论文总字数：45981字

摘 要

环己醇是重要的化工原料，是生产尼龙的重要中间体。目前，工业化生产环己醇的工艺主要有3种：苯酚加氢法、环己烷氧化法、环己烯水合法。但是传统方法存在一些明显的缺点，比如能耗大、副产物多、投资过大等问题。以环己烯和醋酸为原料通过酯化、水解两步法制备环己醇的反应精馏工艺具有工艺流程短，反应条件温和，投资费用较低，单耗低，污染大大降低等一些优点。

本文首先通过介绍环己烯间接法生产环己醇的生产技术现状和面临的问题，引出本次设计的项目概况、设计基础和工艺说明。主要设计内容：选择合适的动力学模型、热力学模型以及单元模块，采用Aspen Plus模拟软件对环己烯间接法生产环己醇的生产过程进行全流程模拟，建立各个单元的工艺条件并进行优化；主要以物料衡算和热量衡算为依据及基于Aspen Plus软件进行工艺计算和设备的工艺设计或选型；对设备的管道进行了简单的设计计算；绘制了物料流程图（PFD）、管道及仪表流程图（PID）、主要设备条件图，车间设备平立面图等。

关键词：环己烯 环己醇 流程模拟 工艺设计

Technological design of 50,000 tons of cyclohexanol per year used the indirect synthesis by cyclohexene and water

Abstract

Cyclohexanol is the important chemical raw materials, and it is the important intermediate in the production of nylon. At present, there are three main ways of the industrial production of cyclohexanol: phenol hydrogenation, oxidation of cyclohexane and cyclohexene hydration. But the traditional methods have many obvious drawbacks, such as the high energy consumption, much multi-product, the excessive investment and the other issues. The reactive distillation process which use the Cyclohexene and acetic acid as the raw materials through the wo-step of esterification and hydrolysis to produce the cyclohexanol has many advantages, such as the Short process, mild reaction conditions, low investment costs, low consumption, greatly reducing pollution and etc.

First, the present situation and the facing problems of this method are introduced in this paper. Then this design project survey, design basis and process description are introduced. The design contents are listed as follows:

Thermodynamic model and reaction kinetic equation was selected. The unit module to produce cyclohexanol was chosen and the main process unit was simulated. The process condition was established and optimized by the use of Aspen Plus simulation software. The calculations and equipment selections are completed through mass balance and heat balance. In addition, the design of some equipments are on the base of Aspen Plus simulation software. The pipeline of the special equipment is calculated. The process flowsheet diagram, the piping and instrument diagram, the main equipment assembling drawing, workshop appliance elevation drawing and floor plan of plant are completed also.

Key word: Cyclohexene; Cyclohexanol; Process simulation; Process design

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 设计的目的与意义 2

1.3 设计内容 3

第二章 文献综述 4

2.1环己醇的性质 4

2.2 环己醇生产工艺概述 4

2.2.1苯酚加氢法 5

2.2.2环己烷氧化法 5

2.2.3环己烯直接水合法 6

2.2.4环己烯间接水合法 8

2.3环己烯水合反应精馏工艺开发研究进展 10

2.3.1反应精馏的优点 10

2.3.2普通反应精馏（RD）的研究 10

2.3.2侧反应精馏（SRC）的研究 11

第三章 设计概况 13

3.1设计基础 13

3.1.1生产规模 13

3.1.2装置组成 13

3.1.3原料及产品 13

3.1.4生产方法 14

3.2工艺流程说明 14

3.2.1工艺流程图 14

3.2.2酯化工段 14

3.2.3水解工段 15

3.2.4环己烯回收工段 15

第四章 工艺流程模拟与优化 16

4.1概述 16

4.2物性计算方法的选择 16

4.3反应动力学模型 16

4.3.1酯化工段 16

4.3.2水解工段 17

4.4单元模块的选择 18

4.5工艺流程的模拟 19

4.5.1环己烯酯化工段的模拟 19

4.5.2乙酸环己酯水解工段的模拟 20

4.5.3环己烯回收工段的模拟 21

4.6工艺流程的优化示例 22

4.6.1乙酸环己酯分离塔T0101的优化 22

第五章 设备选型及设计 25

5.1概述 25

5.2换热器选型 25

5.2.1选型原则 25

5.2.2选型步骤 28

5.2.3设计示例——乙酸环己酯分离塔塔顶冷凝器（E0103） 29

5.2.4选型结果 34

5.3泵选型 34

5.3.1选用原则 34

5.3.2选型依据 38

5.3.3选型示例——乙酸环己酯分离塔进料泵（P0102） 38

5.3.4选型结果 40

5.4塔设备选型 41

5.4.1概述 41

5.4.2塔形比较 41

5.4.3塔板类型与性能比较 42

5.4.4设计示例——乙酸环己酯分离塔（T0101） 42

5.4.4塔设备选型结果 45

5.5反应器选型 45

5.5.1概述 45

5.5.2类型与特性 45

5.5.3设计要点 46

5.5.4设计示例——环己烯酯化反应器（R0101） 46

5.5.5选型结果 50

5.6储罐选型 50

5.6.1概述 50

5.6.2分类 51

5.6.3选型示例——环己烯与乙酸原料缓冲罐（V0101） 51

5.6.4储罐选型结果 51

5.7分相器选型 51

5.7.1概述 51

5.7.2设计示例——环己烯与水分相器（V0303） 52

5.7.3分相器选型结果 53

第六章 车间布置设计 54

6.1概述 54

6.2设计参考标准和规范 54

6.3车间厂房布置特点 54

6.4车间设备布置 55

6.4.1设备特点 55

6.4.2设备布置的原则 55

6.4车间布置结果 55

第七章 管道设计 56

7.1概述 56

7.2设计参考标准和规范 56

7.3管道材料的选择 57

7.3.1管道特性 57

7.3.2选取原则 57

7.3.3设计示例——环己烯进料管 57

7.4设计结果 58

第八章 结论 59

参考文献 60

致谢 63

附录 64

第一章 绪论

1.1 课题背景

环己醇是优良的中高沸点有机化工品，在我国主要用于生产己二酸、己内酰胺和聚酰胺66，是酸胺类产品不可缺少的重要中间体^[1]。同时，由于醇类具有极好的溶解性和低挥发性，环己醇又可广泛用于非酞胺类产品。在涂料工业中，环己醇常用作油漆、虫胶和清漆的溶剂;在纺织工业上可用作染料溶剂，也可用于纺织品和合成纤维织品的消光剂。此外，环己醇还可用于消毒剂、香料、杀虫剂、杀菌剂、皮革脱脂剂和涂饰用稀释剂等领域。

己二酸作为环己醇的主要下游产品，近年来在全球的需求量不断增长， 2012年世界己二酸年产能为360万吨，其中主要的生产厂家包括有英威达 (Invista)、罗地亚(Rhodia)、首诺 (Solutia)、巴斯夫 (BASF)、Radici、旭化成等^[2]。在国内，己二酸产业的起步是比较晚的，直到20世纪80年代初才从国外引进了成套的己二酸生产装置和技术。在本世纪初，由于我国的己二酸产能较少，因而己二酸的需求还主要依靠进口。目前国内约有10多家己二酸生产厂家，年总产能大约在50万吨以上。其中主要的生产企业包括中石油辽阳石化、新疆天利高新、山东博汇集团海利化工、山东洪业化工、河南神马等。目前我国己二酸的市场需求呈现明显增长的趋势，2012年己二酸需求量约为65万吨，2015年将达到80万吨。由此可见如果没有新的己二酸装置投产的话，现在的产能己经难以满足未来不断扩大的市场需要，因而开发更经济、更高效的生产己二酸的工艺路线受到了人们的广泛关注。而环己醇作为己二酸生产工艺路线中的重要中间产品，也得到了各界人士越来越广泛的重视。

请支付后下载全文，论文总字数：45981字