其它化工流程优化我开题忠

用CHP法生产环氧丙烷及二甲基苄醇的分离模拟报告人：李文忠

指导教师：干爱华

2006.5.18报告内容：一、课题的研究意义二、课题的研究现状三、课题研究内容四、课题进展一、课题的研究意义一）PO及CA的用途环氧丙烷（PO）是重要的有机化工原料，为丙烯系的第三大产品，最大用途是制聚多元醇（聚醚），进而制聚氨酯，其次用于制丙二醇。我国环氧丙烷主要用于合成环氧树脂。二甲基苄醇（CA）是制备过氧化二异丙苯（DCP）的重要中间体，DCP是一种橡胶及塑料的交联剂和高分子材料的引发剂，俗称“工业味精”，主要应用于可发性聚苯乙烯（EPS）引发、电线电缆交联、制鞋三大领域。在橡胶与塑料等生产中稍加一点就能大大增加产品强度。二）PO及DCP的生产能力PO：

2003年我国生产环氧丙烷41．36万t，进口环氧丙烷11．56万t。进口丙二醇

8．37万t，环氧丙烷的表观消费量约为60．5万t。2004年全球对环氧丙烷的需求约为650万t左右，全球对环氧丙烷的需求仍保持强劲，其全球增长率为3％一4％，2004年亚洲环氧丙烷需求比上年增长8％左右,其中中国的需求增长则达10％。2005年世界能源和原材料仍保持在高价位，环氧丙烷的需求仍很紧俏。2005年我国行业内主要生产厂家的环氧丙烷产量为47万t左右，部分生产企业都在超负荷生产。DCP：2005年高桥石化DCP的生产能力达到1.8万吨／年，占全球总产量的份额为55％，产能比全球第二的企业高出60％。而DCP的用途又是非常重要，因而大量生产DCP的中间体CA的意义也就非常显著。三）PO及CA的传统生产方法1.氯醇法生产PO氯醇法生产PO包括氯醇化过程、环化过程、精制及废水处理过程。反应机理如下式：Cl2＋H2O－HClO＋HClCH2=CHCH3＋HClO－ClCH2CH（OH）CH32ClCH2CH（OH）CH3＋Ca（OH）2－CH2OCHCH3＋CaCl2＋H2O氯醇法工艺简单,为目前环氧丙烷最主

要的生产方法,但耗氯量大，设备腐蚀严重，废水处理投资大，污染程度比较严重，在当今环保形势日益严峻的情况下此种方法已不可取。2.间接氧化法生产PO间接氧化法一般包括有机物的过氧化、丙

烯环氧化。常用的有机物有异丁烷、乙苯、异丙醇、异戊醇等。此方法虽克服了污染、腐蚀的缺点，但是它的流程长、投资大、联产物多，只有同时需要PO及联产物时才显示其优越性。3.CA的传统生产方法：Na2SO3+CHP——CA+Na2SO4在此过程中出现产生大量硫化物废水等环保问题，废水处理投资大，污染比较严重。二、课题的研究现状目前全球90％以上的PO产量来自采用氯醇法和共氧化法工艺的装置。国内的已工业化生产的装置也都是来自这两种生产方法，但由于以上提到的缺点，寻找无污染、低成本的新工艺已成为国内外普遍关注的热点。新兴的环氧丙烷生产方法有很多，例如丙烯和过氧化氢为原料的工艺在国内外取

得了很大的进展，此外还有西德开发的过

丙酸法、美国Cetuis公司的酶法等等，但

是这些方法只是取得了理论上的重大进步，在工业化生产上有一定困难。在众多的生产方法中，以过氧化氢异

丙苯（CHP）来生产PO的方法效果比较显著，日本已有工业化。其生产机理如下：（以R-H代表异丙苯，以AMST代表α-甲基苯乙烯，以下同）R-H+O2——R-O-O-H

(过氧化）R-O-O-H+

CH2=CHCH3——PO+R-O-H(环氧化)R-O-H——AMST+H2OAMST+H2——R-H(脱水)(加氢）异丙苯循环使用，没有大量廉价联产品生成，这就避免了间接氧化法带来的弊短。本题研究的内容就是针对用CHP来生产PO，但同时联产DCP（过氧化二异丙苯）的重要中间体R-O-H的生产方法。机理如下：R-H+O2——R-O-O-H

(过氧化）R-O-O-H+

CH2=CHCH3——PO+R-O-H(环氧化)直接用R-O-H去生产DCP，而不是脱水加氢。此生产过程属于间接氧化法，并产出

大量很有价值的产品。国内尚无研究前例。特别是在分离方面，相关文章更少。

此方法是将二者的生产结合起来，

即用CHP（苯酚车间中间体）来氧化丙烯不仅会得到应用价值极高的PO，还会得到生产DCP的中间产物CA，那么不仅能解决氯醇法生产PO产生的大量含氯废水，还能消除DCP装置还原过程中硫化物废水，从而大大提高两个过程的综合

经济效益。在当今环保问题日益得到重

视情况下这种方法的生产意义尤为重要。三、课题研究内容：

本题主要是研究用CHP生产PO分离方面的设计内容，主要包括以下几个方面：一）用PROⅡ软件对日本CHP法生产PO的分离过程 模拟二）制定分离方案并对其用PROⅡ软件进行模拟三）用ASPEN

PLUS软件模拟与PROⅡ模拟结果对照四）对分离方案的优化研究五）对分离方案设备费用、能耗等技术经济分析一）用PROⅡ对日本CHP法生产PO的分离过程模拟因我们要设计的分离装置与日本CHP法生产分离相类似，所以我们可以参考已工业化的装置，用PROⅡ软件对其分离装置进行模拟，将模拟数据与现场数据比照，对不能吻合的情况分析讨论，借此选定模拟模型及模拟方法。二）制定分离方案并对其用PROⅡ软件进行模拟根据现有资料制定几个分离方案，反复研究比较得出最优分离方案，并用PROⅡ软件对该方案进行模拟。分离方案如下：方案一

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方案二153403C

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方案三三）用ASPEN软件模拟用ASPEN软件对该选定的分离方案再次模拟，并与PROⅡ模拟结果对照，目的是相互验证软件模拟的准确性。四）对该分离方案的优化研究改变关键分离装置的进料位置、压力、回流比等参数对选定的分