(可研报告年产80000吨丁辛醇丁醛缩合制辛烯醛车间设计

(可研报告年产80000吨丁辛醇丁醛缩合制辛烯醛车间设计内容摘要：

............................ 51 供电 ........................................................................................................................... 51 结束语 ...................................................................................................................................... 53 参考文献 .................................................................................................................................. 54 致 谢 ........................................................................................................................................ 55 齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 1 第 1章 总论 概述 辛烯醛的意义与作用 丁醇主要用于制造邻苯二甲酸、脂肪族二元酸及磷酸的正丁酯类增塑剂，它们广泛用于各种塑料和橡胶制品中，也是有机合成中制丁醛、丁酸、丁胺和乳酸丁酯等的原料。 辛醇主要用于制邻苯二甲酸酯类及脂肪族二元酸酯类增塑剂如邻苯二甲酸二辛酯、壬二酸二辛酯和癸二酸二辛酯等，分别用作塑料的主增塑剂和耐寒辅助增塑剂、消泡剂、分散剂、选矿剂 和石油填加剂， 也用于印染、油漆、胶片等方面。 我国丁辛醇自产率不足，国内产量不能满足实际生产的需求，是世界上最大的丁辛醇进口国，丁辛醇在我国发展前景十分开阔。 而我所研究的课题中的辛烯醛是生成辛醇的中间产物，所以这一课题的研究对生产丁辛醇这个总课题有着十分重要的作用 [1]。 国内外现状及发展前景 丁辛醇合成方法有几种。 乙醛缩合法，发酵法，齐格勒法，羰基合成法。 前前几种方法被羰基合成法所取代。 羰基合成法又分为高、中、低压合成法，同样高压和中压合成法又被低压合成法所取代。 国外现在主要使用的是以铑基 做为催化剂的低压合成工艺方法，在这其中国外以戴维工艺，三菱化成工艺、巴斯夫工艺和伊士曼的工艺最具代表性 [2]。 催化剂具有低温活性高、稳定性好、正异构比例可调节的特点。 Hoeches/Uhde 是 以硫化的三苯基膦作为配位体，目前为止使用该技术的较少。 纵观国内外工艺技术发展的情况来看，这四个工艺都具有自已的优势，均处于世界领先地位。 从流程的长度和装置的简易程度来说，戴维工艺最短、最简单；从使用情况来看，戴维的合成工艺在全球的使用最多；从原材料消耗情况来说，巴斯夫、伊士曼和戴维原材料消耗量较低，从对设备所用材质的要 求来看，戴维工艺对设备材质的要求最低，大部分为碳钢，一小部分为 304 不锈钢；伊斯曼的工艺技术可同时生产丁醛和丙醛，产品多样灵活，对市场变化有强的适应性。 在市场变化较大的情况下，可以通过调整产品结构的方法为企业的生存和发展赢得先机 [3]。 每个工艺具有不同的优点。 国内北京化工研究院研制成功丙烯低压羰基合成铑膦络合催化剂、合成气净化催化剂等达到国外同类催化剂水平。 吉林石化公司研究院在 2020 年成功开发了国内首创的辛烯醛高压液相加氢制辛醇催化剂，经过吉化化肥厂丁辛醇装置的多年应用的有效证明，可以完全取代进口方法 [4]。 北京化工大学开发出来的“负载型水相催化剂”，其膦 /齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 2 铑比由工业上 的 250300 下降到 25，正异比由 10 提高到 ，铑流失量由 35106下降至 106，很好地解决了铑的流失问题 [5]。 2020 年中石化南化公司成功开发了丁醛和辛烯醛气相加氢反应可替代进口催化剂的催化剂，其中 NCH62 辛烯醛加氢催化剂与NCH61 丁醛加氢催化剂分别在 2020 年上、下半年在齐鲁石化第二化肥厂丁辛醇装置上完成 1000 小时的工业侧线试验，结果表明该催化剂的醛转化率、醇选择性及产品硫酸色度等性能指标均达到或超过 进口催化剂水平 [6]。 铑催化技术是当前丁醛衍生醇领主导催化剂。 今后的研究方向为新型高效配位体改性铑催化剂和开发单程不循环工艺。 UCC/KPT 的以双亚磷酸盐做配位体的羰基合成技术是至今为止全球最先进的羰基合成生产技术。 由于铑金属资源贫乏，价格昂贵，还将迸一步开发使用高效非铑催化剂的羰基合成技术。 据报道， UCC 公司开发出非金属钼系催化剂；日本工业技术研究所开发出在 SnCL2 的条件 下，以环烷基连结的双磷配位体的铂系催化剂； Shell 公司开发出铂系络合物催化剂； Hoechst 公司最近开发了一种水溶性钴族化合物催化 剂，可使烯烃在聚乙二醇作极性相的两相溶剂体系中有效地进行氢甲酰化 [7]。 高碳烯烃对聚乙二醇的亲和力比水好，因此可提高反应速率。 产品的性质与特点 本设计中产品为辛烯醛，它是作为生产辛醇的中间物。 正丁醛（ butyraldehyde） 分子式 C4H8O， 无色透明液体，有窒息性气味。 熔点 100℃ ，沸点 ℃ ，当水的密度为 1 时 相对密度 ， 微溶于水，溶于乙醇、乙醇、乙醚等多数有机剂，用作树脂、塑料增塑剂、硫化促进剂、杀虫剂等的中间体。 异丁醛 （ Isobutyraldehyde） 分子式 C4H8O，无色透明液体，有刺激性气味。 熔点为65℃，沸点 64℃ ，当水的密度为 1 时相对密度 ， 在空气中逐渐氧化成 异丁酸。 微溶于水，能与 乙醇 、 苯 、 氯仿 、 乙醚 、 甲苯 、 丙酮 、 二硫化碳 混溶。 用于制备橡胶 硫化促进剂 和 防老剂 、 异丁酸 、 异丁胺 、 新戊二醇 及 异丁叉二脲 缓效 肥料 等。 辛烯醛 （ 2ethyl2hexenal） 分子式 C8H14O， 熔点沸点 175℃ ，相对密度。 不溶于水，溶于醇、醚等。 除能与烯键试剂和羰基试剂发生 1,2加成 反应外，还可发生 1,4加成 反应。 易被氧化成酸，烯键也可被化学还原剂还原，最终产物为饱和醇。 由 正丁 醛在稀碱或稀酸作用下，生成 β羟基醛再脱水制得，用作有机合成试剂。 氢 氧化钠 （ sodium hydroxide） 分子式 NaOH，相对分子质量 ， 相对 密度 ，熔点 318℃ ， 沸点 1390℃ ， 有 腐蚀 性。 其水溶液有涩味和滑腻感 ， 溶于水 、 乙醇时或溶液与酸混合时产生剧热。 广泛应用的 污水处理剂 、基本分析试剂、配制分析用标准碱液、少量 二氧化碳 和水分的吸收剂、酸的中和钠盐制造。 制造其它含氢氧根 离子 的试剂；在造纸、 印染 、废水处理、 电镀 、 化工 钻探方面均有重要用途；国内品牌有：天惠牌、天工牌、 金达 牌。 氢氧化钠还是许多有机反应的良好 催化剂。 水 （ water） 分子式 H2O，相对分子质量 18， 沸点 100℃ ， 比热容 ： （ g℃ ） ，齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 3 密度 1000 kg/m3。 设计依据 齐齐哈尔大学化学与化学工程学院化工系颁发的《化工系毕业教 学环节文件汇编》。 首选依据是老师布置的任务书 “ 年产 80000 吨 丁辛醇丁醛缩合制辛烯醛车间 工段 ”的初步设计。 依据 aspen软件模拟所得数据。 依据 化工设计手册。 齐齐哈尔大学实践教学与设备管理处颁发的《齐齐哈尔大学本科毕业生设计 (论文 )工作手册》。 厂址选择 厂址选择是化工装置建设的一个重要环节，也是一项政策性、技术性很强的工作。 厂址选择不仅影响到生产成本、利润，而且还关系到生产是否能够安全稳定进行。 选择厂址时需要综合考虑原料来源、运输条件、优惠政策、基础设施、社会效益等等 方面，以有效降低公司产品成本，提高市场竞争能力 [8]。 本设计选址拟建在大庆市高新技术开发区林源园区。 大庆高新技术产业开发区林源园区，位于大庆市庆南新城林源工业区，东邻大庆油田有限责任公司采油七厂、八厂、九厂，西依大庆炼化公司林源生产区，是大庆南部接续产业发展的平台， 土地资源丰富。 总规划面积 83 平方公里 ， 园区规划占地 平方公里 ，园区内 有成片的发展用地，大规模开发建设不占用耕地、无移民搬迁、土地开发成本低，为工业建设提供了广阔的土地资源。 林源园区作为大庆市庆南新城林源工业区建设的重要载体，是高 新技术企业成长和发展的摇篮。 它的 运输 十分便利， 东北地区主要铁路线 让通铁路线在林源园区通过，林源车站跨沈、哈两局，运输成本较低。 在原料方面， 区内的石化企业主有林源炼油厂、大庆联谊石化股份有限公司、上海中油锦华实业有限公司和大庆久隆精细化工有限公司。 所以原料来源十分充足和方便。 园区位于被称为百湖之城的大庆，水资源十分丰富。 在自然条件方面，高新区地处寒温带，属于大陆性季风气候，区内海拔高度在 ～ 米之间，地势较平坦，高度起伏不大。 年平均气温为 ℃，冬季最低温度为 ℃，夏季最高温度 ℃，年平均日照时数 2600 小时，年平均相对湿度 %，年平均风速 米 /秒，主导风向冬季为西北风，夏季为西南风，年平均降雨量 毫米，年平均蒸发量 毫米，最大积雪深度 220 毫米，最大冻土深度为 米，全年无霜期为 173 天，地震烈度 6 度。 在厂区齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 4 环境方面， 园区的化学需氧量、氮氨、烟尘、工业粉尘和工业固体废弃物排放量全部控制在国家指标以内，二氧化硫排放量通过采取措施可控制在国家指标以内。 人居环境优美。 国家森林公园 和 红旗林场环绕周围，这里空气清新，绿树成荫，风景秀丽。 设 计规模与生产制度 设计规模 辛烯醛生产 装置以 丁醛为原料 ， 氢氧化钠溶液为催化剂 ， 先进行正丁醛提纯，然后使之与氢氧化钠溶液混合， 之后 丁醛在搅拌釜式反应器中进行反应生产辛烯醛。 其中生产能力为 55000 吨 辛烯醛。 生产制度 员工要树立 “ 安全第一 ” 的思想，自觉接受安全教育，学习安全知识，提高技术水平，保证生产的安全性。 生产中要严格按照工艺要求进行操作，避免各类事故发生。 生产岗位员工必须按规定穿戴劳动保护用品。 车间安全员工要切实履行职责，随时检查安全生产制度，落实情况，制止违章操作和冒险作 业。 电器和机械设备故障应有专业人员排除，非专业人员严禁自己动手处理。 厂区内原则上禁止动用明火，需要动火时要请示领导并做好安全工作。 为防止火灾与爆炸的发生，要在思想上高度重视，要贯彻 “ 安全生产，重在预防 ” 的方针 [9]。 生产口号为 “ 安全生产，一次完成 ”。 表 11 三班两倒制 人员组成 人员名称 人数 倒班制 车间主任 1 8 小时工作制 班长 4 四 班 三 倒制 丁醛提纯 岗位工人 4 四 班 三 倒制 丁醛反应 岗位工人 4 四 班 三 倒制 辛烯醛提纯 岗位工人 4 四 班 三 倒制 技术工人 若干 8 小时工作制 在 职工人共计 25 人，临时工人若干。 车间主任白天在车间主持工作，每班由一个班长带领倒班人员进行倒班。 日常交接班是传递安全生产信息以及发现问题提出问题的重要通道。 接班人员提前 20 分钟由正值班工带领进入交接地点，静心听取交班人员交代全部运行维护情况和注意事项。 有疑问时应询问清楚，然后由交班人员陪同，对设备进行检查，确认无问题后签字接班。 齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 5 原料及产品规格 主要原料规格及技术指标 表 12 主要原料规格及技术指标 项 目 指 标 分子量 粘度 cp 密度 g/ml 丁醛 原 料 70~75 氢氧化钠溶液 原料 35~45 表 13 辛烯醛质量指标 指标名称 电池级 优级品 一级品 合格品 主含量 ≥ ≥ ≥ ≥ 灰分 ≤ ≤ ≤ ≤ 水分 ≤ ≤ ≤ ≤ 色度 ≤10 ≤10 ≤10 ≤30 密度 177。 外观 无透明无机械杂质液体 齐齐哈尔大学毕业设计（论文） 6 第 2章 工艺设计与 计算 工艺原理 辛烯醛的制备是正丁醛在 氢氧化钠溶液作为催化剂作用下在反应器中进行自缩合反应生成辛烯醛。 反应式为： 2CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CH=CCHO+H2O 工艺路线的选择 目前丁辛醇合成方法有几种。 乙醛缩合法，发酵法，齐格勒法，羰基合成法。 前前几种方法被羰基合成法所取代。 羰基合成法又分为高、中、低压合成法，同样高压和中压合成法又被低压合成法所取代 [10]。 国外现在主要使用的是以铑为催化剂的低 压合成工艺，其中国外以戴维，三菱化成。