计.docVIP

2016级化学工程与工艺化工设计 12 1 3 题目：环己烷生产工艺设计 目 录 TOC \o "1-3" \h \z \u 1 绪论 4 2 任务书 5 2.1 设计题目 5 2.2 设计基础条件 5 2.3 设计要求 5 3 设计内容 6 3.1 工艺流程简介 6 3.2工艺流程设计—Aspen流程模拟 6 3.3工艺原理、操作条件说明 6 3.4换热器设计计算 12 3.5工艺流程图 16 见附图： 16 1 绪论 环己烷用作溶剂、萃取剂、漆类去除剂等.其后延产品极多,是多种化工产品、精细化学品的重要原料。随着采油、炼制和石油化工工业的迅速发展,提供了丰富原料资源,扩大了应用领域,特别是合成新型高分子及SBS热塑性弹性体的溶剂,以及合成纤维工业,环己烷应用潜力巨大,已引起了人们的重视。 环己烷，用于生产环己醇、环己酮和己二酸的原料，用作有机溶剂等。环己酮进一步生产己内酰胺、聚酰胺6纤维（尼龙6）。尼龙6具有广泛用途，民用和工业中都有广泛的用途。 环己烷对酸、碱比较稳定，与中等浓度的硝酸或混酸在低温下不发生反应，与稀硝酸生成硝基环己烷。在铂或钯催化下，生成苯。 环己烷也可以发生氧化反应，在不同的条件下所得的主要产物不同。在钯、钼、铬、锰的氧化物存在下，进行气相氧化则得到顺丁烯二酸。在日光或紫外光照射下与卤素作用生成卤化物。 环己烷在石油化工领域的用途广泛，是重要的化工原料，最主要经济用途是生产合成尼龙的中间体己内酰胺和己二酸等;环己烷还可以用作熔剂，是树脂、沥青、蜡、纤维素醚和橡胶的优良熔剂。除少数从石油馏分中蒸馏分离得到环己烷外，90%的环己烷均来源于苯加氢工艺。因此，苯加氢制环己烷具有较高的经济价值。 2 任务书 2.1 设计题目 环己烷生产工艺设计 2.2 设计基础条件 1、年工作日300天，生产方法：全天候 2、生产能力：75981.24吨/年 3、原料：苯和氢气 4、产品规格：环氧乙烷质量纯度不低于0.99。 2.3 设计要求 1、每个学生要全面认真地完成课程设计所规定的设计内容，要认真复习教材内容，查阅有关设计规范、手册等资料，独立按时完成任务； 2、要正确综合运用所学的基础理论，来分析和解决课程设计中的问题；要正确掌握课程设计的设计方法和计算方法，方案设计要正确，步骤要清楚、简练、正确； 3、设计说明书、计算书要求逻辑清晰、层次分明、书写整洁，图纸表达内容完整、清楚、规范。 3 设计内容 3.1 工艺流程简介 本项目为环己烷生产工艺，利用Aspen plus模拟软件创建该工艺流程。苯经过泵加压之后与氢气进料、循环氢气和环己烷混合加热至150℃，然后进入固定床接触反应器中，生成环己烷，其中苯的转换率为98%。反应器出料冷取，轻气体从两相闪蒸器中分离出去，部分轻气体作为循环氢气返回反应器中。从两相闪蒸器底部流出的液相物流一部分经过再循环至反应器中辅助控制温度，另一部分进入精馏塔中进一步脱除溶解的轻气体，使最终的产品稳定。 3.2工艺流程设计—Aspen流程模拟 图3-1Aspen工艺流程图 3.3工艺原理、操作条件说明 本项目制备环己烷利用的是苯的加氢反应： C6H6+3H2=C6H12 物流H2IN:温度50℃，压力2.5MPa，总流量334.4kmol/h，其中H2、N2、CH4的摩尔分数分别为0.975、0.005和0.02。 图3.1物流H2IN的操作条件 物流 BZIN:温度40℃，压力0.1MPa，组分为纯苯，流量104.5kmol/h。 图3.2 物流 BZIN的操作条件 模块 FEED-MIX(Heater模块):温度150℃，压力2.3MPa。 图3.3的操作条件 模块 REACT(Rstoic模块):温度200℃，压降0.1MPa，苯的转化率0.998。 图3.4模块 REACT的操作条件 模块 VFLOW(FSplit模块):物流H2RCY的分数92%。 图3.5模块 VFLOW的操作条件 模块 LFLOW(FSplit模块):物流CHRCY的分数为30%。 图3.6模块 LFLOW的操作条件 模块HP-SEP(Flash2模块):温度50℃，压降0.05MPa。 图3.7 模块HP-SEP的操作条件 模块COLUMN(RadFrac模块):理论板为12，回流比1.2，进料位置为第8块理论板，塔压1.5MPa，塔釜馏出率103kmol/h，冷凝为只有气相采出的部分冷凝器。 图3.8模块COLUMN的操作条件 模块 FEEDPUMP(Pump模块):泵的效率0.6，驱动机效率0.9，特性曲线数据如表3.1所示。 表3.1 离心泵特性曲线数据 流量/（m3/h） 20 10 5 3 扬程/m 40 250 300