环己醇反应器毕业论文
2022-04-23 18:25:37
论文总字数：10732字
摘 要
鉴于环己醇在化工、医药、染料、农药等各个生产部门的重要地位，如何使环己醇的生产成本降低、环境友好，是目前设备设计的主要目标。结合环己醇反应器设备的结构特点，本论文主要对环己醇反应器进行了结构设计，在完成环己醇反应器结构设计的基础上，对环己醇反应器各部分主要受压元件进行了强度校核，同时对环己醇反应器进行了热工艺计算，本文以环己烯催化水合制备环己醇生产工艺为基础，最终完成环己醇反应器设计，完成反应器的热工艺计算、强度计算以及反应热衡算的基础上，完成反应器的全套设计施工图，结合环己醇反应器设计过程与各部分计算内容完成本次毕业设计与毕业论文。
关键词：环己醇反应器 结构设计 强度计算 热衡算
The Design of Cyclohexanol Reactor
Abstract
Cyclohexanol is very important in some industries, such as chemical, medicine, dye, and pesticide. So, how to reduce the cost of production, and make the cyclohexanol environment-friendly will be the main target of equipment design. Based on the features of the cyclohexanol reactor, we will optimize the reactor structures. We will also check the strength of the main pressure components, and do the thermal process calculation for the reactor. By catalyzing and hydrating cyclohexene, we design the cyclohexanol reactor, calculate the thermal process and pressure, and balance the reaction heat. At last, we finish the whole construction design of the reactor. This thesis and design are based on the whole design process and calculation of the cyclohexanol reactor.
Key Words: cyclohexanol reactor；structure design；strength calculation；heat budget
目 录
摘要…………………………………………………………………………………I
ABSTRACT………………………………………………………………………II
第一章 引言 1
1.1国内外研究进展与现状 1
1.1.1苯酚加氢 1
1.1.2环己烷氧化 2
1.2.3环己烷无催化氧化法 2
1.1.4催化氧化法 2
1.1.5环己烯水合法 2
1.1.6加氢催化剂 3
1.2反应器设计 3
第二章 环己醇反应器设计 4
2.1搅拌釜式反应器设计条件 4
2.1.1搅拌釜式反应器设计参数 4
2.1.2设计说明书的内容 5
2.2 确定反应器各部件高度和直径 5
2.2.1确定筒体的高度和直径 6
2.2.2确定夹套的高度和直径 6
2.3确定材料和壁厚 7
2.3.1确定夹套的材料和壁厚 7
2.3.2 确定内筒的材料和壁厚 8
2.4 水压试验及其强度校核 8
2.5选择釜体法兰 9
2.6选择搅拌器、搅拌轴和联轴器 9
2.7选择搅拌传动装置和密封装置 10
2.8校核L1/B和L1/d 11
2.9选用手孔、视镜、温度计和工艺接管 11
总结展望 12
致谢 14
参考文献 15
- 引言
1.1国内外研究进展与现状
在近年的发展中，人们越来越意识到环己醇在工业生产中的重要性。环己醇在农药、化工、染料、医药等领域具有重要作用，主要用于生产己二酸、己内酞胺、聚酞胺-66等酞胺类产品的中间产品。然而在全球经济一体化的趋势下，整个市场的竞争已愈演愈烈。环己醇的制备是一个常见的基本合成实验，通过利用异丙醇铝还原环己酮，然后在酸性条件下水解合成是传统的制备方法是，但该方法的反应时间较长、原料价格昂贵、对生产设备要求高、操作复杂，且产生大量的废酸，对生态环境造成危害，因而不被集成化生产所采用。现在的主流加工方法为苯酚加氢法和环己烷氧化法[1]。
本设计以环己烯的催化水合制备环己醇工艺为基础，设计环己醇的反应发生器。通过计算，求得接管、半圆盘管、筒体、挡板、螺母、设备法兰等的数量和材料。
现今用于生产环己醇的工业化的生产工艺主要有三种:苯酚加氢法、苯加氢-环己烷氧化法、苯部分加氢-环己烯水合法。
1.1.1苯酚加氢法
1906年Ipanema通过苯酚加氢制得到环己醇，1950年德国第一个实现工业化苯酚加氢。镍催化剂是常用的苯酚氢化催化剂，通常为2.5MPa的压力下，反应温度为150℃。
1.1.2环己烷氧化法
1960年前后环己烷氧化工艺获得了在工业生产中的应用，被广泛应用于生产环己醇，世界上 92% 的环己酮都是由此法生产得到。 此法先由苯全部加氢得到环己烷，再 通过利用无催化氧化法或者催化氧化法来制备环己醇。
1.2.3环己烷无催化氧化法
法国RHONE-POULENE 公司于1968年开发出环己烷无催化氧化法。由于该工艺在生产中具有能使反应器不结焦和反应副产物较少的特性 ，且连续生产的性能较好，因而在工业生产中占有一定份额。目前，荷兰 DSM 公司 、法国隆波礼公司以及辽阳石化 、新疆石化等各公司任在使用环己烷无催化氧化法。
1.1.4催化氧化法
环己烷催化氧化法主要有钴盐法和硼酸法两种方法应用比较广泛。钴盐法于1940年前后 DuPont 公司（美国）开发并最早投入工业生产 。钴盐法用可溶性钴盐如 辛酸钴 、油酸钴 、硬脂酸钴 、环烷酸钴 、环烷酸钴铬复合物等作氧化催化剂 ，使环己烷在催化剂作用下与空气反应生成环己醇和环己酮 。 1960年左右美国 S . D公司开发出环己烷催化氧化生产工艺 。这两种方法反应温和 ，且对设备要求较低 ，较易实现工业化 ，但由于副产品较多 ，使成本增加降低了经济利率 。
1.1.5环己烯水合法
日本Asa-hi公司于1980年前后开发出的环己烯水合法生产环己醇新工艺只需要在 120℃ ～ 160℃、 4MPa ～ 6MPa 、 加氢催化剂的条件下通过给苯部分加氢制环己烯 。 由于此法环己醇的产率可达99．3%，且能量消耗比较小，有效避免了生产中可能发生的各种问题 ， 因而成为近年来环己醇生产和研究的主要方向
，同时也是本文研究的方向。
1.1.6加氢催化剂法
环己烯水合法的工艺较为简单，但环己醇的收率并不高，直到1980年前后日本 AsahiKASEI 开发出了新型苯部分加氢催化剂，使环己醇收率达到 60% 。 我国该项技术于1995 年由神马集团引进，并在 1998 年投入生产 。
1.2反应器设计
本文环己醇反应器设备内设计压力为1.1MPa,管盘内设计压力为0.65MPa，半圆盘管设计压力为0.65MPa，设备内、管盘内、半圆盘内设计温度为110。反应器制造、检验和验收要求均需按照标准TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监查规程》、GB150-2011《压力容器》、HG/T20569-2013《机械搅拌设备》、NB/T47015-2011《压力容器焊接规程》。环己醇反应器的主要受压元件材料牌号与标准：GB24511-2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》，板材S30403(GB24511-2009)，锻件S30403(NB/T47010-2010)，钢管00Cr19Ni10（GB/T14976-2012)。本文通过对计算来求得反应器的相关部件的数量以及选择材料等，并选择与之相对应的国际标准。
第二章 环己醇反应器设计
2.1搅拌釜式反应器设计条件
2.1.1搅拌釜式反应器设计参数
表2-1设计参数表 | ||
参数名 | 位置 | 参数值 |
工作压力 | 釜内 | 1.1 MPa |
盘管内 | 0.6 MPa | |
半圆盘管 | 0.6 MPa | |
工作温度 | 釜内 | 105℃ |
盘管内(进/出) | 20/100℃ | |
半圆盘管(进/出) | 20/100℃ | |
物料名称 | 釜内 | 环己醇、硝酸、水、 请支付后下载全文，论文总字数：10732字
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