【正文】 0000 1PRO0100000 DIISO0100000 ETHYL010000000Total Flow kmol/hrTotal Flow kg/hr8200082000230002300011040+5+5Total Flow l/minTemperature C259425120100150100Pressure MPa8888888 產(chǎn)品分離段物料衡算表42 分離精餾塔物料衡算數(shù)據(jù)項(xiàng)物料H2O3C3H7O1C3H7O2C6H14OMIX3MIX4MIX5MIX6Mass Flow kg/hrPROPY0100000000WATER76929ISOPR010001PRO01000000DIISO010000ETHYL010000000500Mass FracPROPY0100000000WATER0ISOPR01001PRO01000000DIISO010000ETHYL010000000Total Flow kmol/hrTotal Flow kg/hrTotal Flow l/minTemperature C100100100Pressure MPa88888888第五章 設(shè)備選型及典型設(shè)備設(shè)計(jì) 反應(yīng)器設(shè)計(jì) 概述流化床反應(yīng)器是一種利用氣體或液體通過(guò)顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并進(jìn)行氣固相反應(yīng)過(guò)程或液固相反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)器。以下計(jì)算使用ASPEN PLUS處理原始數(shù)據(jù)。物料衡算提供表示生產(chǎn)運(yùn)作正常與否、問(wèn)題所在和改進(jìn)途徑的參考數(shù)據(jù)；對(duì)于新建裝置和生產(chǎn)過(guò)程，則可為設(shè)備設(shè)計(jì)、過(guò)程優(yōu)化、過(guò)程控制和經(jīng)濟(jì)評(píng)估等提供必要數(shù)據(jù)。物料衡算可得到一組代數(shù)方程或微分方程。最終得到98%的異丙醇。混合物進(jìn)入干燥塔脫去混合物中的大部分水，水也可以進(jìn)行回收利用。有學(xué)者指出對(duì)催化劑進(jìn)行預(yù)處理可以提高活性，利用極性含氧脂肪族碳水化合物，最好是水合反應(yīng)的產(chǎn)物醇或者醚，浸漬β沸石催化劑，可以提高催化劑的催化活性。h，高于目前國(guó)內(nèi)外各種工藝的技術(shù)水平。在丙烯水合反應(yīng)中，沸石分子篩的水吸附量越小，活性越高，即越是采用疏水性催化劑，對(duì)烯烴水合反應(yīng)越有利。（2）生產(chǎn)過(guò)程能耗低，充分利用能量，進(jìn)行循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。因此，在上述已經(jīng)工業(yè)化的丙烯直接水合生產(chǎn)技術(shù)中，以氣液混相法生產(chǎn)技術(shù)反應(yīng)條件緩和、丙烯轉(zhuǎn)化率高，異丙醇時(shí)空產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)受到人們的廣泛注意和使用。缺點(diǎn)：樹(shù)脂催化劑不耐高溫，溫度不能超過(guò)175℃，且樹(shù)脂催化劑存在流失問(wèn)題，壽命較短。該法采用強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化劑，要求丙烯純度在92%以上、反應(yīng)溫度135～160℃、～、n（丙烯）:n（水）=1:15。缺點(diǎn)：該法為防止磷酸溶出，需要把水轉(zhuǎn)為氣態(tài)，采用了對(duì)平衡不利的高溫低壓反應(yīng)條件，使丙烯單程轉(zhuǎn)化率低，大量未反應(yīng)的丙烯需循環(huán)使用，耗能量大；為了減少副產(chǎn)物的生產(chǎn)量，需用高濃度丙烯（≥99%）做原料；同時(shí)磷酸不斷流失，生產(chǎn)上需補(bǔ)加磷酸。 工藝選擇氣相直接水合法是目前世界上生產(chǎn)異丙醇的主要方法之一，氣相直接水合使用磷酸/硅藻土為催化劑，在反應(yīng)溫度180～260℃，～，n（丙烯）:n（水）=1:，生成粗異丙醇溶液，再入共沸塔分離提濃。表24 我國(guó)異丙醇的供需情況年份產(chǎn)量/萬(wàn)t進(jìn)口量/萬(wàn)t出口量/萬(wàn)t表觀消費(fèi)量/萬(wàn)t表觀消費(fèi)量比上年增長(zhǎng)/%2000200120022003200420052006第三章 工藝技術(shù)方案 概述目前，工業(yè)上異丙醇的生產(chǎn)方法主要是丙烯水合法，可分為丙烯間接水合法和丙烯直接水合法兩種。近年來(lái), 我國(guó)異丙醇的消費(fèi)一直保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。在油墨方面, 2004 萬(wàn)t, 2006 萬(wàn)t, %。 在制藥方面, 主要用作抗生素、維生素萃取劑和藥品膠囊清洗劑等。預(yù)計(jì)2005—2010 年, %的速度增長(zhǎng), 2010 萬(wàn)t, 其中中東歐地區(qū)需求量的年均增長(zhǎng)率最大, %。世界各主要地區(qū)異丙醇的消費(fèi)結(jié)構(gòu)有所不同。 異丙醇的市場(chǎng)分析2005 年, 萬(wàn)t,其中北美、西歐和亞洲地區(qū)是最主要的三個(gè)消費(fèi)地區(qū), 萬(wàn)t, %, 萬(wàn)t, %。還可用作防凍劑、清潔劑、調(diào)和汽油的添加劑、顏料生產(chǎn)的分散劑、印染工業(yè)的固定劑、玻璃和透明塑料的防霧劑等. 　　3．用作油井水基壓裂液的消泡劑，空氣形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。色譜分析標(biāo)準(zhǔn)物。作為溶劑，可用于生產(chǎn)涂料、油墨、萃取劑、氣溶膠劑等。主要用于制藥、化妝品、塑料、香料、涂料等。它是正丙醇的同分異構(gòu)體。是一種用途廣泛的重要有機(jī)化工原料。不溶于水，溶于有機(jī)溶劑，是一種屬低毒類物質(zhì)。 可行性研究結(jié)論（1）本項(xiàng)目利用濟(jì)南市豐富的丙烯，采用的工藝技術(shù)先進(jìn)可靠，符合國(guó)家的能源安全政策和產(chǎn)業(yè)政策，環(huán)保效益優(yōu)異。近年來(lái)，異丙醇的需求量呈上升趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)裝囂已遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到需求量的增長(zhǎng)。作為原料和溶劑，用于醫(yī)藥、農(nóng)藥等行業(yè)，生產(chǎn)氯霉素、涂抹劑、殺菌劑、除草劑、天然產(chǎn)物的萃取劑等?？芍苯幼鳛槿軇?，可以單獨(dú)使用，也可以與其他溶劑混合。 項(xiàng)目意義異丙醇的用途廣泛，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要原料和助劑。46第一章 總論 項(xiàng)目名稱、地址、企業(yè)性質(zhì)及承辦單位項(xiàng)目名稱：新建年產(chǎn)10萬(wàn)噸98%異丙醇項(xiàng)目地 址：山東省濟(jì)南的濟(jì)南化工業(yè)園項(xiàng)目性質(zhì)：新建項(xiàng)目承辦單位：XX化工有限公司 編制依據(jù)1. XXXX指導(dǎo)書；2. 化工部規(guī)劃院編制的《化工建設(shè)項(xiàng)目可行性研究?jī)?nèi)容和深度的規(guī)定》；3.《當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》；4.《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》；5.《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》。我國(guó)卻需大量進(jìn)口，國(guó)內(nèi)很多廠家并沒(méi)有掌握生產(chǎn)方法，無(wú)法連續(xù)生產(chǎn)．即使是已形成規(guī)模的生產(chǎn)裝置也還存在許多諸如能耗高、轉(zhuǎn)化率低等問(wèn)題。作為溶劑，用于汽車拋光涂料、塑料彩印油墨的最好稀釋劑、膠片工業(yè)用洗滌劑和干燥劑、電等電子工業(yè)。異丙酵主要生產(chǎn)工藝有丙烯直接水合法、丙烯硫酸氧化法和丙酮加氫法三種，前二種工藝均以丙烯為原料。異丙醇的進(jìn)口量已達(dá)10．3萬(wàn)噸(2003年)。（2）本項(xiàng)目原料、燃料供應(yīng)有可靠的保證，用水供應(yīng)有保證，交通運(yùn)輸方便，建廠條件優(yōu)越。丙烯是三大合成材料的基本原料，主要用于生產(chǎn)丙烯腈、異丙烯、丙酮和環(huán)氧丙烷等。主要用作溶劑、合成化學(xué)中間體,在日用化學(xué)品及醫(yī)藥中均有應(yīng)用,另外,異丙醇還廣泛用作石油燃料的添加劑,應(yīng)用在汽車和航空燃料等方面。無(wú)色透明液體，有似乙醇和丙酮混合物的氣體。表22 異丙醇的物理性質(zhì)相對(duì)分子量沸點(diǎn)熔點(diǎn)相對(duì)蒸汽密度（空氣=1）相對(duì)密度（水=1）爆炸上限47 異丙醇的用途1．作為有機(jī)原料和溶劑有著廣泛用途。還可用作防凍劑、清潔劑、調(diào)和汽油的添加劑、顏料生產(chǎn)的分散劑、印染工業(yè)的固定劑、玻璃和透明塑料的防霧劑等。作為化工原料，可生產(chǎn)丙酮、過(guò)氧化氫、甲基異丁基酮、二異丁基酮、異丙胺、異丙醚、異丙醇醚、異丙基氯化物，以及脂肪酸異丙酯和氯代脂肪酸異丙酯等。與氧化劑能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)。 萬(wàn)t, %。%, %。 其次是亞洲地區(qū), %。 在油墨中, 主要用作水基涂料的助劑和稀釋劑。隨著國(guó)內(nèi)包裝品、廣告、出版等行業(yè)迅速發(fā)展, 對(duì)油墨等的需求也大幅度增加, 相應(yīng)對(duì)異丙醇的需求量也將不斷增加。1997 萬(wàn)t, 2002 萬(wàn)t, 1997—%。丙烯間接水合法因“三廢”污染、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重和生產(chǎn)成本高等問(wèn)題，20世紀(jì)80年代后該法被逐漸淘汰。丙烯單程轉(zhuǎn)化率為5%～7%，異丙醇選擇性為98%。該法使用活性、選擇性良好的鎢系雜多酸催化劑，催化劑溶于來(lái)自精制工序的循環(huán)工藝水中，在反應(yīng)溫度240～280℃，n（丙烯）:n（水）=1:27，進(jìn)行接觸反應(yīng)，生成異丙醇水溶液，再入共沸塔分離提濃。由于反應(yīng)采用了中壓、低溫的有利于化學(xué)平衡的工藝條件，故能得到較高的丙烯轉(zhuǎn)化率，丙烯的單程轉(zhuǎn)化率70%左右，異丙醇選擇性大于96%。對(duì)于丙烯直接水合反應(yīng)過(guò)程，在低溫、高壓的條件下，丙烯的平衡轉(zhuǎn)化率高。 工藝介紹通過(guò)對(duì)三種丙烯直接水合生產(chǎn)工藝的各自特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，可以看出無(wú)論是從收率、生產(chǎn)成本、裝置投資，還是從安全操作、環(huán)保的角度看，氣液混相法更為理想。（3）對(duì)三廢進(jìn)行綜合處理，采用新型處理方式，污染大大降低，對(duì)環(huán)境友好。其原因是由于在疏水性沸石催化劑中抑制了水的凝結(jié)，而對(duì)酸中心吸附烯烴分子的影響變小，或者說(shuō)疏水性沸石避免了吸附水所造成的酸強(qiáng)度下降。該催化劑還通過(guò)了2000h水熱穩(wěn)定性試驗(yàn)、再生性能優(yōu)良，并配套開(kāi)發(fā)出中壓丙烯水合全流程工藝。 工藝流程設(shè)計(jì)本工藝生產(chǎn)烯烴可分為如下單元：反應(yīng)段、產(chǎn)品分離段。剩下的混合物進(jìn)行間歇精餾脫去混合物中的正丙醇，正丙醇可以回收用作燃料。第四章 物料衡算 概論物料衡算是推導(dǎo)描述物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律數(shù)學(xué)模型的直接而簡(jiǎn)便的方法。對(duì)于體系內(nèi)任一點(diǎn)的參數(shù)完全不隨時(shí)間而變化，且只含一個(gè)因變量的連續(xù)穩(wěn)定過(guò)程，所得代數(shù)方程就是該過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。 衡算方法物料衡算是根據(jù)質(zhì)量守恒定律，利用某進(jìn)出化工過(guò)程中某些已知物流的流量和組成，通過(guò)建立有關(guān)物料的平衡式和約束式，求出其他未知物流的流量和組成的過(guò)程。 反應(yīng)段物料衡算表41 反應(yīng)器物料衡算數(shù)據(jù)項(xiàng)在用于氣固系統(tǒng)時(shí)，又稱沸騰床反應(yīng)器。例如催化裂化過(guò)程，催化劑在幾分鐘內(nèi)即顯著失活，須用上述裝置不斷予以分離后進(jìn)行再生。(2) 反應(yīng)器直徑、高度和封頭的確定設(shè)反應(yīng)器的直徑為D，反應(yīng)器高度H，則長(zhǎng)徑比r=H/D，其值一般為13，綜合考慮單位體積內(nèi)的傳質(zhì)面積、反應(yīng)停留時(shí)間、加工難度以及設(shè)備費(fèi)用等因素，選定r=3。反應(yīng)器的實(shí)際體積為V=(π/4)D2H=