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摘 要

: 特戊酸是一种重要的化工精细有机原料和化学试剂，被广泛用于医药、涂料、食品等领域，主要作为中间体，在化工行业中具有较好的市场前景。山东蓝海年产一万吨特戊酸项目主要用koch合成法以异丁烯和CO为原料，浓硫酸为催化剂制特戊酸。本设计是以年产一万吨特戊酸项目为背景的设备的计算和选型。在本次设计中，运用了Cup-Tower、SW6-2011校核软件、Aspen Exchanger Design and Rating和智能选泵辅助设计软件进行了设计，计算了设备的主要工艺尺寸和机械设计，其中主要对反应釜、精馏塔和换热器进行了详细的计算和设计。

关键词：特戊酸；设备选型；工艺计算；选型软件

Abstract：Pivalic acid is an important chemical fine organic raw material and chemical reagent. It is widely used in medicine, coatings, food and other fields. It is mainly used as an intermediate and has a good market prospect in the chemical industry. Shandong Blue Sea annual production of 10,000 tons of pivalic acid project mainly uses koch synthesis method with isobutylene and CO as raw materials, and concentrated sulfuric acid as catalyst to produce pivalic acid. The design is mainly for the calculation and selection of equipment with an annual output of 10,000 tons of pivalic acid. In this design, the Cup-Tower and Aspen Exchanger Design and Rating and intelligent pump-assisted design software were used to design and calculate the main process dimensions and mechanical design of the equipment, mainly for the reactor, distillation column and heat transfer. The detailed calculations and design were carried out.

Keywords：Pivalic acid; equipment selection; process calculation

目录

1 前言 5

1.1 特戊酸市场应用及前景 5

1.2 特戊酸合成工艺确定 5

1.3 化工设备选型中使用的软件 5

1.3.1 Cup-Tower对塔设备的设计 5

1.3.2 Aspen Exchanger Design and Rating 6

1.3.3 智能选泵系统 6

1.3.4 SW6-2011 强度校核软件 6

1.4 项目概况 7

1.4.1 项目名称 7

1.4.2 项目选址 7

1.4.3 项目规模及合成工艺 7

2 设备设计计算与选型 9

2.1反应釜的设计 9

2.1.1设计参数的确定 9

2.1.2设计条件 9

2.1.3反应釜计算 10

2.1.4 夹套的设计 12

2.1.5 釜体封头的设计 13

2.1.6 反应釜附件的选型及尺寸设计 13

2.1.7 反应釜设备条件图 16

2.1.8 SW6-2011反应釜校核结果 17

2.2 塔设备的设计 23

2.2.1 本项目塔设备设计 23

2.2.2塔设备设计步骤 24

2.2.3特戊酸精馏塔设计举例 24

2.2.4 Cup-tower 35

(1) 数据输入输出 35

2.2.5 SW6-2011塔强度校核 39

2.3 换热器设计 47

2.3.1换热器选型软件 47

2.3.2换热器选型示例 47

2.3.3换热器计算结果及校核 53

2.3.4 SW6-2011换热器强度校核 56

2.4 泵的选型 67

2.4.1 特戊酸进料泵P0301选型示例 67

2.4.2 浓硫酸回收进料泵 69

2.4.3 泵选型结果 72

2.5 储罐设计 72

2.5.1 原料储罐 72

2.5.2 产品储罐 73

2.5.3储罐选型结果 73

2.6 油水分离器 73

3 设计结果 74

3.1 非标准设备选型一览表 74

3.2 标准设备选型一览表 77

结论 78

参考文献 79

致谢 80

1 前言

1.1 特戊酸市场应用及前景

特戊酸的分子式是C₅H₁₀O₂，外观为无色针状晶体，熔点35.3℃ ，沸点163.7 ℃， 具有广泛的用途，是一种重要的精细有机原料。特戊酸质量指标要求外观为白色冰状固体，纯度要大于99.0%，水份要小于0.2%。^[1]

特戊酸是一种用途广泛的精细化工产品，主要用于合成聚合物引发剂、农药中间体、医药中间体、增塑剂、食品添加剂、涂料、润滑油、缩水甘油、分散剂以及香料等。此外，在精细化工产品合成中也有广泛的应用。经调查，目前国内生产特戊酸含量低，且生产工艺比较落后，远远不能满足各方面的需求，所以必须积极开发和生产，以满足市场的需要。^[1]

1.2 特戊酸合成工艺确定

Reppe反应法中特戊酸是作为副产品，所以产量很少。异丁醇-甲酸法解决了这个问题，但相较于Koch反应而言，能耗比较多，收率也不能和Koch相比较。

Reppe反应法和异丁醇-甲酸法的三废对环境影响大，而Koch反应只有废液，对环境较为友好。

因此本项目选择Koch反应制备特戊酸。

1.3 化工设备选型中使用的软件

1.3.1 Cup-Tower对塔设备的设计

CUP-Tower软件是一款塔设备水力学计算软件，使用起来简单方便，由中国石油大学（华东）研制出品。它将工业上常见的板式塔、筛板萃取塔、散装填料塔、规整填料塔和填料萃取塔等多种类型的塔内件集合在一起，是一款功能强大、综合性很强的全新软件。其借鉴了国内外相关软件的特点，在可靠性、易用性、通用性等方面更胜一筹。

其主要功能如下：

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