年产6万吨乙醛生产工艺及反应装置设计

太过爱你忘了你带给我的痛 2024-04-01 12:36 78阅读 0赞

目 录  
摘 要 I  
Abstract II  
第1章 绪论 1  
1.1选题背景及意义 1  
1.2研究现状 1  
1.3设计参数 2  
第2章 工艺流程设计 4  
2.1生产工艺原理 4  
2.2生产工艺流程 6  
2.2.1反应工序 7  
2.2.2蒸馏工序 9  
2.2.3触媒再生工序 9  
2.2.4中间罐区工序 10  
2.2.5成品罐区工序 11  
第3章 设计工艺计算 12  
3.1物料衡算 12  
3.1.1 反应系统的物料衡算 12  
3.1.2 精馏系统的物料衡算 20  
3.2热量衡算 22  
3.3反应器的设备计算 29  
3.3.1反应器的设备计算 29  
3.3.2反应器（鼓泡塔）气液鼓泡层高度HGL的计算 30  
3.3.3成品冷凝器计算 32  
3.3.4冷凝液泵计算 33  
3.3.5 醛塔最小回流比的计算 35  
3.3.6纯醛塔理论板数的计算 39  
3.3.7精馏塔计算 41  
第4章 生产设备原材料概述 48  
4.1主要设备一览表 48  
4.1.1反应工序 48  
4.1.2蒸馏工序及其他工序 49  
4.2主要设备及催化剂溶液组成的选择 50  
4.2.1反应器 50  
4.2.2催化剂溶液的组成对其活性和稳定性的影响 51  
4.3原材料及动力消耗定额 52  
第5章 安全生产、环保及经济技术分析 54  
5.1安全生产 54  
5.1.1防火、防爆及卫生等级 54  
5.1.2原材料成品及卫生安全浓度 54  
5.1.3防火须知 55  
5.2三废处理 56  
5.3经济技术分析 56  
参考文献 58  
致 谢 59  
附 录 60  
1.2研究现状  
乙醛是一种醛，性状为无色易流动液体，有刺激性气味。熔点－121℃，沸点20.8℃，相对密度小于1。可溶于水和乙醇等一些有机物质。易燃易挥发，蒸气与空气能形成爆炸性混合物，爆炸极限4.0％～57.0％（体积）。市场上出售的大都是40%乙醛水溶液，要想得到纯度高的乙醛，可往三聚乙醛中加入1%-5%的98%的浓硫酸，蒸馏制得。冷凝水要用冰水，盛接瓶放在冰水中，小心操作。得到的乙醛密封放到冰箱中。主要用途： 用于制造醋酸、醋酐、合成树脂、橡胶、塑料、香料，也用于制革、制药、造纸、医药，用作防腐剂、防毒剂、显像剂、溶剂、还原剂等。  
乙炔液相水合法已有60多年的工业化历史，至今工业化还在采用，该法以乙炔为原料，在硫酸溶液用高价汞盐为催化剂，乙炔与水直接反应生成乙醛，可以得到高纯度、高产率的乙醛。但有三个缺点：一是需要使用毒性大、价格昂贵的汞盐做催化剂，有损生产操作者的健康；二是因反应在硫酸溶液中进行，必须使用耐腐蚀的生产设备；三是催化剂稳定性差，需要庞大的催化剂再生设备。故其发展受到限制。虽然非汞盐催化剂气相制乙醛的方法，已进行了大量研究工作，但尚未大规模生产。  
乙醇氧化脱氢法虽然技术成熟，乙醛的产量高，但其原料来源困难，故不能大规模生产。  
丙烷—丁烷气相氧化制乙醛的方法，一方面受到原料产地的限制，同时氧化物比较复杂，分离困难，乙醛收率不高。  
乙烯直接氧化法是直接以石油裂解乙烯为原料一步合成，原料来源丰富，工艺过程简单，反应条件温和，选择性高，易于实现工业化，是生产乙醛最经济的一种方法。  
乙烯液相氧化法制乙醛是六十年代的新工艺，是目前公认的最经济的方法。乙烯直接氧化法是将乙烯和空气（或氧气）通入氯化钯和氯化铜的盐酸溶液中，乙烯氧化而成乙醛。这种方法流程简单，公用设施量少，故基建费用省；原料乙烯的来源丰富，价格便宜，处理、贮运安全；反应的选择性良好，副产物醋酸、草酸、高级醛和酮类，氯化烃类生成量少；乙醛的收率高（90-95%）。其最大缺点是盐酸的腐蚀性大，需用钛合金钢设备。  
目前世界上主要有两条生产乙醛的工艺路线，一条是以乙醇为原料，经催化氧化生产乙醛；另一条是以乙烯为原料进行催化氧化反应生产乙醛。国际上几乎都采用乙烯路线生产乙醛而我国乙醇法和乙烯法两条路线都存在，但大型乙醛生产装置多数以乙烯为原料生产乙醛。  
乙烯直接氧化法是直接以石油裂解乙烯为原料一步合成，原料来源丰富，工艺过程简单，反应条件温和，选择性高，本文转载自http://www.biyezuopin.vip/onews.asp?id=12113易于实现工业化，是生产乙醛最经济的一种方法。  
本设计在考虑了种种原因的基础上，采用了一段乙烯直接氧化法制乙醛的工艺。  
1.3设计参数  
一、设计项目名称：年产6万吨乙醛生产工艺及反应装置设计  
二、工艺设计条件：  
（1）新鲜乙烯纯度99.7 %（余已乙烷计）  
（2）新鲜氧气纯度99.0 %（余已氮气计）  
（3）原料气配比C2H4:O2:其它=65∶17∶18  
（4）乙烯单程转化率 38.08%  
（5）催化剂选择性 97.92%  
（6）催化剂生产能力 134.90Kg乙醛/m催化剂小时  
（7）副产物分配（表1-1）  
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