【正文】 ，精餾等系統(tǒng)得到環(huán)己酮肟，再經(jīng)環(huán)己酮肟為原料，在發(fā)煙硫酸存在下經(jīng)貝克曼分子重排生產(chǎn)己內(nèi)酰胺。此外，己內(nèi)酰胺也是抗血小板藥物6氨基己酸和月桂氨卓酮等的原料。10萬噸年己內(nèi)酰胺甲苯精制工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 目錄1 緒論 1 設(shè)計(jì)背景及意義 1 己內(nèi)酰胺國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1 國(guó)外己內(nèi)酰胺生產(chǎn)現(xiàn)狀 1 我國(guó)己內(nèi)酰胺生產(chǎn)現(xiàn)狀 2 未來發(fā)展趨勢(shì) 2 設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容 3 Aspen Plus 設(shè)計(jì)方案的確定 3 甲苯精制工藝設(shè)計(jì)說明書的編寫 42 本設(shè)計(jì)工藝 6 工藝原理 6 氨肟化工藝簡(jiǎn)述 7 甲苯精制工藝流程的確定和說明 93 塔結(jié)構(gòu)選型及選材 12 塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用和地位 12 塔設(shè)備選型 13 填料的選擇 14 填料的類型 15 填料的用材 16 常用填料 174 甲苯脫肟塔設(shè)計(jì)計(jì)算 18 物料衡算 18 用簡(jiǎn)捷模塊（DSTWU）進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 19 靈敏度分析 21 用DSTWU再次簡(jiǎn)捷計(jì)算 23 用詳細(xì)計(jì)算模塊（RadFrace）進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 24 匯總 26 設(shè)備參數(shù)匯總說明 26 工藝參數(shù)匯總說明 26致謝 27參考文獻(xiàn) 28附錄 29附錄A 設(shè)計(jì)模擬計(jì)算原始結(jié)果 29附錄B 甲苯精制工藝流程圖 36附錄C 甲苯脫肟塔設(shè)備圖 36 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 緒論 設(shè)計(jì)背景及意義己內(nèi)酰胺（簡(jiǎn)稱CPL）是生產(chǎn)錦綸6纖維和尼龍6工程塑料的一種基礎(chǔ)有機(jī)化工原料。其中，錦綸6纖維廣泛用于毛紡、簾子布、地毯等行業(yè)；尼龍6工程塑料廣泛用于電子汽車包裝薄膜等行業(yè)。近年來國(guó)內(nèi)工程塑料行業(yè)發(fā)展迅猛，對(duì)己內(nèi)酰胺需求年均增速超過10%，由于該行業(yè)高端領(lǐng)域基本被國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品把持，國(guó)內(nèi)企業(yè)缺乏必要的技術(shù)開發(fā)和投入，技術(shù)嚴(yán)重依賴從國(guó)外引進(jìn)，競(jìng)爭(zhēng)力差，無法滿足市場(chǎng)日益增長(zhǎng)的需求因此，國(guó)內(nèi)己內(nèi)酰胺產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路還較漫長(zhǎng)。相比較傳統(tǒng)羥胺制備工藝，本裝置工藝大大縮短了工藝流程，節(jié)省投資，肟化反應(yīng)不產(chǎn)生硫酸銨副產(chǎn)品，安全環(huán)保。萃取后得到的甲苯肟溶液精餾，以實(shí)現(xiàn)環(huán)己酮肟和甲苯的分離。甲苯精制系統(tǒng)由甲苯脫肟塔系統(tǒng)和甲苯脫酮塔系統(tǒng)構(gòu)成。此外，分離得到環(huán)己酮肟，減少中間產(chǎn)物的損失；環(huán)己醇和環(huán)己酮可以作為副產(chǎn)品包裝或送往環(huán)己醇脫氫裝置回收其中的環(huán)己酮和環(huán)己醇，從而為企業(yè)創(chuàng)造更大的效益。2012年是世界己內(nèi)酰胺發(fā)展最快的一年，%，亞洲地區(qū)是拉動(dòng)供需增長(zhǎng)的主要力量。 我國(guó)己內(nèi)酰胺生產(chǎn)現(xiàn)狀受項(xiàng)目投資大生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜國(guó)外技術(shù)壟斷等多種因素制約，進(jìn)口依存度較高。較大的供應(yīng)缺口以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的高增長(zhǎng)、高回報(bào)，引發(fā)國(guó)內(nèi)興建己內(nèi)酰胺的高潮，預(yù)計(jì)到2017年，我國(guó)己內(nèi)酰胺的總生產(chǎn)能力將超過400萬噸/年，成為世界最重要的己內(nèi)酰胺生產(chǎn)國(guó)家。由于生產(chǎn)己內(nèi)酰胺的主要原料之一苯，不適于外購，主要來自石油加工，因此己內(nèi)酰胺生產(chǎn)裝置的上游必須配套有煉油裝置隨著我國(guó)輪胎工業(yè)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)錦綸簾子布和工程塑料需求快速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)己內(nèi)酰胺市場(chǎng)需求潛力巨大；而另一方面國(guó)內(nèi)己內(nèi)酰胺生產(chǎn)能力較小，再加上國(guó)際上己內(nèi)酰胺市場(chǎng)飽和，因此我國(guó)每年進(jìn)口大量己內(nèi)酰胺來滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求由于市場(chǎng)缺口較大，因此國(guó)內(nèi)諸多企業(yè)計(jì)劃建設(shè)己內(nèi)酰胺并配套建設(shè)環(huán)己酮裝置。市場(chǎng)缺口大，我國(guó)此行業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)的黃金時(shí)期，擬擴(kuò)建計(jì)劃接連浮出水面。我國(guó)己內(nèi)酰胺在技術(shù)研發(fā)和科研成果產(chǎn)業(yè)化方面已取得可喜成效，針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)己內(nèi)酰胺需求的持續(xù)增長(zhǎng)，應(yīng)加快實(shí)現(xiàn)采用新技術(shù)改造現(xiàn)有裝置擴(kuò)大生產(chǎn)能力的步伐，以滿足市場(chǎng)需求，并實(shí)現(xiàn)技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化推廣。 設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容 設(shè)計(jì)題目: 10萬噸/年己內(nèi)酰胺甲苯精制工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù): 甲苯精制系統(tǒng)進(jìn)料量：4500kg/h（實(shí)際對(duì)應(yīng)10萬噸/年己內(nèi)酰胺生產(chǎn)能力）操作周期：8000小時(shí)/年進(jìn)料組成：甲苯89%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，本設(shè)計(jì)下同）；環(huán)己酮肟8%； %； %進(jìn)料熱狀況：42℃分離要求：甲苯含肟小于500ppm（%）；%操作壓力：；甲苯脫酮塔壓力常壓加熱方式：直接蒸汽加熱 Aspen Plus 設(shè)計(jì)方案的確定設(shè)計(jì)方案，包括設(shè)計(jì)方法、路線、分析優(yōu)化方案等，明確接下來所有設(shè)計(jì)計(jì)算工作的詳細(xì)步驟和方法，以便以后設(shè)計(jì)工作順利進(jìn)行。設(shè)計(jì)思路如下：⑴物料衡算（手算）目的：求解 Aspen Plus 簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模擬的輸入條件。得出結(jié)果：塔頂餾出液中關(guān)鍵輕組份與關(guān)鍵重組份回收率。⑵用簡(jiǎn)捷模塊（DSTWU）進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算目的：結(jié)合后面的靈敏度分析，確定合適的回流比和塔板數(shù)。得出結(jié)果：理論塔板數(shù)、實(shí)際板數(shù)、加料板位置、回流比，采出率等等 RadFarce 精確設(shè)計(jì)所需要數(shù)據(jù)。 ②研究回流比對(duì)塔頂關(guān)鍵重組分回收率的影響，確定合適的回流比。得到結(jié)果：實(shí)際回流比、實(shí)際板數(shù)、加料板位置。方法：依據(jù)步驟⑶得到的結(jié)果，進(jìn)行簡(jiǎn)捷計(jì)算。⑸用詳細(xì)計(jì)算模塊（RadFrace）進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算目的：得出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。主要結(jié)果：塔徑。目的：確定工藝計(jì)算的最后結(jié)果。結(jié)果：塔工藝設(shè)計(jì)的所有需要的結(jié)果。 ⑴了解己內(nèi)酰胺行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，工藝現(xiàn)狀。第1章 講述了畢業(yè)設(shè)計(jì)背景、研究意義和在國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，以及畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容工作安排，介紹使用Aspen Plus的設(shè)計(jì)方案，來明確設(shè)計(jì)計(jì)算詳細(xì)步驟和方法。第3章 本章重點(diǎn)是根據(jù)物性與工藝參數(shù)來確定合適的分離設(shè)備，即進(jìn)行塔結(jié)構(gòu)選型及選材。其主要內(nèi)容如下： ⑴工藝設(shè)計(jì)方案的選擇及流程說明⑵生產(chǎn)條件確定和說明⑶Aspen Plus設(shè)計(jì)方案的確定，明確設(shè)計(jì)計(jì)算詳細(xì)步驟和方法。再經(jīng)過叔丁醇、萃取水洗、精餾等工序得到純度合格的環(huán)己酮肟，再以環(huán)己酮肟為原料，在發(fā)煙硫酸存在下經(jīng)貝克曼分子重排，生成己內(nèi)酰胺。本裝置的主反應(yīng)為環(huán)己酮氨肟化反應(yīng)，影響該反應(yīng)的主要因素包括催化劑性能、 反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、反應(yīng)原料配比、反應(yīng)時(shí)間、催化劑濃度等。環(huán)己酮氨肟化的主反應(yīng)式如下：NH3+H2O2+ +2H2O＋301kJ/mol酮除上述主反應(yīng)外，還伴隨有雙氧水的分解、重質(zhì)物的生成等副反應(yīng)發(fā)生：4HO2+2NH3 →N2O+7H2O ＋ 339kJ/molH2O23H2O2+2NH3 →N2+6H2O ＋ 339kJ/molH2O22H2O2→ 2H2O+O2 ＋ 98kJ/molH2O2NH3+H2O2+2 +2H2O ＋Q環(huán)己酮肟重排的主反應(yīng)式如下：發(fā)煙H2SO4一定溫度 ＋Q 氨肟化工藝簡(jiǎn)述本裝置由肟化反應(yīng)及尾氣回收、叔丁醇回收、萃取及水洗、甲苯肟精餾、甲苯精制、廢水汽提、催化劑取出、重排及配套的公用工程等工序組成。本設(shè)計(jì)進(jìn)料來自甲苯肟精餾工段，采泵直接加料，通過流量計(jì)控制加料的流量。對(duì)于冷液進(jìn)料，當(dāng)組成一定時(shí)，流量一定，對(duì)分離有利，節(jié)省加熱費(fèi)用。采用泡點(diǎn)進(jìn)料，不僅對(duì)穩(wěn)定塔操作較為方便，且不受季節(jié)溫度影響。泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，基于恒摩爾流假定精餾段和提餾段塔徑基本相等，制造上較為方便。 ⑵塔頂冷凝方式塔頂冷凝采用全凝器，用水冷凝。 ⑶加熱介質(zhì)的選擇 常用的加熱介質(zhì)有飽和水蒸氣和煙道氣。由于飽和水蒸氣冷凝時(shí)的傳熱膜系數(shù)很高，可以通過改變蒸汽的壓力準(zhǔn)確地控制加熱溫度。缺點(diǎn)是加熱溫度控制困難。 ⑷冷卻劑的選擇 常用的冷卻劑是水和空氣，應(yīng)因地制宜加以選用。 ⑸甲苯精制流程簡(jiǎn)述圖22甲苯精制工藝流程A:甲苯 B：酮醇組分 C：環(huán)己酮肟 T1：甲苯脫肟塔 2：甲苯脫酮塔組分揮發(fā)度：甲苯酮醇組分環(huán)己酮肟甲苯精制系統(tǒng)由甲苯脫肟塔系統(tǒng)和甲苯脫酮塔系統(tǒng)組成，從脫肟塔進(jìn)料泵來的含肟和酮的甲苯，經(jīng)減壓、常壓蒸餾回收得到不含重組分的甲苯。為減少塔釜肟高溫停留時(shí)間，防止其分解，塔釜再沸器設(shè)計(jì)為一次通過式。來自脫肟塔進(jìn)料泵的甲苯、酮等送入甲苯脫肟塔中部進(jìn)行蒸餾，從塔頂蒸出甲苯、環(huán)己酮及環(huán)己醇餾份，塔釜為含少量甲苯的環(huán)己酮肟，通過位差送回第一精餾塔塔釜，重新進(jìn)行蒸餾。脫肟塔回流罐液體經(jīng)脫肟塔回流泵提壓，一部分在流量控制下作為甲苯脫肟塔回流，其余在脫肟塔回流罐液位控制下送入甲苯脫酮塔。甲苯脫酮塔為常壓操作，目的是脫除甲苯中的環(huán)己酮和環(huán)己醇等比甲苯重的組份，防止其在系統(tǒng)內(nèi)累積。由于塔釜出料量較小，塔釜液位設(shè)計(jì)在塔釜封頭切線以下操作，以減少環(huán)己酮物料的停留時(shí)間