毕业设计论文-一段法乙烯直接氧化生产乙醛装置工艺设计.doc

毕业设计论文-一段法乙烯直接氧化生产乙醛装置工艺设计.doc

《毕业设计论文-一段法乙烯直接氧化生产乙醛装置工艺设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文-一段法乙烯直接氧化生产乙醛装置工艺设计.doc（85页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

继续教育学院

毕业设计（论文）

论文题目

一段法乙烯直接氧化生产乙醛

（6.0万吨/年）工艺设计

学院名称

化学工程技术学院

专业

化学工程（本）

姓名

学号

起讫日期

2012年11月15日——2013年4月26日

指导教师

2013年04月26日

南京工业大学本科生毕业设计（论文）

一段法乙烯直接氧化生产乙醛装置工艺设计

摘要

乙醛是石油、化工的中间产品，乙烯直接氧化法生产乙醛是二十世纪六十年代的新工艺。

它具有原料便宜，成本低及乙醛收率高，副反应少等优点，目前被认为是生产乙醛最经济的方法，世界上约有70％的乙醛是采用此法来进行生产的，乙烯直接氧化制乙醛的工艺路线又有一步和两步法。

要生产过程是将乙烯和氧气以及催化剂氯化铜、氯化钯的盐酸水溶液混合后进入氧化反应器，在温度120-130℃，压力0.3MPa条件下，直接氧化生成乙醛，含醛10%的粗醛水溶液在轻组分塔蒸馏脱去二氧化碳、氯甲烷、氯乙烷等低沸物后，进入精馏塔，在塔底脱去少量高沸物，塔顶馏出物经冷凝后获得纯净的乙醛产品。

提高原料转化率意味着降低生产成本，增加生产效益，这对化工生产企业至关重要。

乙烯直接氧化法是将乙烯和空气（或氧气）通入氯化钯和氯化铜的盐酸溶液中，乙烯氧化而成乙醛。

这种方法流程简单，公用设施量少，故基建费用省；原料乙烯的来源丰富，价格便宜，处理、贮运安全；反应的选择性良好，副产物醋酸、草酸、高级醛和酮类，氯化烃类生成量少；乙醛的收率高。

其最大缺点是盐酸的腐蚀性大，需用钛合金钢设备。

本设计在已有的工艺方案的基础上对整个工艺过程进行物料衡算、能量衡算、反应设备的计算与选型。

以达到更合理更经济。

关键词：

乙醛设计精馏塔物料衡算能量衡算设备

III

Amethodfordirectoxidationofethylenetoacetaldehydeproductionplantprocessdesign

Abstract

Acetaldehydeisthepetroleum,chemicalintermediateproducts,directoxidationofethyleneproductionofacetaldehydewasnineteensixtiesnewtechnology.Ithastheadvantagesofcheaprawmaterial,lowcostandhighyieldofacetaldehyde,lesssideeffectandotheradvantages,isnowconsideredthemosteconomicalmethodofacetaldehydeproduction,about70%oftheworld'sacetaldehydeusingthismethodtoproduction,thedirectoxidationofethylenetoacetaldehydeprocesslineandonestepandtwostepmethod.totheproductionprocessistoethyleneandoxygenandcatalystcopperchlorideandhydrochloricacidaqueoussolutionofpalladiumchloridemixtureintooxidationreactor,thetemperatureof120-130℃,pressureis0.3MPa,undertheconditionofdirectoxidationofacetaldehydegenerated,aldehydecontaining10%ofthecrudedistillationtoweroflightcomponentformaldehydeinaqueoussolutiontookoffcarbondioxide,methanechloride,ethylchlorideafterthelowboiling,intothecolumn,thebottomoffasmallamountofhigherboiling,thetowerdistillateaftercondensationtoobtainpureacetaldehydeproducts.Increasetheconversionofrawmaterialsmeanstoreducetheproductioncost,increaseproductionefficiency,itisveryimportanttochemicalproductionenterprises.Directoxidationofethylenetoethyleneandair（oxygen）orventilationwithpalladiumchlorideandcopperchloridesolutionofhydrochloricacid,ethyleneoxideandacetaldehyde.Thismethodissimpleinprocess,publicfacilitiesquantityislittle,sotheinfrastructureexpenditure;Richsourceofethylenerawmaterial,cheap,processing,handlingsafety;Thereactionselectivityisgood,deputyseniorproductaceticacid,oxalicacid,aldehydeandketone,lesschlorinatedhydrocarbongeneration;Highrecoveryyieldofacetaldehyde.Itsbiggestdrawbackishydrochloricacidcorrosionresistanceisbig,needtitaniumalloysteelequipment.Thisdesignonthebasisoftheexistingprocessschemetothewholeprocessofmaterialbalance,energybalance,reactionequipment,calculationandselection.Inordertoachievemoreeconomicandreasonable.

KeyWords:

Acetaldehyde;Design; Materialbalance;Energybalance;Device

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章设计项目 1

第二章前言 2

第三章工艺设计说明书 3

3.1概述 3

3.1.1简介 3

3.1.2本地区的自然条件 4

3.2产品说明 4

3.2.1产品名称 4

3.2.2产品的基本物理化学性质 4

3.2.3产品质量标准 6

3.2.4产品的主要用途 6

3.3原材料规格 7

3.4公用工程规格 7

3.5生产基本原理及化学反应方程式 8

3.6生产工序及工艺流程叙述 10

3.6.1反应工序 11

3.6.2蒸馏工序 12

3.6.3触媒再生工序 13

3.6.4中间罐区工序 13

3.6.5成品罐区工序 14

3.7不正常现象发生的原因及处理方法 14

3.7.1反应工序 14

3.7.2蒸馏工序 16

3.8生产控制一览表 18

3.8.1反应工序 18

3.8.2蒸馏工序 19

3.9原材料及动力消耗定额 20

3.10副产品及排出物 20

3.11安全生产基本原则 21

3.11.1防火、防爆及卫生等级 21

3.11.2原材料成品及卫生安全浓度 22

3.11.3防火须知 22

3.12主要设备一览表 23

3.12.1反应工序 23

3.12.2蒸馏工序及其他工序 24

3.13主要设备及催化剂溶液组成的选择 25

3.13.1反应器 25

3.13.2催化剂溶液的组成对其活性和稳定性的影响 25

第四章设计计算书 28

4.1物料衡算 28

4.1.1反应系统的物料衡算 28

4.1.2精馏系统的物料衡算 35

4.2热量衡算 36

4.3反应器的设备计算 43

4.3.1反应器的设备计算 43

4.3.2反应器（鼓泡塔）气液鼓泡层高度HGL的计算 44

4.3.3成品冷凝器计算 45

4.3.4冷凝液泵计算 46

4.3.5醛塔最小回流比的计算 48

4.3.6纯醛塔理论板数的计算 52

4.3.7精馏塔计算 54

4.4经济技术分析 60

第五章结论 64

参考文献 65

附表 67

致谢 79

南京工业大学本科生毕业设计（论文）

第一章设计项目

一、设计项目名称：

一段法乙烯直接氧化生产乙醛装置工艺设计（年产6.0万吨乙醛）

二、工艺设计条件：

（1）新鲜乙烯纯度99.7%（余已乙烷计）

（2）新鲜氧气纯度99.0%（余已氮气计）

（3）原料气配比C2H4:

O2:

其它=65∶17∶18

（4）乙烯单程转化率38.08%

（5）催化剂选择性97.92%

（6）催化剂生产能力134.90Kg乙醛/m催化剂小时

（7）副产物分配（表1-1）

表1-1副产物分配

组分

二氧化碳

氯甲烷

氯乙烷

巴豆醛

高沸物

醋酸

%（mol）

48.02

3.53

1.54

3.74

3.08

40.09

（8）循环气组成（表1-2）

表1-2循环气组成

组分

合计

Mol%

0.82

7.14

8.01

65.01

4.27

13.0

0.94

0.11

100.0

（9）乙醛损失量占反应器生成乙醛的0.72%

三、规模：

全年生产时间为8000小时，合333天，年产乙醛6.0万吨。

四、成品要求：

乙醛的纯度为99.7%，水0.06%,巴豆醛0.02%，醋酸0.02%。

79

第二章前言

乙醛是一种醛，性状为无色易流动液体，有刺激性气味。

熔点－121℃，沸点20.8℃，相对密度小于1。

可溶于水和乙醇等一些有机物质。

易燃易挥发，蒸气与空气能形成爆炸性混合物，爆炸极限4.0％～57.0％（体积）。

市场上出售的大都是40%乙醛水溶液，要想得到纯度高的乙醛，可往三聚乙醛中加入1%-5%的98%的浓硫酸，蒸馏制得。

冷凝水要用冰水，盛接瓶放在冰水中，小心操作。

得到的乙醛密封放到冰箱中。

主要用途：

用于制造醋酸、醋酐、合成树脂、