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1、南京化工职业技术学院毕业论文南京化工职业技术学院毕业论文 题目 ： 丙烯羰基合成丁、辛醇工艺安全技术措施 姓 名 赵安松 所在系部 化学工程系 专业班级 安全技术0921 学 号 0901320116 专业名称 工业环保与安全技术 指导教师 陆春荣 2012 年 04 月 目录摘要21.前言32.生产工艺32.1乙醛缩合法32.2发酵法32.3羰基合成法32.3.1高压羰基合成法32.3.2中压法(改良钴法、改良铑法)42.3.3低压羰基合成工艺43. 工艺流程简介43.1 生产原理43.1.1 羰基合成丁醛43.1.2 合成丁醇43.1.3 合成辛醇43.2 工艺流程简介53.2.1 原料气
2、净化63.2.2 丁醛生产6 3.2.3 丁醇生产64. 设备一览表85.丁辛醇生产过程的危险性分析95.1 原料气净化工段的危险性及注意事项95.2 丁醛生产工段的危险性及注意事项95.3 丁醇生产工段的危险性及注意事项95.4 辛醇生产工段的危险性及注意事项106. 产品物料的危险性分析及应急措施106.1 丙烯106.2 丁醛116.3 丁醇126.4 正辛醇137. 生产设备事故分析及应急措施157.1 羰基合成反应釜事故分析及应急措施157.2 泵的事故及应急措施157.3 离心式压缩机事故及应急措施16结束语17参考文献17致谢18丙烯羰基合成丁、辛醇工艺摘要 正丁醇主要用于生产(
3、甲基)丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、乙醇醚、增塑剂DBP等，也可用作溶剂。辛醇主要用于生产邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和对苯二甲酸二辛酯等增塑剂以及(甲基)丙烯酸辛酯，还可用于纸张上浆、照相、胶乳和织物印染等行业，是重要的基本有机化工原料和化学助剂原料。丁醇的主要生产方法有发酵法、乙醛缩合法和丙烯羰基合成法。辛醇生产工艺主要有羰基合成法、乙醛缩合法两种。目前，世界上广泛采用丙烯羰基合成工艺，先生成丁醛，再生成正丁醇/辛醇，副产异丁醇。关键词：DOP、乙醛缩合、羰基合成、丁醛1.前言 丁醇为无色透明的油状液体，有微臭，可与水形成共沸物，沸点117.7。辛醇是2乙基己醇的简称，是无色透明的油状液体，有特别的
4、臭味，与水形成共沸物，沸点185。由于丁醇和辛醇可以在同一装置中用羰基合成法生产，故习惯上称为丁辛醇。正丁醇与辛醇在结构上都含有羟基，因此，在发生反应时，都能表现出饱和一元醇的化学性质。以正丁醇为例：（1）分子间脱水生成醚；（2）与含氧的无机酸或有机酸作用生成酯；（3）氧化反应则生成相应的醛或酸；（4）与五氯化磷作用生成氯丁烷；（5）与氢卤酸作用生成卤烷。丁醇主要作为树脂、油漆和粘接剂的溶剂和增塑剂的原料此外还可被用作选矿用的消泡剂、洗涤剂、脱水剂和合成香料的原料，等等。辛醇可直接作为有机溶剂用于涂料、照相、造纸和纺织等行业，但其最重要的用途是与邻苯二甲酸酐酯化反应得到酯（DOP），DOP是聚
5、氯乙烯的重要增塑剂，用量相当大，其它酯类如脂肪族二元酸酯类及磷酸酯类等，这些酯均可作为塑料的主增塑剂和耐寒辅助增塑剂。 2.生产工艺工业上正丁醇常见有3种生产工艺，分别为发酵法、乙醛缩合法(Aldol法)、丙烯羰基合成法。辛醇生产工艺主要有羰基合成法、乙醛缩合法两种。目前，羰基合成法是丁辛醇主流生产工艺。丙烯羰基合成法，又被称为氢甲酰化法。该工艺过程是丙烯与合成气进行氢甲酰化反应生成正丁醛和异丁醛，丁醛催化加氢得到正丁醇和异丁醇；丁醛经缩合脱水生成2-乙基己烯醛，然后催化加氢得到辛醇。羰基合成丁辛醇装置生产工艺主要工段为：气-液相羰基合成反应，羰基反应液的蒸馏分离，正丁醛缩合反应，正/异丁醛、
6、辛醛加氢反应，辛醇蒸馏精制，正/异丁醇蒸馏精制。2.1乙醛缩合法乙醛在碱性条件下进行液相缩合制得2-羟基丁醛，然后经脱水成为丁烯醛（俗称巴豆醛），丁烯醛再经催化加氢制得正丁醇。此法操作压力低，无异构生产，但流程长、步骤多、设备腐蚀严重，生产成本较高，目前只有少数厂家采用此法生产，此方法已基本被淘汰。2.2发酵法发酵法是粮食或其它淀粉质农副产品，经水解得到发酵液，然后在丙酮-丁醇菌作用下，经发酵制得丁醇、丙酮及乙醇的混合物，通常的比例为6：3：1，再经精馏得到相应产品。由于石油化工业的迅猛发展，发酵法已很难与以丙烯为原料的羰基合成法竞争，因此近年来已很少采用该方法生产丁辛醇产品。随着生物技术工程
7、的发展，近年来采用固定化细胞生产丁醇、丙酮的生产能力已有很大的提高。预计未来，原料将会更加多样化，各种木质纤维素原料将在丙酮、丁醇生产中大量使用，丁醇的产量将会有更大的提高。2.3羰基合成法2.3.1高压羰基合成法19441965年为高压羰基合成法发展阶段，首套工业化装置于1944年在德国鲁尔公司建成。主要包括鲁尔、巴斯夫、三菱化成和库尔曼等几种技术，20世纪60年代采用高压法新建装置较多，成为当时生产丁辛醇的主要方法。羰基合成反应压力为19.629.4MPa。目前高压法在羰基合成醇中仍占一定的位置，主要以生产高碳醇为主。 2.3.2中压法(改良钴法、改良铑法) 1. 壳牌公司改性钴催化剂中压
8、羰基合成工艺 2. 鲁尔铑催化剂中压羰基合成方法 2.3.3低压羰基合成工艺 1. UCC/Daw/Johnson Matty低压羰基合成工艺 2. 三菱化成低压羰基合成工艺 3. 巴斯夫低压羰基合成工艺 4. 美国伊士曼公司羰基合成工艺3. 工艺流程简介3.1 生产原理3.1.1 羰基合成丁醛丙烯与合成气在铑络合物催化剂作用下，羰基合成正、异丁醛的化学反应如下：羰基合成异丁醛的化学反应如下： 3.1.2 合成丁醇将正丁醛和异丁醛一起进行加氢，生成正丁醇和异丁醇3.1.3 合成辛醇正丁醛用碱液作催化剂进行缩合反应生成缩丁醛（丁醛醇），再脱水生成中间产物辛烯醛（EPA），进一步加氢则得辛醇。缩合
9、、脱水化学反应如下：加氢化学反应如下：3.2 工艺流程简介图1 合成丁醛工艺流程图 3.2.1 原料气净化原料合成气经水洗塔脱除合成气中的NH3，并配氧后，经1号合成气净化槽脱除合成气中羰基铁和羰基镍，再经2号合成气净化槽三层净化脱除氧、硫、氯杂质等。经净化后，要求：羰基金属0.05ppm，NH31 ppm，O21ppm，S0.1ppm，Cl0.1ppm。丙烯来自甲醇制烯烃装置，经丙烯净化槽，脱除丙烯中的硫和氯杂质，然后加热汽化成丙烯蒸汽，经过净化后的丙烯中O21ppm，S0.1ppm，Cl0.2ppm。 3.2.2 丁醛生产净化后的合成气和丙烯混合后，进入羰基合成反应器，在铑催化剂作用下，9
10、0120、1.65MPa条件下，通过低压羰基合成反应生产出混合丁醛，然后经稳定塔脱除丁醛中的丙烯、丙烷。 3.2.3 丁醇生产图2 合成丁醇工艺流程图脱除重组分后的混合丁醛进入蒸发器汽化后，进入加氢反应器中，在催化剂的作用下。在0.46MPa和180200条件下，生产出粗混合丁醇。粗品经预精馏塔和精馏塔脱除轻、重组分后，进入异构物塔分离，在塔顶得到纯度99.8的异丁醇产品，塔底得到纯度99.5的正丁醇产品。3.2.4 辛醇生产图3 合成辛醇工艺流程图正丁醛与13 氢氧化钠水溶液混合后，经过加热升温到120即进入缩合反应器。反应温度120130，反应压力0.40.5MPa。反应完成后物料冷却降温
11、即进入层析器，EPA从上层分出送去加氢，下层稀碱液，部分排出需进行废水处理。其余的碱液与加入的新鲜碱液混合，再送入缩合反应系统。辛烯醛喷入蒸发器，经汽化并与氢气混合，出蒸发器的气体通过加热器升温后，进入气相加氢反应器，反应温度150170，反应压力0.50.6 M Pa。该反应放热，反应热经加氢反应器壳程产生蒸汽移出。加氢的反应气体经冷却冷凝，分离出的气体大部分通过循环压缩机升压后与新鲜氢气混合，再进入EPA蒸发器循环使用。少部分的反应气体作为驰放气排入火炬系统。冷凝下来的粗辛醇经加热后再进入液相加氢反应器，一般采用镍基催化剂。粗辛醇进入预蒸馏塔，在真空条件下将轻组分从塔顶蒸出，此轻组分中还含
12、有EPA和辛醇等。因此再将轻组分送入轻组分塔，从塔底回收有用组分返回加氢系统，塔顶馏出物作液体燃料。预蒸馏塔塔底粗辛醇送入精馏塔，在真空条件下将辛醇从塔顶蒸出。4. 设备一览表设备一览表。序号设备名称备注1丙烯净化槽2羰基合成反应器需进口3闪蒸槽4分离器5丁醛稳定塔6丁醛精馏塔7丁醇反应器8丁醇预蒸馏塔9丁醇精馏塔10正、异丁醇分离塔11辛醇缩合反应器12EPA蒸发器13气相加氢反应器14液相加氢反应器15辛醇预蒸馏塔16辛醇精馏塔 典型设备羰基合成反应器丙烯羰基合成反应器结构示意如图716所示，是一个带有搅拌器、冷却装置和气体分布器的不锈钢釜式反应器。搅拌的目的主要为了保证冷却盘管有足够的传热系数，使反应釜内溶液分布均匀，并能进一步改善气流分布。搅拌器转速可以调节：开车前，由于丙烯合成气没有投入，即没有气体通过液层，搅拌功率较大，用低速开车；通入气体后改用高速搅拌，一般控制在100转/分左右。图716丙烯羰基合成反应器结构示意图1催化剂进、出口；2原料进口；3反应物出口；4雾沫回流管；5气体分布板；6搅拌叶轮；7冷却盘管；8搅拌器 5.丁辛醇生产过程的危险性分析5.1 原料气净化工段的危险性及注意事项1.设备跑冒滴漏，出去巡检穿戴好安全设备；2.带好报警仪注意一氧化碳、丙烯的泄漏，防止中毒；3.严禁不带空气呼吸器进
