摘 要

甲氧基丙酮是一种重要的精细化工产品，其作为有机溶剂具有低毒高效的优点，也是一种重要的农药中间体，主要被用作合成异丙甲草胺及一些医药的原材料，还可广泛用于制造油漆、清洗剂、染料、水泥，以及用于低温保存器官等。

本车间工艺设计所采用的合成方案是以1-甲氧基-2-丙醇为原料，用钨酸钠和硫酸氢钠作催化剂，控制温度为85℃时开始加入30%双氧水作氧化剂，保温90℃-95℃，生成甲氧基丙酮。并将得到的粗产品通过板框压滤机压滤后，在主精馏塔中通过间歇共沸精馏提纯制备纯品甲氧基丙酮。本方案反应条件不苛刻，一般只需在常压下进行，副产物只有水，不会污染环境，符合绿色化工的思想。

通过确定工艺流程，进行相应的物料衡算、能量衡算，并在此基础上，设计相应的生产设备，包括反应釜、主精馏塔、副精馏塔，并将设备合理的安置在车间中。绘制相关图纸，包括工艺流程图，反应釜装配图，主精馏塔装配图，副精馏塔装配图，车间平面布置图。

关键词：甲氧基丙酮；合成；精馏；车间工艺设计

Abstract

Methoxyacetone is an important fine chemical product, it has low toxicity, high efficiency advantages as organic solvent, is one of the most important pesticide intermediate. It is mainly used as raw materials for synthesis of metolachlor and some medical, is widely used in the manufacture of paint, cleaning agent, dye, cement, as well as for low temperature preservation organ etc.

Synthetic scheme used to design the process of the workshop is to 1-methoxy-2-propanol as raw material, with sodium tungstate and sodium bisulfate as catalyst, to control the temperature of 85℃ added 30% hydrogen peroxide as oxidant, holding 90℃ to 95℃, methoxyacetone formation. And the obtained crude products through the plate and frame filter press, in distillation by batch azeotropic distillation purification of preparing pure product of methoxyacetone.And the reaction conditions are not harsh, generally only need to be carried out under atmospheric pressure, the by-product is only water, will not pollute the environment, in line with the idea of green chemical industry.

By determining the process, corresponding material balance, energy balance, and on this basis, design the corresponding production equipment, including reactor, distillation, distillation tower and equipment reasonable placed in the workshop. Drawing related drawings, including process flow chart, the reactor assembly drawing, the main distillation column assembly drawing, the auxiliary distillation column assembly drawing, the shop floor plan.

Key Words：Methoxyacetone，Synthesis，Rectification，The workshop process design

目录

1. 绪论 1

1.1 研究的背景、目的及意义 1

1.2 研究现状 1

1.3 设计内容剂预期目标 1

第2章 反应釜设计 2

2.1 反应釜物料衡算 2

2.2 反应釜热量衡算 2

2.3 反应釜几何尺寸确定 3

2.4 夹套几何尺寸确定 4

2.5 夹套厚度的计算 4

2.6 釜壁厚的计算 4

2.7 水压试验应力校核 5

2.7.1 筒体水压试验应力校核 5

2.7.2 夹套水压试验应力校核 5

2.8 釜有关数据 6

2.9 搅拌器设计 6

2.10釜传动装置 7

2.10.1常见电机及其联接尺寸 7

2.10.2釜用减速机类型及选用 7

2.11安装底座 7

2.12机架 7

2.13轴封装置 8

2.14支座的选型 8

2.15选用手孔、人孔、视镜、温度计和工艺接管 8

2.16板框式过滤机选型 8

第3章 主间歇共沸精馏塔设计 9

3.1 流程的确定和说明 9

3.2 操作条件与基本数据 9

3.2.1 操作压力 9

3.2.2 气液平衡时x、y、t数据 9

3.3 物料衡算 10

3.4 前馏分工艺计算 11

3.4.1 求取相对挥发度 12

3.4.2 求取最小回流比R_min 12

3.4.3 求取最小理论板数N_min 13

3.4.4 计算实际回流比R及理论板数 13

3.4.5 塔顶条件下的流量和物性参数 13

3.5 中馏分工艺计算 14

3.5.1 求取相对挥发度 14

3.5.2 求取最小理论板数N_min 14

3.5.3 计算实际回流比R及理论板数 15

3.5.4 塔顶条件下的流量和物性参数 15

3.6 热量衡算 15

3.6.1 前馏分热量衡算 16

3.6.2 中馏分热量衡算 17

3.7 填料塔主要尺寸计算 18

3.7.1 塔径设计计算 18

3.7.2 填料层高度计算 20

3.7.3 填料层压降计算 20

3.8 附属设备及主要附件的选型计算 21

3.8.1 冷凝器 21

3.8.2 再沸器 21

3.9 塔内其他构件 22

第4章 副间歇共沸精馏塔设计 25

4.1 流程的确定和说明 25

4.2 操作条件与基本数据 25

4.2.1 操作压力 25

4.3 物料衡算 26

4.4 第一阶段馏分工艺计算 26

4.4.1 求取相对挥发度 27

4.4.2 求取最小回流比R_min 27

4.4.3 求取最小理论板数N_min 28

4.4.4 计算实际回流比R及理论板数 28

4.4.5 塔顶条件下的流量和物性参数 29

4.5 第二阶段馏分工艺计算 29

4.5.1 求取相对挥发度 29

4.5.2 求取最小理论板数N_min 30

4.5.3 计算实际回流比R及理论板数 30

4.5.4 塔顶条件下的流量和物性参数 30

4.6 热量衡算 31

4.6.1 第一阶段馏分热量衡算 31

4.6.2 第二阶段馏分热量衡算 32

4.7 填料塔主要尺寸计算 33

4.7.1 塔径设计计算 34

4.7.2 填料层高度计算 34

4.7.3 填料层压降计算 35

4.8 附属设备及主要附件的选型计算 35

4.8.1 冷凝器 35

4.8.2 再沸器 36

4.9 塔内其他构件 36

4.10 后处理工艺 39

第5章 总结 40

参考文献 41

致谢 42

第1章绪论

1.1 研究的背景、目的及意义

甲氧基丙酮（MOP）是异丙甲草胺（MOA）合成中的一个重要原料，异丙甲草胺是一种低毒高效的土壤处理剂，可将杂草消灭在萌芽状态，持效时间长，使用成本低，除草效果好，应用日益广泛。在环境保护意识日益增强的今天，选择性强、低毒易降解、除草谱广、复配剂和生态友好类除草剂使用日趋增多，因此具有广泛的市场潜力。掌握甲氧基丙酮的合成技术和工艺路线，对其独立规模化生产具有重要意义，并且可为企业的带来可观的经济效益。

甲氧基丙酮的合成方法是以1-甲氧基-2-丙醇为原料,采用催化氧化或者催化脱氢。从绿色化学角度出发，传统方法上的重铬酸钠——硫酸化学（高锰酸钡）氧化法和采用O₂为氧源，以Pd-Bi-Zn/C作催化剂的氧化法，由于对环境污染较重且催化剂寿命低导致成本高昂而不适合用于工业生产。所以采用绿色环境友好的工艺路线势在必行。双氧水作为一种相对友好的氧化剂,逐渐受到了人们的广泛关注。其反应条件不苛刻，一般只需在常压下进行，副产物只有水，不会污染环境，且廉价易得，运输使用方便。

1.2研究现状