【正文】 h1 2 44 .2 0 4 4 2 .3 0 9 0 1 .6 0 1 0HOq c m t? ? ? ? ? ? ? kJh 1 塔頂產(chǎn)品經(jīng)全凝器冷凝后的流出溫度為 90 ℃ ，則流出液帶出的熱量 QD 42 .2 1 3 8 2 .4 7 9 0 1 .6 4 1 0q c m t? ? ? ? ? ? ?正 戊 醛 kJh1 42 1. 95 9 2. 5 17 0. 04 90 7. 49 10q c m t? ? ? ? ? ? ? ?甲 基 丁 醛 kJh1 2 44 .2 1 2 3 .5 4 2 .3 0 1 0 3 6 .4 2 1 0HOq c m t? ? ? ? ? ? ? ? kJh1 設(shè)塔的回流比為 塔頂上升蒸汽的質(zhì)量流量 V=(R+1)D，回流量 L=RD 塔頂上升蒸汽的溫度 103 ℃ 所帶出的熱量 ： 42 .3 0 6 3 .5 8 2 .4 7 1 0 3 6 .8 6 1 0q c m t? ? ? ? ? ? ? ?正 戊 醛 kJh 1 wh 飽和水蒸汽質(zhì)量流量 103 kgkg 1 Q5 流股經(jīng)換熱器放出熱量 106 kJ kg1 h1 設(shè)熱量損失為 5%，則 665 / 0. 95 2. 39 10? ? ? kJ K1 p6 i pic wc?? =+ + + +001 = kJ K1) 出口 (493K)蒸發(fā)焓 (kJK 1 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 t1 冷卻水入口溫度 303 K t2 冷卻水出口溫度 311 K T101 再沸器 E103 的熱量衡算 圖 212 再沸器 E103熱量衡算圖 通過化學(xué)化工物性參數(shù)手冊(cè)查得進(jìn)出再沸器流股中各個(gè)組分在不同溫度下的熱熔，查詢結(jié)果見下表： 表 216 進(jìn)出再沸器 E103流股熱熔表 組分 含量 (%) 進(jìn)口 (453K)熱熔(kJh 1 Q4 水 (冷公用工程 )提供熱量 105 kJK 1 ΔH v1 換熱器流股的平均蒸發(fā)焓 kJh 1 衡算結(jié)果見下表： 表 215 冷凝器 E102熱量衡算一覽表 符號(hào) 含義 數(shù)值 單位 cp3 換熱器進(jìn)口流股平均熱熔 kJh1 設(shè)熱量損失為 5%，則 543 / 0. 95 2. 61 10? ? ? kJK 1 p4 i pic wc?? =++ + + = kJK 1) 出口 (363K)蒸發(fā)焓 (kJ t 飽和水蒸氣的溫度 453 K T101 冷凝器 E102 的熱量衡算 圖 211 冷凝 器 E102熱量衡算圖 通過化學(xué)化工物性參數(shù)手冊(cè)查得進(jìn)出冷凝器流股中各個(gè)組分在不同溫度下的熱熔，查詢結(jié)果見下表： 表 214 進(jìn)出冷凝器 E102流股熱熔表 組分 含量 (%) 進(jìn)口 (376K)熱熔(kJh 1 Q2 飽和水蒸氣提供熱量 10 6 kJkg 1 kg1 2 hQ wr? 62 / 37 10 / 20 12 .22 61 4hw Q r? ? ? ? kgkg 1kg 1h 1 65 = ( 1. 67 + 0. 36 3 1. 9) 10 1. 33 10Q Q Q? ? ? ?反生放 kJh1 2 2++P B A H OQ q q q q q? ? ?出 正 戊 醛 異 戊 醛 甲 基 丁 醛 66( 0 .0 1 9 1 .6 7 0 .3 6 0 .0 1 8 0 .0 3 4 ) 1 0 2 .1 0 1 0Q ? ? ? ? ? ? ? ?出 kJh1 2 54. 21 0 86 3. 06 10 0 3. 60 10HOq c m t? ? ? ? ? ? ? kJh1 42 .1 1 2 8 5 .8 8 1 0 0 1 .8 1 0q c m t? ? ? ? ? ? ?異 戊 醛 kJh 1) w11 w12 2丙基 2庚烯醛 0 氫氣 2丙基庚醇 7500 0 7500 正戊醛 0 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 異戊醛 0 2甲基丁醛 0 水 0 合計(jì) 熱量衡算 反應(yīng)器 R101 的熱量衡算 圖 29 反應(yīng)器 R101熱量衡算圖 通過化學(xué)化工物性參數(shù)手冊(cè)查得進(jìn)出 反應(yīng) 器流股中各個(gè)組分不同溫度下的熱熔 [22], 查詢結(jié)果見下表： 表 211 進(jìn)出 反應(yīng) 器 R101流股熱熔表 組分 反應(yīng) (373K)熱熔 (kJh 1 11 ? kgh 1 9 10 761 ?? kgh 1 7 8 9 7 6 1 9 .9 3w w w? ? ? kgh 1 則進(jìn)出反應(yīng)器各物質(zhì)的質(zhì)量流量為： 72 2 + + = 7 3 7 6 .5 9 + 0 .8 3 + 0 .8 6 + 1 .7 2 + 0 .4 3 = 7 3 8 0 .4 3P B A H Ow w w w w w??正 戊 醛 甲 基 丁 醛 異 戊 醛+ kgh 1 ?正 戊 醛 kgh 1 27 3 1 0 .1 3 2 2 1 8 9 .8 7154Hw ?? ? ? kgh1 2 ? kg 表 27 反應(yīng)物及產(chǎn)物參數(shù)表 名稱 分子式 相對(duì)分子質(zhì)量 轉(zhuǎn)化率 投料比 2丙基 2庚烯醛 C10H18O 154 99% nH2:nPBA=:1 氫氣 H2 2 — — 2丙基庚醇 C10H22O 158 — — 反應(yīng)物的進(jìn)料量： ? kgh1 表 26 換熱器 E104物料衡算表 組成 質(zhì)量流量 (kgh 1 表 25 精餾 塔 T101物料衡算表 組成 質(zhì)量流量 (kgh 1 52 2 + + = 7 .3 8 + 8 2 .4 7 + 8 5 .0 2 + 1 7 0 .0 4 + 4 2 .3 0 = 3 8 7 .2 1P B A H Ow w w w w w??正 戊 醛 甲 基 丁 醛 異 戊 醛+ kgh 1 422 ++P B A H Ow w w w w w??正 戊 醛 甲 基 丁 醛 異 戊 醛+ 4 8 3 .3 + 7 3 8 3 .9 7 + 4 2 .7 3 + 8 5 .8 8 + 1 7 1 .7 6 = 7 7 6 7 .6 4w ? kgh 1 23 1 5 2 4 .8 7 7 6 7 .6 4 9 2 9 2 .4 4ww? ? ? ? kgh1) 進(jìn)料量 出料量 正戊醛 2丙基 2庚烯醛 0 異戊醛 2甲基丁醛 水 0 合計(jì) 分離罐 V103 的物料衡算 圖 22 分離罐 V103的物料衡算圖 原料中正戊醛與催化劑 NaOH 溶液的投料比 VNaOH： V 正戊醛 =1:2 體積比換算成摩爾比： 8 1 0 2 4 0 = 5 .51 3 6 8 6 1N aO Hnn ??? ??正 戊 醛 28 3 3 0 .3 3 4 0 7 0 4 .4 78 6 5 .5HOw ???? kgh 1 反應(yīng)后各物質(zhì)的質(zhì)量流量 ： 83 30 .3 3 82 47 .0 3 = 83 .3w ?正 戊 醛 kgh 1 ? kg 以每小時(shí)的進(jìn)料質(zhì)量為基準(zhǔn)衡算 (kg塔釜溫度 180 ℃ ，壓力 MPa，一部分釜液經(jīng)塔底再沸器 E103 加熱至 220 ℃ 作為粗烯醛精餾塔 T101 的再沸蒸汽，另一部分進(jìn)入換熱器 E104，將溫度從 180 ℃ 降低至 140 ℃ ，換熱后釜液經(jīng)釜液輸 送泵P104 打入烯醛加氫反應(yīng)器 R102， 與氫氣進(jìn)行加氫反應(yīng)，反應(yīng)溫度 140 ℃ ，壓力 MPa，反應(yīng)產(chǎn)物主要成分為 2丙基庚醇， 2丙基 2 庚烯醛，正、異戊醛 ， 2甲基丁醛， H2 和少量水。 通過對(duì)比以上三種 2丙基庚醇的生產(chǎn)工藝，由于BASF的生產(chǎn)工藝未見具體公布，并且短時(shí)間內(nèi)很難得到他的技術(shù)專利；對(duì)比郭浩然等人提出的專利技術(shù)和 DOW/Davy聯(lián)合公司的羰基合成技術(shù)，雖然 DOW/Davy聯(lián)合公司的技術(shù)較成熟，但是郭浩然等人提出的技術(shù)在戊醛產(chǎn)物上有較高正異比，生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量更高，同時(shí)又是國內(nèi)自主開發(fā)的技術(shù)。 此方法的特點(diǎn)是：采用兩段氫甲?；磻?yīng)制取戊醛，且兩段反應(yīng)采用相同的銠 雙亞磷酸酯催化劑。 (3) 中石化 2丙基庚醇制備方法 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院郭浩然等人提出了一種以混合丁烯為原料制備 2丙基庚醇的方法 。 (1) DOW/Davy 聯(lián)合公司低壓羰基合成技術(shù) DOW/Davy的 2丙基庚醇生產(chǎn)工藝是以混合碳四、合成氣 (CO， H2)為原料 [15]，在銠/NORMAXTM催化劑作用下 [16]，進(jìn)行低壓羰基合成反應(yīng)生成混合戊醛，分離出的混合戊醛在氫氧化鈉的催化作用下縮合脫水生成不飽和 C10醛，不飽和 C10醛加氫生產(chǎn)出粗 2丙基庚醇 [17]，最后經(jīng)過精餾得到 2丙基庚醇產(chǎn)品。a 1 7 5 冷凝水耗量 t 表 16 產(chǎn)品規(guī)格表 產(chǎn)品名稱 本廠規(guī)格 國家規(guī)定 產(chǎn)量 (t/a) 單價(jià) (元 /噸 ) 2丙基庚醇 ≥ % 優(yōu)等品 經(jīng)濟(jì)核算 為了明確 2丙基庚醇車間和成工段的總成本 (/年 )，分別對(duì)車間定員、原料用量、冷熱公用工程消耗量、設(shè)備投資及車間占地面積投資等方面對(duì)本工段進(jìn)行了簡單的經(jīng)濟(jì)核算，核算結(jié)果見下表： 表 17 經(jīng)濟(jì)核算表 序號(hào) 指標(biāo)名稱 單位 設(shè)計(jì)指標(biāo) 成本 (萬元 ) 1 生產(chǎn)規(guī)模 t生產(chǎn)三班輪值，根據(jù)《中華人民共和國勞動(dòng)法》，每周工作 40 小時(shí)，為保證生產(chǎn)順利進(jìn)行，生產(chǎn)部、質(zhì)保安全部、維修部門采用 “ 四班三運(yùn)轉(zhuǎn) ” ， 每班 8 小時(shí) ， 其余部門采用一班制，個(gè)別操作按照需要進(jìn)行一班制定員，夜間輪值管理。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 11 包頭市地理位置 圖 設(shè)計(jì)規(guī)模與生產(chǎn)制度 設(shè)計(jì)規(guī)模 本設(shè)計(jì)擬定的設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn) 6 萬 噸 2丙基庚醇，則需要消耗純度為 97%的 正戊醛200 t/a，純度為 99 %的 氫氣 t/a。 將享受三大政策：一是 稅收優(yōu)惠政策 ，二是 土地優(yōu)惠政策 ，三是 規(guī)劃與建設(shè)政策。因此該工廠的地理優(yōu)勢主要體現(xiàn)在離原料地較近而離銷地很遠(yuǎn)，并且可以利用發(fā)達(dá)的公路、鐵路或水路來彌補(bǔ)銷地很遠(yuǎn)的缺陷。 園區(qū) 規(guī)劃總面積約 。因此，新型環(huán)保型增塑劑 DPHP 在我 國的需求量將呈持續(xù)上漲的態(tài)勢。另外， 增塑劑進(jìn)口量大， 2020~2020 年均為 400~500 kt/a，國際依存度高，進(jìn)口嚴(yán)重失衡。截至 2020 年，我國主要有增塑劑生產(chǎn)企業(yè) 130 多家，生產(chǎn)能力大于 3000 kt/a，其合計(jì)產(chǎn)能約為總產(chǎn)能的 %。近年來中國 PVC 進(jìn)出口產(chǎn)需如表 13所示。 2丙基庚醇是生產(chǎn) DPHP 的 主要 原料，其發(fā)展也剛剛開始起步，在我國揚(yáng)子石化 巴斯夫有限責(zé)任公司7萬噸 /年乙烯擴(kuò)增項(xiàng)目也將建設(shè) 8萬噸 /年產(chǎn)能的 2丙基庚醇裝置 。預(yù)計(jì)到 2020 年，美國的 2丙基庚醇的消費(fèi)量將達(dá)到 103 kt，年增長率為 %，消費(fèi)結(jié)構(gòu)基本不變，西歐的 2丙基庚醇的消費(fèi)量將達(dá)到 145 kt，增長 率達(dá) [12]%， 其具體消費(fèi)預(yù)測情況見表 12。 近期 2丙烯庚醇新建及擴(kuò)建情況見表 11。 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展前景 (1) 2丙基庚醇國外現(xiàn)狀及發(fā)展前景 2020 年，巴斯夫公司開始用自己的工藝在歐洲生產(chǎn) 2丙基庚醇 [10]，裝置規(guī)模為 65 kt/a， 2020 年巴斯夫公司共生產(chǎn) 2丙基庚醇 155 kt，其 105 kt 由其在美國的生產(chǎn)基地生產(chǎn)，美國消費(fèi) 90 kt，出口 15 kt； 50 kt 由其在德國的生產(chǎn)基地生產(chǎn)，西歐消費(fèi) 48 kt，出口 2 kt。使用 2PH增塑過的 PVC，可用于制造纜線隔熱、防水編織物、板材涂層、薄膜和汽車部件等。 2丙基庚醇與苯酐酯化生成的新一代增塑劑 — 鄰苯二甲酸 (2丙基庚基 )酯 (DPHP)，是生產(chǎn)鄰苯二甲酸酯增塑劑的主要原料 [5]。增塑劑醇是生產(chǎn)增塑劑消耗量最大的一類原料，當(dāng) 前全球生產(chǎn)增塑劑 600多萬噸 /年，用于制造增塑劑的增塑劑醇每年高達(dá) 450多萬噸 [3]。 Synthesis section。首先 闡述了 二丙基庚醇 合成的意義與作用、 國內(nèi)外 研究 現(xiàn)狀 及發(fā)展前景 ，并簡要介紹了二丙基庚醇的性質(zhì)及 合成 方法 ， 其次介紹了課題的設(shè)計(jì)背景、廠址選擇和原料產(chǎn)品規(guī)格； 通過國內(nèi)外幾種相關(guān)工藝的 比較確定本設(shè)計(jì) 的 工藝流程 ， 對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行了 物料衡算、熱量衡算 和Aspen plus 模擬； 對(duì) 反應(yīng)釜等主要 設(shè)備進(jìn)行 了設(shè)備 計(jì)算 與選型，并且 對(duì) 車間設(shè)備進(jìn)行了布置，對(duì) 自動(dòng)控制、 安全和環(huán)境保護(hù)以及 公用工程進(jìn)行 了概述 。最后根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求利用 AutoCAD 繪