强烈推荐年产80000吨丁辛醇合成气净化及羰基合成的工艺设计毕业论文.docx

1、 强烈推荐年产强烈推荐年产 80000 吨丁辛醇合成气净化及羰基合成的工吨丁辛醇合成气净化及羰基合成的工艺设计毕业论文艺设计毕业论文 年产 80000吨丁辛醇合成气净化及羰基合成的工艺设计 摘摘 要要 本设计是关于年产 80 000吨丁辛醇合成气净化及羰基合成的工艺设计。在该设计中首先叙述了丁辛醇生产的意义与应用及生产方法，确定了羰基合成的工艺路线。并在此基础上进行物料衡算、热量衡算、关键设备的选择和计算。依据车间布置设计的原则，对车间及设备进行了合理的布置。对自动控制、环境保护做了详细的说明。在这些基础上绘制了带控制点的流程图。顺利的完成了 10 000 字的化工课程设计说明书，关键词：丁辛

2、醇;羰基合成;工艺设计;物料衡算;热量衡算 Abstract The significance and application,market analyze,development trend of butanol and octanol at the instruction.The process of OXO synthesis is confirmed.On the basis were stated in the instruction.0n the basis of the process,the calculation of the material balance and wer

3、e described in detail.Under the conditions of the process,the process and instrument diagram,processing equipment diagram and plant layout diagram were drown.The design instruction with 20000 words was finished.Key Word：Butanol and octanol;OXO synthesis;Process design,;The calculation of the materia

4、l balance;-Butyl alcohol）英文名称 1-Butanol。产品理化性质：分子式 C4H10；系统命名为 1-丁醇。分子量：74.12，熔点-90.2，相对密度为 0.810 gmol。无色透明液体，沸点 117.5，凝固点-89.5，闪点36-38，自然点 365，微溶于水，能与乙醇和乙醚混溶。3.异丁醇（i-Butyl alcohol）产品理化性质：分子式 C4H10；系统命名为 2-甲基-1-丙醇。分子量：74.12，熔点-108，相对密度为 0.805gmol。无色透明液体，沸点 108.0，凝固点 37.7，闪点28，自燃点 426.6，易溶于水，乙醇和乙醚。折光

5、率（n20）：1.395-1.397。4.辛醇（Octyl alcohol）英文名称 2-ethyl n-bal:n i-bal=10:1 所以主反应消耗 CO 的量=Kmol-bal 的量=Kmol n-bal:n C3H8=11:0.3,n i-bal:n C3H8=11:0.3，所以反应生成 C3H8 的量=Kmol n-bal=44.55 Kmol i-bal=4.45 Kmol C3H8=3.98 Kmolh，表 2-2 反应器进口物料平衡表 组分 K molh%(mol)分子量 Kgh%(wt)C3H6 50.335 32.9 42.1 2119.1 56.87 H2 50.4 3

6、2.95 2 100.8 2.71 CO 49 32.03 28.01 1372.49 36.83 C3H8 2.65 1.73 44.1 116.87 3.14 杂质 0.6 0.39 28 16.8 0.45 合计 152.98 100 3726.06 100 表 2-3 反应器进口物料平衡表 组分 K molh%(mol)分子量 Kgh%(wt)n-Bal 44.55 83.02 72.11 3212.5 86.22 i-Bal 4.45 8.29 72.11 320.89 8.61 C3H8 3.985 7.45 44.1 175.74 4.72 H2 0.065 0.12 2 0.1

7、3 忽略 杂质 0.6 1.12 28 16.8 0.45 合计 53.665 100 3726.06 100 其中：1.杂质为 CH4+Ar+N2，所以分子量取平均值，为 28便于计算。2.H2质量百分比为 3 10-5 数量级，故忽略计算。经核算：n合成气=50.4+0.6+49=100 K molh M 合成气=1008.+1372.49+16.8=1490.09 K molh n丙烯=50.335+2.65=52.98 K molh M 丙烯=2119.1+116.87=2235.97 K molh 如图 2-3：图 2-3 物料平衡图 2.6 热量衡算 2.6.1能量衡算的意义与作用

8、 在化工生产过程中，各工序都要在严格控制的工艺下（如温度、压力、流量、浓度等）进行。经历各种化学变化和物理变化，进行着物质的生产。在这过程中，各类化工单元操作，或者有动量的传递（如流量传送）；或者有热量的传递（如换热设备）；或者有伴随热量的质量传递（如精馏，吸收等）。若有化学反应，则不仅兼有“三传”（动量传递，热量传递，质量传递），还具有“一反”（化学反应产生的热效应吸收或放热）。物质在整个过程中发生质量的传递和能量的变化。前者可从物料衡算中求得，后者则依据能量守衡定律，利用能量传递和转化的规律，通过平衡计算求得，这样的化工计算称为能量衡算5。化工生产中，能量衡算概括起来应用于以下几个方面：(

9、1)确定效率 如流体输运、搅拌、粉碎等单元操作中所需效率。(2)确定热量或冷量 如蒸发、蒸馏、冷凝、冷却、闪蒸等所需要的热量或冷量。(3)确定供热效率或放热效率 如化学反应中，由于热效应（使体系的温度上升或下降）需确定的热量或冷量。(4)确定节能措施 为充分利用余热，降低总能量消耗所采用的相应措施。由此可见，能量衡算作为化工计算的一部分是非常重要的，所以我们必须对能量衡算进行认真严格的计算。2.6.2热量衡算及所需媒质的量 热平衡式：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6；（2-1）式中 Q1处理物料时需要的热量 kJ；Q2加热剂或冷却剂与设备和物料传递的热量（符号规定加热剂加 入热量为“”，冷却

10、剂吸收热量为“”）kJ；Q3过程的热效应（符号规定放热为“”，过程吸热为“”，注意：Q与热焓符号相反，即 Q=H。如过程放热则 H 为“”，则 Q为“”）kJ；Q4离开设备物料带出的热量 kJ；Q5设备各部件所消耗的热量 kJ；Q6设备向四周散失的热量，又称热损失 kJ。物料表 表 2-4 反应器进口物料表 反应器进口 物质 C3H6 H2 CO C3H8 杂质 K molh 50.335 50.4 49 2.65 0.6%mol 32.9 32.95 32 1.73 0.39 表 2-5 反应器出口物料表 反应器出口 物质 n-Bal i-Bal C3H8 H2 杂质 K molh 44.5

11、5 4.45 3.98 0.065 0.6%mol 83.02 8.29 7.45 0.12 1.12 生成热和燃烧热 表 2-6 生成热和燃烧热表 1 atm,25下 生成热 H Kcalmol 1 atm,25下 燃烧热 H Kcalmol CO,g-26.416 i-Bal,g-596.8 H2,g-1.0 H2,g-68.31 n-Bal,g-52.40 CO,g-67.62 C3H8-24.820 C3H6-490.2 C3H6 4.88 临界温度，临界压力 表 2-7 临界温度和临界压力表 临界温度 tc 临界压力 pcatm CO-140.23 34.53 H2-239.90 1

12、2.80 C3H6 91.8 45.6 n-Bal 253 39.5 C3H8 96.59 41.98 各键的 T、P 表 2-8 各键的 T和 P 表 T P-CHO 0.048 0.33-CH-0.012 0.210 CH3-0.020 0.227 气体热容 Cp 表 2-9 气体热容 Cp a b 103 c 106 CO 6.3424 1.8363-0.2801 H2 6.424 1.039-0.07804 C3H6 2.253 45.116-13.740 C3H8 2.410 57.195-17.533 2.6.3热量计算 据物料衡算，净化后合成气设为 100 K mol H2=K

13、mol H2=K mol Cp（t2-t1）6（2-2）（1）求 CO的 Cp-Cp：Tr CO=TTc=Pr CO=PPc=0.743 查表得 Cp-Cp 0.2 K cal(K mol K)=0.837 K J(K mol K)（2）求 CO的 Cp：Cp=a+bT+cT2（2-3）表 2-10 CO的 a、b、c 的值 a b 103 c 106 CO 6.3424 1.8363-0.2801 =6.8898 K cal(K mol K)=28.83 KJ(K mol K)=6.9721 K cal(K mol K)=29.17 KJ(K mol K)所以=(Cp1+Cp2)2=12(2

14、8.83+29.17)=29 KJ(K mol K)所以 Cp=Cp+0.837=29.837 KJ(K mol K)所以 Q CO=48.1 29.837（90-40）=71757.99 KJ(K mol K)同理求得 Q H2=72971.4 KJ-Bal=nCp.m(T2-T1)（2-7）=（44.55 29.425+44.55 28.25+44.55 89.609）（29-95）=（4.45 29.425+4.45 28.25+4.45 89.609）（29-95）=-49156.04 kJ Cp.m(T2-T1)（2-9）=（1.335 28.25+1.335 89.609）（29-

15、95）=-11073.92 kJ-Bal 和 C3H8 在 25，1atm 下的生成热，i-Bal 查到的数据为 20，1atm 下的燃烧热，所以：H298 reac n-Bal=（niH298.f）prod-（niH298.f）reactant=H298.n-Bal-H298.H2-H298.C3H6-H298.CO=1(-52.40)-1(-26.416)-1(-1.0)-1 4.88 H293 reac i-Bal=（niH293.C）reactant-（niH293.C）prod=H298.C3H6+H298.CO+H298.H2-H298.i-Bal=1(-490.2)-1(-67.

16、82)-1(-68.31)-1(-596.8)H298 reac C3H8=（niH298.f）prod-（niH298.f）reactant=H298.C3H8-H298.H2-H298.C3H6=1(-24.820)-1(-1.0)-1 4.88 (3)H3 由于 n-Bal、i-Bal 热容不能直接查到，所以由 Rihani-Doraiswamy法查得,如下表 表 2-13 a、b、c、d 的值 n-Bal 官能团 a b 102 c 104 d 106 1 个 CH3-0.6087 2.1433-0.0852 0.001135 2 个-CH2-0.3945 0.1363-0.0197 0.002596 1 个-CHO 3.5184 0.9437 0.0614-0.006978 合计 4.1961 7.3596-0.2632-0.000651 所以：Cp n-Bal=4.1961+7.3596 T102-0.2632 T2104-0.000651 T3106 表 2-14 a、b、c、d 的值 i-Bal 官能团 a b 102 c 104 d 106 2 个 CH3-0.608