【文章內(nèi)容簡介】 ............................ 51 供電 ........................................................................................................................... 51 結(jié)束語 ...................................................................................................................................... 53 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 54 致 謝 ........................................................................................................................................ 55 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1章 總論 概述 辛烯醛的意義與作用 丁醇主要用于制造鄰苯二甲酸、脂肪族二元酸及磷酸的正丁酯類增塑劑，它們廣泛用于各種塑料和橡膠制品中，也是有機合成中制丁醛、丁酸、丁胺和乳酸丁酯等的原料。 辛醇主要用于制鄰苯二甲酸酯類及脂肪族二元酸酯類增塑劑如鄰苯二甲酸二辛酯、壬二酸二辛酯和癸二酸二辛酯等，分別用作塑料的主增塑劑和耐寒輔助增塑劑、消泡劑、分散劑、選礦劑 和石油填加劑， 也用于印染、油漆、膠片等方面。我國丁辛醇自產(chǎn)率不足，國內(nèi)產(chǎn)量不能滿足實際生產(chǎn)的需求，是世界上最大的丁辛醇進(jìn)口國，丁辛醇在我國發(fā)展前景十分開闊。而我所研究的課題中的辛烯醛是生成辛醇的中間產(chǎn)物，所以這一課題的研究對生產(chǎn)丁辛醇這個總課題有著十分重要的作用 [1]。 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展前景 丁辛醇合成方法有幾種。乙醛縮合法，發(fā)酵法，齊格勒法，羰基合成法。前前幾種方法被羰基合成法所取代。羰基合成法又分為高、中、低壓合成法，同樣高壓和中壓合成法又被低壓合成法所取代。 國外現(xiàn)在主要使用的是以銠基 做為催化劑的低壓合成工藝方法，在這其中國外以戴維工藝，三菱化成工藝、巴斯夫工藝和伊士曼的工藝最具代表性 [2]。催化劑具有低溫活性高、穩(wěn)定性好、正異構(gòu)比例可調(diào)節(jié)的特點。 Hoeches/Uhde 是 以硫化的三苯基膦作為配位體，目前為止使用該技術(shù)的較少。縱觀國內(nèi)外工藝技術(shù)發(fā)展的情況來看，這四個工藝都具有自已的優(yōu)勢，均處于世界領(lǐng)先地位。從流程的長度和裝置的簡易程度來說，戴維工藝最短、最簡單；從使用情況來看，戴維的合成工藝在全球的使用最多；從原材料消耗情況來說，巴斯夫、伊士曼和戴維原材料消耗量較低，從對設(shè)備所用材質(zhì)的要 求來看，戴維工藝對設(shè)備材質(zhì)的要求最低，大部分為碳鋼，一小部分為 304 不銹鋼；伊斯曼的工藝技術(shù)可同時生產(chǎn)丁醛和丙醛，產(chǎn)品多樣靈活，對市場變化有強的適應(yīng)性。在市場變化較大的情況下，可以通過調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的方法為企業(yè)的生存和發(fā)展贏得先機 [3]。每個工藝具有不同的優(yōu)點。 國內(nèi)北京化工研究院研制成功丙烯低壓羰基合成銠膦絡(luò)合催化劑、合成氣凈化催化劑等達(dá)到國外同類催化劑水平。吉林石化公司研究院在 2020 年成功開發(fā)了國內(nèi)首創(chuàng)的辛烯醛高壓液相加氫制辛醇催化劑，經(jīng)過吉化化肥廠丁辛醇裝置的多年應(yīng)用的有效證明，可以完全取代進(jìn)口方法 [4]。北京化工大學(xué)開發(fā)出來的“負(fù)載型水相催化劑”，其膦 /齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 銠比由工業(yè)上 的 250300 下降到 25，正異比由 10 提高到 ，銠流失量由 35106下降至 106，很好地解決了銠的流失問題 [5]。 2020 年中石化南化公司成功開發(fā)了丁醛和辛烯醛氣相加氫反應(yīng)可替代進(jìn)口催化劑的催化劑，其中 NCH62 辛烯醛加氫催化劑與NCH61 丁醛加氫催化劑分別在 2020 年上、下半年在齊魯石化第二化肥廠丁辛醇裝置上完成 1000 小時的工業(yè)側(cè)線試驗，結(jié)果表明該催化劑的醛轉(zhuǎn)化率、醇選擇性及產(chǎn)品硫酸色度等性能指標(biāo)均達(dá)到或超過 進(jìn)口催化劑水平 [6]。 銠催化技術(shù)是當(dāng)前丁醛衍生醇領(lǐng)主導(dǎo)催化劑。今后的研究方向為新型高效配位體改性銠催化劑和開發(fā)單程不循環(huán)工藝。 UCC/KPT 的以雙亞磷酸鹽做配位體的羰基合成技術(shù)是至今為止全球最先進(jìn)的羰基合成生產(chǎn)技術(shù)。由于銠金屬資源貧乏，價格昂貴，還將迸一步開發(fā)使用高效非銠催化劑的羰基合成技術(shù)。據(jù)報道， UCC 公司開發(fā)出非金屬鉬系催化劑；日本工業(yè)技術(shù)研究所開發(fā)出在 SnCL2 的條件 下，以環(huán)烷基連結(jié)的雙磷配位體的鉑系催化劑； Shell 公司開發(fā)出鉑系絡(luò)合物催化劑； Hoechst 公司最近開發(fā)了一種水溶性鈷族化合物催化 劑，可使烯烴在聚乙二醇作極性相的兩相溶劑體系中有效地進(jìn)行氫甲?；?[7]。高碳烯烴對聚乙二醇的親和力比水好，因此可提高反應(yīng)速率。 產(chǎn)品的性質(zhì)與特點 本設(shè)計中產(chǎn)品為辛烯醛，它是作為生產(chǎn)辛醇的中間物。 正丁醛（ butyraldehyde） 分子式 C4H8O， 無色透明液體，有窒息性氣味。熔點 100℃ ，沸點 ℃ ，當(dāng)水的密度為 1 時 相對密度 ， 微溶于水，溶于乙醇、乙醇、乙醚等多數(shù)有機劑，用作樹脂、塑料增塑劑、硫化促進(jìn)劑、殺蟲劑等的中間體。 異丁醛 （ Isobutyraldehyde） 分子式 C4H8O，無色透明液體，有刺激性氣味。熔點為65℃，沸點 64℃ ，當(dāng)水的密度為 1 時相對密度 ， 在空氣中逐漸氧化成 異丁酸 。微溶于水，能與 乙醇 、 苯 、 氯仿 、 乙醚 、 甲苯 、 丙酮 、 二硫化碳 混溶。用于制備橡膠 硫化促進(jìn)劑 和 防老劑 、 異丁酸 、 異丁胺 、 新戊二醇 及 異丁叉二脲 緩效 肥料 等。 辛烯醛 （ 2ethyl2hexenal） 分子式 C8H14O， 熔點沸點 175℃ ，相對密度 。不溶于水，溶于醇、醚等。除能與烯鍵試劑和羰基試劑發(fā)生 1,2加成 反應(yīng)外，還可發(fā)生 1,4加成 反應(yīng)。易被氧化成酸，烯鍵也可被化學(xué)還原劑還原，最終產(chǎn)物為飽和醇。由 正丁 醛在稀堿或稀酸作用下，生成 β羥基醛再脫水制得，用作有機合成試劑。 氫 氧化鈉 （ sodium hydroxide） 分子式 NaOH，相對分子質(zhì)量 ， 相對 密度 ，熔點 318℃ ， 沸點 1390℃ ， 有 腐蝕 性。其水溶液有澀味和滑膩感 ， 溶于水 、 乙醇時或溶液與酸混合時產(chǎn)生劇熱。廣泛應(yīng)用的 污水處理劑 、基本分析試劑、配制分析用標(biāo)準(zhǔn)堿液、少量 二氧化碳 和水分的吸收劑、酸的中和鈉鹽制造。制造其它含氫氧根 離子 的試劑；在造紙、 印染 、廢水處理、 電鍍 、 化工 鉆探方面均有重要用途；國內(nèi)品牌有：天惠牌、天工牌、 金達(dá) 牌。氫氧化鈉還是許多有機反應(yīng)的良好 催化劑 。 水 （ water） 分子式 H2O，相對分子質(zhì)量 18， 沸點 100℃ ， 比熱容 ： （ g℃ ） ，齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 密度 1000 kg/m3。 設(shè)計依據(jù) 齊齊哈爾大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院化工系頒發(fā)的《化工系畢業(yè)教 學(xué)環(huán)節(jié)文件匯編》。 首選依據(jù)是老師布置的任務(wù)書 “ 年產(chǎn) 80000 噸 丁辛醇丁醛縮合制辛烯醛車間 工段 ”的初步設(shè)計。 依據(jù) aspen軟件模擬所得數(shù)據(jù)。 依據(jù) 化工設(shè)計手冊 。 齊齊哈爾大學(xué)實踐教學(xué)與設(shè)備管理處頒發(fā)的《齊齊哈爾大學(xué)本科畢業(yè)生設(shè)計 (論文 )工作手冊》。 廠址選擇 廠址選擇是化工裝置建設(shè)的一個重要環(huán)節(jié)，也是一項政策性、技術(shù)性很強的工作。廠址選擇不僅影響到生產(chǎn)成本、利潤，而且還關(guān)系到生產(chǎn)是否能夠安全穩(wěn)定進(jìn)行。選擇廠址時需要綜合考慮原料來源、運輸條件、優(yōu)惠政策、基礎(chǔ)設(shè)施、社會效益等等 方面，以有效降低公司產(chǎn)品成本，提高市場競爭能力 [8]。本設(shè)計選址擬建在大慶市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)林源園區(qū)。 大慶高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)林源園區(qū)，位于大慶市慶南新城林源工業(yè)區(qū)，東鄰大慶油田有限責(zé)任公司采油七廠、八廠、九廠，西依大慶煉化公司林源生產(chǎn)區(qū)，是大慶南部接續(xù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的平臺， 土地資源豐富。 總規(guī)劃面積 83 平方公里 ， 園區(qū)規(guī)劃占地 平方公里 ，園區(qū)內(nèi) 有成片的發(fā)展用地，大規(guī)模開發(fā)建設(shè)不占用耕地、無移民搬遷、土地開發(fā)成本低，為工業(yè)建設(shè)提供了廣闊的土地資源。 林源園區(qū)作為大慶市慶南新城林源工業(yè)區(qū)建設(shè)的重要載體，是高 新技術(shù)企業(yè)成長和發(fā)展的搖籃。 它的 運輸 十分便利， 東北地區(qū)主要鐵路線 讓通鐵路線在林源園區(qū)通過，林源車站跨沈、哈兩局，運輸成本較低。在原料方面， 區(qū)內(nèi)的石化企業(yè)主有林源煉油廠、大慶聯(lián)誼石化股份有限公司、上海中油錦華實業(yè)有限公司和大慶久隆精細(xì)化工有限公司。 所以原料來源十分充足和方便。園區(qū)位于被稱為百湖之城的大慶，水資源十分豐富。在自然條件方面，高新區(qū)地處寒溫帶，屬于大陸性季風(fēng)氣候，區(qū)內(nèi)海拔高度在 ～ 米之間，地勢較平坦，高度起伏不大。年平均氣溫為 ℃，冬季最低溫度為 ℃，夏季最高溫度 ℃，年平均日照時數(shù) 2600 小時，年平均相對濕度 %，年平均風(fēng)速 米 /秒，主導(dǎo)風(fēng)向冬季為西北風(fēng)，夏季為西南風(fēng)，年平均降雨量 毫米，年平均蒸發(fā)量 毫米，最大積雪深度 220 毫米，最大凍土深度為 米，全年無霜期為 173 天，地震烈度 6 度。在廠區(qū)齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 環(huán)境方面， 園區(qū)的化學(xué)需氧量、氮氨、煙塵、工業(yè)粉塵和工業(yè)固體廢棄物排放量全部控制在國家指標(biāo)以內(nèi)，二氧化硫排放量通過采取措施可控制在國家指標(biāo)以內(nèi)。 人居環(huán)境優(yōu)美。國家森林公園 和 紅旗林場環(huán)繞周圍，這里空氣清新，綠樹成蔭，風(fēng)景秀麗 。 設(shè) 計規(guī)模與生產(chǎn)制度 設(shè)計規(guī)模 辛烯醛生產(chǎn) 裝置以 丁醛為原料 ， 氫氧化鈉溶液為催化劑 ， 先進(jìn)行正丁醛提純，然后使之與氫氧化鈉溶液混合， 之后 丁醛在攪拌釜式反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)生產(chǎn)辛烯醛 。其中生產(chǎn)能力為 55000 噸 辛烯醛 。 生產(chǎn)制度 員工要樹立 “ 安全第一 ” 的思想，自覺接受安全教育，學(xué)習(xí)安全知識，提高技術(shù)水平，保證生產(chǎn)的安全性。生產(chǎn)中要嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行操作，避免各類事故發(fā)生。生產(chǎn)崗位員工必須按規(guī)定穿戴勞動保護(hù)用品。車間安全員工要切實履行職責(zé)，隨時檢查安全生產(chǎn)制度，落實情況，制止違章操作和冒險作 業(yè)。電器和機械設(shè)備故障應(yīng)有專業(yè)人員排除，非專業(yè)人員嚴(yán)禁自己動手處理。廠區(qū)內(nèi)原則上禁止動用明火，需要動火時要請示領(lǐng)導(dǎo)并做好安全工作。為防止火災(zāi)與爆炸的發(fā)生，要在思想上高度重視，要貫徹 “ 安全生產(chǎn)，重在預(yù)防 ” 的方針 [9]。 生產(chǎn)口號為 “ 安全生產(chǎn)，一次完成 ” 。 表 11 三班兩倒制 人員組成 人員名稱 人數(shù) 倒班制 車間主任 1 8 小時工作制 班長 4 四 班 三 倒制 丁醛提純 崗位工人 4 四 班 三 倒制 丁醛反應(yīng) 崗位工人 4 四 班 三 倒制 辛烯醛提純 崗位工人 4 四 班 三 倒制 技術(shù)工人 若干 8 小時工作制 在 職工人共計 25 人，臨時工人若干。車間主任白天在車間主持工作，每班由一個班長帶領(lǐng)倒班人員進(jìn)行倒班。日常交接班是傳遞安全生產(chǎn)信息以及發(fā)現(xiàn)問題提出問題的重要通道。接班人員提前 20 分鐘由正值班工帶領(lǐng)進(jìn)入交接地點，靜心聽取交班人員交代全部運行維護(hù)情況和注意事項。有疑問時應(yīng)詢問清楚，然后由交班人員陪同，對設(shè)備進(jìn)行檢查，確認(rèn)無問題后簽字接班。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 原料及產(chǎn)品規(guī)格 主要原料規(guī)格及技術(shù)指標(biāo) 表 12 主要原料規(guī)格及技術(shù)指標(biāo) 項 目 指 標(biāo) 分子量 粘度 cp 密度 g/ml 丁醛 原 料 70~75 氫氧化鈉溶液 原料 35~45 表 13 辛烯醛質(zhì)量指標(biāo) 指標(biāo)名稱 電池級 優(yōu)級品 一級品 合格品 主含量 ≥ ≥ ≥ ≥ 灰分 ≤ ≤ ≤ ≤ 水分 ≤ ≤ ≤ ≤ 色度 ≤10 ≤10 ≤10 ≤30 密度 177。 外觀 無透明無機械雜質(zhì)液體 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第 2章 工藝設(shè)計與 計算 工藝原理 辛烯醛的制備是正丁醛在 氫氧化鈉溶液作為催化劑作用下在反應(yīng)器中進(jìn)行自縮合反應(yīng)生成辛烯醛。 反應(yīng)式為： 2CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CH=CCHO+H2O 工藝路線的選擇 目前丁辛醇合成方法有幾種。乙醛縮合法，發(fā)酵法，齊格勒法，羰基合成法。前前幾種方法被羰基合成法所取代。羰基合成法又分為高、中、低壓合成法，同樣高壓和中壓合成法又被低壓合成法所取代 [10]。國外現(xiàn)在主要使用的是以銠為催化劑的低 壓合成工藝，其中國外以戴維，三菱化成