毕业设计关于产80000吨丁辛醇丙烯净化及羰基合成车间的工艺设计.doc

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1、摘 要本设计是关于年产80000吨丁辛醇丙烯净化及羰基合成车间的工艺设计。在该设计中首先叙述了丁辛醇生产的意义与应用、市场分析、国内外的发展现状及生产方法，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、环境保护及公用工程中的供电、供暖、供水、通风做了详细的说明。在这些基础上绘制了带控制点的流程图，车间及设备的平立面布置图和主要反应设备图。顺利的完成了20000字的毕业设计说明书，关键词：丁辛醇;羰基合成;工艺设计;物料衡算;热量衡算AbstractThe significance and a

2、pplication,market analyze,development trend of butanol and octanol at home and abroad and productive methods were stated in 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 he

3、at balance was calculated,and the key equipments was selected and calculated.According to the principle of workshop layout and methods of treating process wastes,electricity power supply,feeding,heating and ventilation were described in detail.Under the conditions of the process,the process and inst

4、rument 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 material balance; heat balance目 录摘要IAbstractII第1章 总论11.1 概述11.1.1 意义与作用11.1.2 国内外的

5、现状以发展前景21.1.3 产品的性质与特点41.1.4 产品的生产方法概述41.2 设计依据61.3 厂址选择61.3.1 厂址选择原则61.3.2 本次设计的厂址选择71.4 设计规模与生产制度91.4.1 设计规模91.4.2 生产制度91.5原料与产品规格101.5.1 主要原料规格及技术指标101.5.2 产品规格131.6 综合经济技术指标13 1.6.1 土建部分14 1.6.2 设备部分14 1.6.3 年利润15第2章 工艺设计与计算172.1 工艺原理172.2 工艺路线的选择172.3 工艺流程简述182.3.1 流程示意图182.3.2 各工段工艺流程182.4 工艺参

6、数202.5 物料衡算202.5.1 物料衡算的意义与作用202.5.2 物料衡算的方法与步骤212.5.3 物料衡算222.6 热量衡算272.6.1 能量衡算的意义与作用272.6.2 热量衡算及所需媒质的量28第3章 设备选型343.1 选型原则343.2 关键设备选择353.2.1 填料塔的塔径计算353.2.2 填料塔填料层高度计算363.3 其他设备的选择39 3.3.1 填料塔各配件选择393.3.2 换热器的选择40第4章 设备一览表43第5章 车间布置设计的原则455.1 车间布置设计的原则455.1.1 车间设备布置的原则455.1.2 车间设备平面布置的原则465.1.3

7、 车间设备立面布置的原则465.2 车间设备布置47第6章 自动控制486.1 自控设计原则486.2 自控水平与控制点48第7章 安全环境保护497.1 三废产生情况497.2 三废处理情况49第8章 公用工程508.1 供水508.2 供电508.3 供暖518.4 通风52第9章 改进措施53结束语54参考文献55致谢45第1章 总 论1.1概 述1.1.1 意义与作用丁辛醇是重要的基本有机化工原料。它有三个重要的品种：正丁醇、异丁醇、辛醇。正丁醇主要用于生产丙烯酸丁酯、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、联二酸二丁酯等酯类产品。前者用于涂料和粘合剂，后者为PVC的增塑剂。用丁醇生产的邻苯二甲酸

8、二丁酯和脂肪族二元酸酯类增塑剂，广泛用于各种塑料和橡胶制品的生产。丁醇是生产丁醛、丁酸、丁胺和醋酸丁酯等有机化合物的原料，可用做树脂、油漆、粘接剂的溶剂及选矿用的消泡剂，也可用做油脂、药物和香料的萃取剂及醇酸树脂涂料的添加剂。现在能源以燃煤为主，占煤炭产量75%的原煤用于直接燃烧，煤燃烧过程中产生严重污染，如烟气中CO是温室气体，SOx可导致酸雨形成，NO也是引起酸雨元凶之一，同时在一定条件下还可破坏臭氧层以及产生光化学烟雾等。总之燃煤产生的烟气是造成生态环境破坏的最大污染源之一。中国的能源消费占世界的8%9%，SO的排放量占到世界的15.1%，燃煤所排放的SO又占全国总排放量的87%。中国煤

9、炭一年的产量和消费高达12亿吨，SO的年排放量为2000多吨，预计到2010年中国煤炭量将达18亿吨，如果不采用控制措施，SO的排放量将达到3300万吨。烟气脱硫技术是控制SO和酸雨危害最有效的手段之一，按工艺特点主要分为湿法烟气脱硫、干法烟气脱硫和半干法烟气脱硫2。据统计,CO浓度超过70010-6会使少数比较敏感的人感到有不良气味并有不舒适的感觉;CO浓度超过100010-6会使人有不舒适的感觉,并易引起人员产生嗜睡。国内尚无商业建筑CO浓度的卫生标准规定。国外，如美国、日本等在商场条件下，常以低于100010-6为室内CO的允许浓度3。丙烯中常常含有HO、S、O、As和炔烃等杂质，这些杂

10、质容易使催化剂活性降低，甚至中毒失去活性，影响装置的正常生产，必须进行精制脱出丙烯中的微量杂质，保证装置的正常进行4。本次的设计题目为年产8万吨丁辛醇车间丙烯净化及羟基合成工段的初步设计。在合成气和丙烯原料中都含有微量的含有、S、O、As和炔烃等杂质。这些杂质容易影响装置的正常生产。则需要将杂质除去。本设计的主要内容为利用活性炭、硫化铂、浸苛性钠的活性氧化铝、浸苛性钠的活性氧化锌除去S、O、HCNHCL、Fe(CO) /Ni(CO)等杂质。1.1.2 国内外现状及发展前景1.国外发展概况丁辛醇是随着石油化工、聚乙烯塑料工业的发展和羰基合成工业技术的发展迅速发展起来的。羰基合成反应技术是1938

11、年在德国最先开发成功的，随着在英、美、法、意等国家获得发展。自低压铑法问世以来，该法在丁辛醇工业领域独领风骚，先后转让给9个国家，共建设了23套装置，采用该法生产的丁醛产量超过3.5mt/a，占丁醛总产量的70%。所有新建装置全部采用低压铑法，该法以其技术优势正在逐步淘汰高压铑法1。近10年来，随着各国对环境保护认识的提高，烟气脱硫的关键技术有了飞速的发展，尤其是一些经济发达的国家，投入大量人力、财力进行开发并取得显著成效。据有关资料统计，到1998年止，美国投产了相当于装机容量150GW的电厂烟气脱硫装置；德国投产了相当于装机容量30GW的电厂烟气脱硫装置；日本已建成投产大型脱硫装置1400

12、台（套），相当于装机容量39GW。2.国内发展概况我国的丁醇生产技术在1980年以前主要采用粮食发酵法制丁醇，采用乙醛缩合法制丁烯醛，丁烯醛缩合、加氢制丁醇。由于工艺技术落后，这类的丁辛醇生产装置已经停产。1976年，吉化公司从德国BASF公司引进50kt/a的高压铹法丁辛醇装置。1982年建成投产。随后，大庆石化总厂，齐鲁石化公司从英国DAVY公司成套引进丁辛醇生产技术，并在1986年，1987年相继投产。（1）1992年北京化工四厂从日本三菱化学公司引进丁辛醇生产的专利技术及关键设备，于1996年投产。（2）1996年齐鲁石化公司在原有装置的基础上，将原来低压羰基合成气相循环法改为液相循环

13、法。在反应器不变的情况下，将产量扩大为原来的1.9倍。1998年吉化公司对原有的BASF高压羰基合成装置进行改造。引进了UCC/DAVY第四代低压液相循环羰基合成技术，在保留了原装置的异构物分离、丁醛缩合、辛烯醛液相加氢、醇的精馏分离等几部分的基础上，另外扩建了一套气相加氢、丁醛缩合、液相加氢、醇精馏分离系统，改造后的装置于2000年8月投产，目前吉化公司丁醇、辛醇合计最大生产能力可达120kt/a。1.1.3 产品的性质与特点本装置产品为丁醇和2-乙基己醇。1.丁醇 （Butyl alcohol）分子式C4H9OH，有四种同分异构体正丁醇 CH3CH2CH2CH2OH，异丁醇（CH3）2CH

14、CH2OH，仲丁醇CH3CH（OH）CH2CH3和叔丁醇（CH3）3COH。均为无色有毒的易燃液体，能溶于多种有机溶剂中。2.正丁醇（n-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 g/mol。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0.805g/mol。无

15、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。折光率（n20）：1.395-1.397。4.辛醇（Octyl alcohol） 英文名称2-ethyl hexanol.产品理化性质：无色透明油状液体，沸点185，凝固点-76，闪点85，自燃点270，与水可形成共沸物，能与醇、氯仿、醚等多种有机溶剂互溶，分子量130。23，分子式C8H18O，密度0.524，熔点-195，折光率（n20）：1.428-1.431。1.1.4 产品的生产方法概述丁辛醇的生产工艺有两种路线2。一种是以乙醛为原料，巴豆醛缩合加氢法；另一种是以丙烯为原料的羰基合成法。由于

16、发酵法及乙醛法工艺流程长，设备腐蚀严重，极不经济，现有装置已基本淘汰。当今丁辛醇生产的主要方法是以丙烯为原料的羰基合成法。以丙烯为原料的羰基合成法又分为高压钴法、改性铑法、高压铑法和改性铑法。其中改性铑法是当代丁辛醇合成技术的主流。改性铑法又分为气相循环和液相两种。液相循环改性铑法是当今世界最先进，最广泛使用的丁辛醇合成技术。高压羰基合成技术是1940年由德国开发成功的，1970年发展到顶峰。该法以钴盐作为催化剂，反应压力为20-30Mpa。中压羰基合成技术是壳牌公司首先采用的。该法采用一种有机膦配位体钴做催化剂。反应温度在104200，反应压力为6.5Mpa。低压羰基合成技术是在70年代中期

17、出现的，是丁辛醇生产技术的一个突破。1976年低压铹法羰基合成丁醛工业装置在波多黎各投产成功。液相循环改性铑法：国外对液相循环改性铑法技术加以发展、改进，形成有特色的专项技术，主要技术代表有四家公司，具体情况如下：DAVY/DOW联合开发的第二代丙烯铑法低压羰基合成技术液相循环法。三菱化工开发的铑法低压羰基合成技术。鲁尔公司的羰基合成工艺。BASF的羰基合成工艺。1.2 设计依据1.齐齐哈尔大学化学与化学工程学院化工系颁发的化工系毕业教学环节文件汇编。2.首选依据是老师布置的“任务书”年产八万吨丁辛醇丙烯净化及羰基合成车间的初步设计。3.再者依据2010年3月4月在大庆石化公司毕业实习中得到的

18、全部信息及相关知识。4.依据学苑出版社出版的化工工程设计。5.依据大庆石化公司编制的丁辛醇车间员工教育培训教材。6.齐齐哈尔大学实践教学与设备管理处颁发的齐齐哈尔大学本科毕业生设计（论文）工作手册。1.3 厂址选择1.3.1 厂址选择原则厂址选择对于整个设计工作来说，是十分重要的环节。它是基本建设前期工作的重要组成部分，是根据国民经济建设计划和工业布局的要求选择和确定工厂的建设位置。一个工厂的厂址选择是否合理，将对建厂的速度，建设投资，对项目建成后的经济效益，社会效益和环境效益的发挥，对轻化工业的合理布局有深远的影响。厂址选择是建厂工作中的一个关键问题，将对建厂速度、建设投资、生产成本、生产发

19、展及工农业关系等方面产生直接影响。在厂址的选择中，不仅要考虑自然条件还需要顾及原料和成品的供销，运输情况，燃料、水、电、气的供应，劳动后备力量的来源，施工条件，建筑材料的资源等问题。因此，厂址选择是工业建设中前期工作的重要环节，也是一项政策性和科学性很强的综合性工作。厂址选择应该遵守以下基本原则：1.根据国家城市或区域要求，坚持工业布局要大分散，小集中的原则，又要考虑到邻近企业的协作关系。2.坚持调查研究，实事求是的原则对建厂基本条件进行科学分析。贯彻以农业为基础，以工业为指导方针，节约用地，尽量不占或少占农田。3.注意环境保护，工厂与居住区要满足卫生防护标准，重视对三废处理场地的合理选择，尽

20、量少对生态、自然风景的破坏和影响。4.地形选择要适合工厂的总面积的布置，并有发展余地，厂址的自然地形坡度要与建筑物的相对布置，运输关系和地面安排等要求相近似。一般适宜的自然地形坡度为大型工厂小于4%，中型工厂小于6%，小型工厂小于10%。厂址周围要有良好的交通运输条件，即当地的水、陆运输能力可以满足新建工厂运输量的要求，并且有发展余地，以免日后影响或限制工厂发展。1.3.2 本次设计的厂址选择大庆市位于黑龙江省西部、松嫩平原中部。东南距黑龙江省会哈尔滨市150公里，西北距齐齐哈尔市139公里。全市总面积21494平方公里，其中市区5107平方公里。大庆市区土壤是在特定的地貌、成土母质、气候、水

21、文、植被等成土因素的综合作用下形成的。草原土壤占市区总土地面积的18.64%，是主要的耕地土壤；水成土壤主要有草甸土和沼泽土，其中草甸土占市区总土地面积的52.23%。大庆市地处北温带大陆性季风气候区，受蒙古内陆冷空气和海洋暖流季风的影响，总的特点是：冬季寒冷有雪；夏季温热多雨；春、秋季多风。全年无霜期较短。龙凤区位于黑龙江省西部、大庆市东部，是大庆中心城的 “三颗星”之一，东部与大庆高新技术产业开发区隔路相望，西邻大庆石油管理局采油二厂、四厂，北靠大庆市人民政府，南与安达市接壤。龙凤区地域广阔，共分龙凤、卧里屯、兴化三个区块。下辖一镇龙凤镇，面积410平方公里，人口16万，其中，农村人口2.

22、3万，现有耕地面积4.5万亩，草原面积10.3万亩，荒水面积8.8万亩。有“一田三草二水五分荒”之称，极具开发前景。龙凤区交通便利，四通八达。滨洲铁路贯穿全境，与东北、华北铁路网密切相联，沟通着东北和华北腹地，301国道斜穿我区，成为我区与哈尔滨等以南地区、齐齐哈尔等以北地区相互沟通的纽带和桥梁。哈大高速公路的终端就在该区境内，从龙凤出发至省城哈尔滨的行程仅需1个多小时，长途客车可直接通达省内外40多个地市县，区内乡村通车率100。区内距哈尔滨内河码头仅150公里，距大连港不足1000公里，那里有通往全国各大港口的客运班轮和通往香港、日本、韩国、波斯湾、南非等国家及地区的定期货运班轮；龙凤距哈

23、尔滨、齐齐哈尔两个飞机场只有2个多小时的路程，从那里可飞往香港、东京、汉城等国家和地区，发达的交通已经使龙风成为大庆对外联络的门户。 卧里屯是大庆市城镇布局体系中重要的二级城镇之一，现有人口7.5万人。卧里屯城镇性质为：大庆市重要的石油化工基地，是以石油化工为主，同时发展石化产品深加工和新型建材等替代产业的专业性工业小城镇。 卧里屯是以滨洲铁路和跃进大街为主轴，形成南地方、北铁路、东工业、西居住、中间辅以较大面积生态绿地的集中组团式结构。 卧里屯具有优越的区域自然地理环境。区域地处松嫩平原，气候属于大陆性气候。黑土泛金，资源极为丰富。地下蕴藏着石油、天然气、土碱、土盐、土硝等自然资源，为发展石

24、油、石油化工提供了得天独厚的自然条件，现在龙凤地区已经成为全国最大的石油化工生产基地之一。金融机构健全，商业网点合理，通讯设施齐备。中国人民银行、中国银行、中国工商银行、中国农业银行、中国建设银行均有常设办事机构。全区大小商业网点分布广泛。卧里屯邮局、石油管理局东风电话站、石化总厂电话站三大通讯枢纽，已经形成了天上卫星、空中微波、地下电缆为主体的通讯网络，可与美国、日本等195个国家和地区直接通话。全区现已开通6万门程控电话，百人电话拥有量38部。邮政信函、邮政特快专递快捷方便。依据厂址选择原则厂址选在黑龙江省大庆市龙凤区卧里屯镇。1.4 设计规模与生产制度1.4.1 设计规模丁辛醇装置以丙烯

25、，合成气为原料，采用低压羰基合成方法生成2-乙基己酸和正丁醇，同时副产物异丁醇，其中生产能力为50000吨辛醇，20000吨正丁醇和7200吨异丁醇。装置合同于1978年7月31日签定，1986年6月18日建成投产。丁辛醇装置设计年运行时间为8000小时，其中 5360小时生产2乙基己醇，2451小时生产丁醇，剩余189小时为生产切换时间，预计每年进行7次切换，每次平均27小时。1994年对装置进行改造，改造后的丁辛醇装置可年生产辛醇和正丁醇80000吨，其中辛醇55000吨，正丁醇25000吨，同时副产异丁醇8000吨。1.4.2生产制度生产口号为“安全生产，一次完成”。实行“四班两倒制”人

26、员组成如表1-1表1-1 人员组成人员名称人数倒班制车间主任班长造气岗位工人醛岗位工人醇岗位工人外线岗位工人技术工人临时工人1448882若干8小时工作制四班两倒制四班两倒制四班两倒制四班两倒制8小时工作制8小时工作制8小时工作制在职工人共计35人，临时工人若干。车间主任白天在车间主持工作，每班由一个班长带领倒班人员进行倒班。1.5 原料及产品规格1.5.1 主要原料规格及技术指标表1-2 丙烯原料规格及技术指标化学级丙烯丙烯9510-2mol最低丙烷、甲烷和乙烷510-2mol最高乙烯2010-6mol最高甲基乙炔及丙二烯1510-6mol最高氧510-6mol最高总硫110-6wt最高C4

27、及C4以上的烃510-6mol最高乙炔110-6mol最高氢510-6mol最高总氯（以HCL计）110-6mol最高续表绿油1010-6wt最高水份2010-6wt最高醇（以甲醇计）510-6wt最高CO+CO21510-6mol最高进界区状态；液态压力：2.2-2.8MPa.a温度：环境在生产丁辛醇过程中，原料合成气与丙烯中含有H2O、S、O2、As和炔烃等杂质，这些杂质容易使催化剂活性降低，甚至中毒失去活性，影响装置的正常生产，必须进行精制脱出丙烯中的微量杂质，保证装置的正常进行。因此工段主要为利用催化剂将微量杂质脱出。催化剂的规格见表1-3。表1-3 催化剂规格名称型号 规格 规格一次

28、用量硫化铂进口：C53-2国产：BC-02-0093mm直径挤压成型脱除 合成气 中的氧1121（第一层） 5.5 m3Pt0.0810-2wt活性碳进口：207A国产：JB-15-10目颗粒状 脱除合成气 中的羰基铁 和羰基镍 1120 8.5 mCTC值55-6010-2 水分1010-2wt浸苛性钠的活性氧化铝 进口：ICI-59国产：T4023-5mm球脱除合成气中的氨1121（第一层）4 m3 Na2O1210-2wtAl2O3（高表面） Al2O3（高表面） 其余松密度900kg/ m3 铑催化剂 ROPAC 国产：BG-2-007 Rh；19-2110-2wtOXO反应催化剂年用

29、量70 kg氯化物：0.110-2wt铁：0.00510-2wt锌：0.00510-2wt 三苯基膦 TPP 白色晶状小片或颗粒OXO反应助催化剂年用量34000kg熔点：78.5-81.5三苯基膦 9910-2wt钠510-6wt灰份 10010-6wt 干燥损失2.510-6wt1.6综合经济技术指标技术经济是人类社会进行物质生产过程是不可以缺少的两方面，任何技术的社会实践都离不开经济；而任何技术的好坏与否，脱离了经济效益的标准都是无法判断的。技术经济是技术生产方面的经济问题，技术经济分析是对不同技术政策、技术方案、技术措施进行经济效果的评定、论证和预测，力求技术上先进和经济上合理相结合，

30、为确定对发展最有利的技术提供科学依据和最佳方案，也是技术经济分析的基本任务。起根本目的就是是每一项工程，每一个企业都用尽量少的物质消耗生产出更多符合社会需求的合格产品，取得最大的使用价值，从而实现最大经济效益。笔者对建设8万ta丁辛醇装置的建厂指标进行了估算，其原料、公用工程需用量如下：表1-4 经济指标一览表项目指标丙烯 万t 氢气(标准态) 万m3合成气(标准态) (H2：CO1：1) 万m3水 th电 万kW h汽 th总投资 亿元年销售收入 万元年利税 万元年利润 万元4.41184048691072159618.78.26652471684612409第2章 工艺设计与计算2.1 工

31、艺原理净化的合成气与丙烯，在铑催化剂的作用下发生羰基合成反应生成丁醛，反应方程式如下：（1）丙烯醛化生成正丁醛：CHCH=CH+CO+HCHCHCHCHO（2）丙烯醛化生成异丁醛：CHCH=CH+CO+H（CH）CHCHO上述两个反应，正丁醛是目的产物，而异丁醛是副产物。在选择的反应条件下，正丁醛/异丁醛生成的比率为10：1。2.2 工艺路线的选择本设计是年产8万吨丁辛醇合成气净化及羰基合成车间工艺的初步设计。丁辛醇的生产工艺有两种路线2。一种是以乙醛为原料，巴豆醛缩合加氢法；另一种是以丙烯为原料的羰基合成法。国内外的羰基合成法又分为高压钴法、改性钴法、高压铑法和改性铑法。其中改性铑法是当代丁

32、辛醇合成技术的主流。改性铑法又分为气相循环和液相两种。液相循环改性铑法是当今世界最先进，最广泛使用的丁辛醇合成技术。本设计以净化后的合成气和丙烯为原料，采用低压气相循环改性铑法进行羰基合成反应。2.3 工艺流程简述2.3.1流程示意图合成气丙 烯水洗塔净化槽净化槽OXO调温水罐稳定塔汽提塔粗醛受槽图2-1 流程示意图2.3.2各工段工艺流程1.丙烯净化。丙烯在2.42.8Mpa压力和环境温度下，以液态送进界区，由PIC211控制液态丙烯系统的压力，去丙烯预热器E1301，用0.25Mpa的蒸汽将丙烯预热到25，有TIC201控制预热温度。被预热后的丙烯进入1#净化槽V1301，V1301内装一

33、层活性氧化铝催化剂。丙烯在经过该催化剂床层时，大部分HS被吸附除去，同时在过量水的存在下，将丙烯中的全部CoS水解为HS。丙烯从V1301出来后，直接进入2#净化槽V1302，该槽自上而下装有活性氧化铝、氧化锌和浸铜活性碳三层催化剂。第一层活性氧化铝同V1301催化剂所起的作用一样，是在V1301离线时，保护氧化锌床层，氧化锌将丙烯中的硫脱除到0.110mol以下，而浸铜活性碳将丙烯中的氯化物脱除到0.210mol以下。丙烯从V1302出来后，在FIC202控制流量下，进入丙烯蒸发器E1302的蒸发段，E1302用0.25Mpa蒸汽再加热使壳程中的甲醇蒸发，甲醇冷凝下来，E1302壳程里的甲醇

34、饱和压力由PIC209控制，蒸发温度由TIC203控制。丙烯来开502蒸发段后进入丙烯过热器1503，用0.25Mpa蒸汽将丙烯加热到80，然后经过PIC205控制丙烯汽化段的压力，经V1303A/B过滤器，进入OXO系统。2.OXO反应从原料净化工序来的丙烯进料气体，与来自汽提塔的汽提气和OXO循环压缩机P1302的循环气汇合在一起，在OXO反应器进料压力PIC301控制下，分二路（并联）有FIC304/305控制进料流量，进入OXO反应器V1305A/B。V1305A/B是带搅拌的釜式反应器，内有冷却盘管和进料气体分配器，并装填有Rh/Tpp丁醛的催化剂溶液，在气体分配器以及V1306A/

35、B搅拌器的作用下，原料气体以小气泡的形式扩散在催化剂溶液中，并于90-110，1.65MP.ag条件下，在V1305A/B里发生OXO反应生成丁醛。OXO反应是放热反应，反应热通过产品丁醛的蒸发脱除一部分，通过调温水换热脱除一部分。反应温度由TIC305/316通过冷却盘管的调温水控制。调温水系统是一个闭路循环回路，由调温水泵P1304A/B保持循环，输送到1103A/B盘管的调温水温度为55，从V1305A/B盘管出来时温度升到8090C，然后在调温水冷却器V1307中由TIC409控制 ，将调温水冷却到55后进到调温水缓冲罐V1308。V1308对调温水介质随反应热的变化日产生的膨胀起一个

36、缓冲作用。反应产品丁醛被循环气体从反应器中汽提出来，经过雾沫分离器V1304A/B除去循环气体中夹带的含有催化剂的液滴，去羰基合成循环冷却器V1311A/B，将产品丁醛冷凝下来，并将循环气体冷却到40，然后进入羰基合成产品收集器V1310中，V1310中收集的液相产品丁醛一部分用粗环泵P1301打会反应器V1305A/B中，用LIC301/303控制保持V1305A/B液位稳定，环压缩机P1302，P1302将气体从1.5MPa.g压缩到1.9MPa.g，返回反应器V1305A/B中。在气体进P1302前，由PIC305控制向燃料气管网排放部分气体，以维持反应系统中惰性气体组分的平衡和反应器气

37、体循环回路压力的正常。羰基合成循环压缩机P1302是一台由蒸汽透P1303驱动的单级叶轮离心压缩机，可获得0.4MPa的压差，蒸汽透平P1303用3.6MPa.g蒸汽操作，排出蒸汽压力为1.3MPa.g。2.4 工艺参数丁辛醇生产的工艺参数如下表：表2-1 工艺参数表序号工艺参数位号单位指标1界区丙烯压力FIC101MPa2.40.12丙烯压力PIC205MPa2.00.13OXO反应温度TIC305/3160C87-1204OXO反应液位LI306/307%8038-485OXO进料压力PIC301MPa1.956OXO系统压力PIC305MPa1.650.027OXO气相CO浓度AR301

38、/30210-22.0-4.581105液位LIC403%6052.5 物料衡算2.5.1物料衡算的意义和作用物料衡算是化工计算中最基本，最重要的内容之一，是进行化工计算的基础。在化学工程中，为了导出某一过程的基本方程式和建立数学模型，设计或改造工艺流程和设备，了解和控制生产操作流程，核算生产过程的经济效益等都要惊醒物料衡算。物料衡算在生产和设计中都得到广泛的应用在工厂设计中，物料衡算是在工艺流程及工艺参数确定后即开始的一项化工计算工作。因此，设计工作从定性分析转入定量计算。物料衡算是通过每一道工序的物料变化情况进行平衡计算，从而得到在正常生产情况下各股物料的量。通过物料平衡在已知产品生产任务

39、情况下算出所需要的原材料，生成的副产物及废物等的生成量，或者在已知原料投放情况下，算出产品，副产物及废物量。此外，通过物料衡算，不仅可以算出原材料消耗定额，并在此次基础上作出能量平衡，算出动量消耗和消耗定额。算出生产过程所需要热量或冷量，同时为设备选型和计算提供依据。物料衡算的结果直接关系到生产成本和车间运输量，对工厂技术经济指标有举足轻重的影响。2.5.2 物料衡算的方法与步骤1. 收集计算数据（1）原料、辅料、中间产品及产品的规格；（2）过程中单位时间内的物流量；（3）有关消耗定额；（4）有关转化率；（5）有关物理化学常数。如相对密度，相平衡常数等。2 . 画物料流程图3. 确定衡算范围4

40、. 确定计算基准2.5.3. 物料衡算本次设计为年产丁辛醇80000吨，其中辛醇55000吨，正丁醇25000吨，同时副产异丁醇8000吨。以每小时投料量作为计算基准。一年的工作日按330天计算，每天工作24小时，设计中采用已知下列数据：丙烯的摩尔质量为42.1kg/kmol.一氧化碳的摩尔质量为28.01kg/kmol.氢气的摩尔质量为2kg/kmol.正丁醛的摩尔质量为72.11kg/kmol.异丁醛的摩尔质量为72.11kg/kmol.正丁醇的摩尔质量为74.11kg/kmol.异丁醇的摩尔质量为74.11kg/kmol.辛醇的摩尔质量为130.23kg/kmol.合成气中CO占49.0

41、，氢气占50.4%，杂质（CH4+N2+Ar）占0.6。由于合成气净化过程中杂质为10-6/mol数量级，物料变化可以忽略不计，所以对合成气净化过程不进行物料衡算，直接对羰基合成反应进行物料衡算。涉及到的反应有：CHCH=CH+CO+HCHCHCHCHOCHCH=CH+CO+H（CH）CHCHOCHCH=CH+HCHCHCH上述三个反应，正丁醛是目的产物，而异丁醛是副产物，在选择的反应条件下，正丁醛/异丁醛生成的比率为10：1。丙烯除了进行上述两个反应外，还与氢气发生加氢反应生成，丁醛/丙烷的生成比率为11：0.3。物料计算：计算基准取100Kmol/h进口合成气进入反应器。物料平衡图如下：O

42、XO羰基合成丙烯汽提塔稳定塔稳定受槽丙烯、丙烷、合成气排空产品溶解汽燃料气管网收集槽收集槽合成气收集槽图2-2 物料平衡图31.进入反应器的物料100Kmol/h合成气中含 CO=49 Kmol/h H2=50.4 Kmol/h因为H2过量，所以以CO为反应基准，需C3H6 49 Kmol/h2.主副反应消耗CO的量4因为产物n n-bal: n i-bal = 10:1所以主反应消耗 CO的量 = Kmol/hC3H6的量 = Kmol/h生成n-bal的量 = Kmol/h副反应消耗 CO的量 = Kmol/hC3H6的量 = Kmol/h生成i-bal的量 = Kmol/h3.主副反应消

43、耗H2的量主反应消耗H2 = Kmol/h副反应消耗H2 = Kmol/h，因为n 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/h所以三个反应共消耗H2 = 1.335 + 49 = 50.335 Kmol/h反应剩余的H2 = 50.4 50.335 = 0.065 Kmol/h4.主、副反应共消耗C3H6 = 1.335 + 49 = 50.335 Kmol/h因为丙烯净化后组成为C3H695%，其余为C3H8所以丙烯用量为50.33595% = 52.98 Kmol/h其中含C3H8的量 =

44、52.98 50.335 = 2.645 Kmol/h5.反应后C3H8 = 2.645 + 1.335 = 3.98 Kmol/h6.反应生成的主、副产物的量n n-bal = 44.55 Kmol/h，n i-bal = 4.45 Kmol/h，n C3H8 = 3.98 Kmol/h，表2-2 反应器进口物料平衡表组分K mol/h%(mol)分子量Kg/h%(wt)C3H650.33532.942.12119.156.87H250.432.952100.82.71CO4932.0328.011372.4936.83C3H82.651.7344.1116.873.14杂质0.60.392816.80.45合计152.98100