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1、摘 要本设计是关于年产80 000吨丁辛醇合成气净化及羰基合成的工艺设计。在该设计中首先叙述了丁辛醇生产的意义与应用及生产方法，确定了羰基合成的工艺路线。并在此基础上进行物料衡算、热量衡算、关键设备的选择和计算。依据车间布置设计的原则，对车间及设备进行了合理的布置。对自动控制、环境保护做了详细的说明。在这些基础上绘制了带控制点的流程图。顺利的完成了10 000字的化工课程设计说明书，关键词：丁辛醇;羰基合成;工艺设计;物料衡算;热量衡算AbstractThe significance and application,market analyze,development trend of but
2、anol and octanol at home and abroad and productive methods were stated in the instruction.The process of OXO synthesis is confirmed.On the basis were stated in the instruction.0n the basis of the process,the calculation of the material balance and heat balance was calculated,and the key equipments w
3、as selected and calculated.According to the principle of workshop layout and methods of treating process wastes,electricity power supply,feeding,heating and ventilation were described in detail.Under the conditions of the process,the process and instrument diagram,processing equipment diagram and pl
4、ant layout diagram were drown.The design instruction with 20000 words was finished. Key Word ：Butanol and octanol;OXO synthesis; Process design,;The calculation of the material balance; heat balance目 录摘 要IAbstractII第1章 总 论11.1概述11.1.1 意义与作用11.1.2 产品的性质与特点21.1.3 产品的生产方法概述21.2 设计依据31.3 原料及产品规格3主要原料规格及
5、技术指标3第2章 工艺设计与计算52.1 工艺原理52.2 工艺路线的选择52.3 工艺流程简述62.3.1流程示意图62.3.2各工段工艺流程62.4 工艺参数82.5 物料衡算82.5.1物料衡算的意义和作用82.5.2 物料衡算的方法与步骤92.5.3. 物料衡算92.6 热量衡算122.6.1能量衡算的意义与作用122.6.2热量衡算及所需媒质的量132.6.3热量计算15第3章 全流程的Aspen模拟计算23第4章 自动控制264.1 自控设计原则264.2 自控水平与控制点26第五章 环保措施275.1 三废的产生情况275.2 三废处理情况27结束语28参考文献29致 谢30第1
6、章 总 论1.1 概述1.1.1 意义与作用丁辛醇是重要的基本有机化工原料。它有三个重要的品种：正丁醇、异丁醇、辛醇。正丁醇主要用于生产丙烯酸丁酯、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、联二酸二丁酯等酯类产品。前者用于涂料和粘合剂，后者为PVC的增塑剂。用丁醇生产的邻苯二甲酸二丁酯和脂肪族二元酸酯类增塑剂，广泛用于各种塑料和橡胶制品的生产。丁醇是生产丁醛、丁酸、丁胺和醋酸丁酯等有机化合物的原料，可用做树脂、油漆、粘接剂的溶剂及选矿用的消泡剂，也可用做油脂、药物和香料的萃取剂及醇酸树脂涂料的添加剂 。现在能源以燃煤为主，占煤炭产量75%的原煤用于直接燃烧，煤燃烧过程中产生严重污染，如烟气中CO2 是温室气
7、体，SOx可导致酸雨形成，NO也是引起酸雨元凶之一，同时在一定条件下还可破坏臭氧层以及产生光化学烟雾等。总之燃煤产生的烟气是造成生态环境破坏的最大污染源之一。中国的能源消费占世界的8%9%，SO2 的排放量占到世界的15.1%，燃煤所排放的SO2又占全国总排放量的87%。中国煤炭一年的产量和消费高达12亿吨，SO2的年排放量为2000多吨，到2010年中国煤炭量达18亿吨，SO2的排放量达到3300万吨。烟气脱硫技术是控制SO2和酸雨危害最有效的手段之一，按工艺特点主要分为湿法烟气脱硫、干法烟气脱硫和半干法烟气脱硫2。据统计,CO2浓度超过70010-6会使少数比较敏感的人感到有不良气味并有不
8、舒适的感觉;CO2浓度超过100010-6会使人有不舒适的感觉,并易引起人员产生嗜睡。国内尚无商业建筑CO2浓度的卫生标准规定。丙烯中常常含有H2O、S、O2、As和炔烃等杂质，这些杂质容易使催化剂活性降低，甚至中毒失去活性，影响装置的正常生产，必须进行精制脱出丙烯中的微量杂质，保证装置的正常进行4。本次的设计题目为年产8万吨丁辛醇合成气净化及羟基合成工段的初步设计。在合成气和丙烯原料中都含有微量的含有H2O、S、O2 、As和炔烃等杂质。这些杂质容易影响装置的正常生产。则需要将杂质除去。本设计的主要内容为利用活性炭、硫化铂、浸苛性钠的活性氧化铝、浸苛性钠的活性氧化锌除去S、O2 、HCNHc
9、l、Fe(CO)5 /Ni(CO)4 等杂质。1.1.2 产品的性质与特点 本装置产品为丁醇和2-乙基己醇。1.丁醇 （Butyl alcohol）分子式C4H9OH，有四种同分异构体正丁醇 CH3CH2CH2CH2OH，异丁醇（CH3）2CHCH2OH，仲丁醇CH3CH（OH）CH2CH3和叔丁醇（CH33COH。均为无色有毒的易燃液体，能溶于多种有机溶剂中。2.正丁醇（n-Butyl alcohol）英文名称 1-Butanol。产品理化性质：分子式C4H10；系统命名为1-丁醇。分子量：74.12，熔点-90.2，相对密度为0.810 g/mol。无色透明液体，沸点117.5，凝固点-8
10、9.5，闪点36-38，自然点365，微溶于水，能与乙醇和乙醚混溶。3.异丁醇（i-Butyl alcohol）产品理化性质：分子式C4H10；系统命名为2-甲基-1-丙醇。分子量：74.12，熔点-108，相对密度为0.805g/mol。无色透明液体，沸点108.0，凝固点37.7，闪点28，自燃点426.6，易溶于水，乙醇和乙醚。折光率（n20）：1.395-1.397。4.辛醇（Octyl alcohol） 英文名称2-ethyl hexanol.产品理化性质：无色透明油状液体，沸点185，凝固点-76，闪点85，自燃点270，与水可形成共沸物，能与醇、氯仿、醚等多种有机溶剂互溶，分子量
11、130。23，分子式C8H18O，密度0.524，熔点-195，折光率（n20）：1.428-1.431。1.1.3 产品的生产方法概述丁辛醇的生产工艺有两种路线2。一种是以乙醛为原料，巴豆醛缩合加氢法；另一种是以丙烯为原料的羰基合成法。由于发酵法及乙醛法工艺流程长，设备腐蚀严重，极不经济，现有装置已基本淘汰。当今丁辛醇生产的主要方法是以丙烯为原料的羰基合成法。以丙烯为原料的羰基合成法又分为高压钴法、改性铑法、高压铑法和改性铑法。其中改性铑法是当代丁辛醇合成技术的主流。改性铑法又分为气相循环和液相两种。液相循环改性铑法是当今世界最先进，最广泛使用的丁辛醇合成技术。高压羰基合成技术是1940年由
12、德国开发成功的，1970年发展到顶峰。该法以钴盐作为催化剂，反应压力为20-30MPa。中压羰基合成技术是壳牌公司首先采用的。该法采用一种有机膦配位体钴做催化剂。反应温度在104200，反应压力为6.5MPa。低压羰基合成技术是在70年代中期出现的，是丁辛醇生产技术的一个突破。1976年低压铹法羰基合成丁醛工业装置在波多黎各投产成功。1.2 设计依据1.齐齐哈尔大学化学与化学工程学院化工系颁发的化工系毕业教学环节文件汇编。2.首选依据是老师布置的“任务书”年产八万吨丁辛醇合成气净化及羰基合成车间的初步设计。3.依据学苑出版社出版的化工工程设计。1.3 原料及产品规格主要原料规格及技术指标表1-
13、2 丙烯原料规格及技术指标化学级丙烯丙烯9510-2mol最低丙烷、甲烷和乙烷510-2mol最高乙烯2010-6mol最高甲基乙炔及丙二烯1510-6mol最高氧510-6mol最高总硫110-6wt最高C4及C4以上的烃510-6mol最高乙炔110-6mol最高氢510-6mol最高总氯（以HCL计）110-6mol最高绿油1010-6wt最高水份2010-6wt最高醇（以甲醇计）510-6wt最高CO+CO21510-6mol最高进界区状态；液态压力：2.2-2.8MPa.a温度：环境在生产丁辛醇过程中，原料合成气与丙烯中含有H2O、S、O2、As和炔烃等杂质，这些杂质容易使催化剂活性
14、降低，甚至中毒失去活性，影响装置的正常生产，必须进行精制脱出丙烯中的微量杂质，保证装置的正常进行。因此工段主要为利用催化剂将微量杂质脱出。催化剂的规格见表1-3。表1-3 催化剂规格名称型号 规格 规格一次用量硫化铂进口：C53-2国产：BC-02-0093mm直径挤压成型脱除 合成气 中的氧1121（第一层） 5.5 m3Pt0.0810-2wt活性碳进口：207A国产：JB-15-10目颗粒状 脱除合成气 中的羰基铁 和羰基镍 1120 8.5 mCTC值55-6010-2 水分1010-2wt浸苛性钠的活性氧化铝 进口：ICI-59国产：T4023-5mm球脱除合成气中的氨1121（第一层）4 m3 Na2O1210-2wtAl2O3（高表面） Al2O3（高表面） 其余松密度900kg/ m3 铑催化剂 ROPAC 国产：BG-2-007 Rh；19-2110-2wtOXO反应催化剂年用量70 kg氯化物：0.110-2wt铁：0.00510-2wt锌：0.00
