【正文】 和明火有燃燒爆炸的危險(xiǎn)。生產(chǎn)工藝：由甲苯加氫制得，反應(yīng)式如下：上述反應(yīng)溫度為150℃，經(jīng)加氫5h，可得到較純的甲基環(huán)已烷；再經(jīng)濃硫酸、水和5%氫氧化鈉溶液和水，依次洗滌，脫水劑干燥最后進(jìn)行蒸餾而得成品。涂改液一般也是以甲基環(huán)己烷做為主要成分。甲基環(huán)己烷是重要的有機(jī)溶劑和萃取劑，可用作橡膠、涂料、清漆用溶劑，用作油脂萃取劑等。在紫外光或過氧化物存在下能發(fā)生氧化反應(yīng)。第一章 引言 述甲基環(huán)已烷（Methyl cyclohexane）CH3C6H11，含量≥%，熔點(diǎn)(℃)：，密度（水=1）：，沸點(diǎn)(℃)：，對(duì)蒸氣密度（空氣=1）：，飽和蒸汽壓（kPa）(22℃),燃燒熱(kJ/mol)：，臨界溫度(℃)：，臨界壓力(MPa)：，閃點(diǎn)(℃)：，爆炸上限%(V/V)：，引燃溫度(℃)：250，爆炸下限%(V/V)：，溶解性：不溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯、石油醚、四氯化碳等。在三氯化鋁作用下異構(gòu)化為乙基環(huán)戊烷和二甲基環(huán)戊烷。在室內(nèi)裝修中，不為國(guó)家限制級(jí)有機(jī)溶劑，環(huán)保效果較苯要好。 Antonie 方程： ()相法，而西歐和日本主要采用液相法。 危險(xiǎn)特性：其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。高速?zèng)_擊、流動(dòng)、激蕩后可因產(chǎn)生靜電火花放電引起燃燒爆炸。~。操作人員應(yīng)穿戴防護(hù)用具。就醫(yī)。如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸。包裝標(biāo)志： 易燃液體； 包裝方法： （Ⅱ）類，玻璃瓶外要用木箱或鎢塑箱加固或桶裝； 操作注意事項(xiàng)：密閉操作，全面通風(fēng)。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。庫(kù)溫不宜超過30℃。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。 論證設(shè)計(jì)方案，確定設(shè)計(jì)流程及方法，掌握化工過程物料衡算，能量衡算，以及主要工藝設(shè)備（反應(yīng)器、分離設(shè)備、換熱設(shè)備等）計(jì)算原理和方法；基本掌握過程和設(shè)備的物料參數(shù)（如溫度、壓力、流量等）控制指標(biāo)的確定方法和控制方案；掌握繪制物料流程圖，帶控制點(diǎn)的流程圖和主要設(shè)備圖的要求和標(biāo)準(zhǔn)；初步掌握撰寫設(shè)計(jì)說明書的基本內(nèi)容和要求。有機(jī)液體氫化物儲(chǔ)氫作為一種新型儲(chǔ)氫技術(shù)，具有儲(chǔ)氫量大、儲(chǔ)存設(shè)施簡(jiǎn)便、維護(hù)保養(yǎng)安全而方便等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外都非常重視這項(xiàng)技術(shù)的研究。另外，甲基環(huán)已烷是重要的有機(jī)溶劑及萃取劑，廣泛用于橡膠、涂料、清漆、油脂等行業(yè)，也用于色譜淋洗劑、標(biāo)準(zhǔn)物等。由于實(shí)驗(yàn)室研究的條件局限性，該催化劑應(yīng)用至工業(yè)生產(chǎn)之前，仍需對(duì)于催化劑的耐熱性，反應(yīng)器的形式，生產(chǎn)工藝及其操作條件進(jìn)行中試規(guī)模的實(shí)驗(yàn)。有苯樣氣味。相對(duì)密度閃點(diǎn)（閉杯） ℃。低毒，半數(shù)致死量（大鼠，經(jīng)口）5000mg/kg。甲苯衍生的一系列中間體，廣泛用于染料；醫(yī)藥；農(nóng)藥；火炸藥；助劑；香料等精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)，也用于合成材料工業(yè)。甲苯及苯衍生物經(jīng)磺化制得的中間體，包括對(duì)甲苯磺酸及其鈉鹽；CLT酸；甲苯2,4二磺酸；苯甲醛2,4二磺酸；甲苯磺酰氯等，用于洗滌劑添加劑，化肥防結(jié)塊添加劑；有機(jī)顏料；醫(yī)藥；染料的生產(chǎn)。對(duì)小鼠致死濃度為30~35mol/L。、通風(fēng)的庫(kù)房中，遠(yuǎn)離火種、熱源，最高倉(cāng)溫不宜超過30℃，防止陽(yáng)光直射。第二章 過程說明 反應(yīng)方程式： 反應(yīng)過程的分析 甲苯加氫已是一個(gè)成熟技術(shù)，有關(guān)反應(yīng)機(jī)理及動(dòng)力學(xué)研究都有了少的報(bào)道。從工程上來講，要求原來的甲苯加氫變?yōu)闅庀喾磻?yīng)，甲苯不是在常態(tài)下，所以溫度還要升高，并且要有一定的壓力，反應(yīng)的正方向是體積縮小的，壓力加大促使反應(yīng)向正方向進(jìn)行，參考經(jīng)驗(yàn)值，經(jīng)實(shí)際工藝校核，確定反應(yīng)溫度為200~220℃，甲苯加氫催化劑小試是在絕熱條件下進(jìn)行的。 流程簡(jiǎn)述從界區(qū)外來的甲苯進(jìn)入T101甲苯槽，經(jīng)過P101泵送，并與氫氣流量比值調(diào)節(jié)計(jì)量后進(jìn)入預(yù)熱器。~。氣體中的甲基環(huán)已烷產(chǎn)品經(jīng)循環(huán)水冷凝冷卻進(jìn)入V104烷中間槽，烷中間槽的成品靠系統(tǒng)的壓力，通過液位調(diào)節(jié)送入T101成品槽，并自流送至界外的灌裝設(shè)施，裝桶外售。根據(jù)新增控制點(diǎn)數(shù)需對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容改造，將新增的控制回路納入其系統(tǒng)內(nèi)。流量信號(hào)經(jīng)比值運(yùn)算后作為氫氣流量調(diào)節(jié)器的外給定值。原試驗(yàn)裝置東南西三面毗鄰廠內(nèi)道路，北面變配電室和儀表室，整個(gè)區(qū)域?yàn)榉叫?，大小約5040m。, ，；豎直面以11，22兩個(gè)剖面將其剖開，主要設(shè)備的相對(duì)位置就比較清楚了，以圖面的方向自南向北：甲苯槽T101，成品槽T102a/b位于同一水平位置，處在最前面；在11剖面上有甲苯加料泵P101a/b,熱水泵P102a/b，熱水循環(huán)泵P103a/b預(yù)熱器V102，換熱器E103，冷凝器E104，汽水分離器V101,熱水槽V102，尾氣緩沖器V103；在22剖面上有加氫反應(yīng)器R101，汽化器E102,烷中間罐V104,氫氣緩沖罐V105；T101，T102a/b在地面上，所有的泵都在地面上，另外E102,V104,V105著地，其余設(shè)備都懸空。第三章 工藝計(jì)算書 設(shè)計(jì)條件生產(chǎn)能力：年產(chǎn)甲基環(huán)己烷3000噸，年操作時(shí)間7200小時(shí)。對(duì)于某一個(gè)體系，或者是任何一個(gè)化工工藝過程，不論是物理加工過程還是化學(xué)加工過程，也不論是總過程還是單元過程，都是根據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行平衡計(jì)算的。因此其衡算式成為：輸入物料量177。并結(jié)合物料流程示意圖對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算。烴類雜質(zhì)流量：% = 。y3,甲苯 =100% = %。反應(yīng)器入口氣組成列表如下：表 31 反應(yīng)器入口氣摩爾百分比組成甲 苯氫 氣氮 氣雜 質(zhì)合 計(jì)%() 100（2）.反應(yīng)器出口氣組成 （%）(4,7點(diǎn))反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為100%，甲苯全部變?yōu)榧谆h(huán)已烷；甲基環(huán)已烷的流量：。反應(yīng)器出口氣總量：+++ = y4,甲環(huán) = y7,甲環(huán)=100% = %。 烴類雜質(zhì)的流量：。甲苯入汽化器組成見表（33）：表 33 原料甲苯的組成組成甲苯雜質(zhì)合計(jì)%（） 100（4）.氫氣入氣化器的組成 （%）(5,6點(diǎn)) 氫氣流量：。 y5,氮?dú)?= y6,氮?dú)? 100% = 7%。 y9,氫氣 =100% = %。在物料衡算之后，工藝過程涉及能耗時(shí)必須進(jìn)行能量衡算。 預(yù)熱器能量衡算 能量衡算示意圖（32）： 圖 32熱平衡式： Q1 + Q3 = Q2 + Q4 （36）查化學(xué)工業(yè)出版社出版的《化學(xué)工程手冊(cè)____化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)》第一篇得以下數(shù)據(jù)：△Hr,H2O,179℃ = = Cp,甲苯,25℃ = = Cp,甲苯,130℃ = = Q1, Q2 為潛熱，Q3, Q4為顯熱；Q1 Q2 = NH2O △Hr,H2O,179℃ Q3 = N甲苯 Cp,甲苯,25℃T1Q4 = N甲苯 Cp,甲苯,130℃ T2Q1 蒸汽帶入預(yù)熱器的熱量，；Q2 飽和水出預(yù)熱器帶走的熱量，；Q3 甲苯進(jìn)入預(yù)熱器帶入的熱量，；Q4 甲苯出預(yù)熱器帶走的熱量，；NH2O 飽和水蒸汽的量，T1 甲苯進(jìn)入預(yù)熱器的溫度，25℃；T2 甲苯出預(yù)熱器的溫度，130℃由熱平衡式變換得：Q1 Q2 = Q4 – Q3代入數(shù)據(jù)算得：NH2O = 汽化器熱量衡算能量衡算示意圖(33)：圖 33熱平衡式： Q1 + Q3 + Q5 = Q2 + Q4 + Q6 （37）查化學(xué)工業(yè)出版社出版的《化學(xué)工程手冊(cè)____化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)》第一篇得以下數(shù)據(jù)：△Hr,H2O,230℃ = 900= Cp,H2,130℃ == Cp,H2,180℃ = = Q5, Q6 為潛熱，Q1, Q2為顯熱, ，Q3, Q4既有顯熱又有潛熱；Q5 – Q6 = NH2O △Hr,H2O,230℃ Q1 = NH2 Cp,H2,130℃ T1= Q2= NH2Cp,H2,180℃ T2=Q1 氫氣進(jìn)入汽化器帶入的熱量，；Q2 氫氣出汽化器事走的熱量，；Q5 230℃的水蒸汽進(jìn)入汽化器帶入的熱量，；Q6 230℃的飽和水出汽化器帶走的熱量，；T1 氫氣進(jìn)入汽化器的溫度，130℃；T2 氫氣出汽化器的溫度，180℃要求Q3, Q4首先要判斷甲苯汽化的溫度點(diǎn)參考化學(xué)工業(yè)出版社出版的《化學(xué)工程手冊(cè)____化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)》中的kirchhoff法： （38） （39）式中 Pvp在T溫度下的蒸汽壓，mmHg；Tb 常壓下的沸點(diǎn)，K；Tc 臨界溫度，K；Pc 臨界壓力，atm通過kirchhoff法判斷，甲苯在150℃汽化，甲苯放出的熱量通過設(shè)定下面的過程圖（34）來求?。簣D 34查1980年化學(xué)工業(yè)出版社出版的《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一篇，上冊(cè)得以下數(shù)據(jù)：△Hv,甲苯,150℃ =80 = Cp,甲苯,130℃,l = Cp,甲苯,150℃,l = Cp,甲苯,150℃,g = = Cp,甲苯,180℃,g = 36 = 由圖中可知：H4 = H1+H2+H3 （310）H1 = Cp,甲苯,150℃,l T2 + Cp,甲苯,130℃,l T1 = H2 = △Hv,甲苯,150℃ = H3 = Cp,甲苯,180℃,g T3 + Cp,甲苯,150℃,gT2 = H4 = H1+H2+H3 = 由熱平衡式變換得：Q5–Q6 = Q4 Q3 +Q2–Q1 （311）即： NH2O△Hr,H2O,230℃ = N甲苯△H4 +Q2–Q1 （312）NH2O 汽化器中用來預(yù)熱的蒸汽的量，；N甲苯 在汽化器中汽化的甲苯的量，；代入數(shù)據(jù)算得： NH2O = 反應(yīng)器熱量衡算 能量衡算示意圖(35)： 圖 35首先 ： 查1980年化學(xué)工業(yè)出版社出版的《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一篇，上冊(cè)得以下數(shù)據(jù)：Cp,甲苯,200℃,g =39 Cp,甲苯,180℃,g =36 Cp,氫氣,200℃ =Cp,氫氣,180℃ =Cp,氮?dú)?200℃ = Cp,氮?dú)?180℃ = 甲苯吸熱: △H1= Cp,甲苯,200℃,g T2 –Cp,甲苯,180℃,g T1 氫氣吸熱：△H2= Cp,氫氣,200℃ T2 –Cp,氫氣,180℃ T1 氮?dú)馕鼰幔骸鱄3= Cp,氮?dú)?200℃ T2 –Cp,氮?dú)?180℃ T1T1 混合氣進(jìn)入反應(yīng)器前的溫度，180℃T2 混合氣進(jìn)入反應(yīng)器后的溫度，200℃混合氣吸熱總量：Q = N甲苯△H1+ N氫氣△H2+ N氮?dú)狻鱄3 （313） 代入數(shù)據(jù)得：Q =104 kJ來自外界預(yù)熱蒸汽所需的量如圖（36）所示：圖 36查得：Cp,H2O,g = Cp,H2O, 100℃,l = Cp,H2O, 179℃,l = H2 = Cp,H2O,g (T2 T1)H3 = △Hvap = H4 = 1/2(Cp,H2O, 100℃,l + Cp,H2O, 179℃,l)(T3 – T2) （314） H1 = H2 + H3 H4 代入數(shù)據(jù)算得： H1 = 預(yù)熱蒸汽所放出的熱量等于混合氣吸收的熱量即 Q = N蒸汽H1N蒸汽 反應(yīng)器中用來預(yù)熱的蒸汽的量，；Q 混合氣由180℃變?yōu)?00℃時(shí)所要吸收的熱量，KJ。查高等教育出版社出版的《化工過程的物料衡算和能量衡算》 李應(yīng)麟 尹其光 編得以下數(shù)據(jù): 化合物的熱熔： （321）化合物 a b102 c105 d109 H2 N2 甲基環(huán)已烷 熱平衡式： （322） （323）NH2 新鮮進(jìn)氣中氫氣的物質(zhì)的量，kmol；NN2 新鮮進(jìn)氣中氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，kmol；N`H2 加氫反應(yīng)氣中氫氣的物質(zhì)的量，kmol；N`N2 加氫反應(yīng)氣中氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，kmol；N`甲環(huán) 加氫反應(yīng)氣中甲基環(huán)已烷的物質(zhì)的量，kmol；dT 指溫度由25℃上升到T℃；dT` 指溫度由200℃下降到T℃代入數(shù)據(jù)可算出： T = 130℃ 冷凝器的能量衡算冷凝器能量衡算示意圖見圖（310）：冷凝器H2，N2（g）130℃H2O（l）40℃