【正文】 進(jìn)行回收。平均換熱面積為 。C /W) 熱流量 /kW 傳熱溫差 / 186。平均換熱面積為 。封 頭選用與其公稱(chēng)直 徑對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)封頭 。減壓閃蒸罐的材質(zhì)選取，要考慮物料的壓力、介質(zhì)的腐蝕性，如果壓力過(guò)高的話 36 還要在減壓閃蒸罐上設(shè)置安全閥。 催化劑的用量 本工藝中，催化劑用量小，處于 ppm級(jí)用量，所以最終催化劑的用量控制在%。模擬過(guò)程如上所示： 總結(jié)： 通過(guò)這個(gè)反應(yīng)流程，我們將溶劑很好地進(jìn)行了利用，最終得到己內(nèi)酯、苯甲酸甲酯、己二酸二甲酯的產(chǎn)物。從表可見(jiàn)，當(dāng)異丁醛用作助還原劑時(shí)，轉(zhuǎn)化率和收率都是極低的（ Entry 2） ；苯甲醛是最好的助還原劑，轉(zhuǎn)化率可達(dá) ％，收率為 ％(Entry 3)；異戊醛和乙醛其次，轉(zhuǎn)化率分別為 ％和 ％（ Entries 4和 1）。如在倉(cāng)儲(chǔ)中使用升降裝置和卡車(chē)后面帶尾板升降機(jī)，盡量避免人力抬運(yùn)或搬送過(guò)重物品。 2）生產(chǎn)物流運(yùn)輸?；?yàn)室內(nèi)有實(shí)驗(yàn)室，用于產(chǎn)品研發(fā)。位于生產(chǎn)區(qū)附近，緊鄰生活區(qū)。 總體布局 本廠分為兩大塊：辦公生活區(qū)、生產(chǎn)區(qū)。全過(guò)程中，溶劑 — 二氯乙烷進(jìn)行循環(huán)利用，并在常溫、常壓完成該工藝，三廢排放少，綠色環(huán)保。地處一湖（洞庭湖）兩原（江漢平原、洞庭湖平原）三省（湘、鄂、贛）四線（京廣鐵路、京珠 高速公路、 107 國(guó)道、長(zhǎng)江）的多元交匯點(diǎn)上，是長(zhǎng)江中游僅次于武漢的又一個(gè)“金十字架”，特別是洞庭湖大橋的通車(chē)，構(gòu)成了“承東聯(lián)西”“南北貫通”的便捷交通網(wǎng)。共有車(chē)位 20 個(gè)。由于車(chē)間空間足夠，故將泵成組布置于車(chē)間內(nèi)，以減少輸送距離。鄰近物流運(yùn)輸線，有助于貨物的運(yùn)輸。 原材料采購(gòu) 原材料倉(cāng)庫(kù) 生產(chǎn)車(chē)間 包裝車(chē)間 產(chǎn)品倉(cāng)庫(kù) 客戶(hù) 銷(xiāo)售信息 14 ? 苯甲醛 的運(yùn)輸 運(yùn)輸方式：由供貨商的汽車(chē)槽車(chē)運(yùn)輸?shù)?本廠 ，然后公司再用運(yùn)輸工具（如管道或汽車(chē)槽車(chē)）轉(zhuǎn)運(yùn)到生產(chǎn)原料儲(chǔ)罐，根據(jù)具體生產(chǎn)要求，進(jìn)入生產(chǎn)車(chē)間進(jìn)行反應(yīng)。在廠區(qū)道路兩側(cè)采取喬木、灌木和綠籬搭配栽植的形式。 在優(yōu)化條件的基礎(chǔ)上，我們?cè)谝?2aNi 配合物催化氧化環(huán)己酮，反應(yīng) 4 小時(shí)后，環(huán)己酮的轉(zhuǎn)化率約為 70%，而最終的選擇性達(dá)到了 %。 反應(yīng)壓力 本工藝是在常壓（ 1atm）下完成，不需要對(duì)其進(jìn)行減壓與加壓。 ? 反應(yīng)溶劑分離塔回流罐 根據(jù)模擬結(jié)果塔設(shè)計(jì)回流比為 ，塔頂出料量為 ，故回流罐進(jìn)料量為 *，取停留時(shí)間為 30min，則所需體積為 . 取 20%的裕度，則體積為 ，取整為 . ? 副產(chǎn)物回收塔回流罐 根據(jù)模擬結(jié)果塔設(shè)計(jì)回流比為 ，塔頂出料量為 ，故回流罐進(jìn)料量為 *，取停留時(shí)間為 30min，則所需體積為 。 進(jìn)閃蒸罐的氣 相流量為 ，取填充系數(shù) ，則 體積為 ，圓整取為6m3 。實(shí)際所需管數(shù)為 50。C 總傳熱系數(shù) /(W/m2●186。求算每根管子的傳熱面積：內(nèi)管面積 。取直徑為4m，高為 8m。 閃蒸管設(shè)計(jì)及選型 閃蒸罐一般來(lái)說(shuō)是從側(cè)面進(jìn)料進(jìn)行閃蒸，頂部是氣相采出，底部是液相采出。 最后確定用 Salen— Ni 做為該反應(yīng)的催化劑。因此，我們選擇用甲醇將其酯化，得 到苯甲酸甲酯和己二酸二甲酯，這樣比較分離，而且最終的產(chǎn)物有更好的利潤(rùn)效益，在投資與預(yù)算方面有很大優(yōu)勢(shì)。南通醋酸化工廠用 O2 氧化乙醛制得過(guò)氧乙酸后再氧化環(huán)己酮合成了 ε 一 己內(nèi)酯等． 2 、 H2O2 氧化法 除過(guò)氧酸作為氧化劑外，也有采用 H2O2 作為氧化劑．其反應(yīng)機(jī)理與用過(guò)氧酸的機(jī)理類(lèi)似，根據(jù) H2O2 氧化機(jī)理 的不同，該方 法可分為直接氧化法和間接氧化法． ? 直接氧化法 反應(yīng)機(jī)理 直接氧化法是指 H2 O2 和環(huán)己酮直接進(jìn)行氧化反應(yīng)生成 ε 一 己內(nèi)酯 的方法， 該方法首先是進(jìn)行親核加成生成了 1,1二羥基過(guò) 氧化環(huán)己烷等中間產(chǎn)物 ；然后是中間產(chǎn)物在一定 的催化條 件下轉(zhuǎn) 化為 ε 一 己內(nèi)酯 ,理論 上反應(yīng) 產(chǎn)物只有 ε一 己內(nèi)酯 和水 ，由于環(huán)己酮 比較穩(wěn)定 ，所以該氧化反應(yīng)需要 在催化劑存在的條件下進(jìn)行 ，從而使實(shí)際的反應(yīng)過(guò)程變得比較復(fù)雜． 由直接氧化法的反應(yīng)機(jī)理可知制備 出合適的催化劑是十分重要的． 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 目前 ， 所采用的催化劑有 WO As 或 As2 O3 、 S b 或 SbF 二價(jià)鉑絡(luò)合物、稀有金屬配合物、沸石、分子篩等，其中以沸石和分子篩及其改性催化劑的研究較多． H2 O2 直接氧化法省去了制備過(guò)氧酸的過(guò)程，直接采用 H2 O2 作 為氧化劑 ，是一種比較理想的清潔的合成方法．但是，該種方法的缺點(diǎn)是該反應(yīng)體系中水的存在而引起 ε己內(nèi)酯水解 的問(wèn)題，現(xiàn)在還無(wú)法解決 ；另外還存 著產(chǎn)率低、選擇性差等問(wèn)題， 因此，該方法還不夠成熟 ,有待于進(jìn)一步的研究． ? 間接氧化法 反應(yīng)機(jī) 理 間接氧化法是指在一定溶劑中先用 H2O2 將有機(jī)酸氧化成過(guò)氧酸，然后用過(guò)氧酸氧化環(huán)己酮生成 ε 己內(nèi)酯的方法． 該方法的機(jī)理與過(guò)氧酸氧化法的機(jī)理類(lèi) 似，是多出了在反應(yīng)中制備過(guò)氧酸的步驟．根據(jù)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，為了促進(jìn)反應(yīng)向有利于成產(chǎn)物的方向進(jìn)行，必須及時(shí)除去反應(yīng)過(guò)程中的水，現(xiàn)常用的脫水劑有 19 干燥劑 ( 如無(wú)水 MgSO 等 ) 和共沸劑 ( 如氯代烷烴類(lèi)、 環(huán)烴類(lèi)和低級(jí)酯類(lèi)等 ) ． 為了縮短反應(yīng)時(shí)間， 常加入一定量的催化劑來(lái)促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，常用的催化劑有無(wú)機(jī)酸 ( 如磷酸、 硫酸、 原硼酸和偏硼酸等 )、有機(jī)酸 ( 甲基磺酸、 對(duì)甲基苯磺酸、 三氟乙酸等 ) 和一些 Ⅶ B 族金屬 ( 如鉑、 鉬、 硒及其化合物等 ) 以及鈦硅、 沸石和磺化樹(shù)脂等． 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 目前， 相關(guān)的催化工藝已有較多的文獻(xiàn)報(bào)道： Mi c h ~ l e P r a l u s 等采用硼酸作催化劑、 1 、 2 二氯乙烷為共沸脫水劑， 用過(guò)氧化氫氧化丙酸生成 過(guò)氧丙酸，再用過(guò) 氧丙酸氧化環(huán)己酮生成 ε一 己內(nèi)酯； J e a n— C l a u d e L e c o q 等 采用類(lèi)似的方法， 只是采用丙酸乙酯為共沸脫水劑； 栗洪道在無(wú)催化劑的條 件下采用丙酸為介質(zhì)， 無(wú)水 MgSO 為脫水劑，以 30%的 H2 O2 氧化環(huán)己酮，得到了收率為 的 ε一 己內(nèi)酯 ； H a wk i n s E d wi n G 采用過(guò)量的馬來(lái)酸和 H2 O2 反應(yīng)，反應(yīng)體系中的水被馬來(lái)酸移出 ,最后經(jīng)過(guò)分離得到 ε己內(nèi)酯，其收率較好； 丁頌東等采用由 30%的 H2 O2 與乙酸酐反應(yīng)制取的過(guò)氧乙酸來(lái)氧化環(huán)己酮合成 了 ε 己內(nèi)酯．采用催化反應(yīng)精餾 H2 O2 間接氧化環(huán)己酮合 成 ε 己內(nèi)酯，有關(guān) H2 O2 間接 氧化法氧化環(huán)己酮合成 ε 己內(nèi)酯 的研究較 多，由于該方 法采用 H2 O2 為氧化劑，并且所采用的溶劑和脫水劑可以循環(huán)使用，因此該方法是一條比較清潔的生產(chǎn)工藝；其次 ,方法避免了過(guò)氧酸的濃縮，從而解決了過(guò)氧酸氧化法 中無(wú)法解決的操作安全隱患 ,同時(shí)也解決了 H2 O2 直接氧化法中目前無(wú)法解決的脫水問(wèn)題 .但是 ,該工藝仍有許多急需解決 的問(wèn)題 ： 過(guò)渡態(tài)中間產(chǎn)物過(guò) 氧酸在酸性和較高溫度條件下 ,特別是有一些金屬離子及其化合物的存在下很不穩(wěn)定 ； ε 己內(nèi)酯在酸性 的環(huán)境中易發(fā)生聚合 、水解反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、收率低等． O2 ／ 空氣氧化法 反應(yīng)機(jī)理 O2／ 空氣 氧化法與 H2 O2 間接氧化法類(lèi)似， 只是用 O2 代替 H2O2 作 為氧化劑． 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 Ya o C h e n g s h e n 用 7 一 AlO ，負(fù)載 CeO 共催化環(huán)己酮和環(huán)己烷合成 20 了 ε 己內(nèi)酯． S t a mi e a r b o n 以鎳鹽為催化劑 ，苯甲酸為溶劑，在 4 O℃的條件 下 以 4 0 0 L ／ h 的 O 2 氧化環(huán) 己酮合成了 ε 己內(nèi)酯．也有采用醛類(lèi)與環(huán)己酮共催化氧化合成 ε己內(nèi)酯 ,如 A s h a i 化學(xué)公司用 乙酸和乙酸乙酯 為溶劑 ,Co( NO ) 和 FeSO4 為催化劑 ， 在 3 O℃ 的條件下用 1 0 k g／ c m 的 O2 氧化環(huán)己酮合成了 ε一 己內(nèi)酯． T a k a o Ma k i 等用可溶性且至少含一個(gè)氮原子的雜環(huán)和 Fe、 Pd 、 C e 、 Mo 、 W 和 C r 等制備出絡(luò)合物催化劑共催化氧化環(huán)己酮合成了 ε 己內(nèi)酯 ， Na k a h a r a Ma s a t a k a 等對(duì)醛酮摩爾比、溫度和反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行了相關(guān)的研究． O2 /空氣氧化法也是一種較清潔的 ε 一 己內(nèi)酯合成方法，但是，該方法由于分子 氧的活性較低 ,使得反應(yīng)條件苛刻且產(chǎn)率較低 ,至今 ,該方法的效果欠佳． 生物氧化法 反應(yīng)機(jī)理 生物氧化法是指采用生物酶或微生物發(fā)酵氧化環(huán)己酮合成 ε 一 己內(nèi)酯的方法． 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 目前 ,已成功地采用單細(xì)胞鐮刀霉尖孢子菌、 B a e y e r— Vi l l i g e r 單加氧酶發(fā)酵氧化環(huán)己酮合成了 ε 一 己內(nèi)酯． 生物氧化合成也是一種比較理想的合成 ε 一 己內(nèi)酯 的方法，其關(guān)鍵在于尋找合適的微生物或生物酶 ,此方法仍在進(jìn)一步的探索中． 工藝流程設(shè)計(jì) 反應(yīng)物醛的選擇 以下是從文獻(xiàn)得到的不同結(jié)構(gòu)的醛對(duì)反應(yīng)活性的影響情況表： 21 表 反應(yīng)醛轉(zhuǎn)化率與收率比較 列出了四種不同的醛做助還原劑，以 Salen Ni 為催化劑，對(duì)環(huán)己酮 BV氧化反應(yīng)的影響。 為了提高作業(yè)效率，增強(qiáng)物料搬運(yùn)能力，應(yīng)不斷 15 地開(kāi)發(fā)各種類(lèi)型和規(guī)格的物流機(jī)械設(shè)備。包括原材料等一切生產(chǎn)資料的采購(gòu)、進(jìn)貨、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、庫(kù)存管理和用料管理。位于生產(chǎn)車(chē)間西南方向，方便質(zhì)量 檢驗(yàn)。特設(shè)計(jì)醫(yī)療保健室，二層，長(zhǎng)寬 26 米、 10米。 本地盛行東南季風(fēng)，故將生產(chǎn)車(chē)間和污水處理池置于廠內(nèi)的西北部，辦公生 活區(qū)位于南部，這樣能大大減少?gòu)S房排出的煙氣對(duì)人們生活辦公的影響，為職工 9 提供良好的生活辦公環(huán)境。 .................................................. 16 生產(chǎn)流程選擇 .................................................................................................... 16 生產(chǎn)方案概述 ........................................................................................... 16 工藝流程設(shè)計(jì) ........................................................................................... 20 反應(yīng)物醛的選擇 .................................................................................... 20 模擬流程圖 ..................................................................................... 23 工藝流程的創(chuàng)新點(diǎn) .................................................................................... 28 合成工藝條件的選擇 .......................................................................................... 29 反應(yīng)溫度 .................................................................................................. 29 反應(yīng)壓力 ............................................