年产10万吨叔丁胺(反应合成工段)工艺设计.docxVIP

目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1.前言 1 1.1设计前景 1 1.2叔丁胺的介绍 1 1.2.1叔丁胺概述 1 1.2.2叔丁胺的理化性质 1 1.2.3叔丁胺的用途 2 1.2.4叔丁胺的合成方法 3 1.2.5叔丁胺的市场分析 4 2.工艺技术方案 5 2.1叔丁胺常见合成工艺 5 2.1.1叔丁脲水解合成法 5 2.1.2异丁烯-氢氰酸法（Ritter法） 5 2.1.3甲基叔丁基醚-氢氰酸法 6 2.1.4异丁烯氨化法 6 2.1.5叔丁醇氯化再胺化法 6 2.2工艺方案的确定 6 2.3叔丁醇氯化再胺化工艺流程介绍 7 3.物料衡算 8 3.1物料衡算的原理和准则 8 3.2物料衡算的意义 9 3.3物料衡算公式 9 3.4叔丁胺合成工段物料衡算 9 3.4.1氯代叔丁烷-液氨混合器（V0401） 9 3.4.2叔丁胺合成反应器（R0401） 10 3.4.3精馏塔（T0401） 11 3.4.4固液分离器（V0403） 12 3.4.5叔丁胺精制塔（T0402） 13 4.能量衡算 14 4.1热量衡算的原理和准则 14 4.2叔丁胺合成工段能量衡算 15 4.2.1氯代叔丁烷-液氨混合器（V0401） 15 4.2.2叔丁胺合成反应器（R0401） 15 4.2.3精馏塔（T0401） 16 4.2.4固液分离器（V0403） 16 4.2.5叔丁胺精制塔（T0402） 17 5.设备及选型 17 5.1总述 17 5.2设备设计与选型原则 18 5.3设备设计与选型依据 18 5.4塔设备的设计与选型 19 5.4.1塔设备类型 19 5.4.2塔设备类型的选择 21 5.4.3叔丁醇合成塔（T0201）的设计 22 5.4.4强度校核 32 5.5塔设备选型一览表 32 年产10万吨叔丁胺(反应合成工段)工艺设计 PAGE 2 1.前言 1.1设计前景 近年来，我国低碳烯烃产能发展迅速，异丁烯衍生物是基本有机原料中非常重要的一环，其需求量也逐年增长。然而，我国的低碳烯烃主要用于生产聚烯烃，用于生产基本有机原料的较少。在世界石油资源日趋紧张，石油价格波动剧烈的今天，缺油少气的中国面临着严峻的能源安全威胁。充分利用石油资源、提高能源利用效率、促进能源利用多元化发展，对保障能源安全、缓解资源环境约束具有重大意义。 在当前烯烃工业下游产品较为单一的情况下，利用异丁烯生产基本有机化工原料有利可图，项目经济性可以保证。 1.2叔丁胺的介绍 1.2.1叔丁胺概述 叔丁胺作为异丁烯烯下游一种重要的衍生品，是叔丁胺是生产次磺酰胺类橡胶硫化促进剂NS的主要原料。其中NS和TBSI在硫化过程中不产生致癌的亚硝胺，又具有一般次磺酰类促进剂的优点，近年来，国内外相继出台了限制性法规，禁止使用产生致癌物质的促进剂NOBS，因此NS成为橡胶加工过程中使用的主要品种，其生产及需求一直呈上升趋势。如何获得廉价的原料叔丁胺，引起国内外的广泛关注。 叔丁胺由于其分子结构特殊，合成比较困难。虽然早在1895年就已首次制得，但直到1950年初才实现了叔丁脲水解制叔丁胺的工业化。目前我国叔丁胺的产能低，工艺落后，污染严重，成本高，阻碍了下游产品的生产和应用。开发一种收率高、成本低、生产安全性好、无污染的绿色生产工艺尤为重要。 1.2.2叔丁胺的理化性质 1)物理性质 叔丁胺(C4H11N)，相对分子质量为73.14，室温下为无色液体，有氨味，能与水、醇、醚等溶剂混溶。其主要物性见下表。 指标名称 指标值 沸点（101.325kPa）/℃ 43.6 燃烧热/（kJ·mol-1） 2997.49 熔点/℃ -72.65 比热容/(J·mol-1·K-1) 2.61±0.01 相对密度（25℃/4℃） 0.6908 临界温度/℃ 210.7 折射率（20℃） 1.3761 临界压力/MPa 3.84 偶极矩（25℃，苯） 4.30 爆炸上限（体积比）/% 8.9 爆炸下限（体积比）/% 1.7 闪点/℃ -8.9 蒸发热（25℃）/（kJ·mol-1） 29.73 pKa 10.87 生成热/（kJ?mol-1） -150.72 2)化学性质 与其他伯胺相似。但由于叔碳原子的立体效应，对反应有所选择。例如与环氧乙烷反应生成叔丁氨基乙醇，经高锰酸钾氧化得到硝基叔丁烷。且叔丁胺的衍生物比丁胺、仲丁胺的衍生物稳定。例如与醛反应得到稳定的Schiff