年产5吨环己烷过程设计ppt课件

1、年产年产5吨环己烷过程设计吨环己烷过程设计指点教师：李秀喜副教授学 生：黄 艳 张灿阳 内容n工程背景n产品概述n产品工艺及开展n工艺优化n经济核算工程背景n设计目的：n设计规模：年产5万吨环己烷n产品要求：纯度质量99.9n设计义务：n 根据消费规模和产品要求，对环己烷消费工艺进展概念设计，详细义务如下：n根据现有的文献资料设计出年产5万吨环己烷的消费工艺流程n用Aspen plus 对流程进展模拟，改良旧有工艺n对整个流程的投入和产出做经济核算产品概述n性质与用途：n 环己烷，用于消费环己醇、环己酮和己二酸的原料，用作有机溶剂等。环己酮进一步消费己内酰胺、聚酰胺6纤维尼龙6。尼龙6具有广泛

2、用途，民用和工业中都有广泛的用途。n 环己烷对酸、碱比较稳定，与中等浓度的硝酸或混酸在低温下不发生反响，与稀硝酸生成硝基环己烷。在铂或钯催化下，生成苯。n 环己烷也可以发生氧化反响，在不同的条件下所得的主要产物不同。在钯、钼、铬、锰的氧化物存在下，进展气相氧化那么得到顺丁烯二酸。在日光或紫外光照射下与卤素作用生成卤化物。n n产品工艺及开展n如今国内的环己烷制备方法，主要分为苯加氢法和新型工艺法两种，如今企业几乎全部采用的苯加氢方法。苯加氢制备环己烷又分为气相和液相两种。 苯加氢法n气相法n工艺特点是, 气相苯加氢工艺混合均匀, 转化率和收率均很高, 但反响猛烈, 易出现“飞温景象, 操作上不

3、易控制。n典型工艺有: Bexane、ARCO、UOP、Houdry 和Hytoray 法等。n液相法n工艺特点是, 液相苯加氢工艺相比气相而言, 反响稳定、缓和, 转化率和收率也很高, 但液相反响必需有后反响, 能耗也较高, 液相反响的氢气利用率仅为85 %。 n典型工艺有IFP 法、Arosat 法和BP 法。新型技术n催化蒸馏工艺 n反响器和精馏塔外耦合工艺 n石油馏分分别法 n催化剂的开展 工艺优化原有法国 IFP 消费工艺工艺流程图： 缺陷n产率不高，操作平安系数不高n能源的浪费，工艺复杂，对废热没有充分的利用n催化剂的活性不高，温度控制不灵敏，易呵斥催化剂失活采用流程本流程采用南风

4、化工2019年新建，2019年优化的流程： 优点n 采用双反响器设计, 反响完全, 环己烷直接分别得到废品, 循环氢浓度可控制较低, 减少放空损失; n运用南化集团研讨院开发并消费的高性能NCHl-1 型铂系苯加氢催化剂, 是国内首家采用国产铂系苯加氢催化剂的消费安装; n为防止铂催化剂失活、中毒, 配置了苯枯燥和脱硫反响器, 以延伸铂催化剂的运用寿命。但是同样存在很多问题。存在问题n因循环氢紧缩机的电机功率偏小, 在循环氢体积分数过低 ,。需求改换循环氢紧缩机的电机, 以降低氢耗。n尾气中的氢含量应采用自动控制, 稳定反响器的氢油比, 从而防止反响器飞温暖氢气资源的浪费, 到达平安稳定操作的

5、目的。 工艺流程方块图 ：H2 N2 CH4分离系统环己烷产品熄灭系统H2 CH4尾气排放C6H6分离系统熄灭系统分离系统原料苯经进料热交换器送至苯枯燥塔除水, 合格的苯经苯预热器送至苯蒸发器。新颖氢、循环氢和来自脱氢工序的氢气共3股氢气的混合物作为苯蒸发器氢气进料, 苯蒸发器顶部苯、氢混合气进入加氢主反响器, 经脱硫反响器脱除生成的硫化氢, 未反响的苯在装有铂催化剂的绝热式后反响器内进一步反响完全, 生成环己烷。 后反响器出来的混合气体先后经苯预热器、苯进料换热器和废品冷凝器冷凝冷却,在环己烷气液分别器中进展气液分别, 得到产品环己烷。绝大部分气相经循环氢压机去苯蒸发器作为氢气进料, 少部分

6、气体经深冷器深冷后, 经吸附排空。 流程概述 ：分析n这是一个体积减少和产生大量热的放热的可逆平衡反响。因此，根据勒夏特列原理，温度越低，越有利于反响向正反响进展，压强越大，越有利于生成环己烷。但是温度过低或是压强过大，不利于催化剂起作用，综上所述，我们选用温度190230和2.3MPa2.5MPa 下进展工艺的优化。改造后的流程：B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B12B131234567891011121314151617181920预处置及回流预处置及回流反响系统反响系统分别系统分别系统流程特点n采用双反响器设计, 反响完全, 环己烷直接分别得到废品, 循环氢浓度可控制较低

7、, 减少放空损失;n运用南化集团研讨院开发并消费的高性能NCHl- 1 型铂系苯加氢催化剂, 是国内首家采用国产铂系苯加氢催化剂的消费安装;n为防止铂催化剂失活、中毒, 配置了苯枯燥和脱硫反响器, 以延伸铂催化剂的运用寿命。温度对铂系苯加氢催化剂的影响 热点温度苯转化率%环己烷选择性%液体空速/h45086.3297.332.642092.2699.712.032099.8199.992.0因此，苯加氢反响器中的温度过高，对催化剂的活性影响很大，降低了苯转化率，环己烷选择性，所以必需采取适宜的反响温度经分析, 苯枯燥塔传质效果差的主要缘由在于进口温度过高, 再沸器无调理余量。在低消费负荷时,

8、苯枯燥塔的进料温度过高,操作没有调理余量。 为此, 给苯预热器添加苯加料旁路管线, 使未经加热的苯与被加热的苯在混合器中充分混合, 再参与苯枯燥塔; 同时配置调理阀和温度丈量点, 根据消费负荷的变动及时调理冷热苯的比例, 确保苯枯燥塔的进料温度, 使苯枯燥塔可以正常操作。 改造后, 苯枯燥塔的各项目的均到达要求,见表。类别塔顶温度塔底温度苯中水，10- 6改造前8688700改造后657982催化剂的选用：催化剂AL2O3苯转化率%环己烷选择性%1:299.2499.961:499.1399.961:991.5599.98纯催化剂99.8199.99实验阐明, 催化剂与三氧化铝按1：2-1：4

9、 的配比运用, 对苯的转化率、环己烷的选择性影响不明显, 见表5。而反响带也可由原来的31mm 延伸到60-90 mm。经热核算, 满负荷消费, 热油进口温度控制在190时, 可以实现反响带的热平衡。反响阶段模拟氢气环己烷氢气苯环己烷苯Aij1125.1350Aij581.1809 Aij-104.8214 Aji1601.3070 Aji1313.6823 Aji216.3372 Bij-5.9440 Bij0 Bij0 Bji702030 Cij0.3000 Bji0 Cij0.4347 Bji0 Cij0.3100 各组分相互作用参数 组分摩尔流量（Kmol/h）摩尔百分含量（%）H23

10、69.00 2.8534 C6H663.73 0.4928 C6H12422.74 3.2690 WATER(H2O)2375.72 18.3711 H2S39.30 0.3039 CO2115.42 0.8925 CO230.84 1.7851 C3H6-273.64 0.5695 Total12931.81100T()410P(atm)1反响工段出口物流模拟结果 分别系统 反响产物的沸点和流量 组分氢氮甲烷环己烷流量（kmol/h）32.8628.28218.78671.441沸点（ ）-252.8-195.8-161.580.7由表可知，氮、氢和甲烷的沸点和环己烷相差很大，应该最先分别；

11、然后除去轻组分杂质， 最后除重组分杂质。 选择的分别方案流程 分别阶段模拟塔T303T304T305板数102212进料位置492塔顶压力/atm1.21.31.2塔压降/atm0.20.30.2回流比4.277.324.9分别塔工艺参数 模拟结果产物和副产物 产品Mol流量Kmol/h质量流量Kg/h质量分数%回收率%年产量万吨/年环己烷377.93 20090.54 99.789.416.07 H2S18.24 497.47 9995.40.40 分别系统的物料平衡 分子式分子量沸点密度分离系统进料 物流kg/Nm3kmol/hMol%kg/h wt%H22.016-252.750.089

12、832.86225.0166.251.00N228.02-195.781.05078.2826.30231.983.51CH416.03-161.490.715618.78614.30301.334.56C6H678.1180.1879C6H1284.1680.787971.44754.386012.4790.93 合 计131.371100.006612.03100.00温度密度kg/m3状态6011.64/741g/l压力MPa粘度Pas2.47经济核算经济核算 设备费用设备名称设备尺寸费用/万元流化床反应器R101直径2.4m高1.5m65流化床反应器R102直径1.5高度140板间距直

13、径塔高塔板数气液分离器T3013.1水吸收塔T3020.6m3.2m8m104.5乙腈分离塔T4010.6m2.4m9.2m124氢腈酸分离塔T5010.6m1.4m8m102丙烯腈成品塔T6010.61.422m326换热器名称壳程直径长度换热面积E1011.2 m2.8m60.2m22.8E1020.8 m2.2 m51.2 m22.5E1030.8 m2.2 m51.2 m22.5E2013.2 m3.8 m152 m23.6E6013.8 m4.4 m450m210.2塔全凝器和再沸器T302、T401、T501、T60178所有泵P301、P401、P5018.4总费用232.6设备安装费用：按设备购置费用的50计算，设备安装费用合计116.3万元。土地费用：无形资产获取费用：催化剂专利运用费：100万；小试与中试实验费用：200万。总计300万。综上，建立工程投资总计为：综上，建立工程投资总计为：232.6+116.36.7+8400+300=37.3万元。万元。原料本钱：原料总费用为183.028.7+87.413.3=万元/a。公用工程：公用工程费用为1062万元/a。 工资福利费用 ：直接工资福利总计为636(1+14%)725万元/a。销售费用：市场销售，日常办公，广告等其它费用，估计1000万元/a 保险费用：总计 (200+50+20)2406.5万元。维