年產(chǎn)450噸丁酮乙二醇縮酮的車(chē)間工藝設(shè)計(jì)-課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目:年產(chǎn)450噸丁酮乙二醇縮酮的車(chē)間工藝設(shè)計(jì)

TOC\o"1-3"\h\u3433課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 36532總論 66171.產(chǎn)品概述 630087第一章工藝流程概述 9211131.產(chǎn)品介紹 965761.1產(chǎn)品名稱(chēng)：丁酮乙二醇縮酮 9263871.2分子式： 977501.3產(chǎn)品性質(zhì) 9167191.4產(chǎn)品用途 9190042.工藝流程概述 9137052.1合成路線 932852.2生成工藝流程框圖[13] 10309843原輔料介紹 10258873.1丁酮 10148403.2乙二醇 11119094.對(duì)苯二甲酸 12318084.1名稱(chēng)：對(duì)苯二甲酸 12171094.2物理性質(zhì) 1225524.3化學(xué)性質(zhì) 1395614.4毒性危害 13318785.環(huán)己烷 13184375.2物理性質(zhì) 13193705.3化學(xué)性質(zhì) 14170915.4毒性和危害 1431244第二章工藝計(jì)算 1522113第一節(jié)物料衡算 15294431.做出物料流程圖，確定計(jì)算范圍 1581112物料計(jì)算[5] 162979第二節(jié)熱量衡算 17176131.熱量平衡式 17269832.熱量衡算 17301462.3物料帶入設(shè)備的熱量Q1（設(shè)室溫為25℃） 18253192.4、反應(yīng)釜回流過(guò)程的熱量衡算[10] 19213702.5加熱劑與反應(yīng)系統(tǒng)交換的總熱量Q 1976522.6.能量匯總表： 2024759第三章設(shè)備計(jì)算和選型 20191923.1.反應(yīng)罐 20269313.1.1材質(zhì) 20225243.1.2.結(jié)構(gòu) 20199453.2.攪拌器 2023613.3.原料的原始密度的計(jì)算 2051703.4每晝夜處理的物料總體積 20163783.5.反應(yīng)器的工藝計(jì)算及選型 21224243.6選型[12] 2118515第四章主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 2451474.1物料規(guī)格表： 24213884.2.車(chē)間水.電.水蒸氣的消耗量M 25304124.3成本消耗綜合表： 2619075第五章環(huán)保安全 27123925.1.環(huán)境保護(hù) 27203005.2．安全措施 2726069第六章設(shè)備結(jié)構(gòu)圖 2822994第七章設(shè)計(jì)的體會(huì)和收獲 2928362第八章參考文獻(xiàn) 30課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目：年產(chǎn)450噸丁酮乙二醇縮酮的車(chē)間工藝設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：1．設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)年產(chǎn)量；450噸年工作日：240天生產(chǎn)工藝原理：以丁酮、乙二醇為原料，對(duì)甲苯磺酸為催化劑，環(huán)己烷為帶水劑，生產(chǎn)制備丁酮乙二醇縮酮。反應(yīng)溫度：回流反應(yīng)時(shí)間：3小時(shí)其中丁酮的轉(zhuǎn)化率為95%，丁酮乙二醇縮酮的收率為85%。其它工藝參數(shù)通過(guò)查資料自己確定。2．物料規(guī)格原料與產(chǎn)物規(guī)格（純度）乙二醇98.0%丁酮99.0%環(huán)己烷99.0%對(duì)甲苯磺酸98.0%丁酮乙二醇縮酮98.0%3．工藝計(jì)算物料衡算熱量衡算設(shè)備計(jì)算4．編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容：一、總論（1）概述所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能、用途和在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中或?qū)θ嗣裆畹闹匾?；該產(chǎn)品的市場(chǎng)需求，該產(chǎn)品的生產(chǎn)方法及特點(diǎn)。（2）文獻(xiàn)綜述通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外期刊文獻(xiàn)，簡(jiǎn)述該產(chǎn)品的生產(chǎn)試驗(yàn)概況，國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。（1000字以上）（3）項(xiàng)目來(lái)源由教師指定的課題（4）設(shè)計(jì)產(chǎn)品所需的主要材料的規(guī)格、來(lái)源以及水、電、汽的供應(yīng)情況、結(jié)合設(shè)計(jì)地區(qū)供應(yīng)情況加以說(shuō)明。二、生產(chǎn)流程和生產(chǎn)方案的確定根據(jù)查閱文獻(xiàn)或?qū)嶋H調(diào)查所掌握的情況，或依據(jù)科學(xué)試驗(yàn)報(bào)告或小試結(jié)果進(jìn)行放大設(shè)計(jì)，分析各種生產(chǎn)方法及其特點(diǎn)。簡(jiǎn)要敘述自己設(shè)計(jì)所選定的生產(chǎn)方法的依據(jù)和特點(diǎn)。畫(huà)出一個(gè)簡(jiǎn)單流程圖。三、工藝計(jì)算包括物料衡算與能量衡算，計(jì)算結(jié)果匯總于物料衡算表和熱量衡算表中，并將計(jì)算基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)能力的基準(zhǔn)，包括時(shí)間基準(zhǔn)和單位產(chǎn)品基準(zhǔn)。四、主要設(shè)備的工藝計(jì)算和設(shè)備選型根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)工作量的大小，對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行工藝計(jì)算并進(jìn)行選型。并根據(jù)生產(chǎn)能力，按物料衡算和熱量衡算的結(jié)果，對(duì)其它設(shè)備都作為輔助設(shè)備進(jìn)行選型。如泵、壓縮機(jī)、換熱器、槽罐等。五、原材料、動(dòng)力消耗定額六、車(chē)間成本估算七、環(huán)境保護(hù)及安全措施八、設(shè)計(jì)的體會(huì)和收獲九、參考文獻(xiàn)十、附工程圖紙（1）帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（2）主要設(shè)備裝配圖參考書(shū)《化工設(shè)計(jì)手冊(cè)》（上、下冊(cè)），國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院編《精細(xì)化工反應(yīng)器及車(chē)間工藝設(shè)計(jì)》（左識(shí)之主編），華東理工大學(xué)出版社《化工制圖》《工程制圖》（化工）《化工工藝設(shè)計(jì)概論》學(xué)生簽名：課程設(shè)計(jì)要求每組人員4人，已大致分配，若需要調(diào)整，組員之間可以互換，但不能增加或減少原組人員數(shù)量。調(diào)整后，把最終的名單重新報(bào)給指導(dǎo)老師。每組自定設(shè)立一個(gè)負(fù)責(zé)人，進(jìn)行統(tǒng)一分工；組員之間要互相配合、合理分工；個(gè)人完成自己的任務(wù)，最后匯總成篇；“心得體會(huì)”部分必須個(gè)人完成。課程設(shè)計(jì)要求在十八周上交，每人打印一份上交指導(dǎo)老師，同時(shí)在“目錄”加“*”備注自己完成的部分。（打印順序：封面→目錄→任務(wù)書(shū)→正文）總論1.產(chǎn)品概述丁酮乙二醇縮酮不僅僅是作為有機(jī)合成的中間體或特殊溶劑使用，而且還是果香型、木香型日用香精[1].由于其原料來(lái)源豐富,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,近十幾年作為新型香料在日用香精和食品香精中均有廣泛應(yīng)用。因此,研究和開(kāi)發(fā)丁酮縮乙二醇具有一定的意義。2.現(xiàn)行的工藝：近年來(lái)丁酮縮乙二醇在香料中廣泛的得到應(yīng)用，越來(lái)越多的人對(duì)其進(jìn)行研究，向著越來(lái)越高效和環(huán)保的反面發(fā)展。以下是近幾年來(lái)丁酮縮乙二醇的合成方法（1）丁酮縮乙二醇的一般合成工藝是：由丁酮和乙二醇反應(yīng)而得,用硫酸、磷酸、對(duì)甲苯磺酸和氨基磺酸等作催化劑,其最佳合成工藝條件為:醇酮物質(zhì)的量的比為1.2:1,催化劑加入量為2%,以環(huán)己烷作為帶水劑,反應(yīng)完畢后,經(jīng)精制工序,可制得質(zhì)量高、產(chǎn)品收率好的產(chǎn)品。此工藝其優(yōu)點(diǎn)是催化劑價(jià)廉易得,但是反應(yīng)結(jié)束后,分離催化劑與產(chǎn)物需進(jìn)行中和、水洗等過(guò)程,工藝復(fù)雜,產(chǎn)生廢水污染環(huán)境,并且質(zhì)子酸對(duì)設(shè)備具有較強(qiáng)的腐蝕作用。(2).以復(fù)合固體酸SO42-/Fe2O3-TiO2為多相催化劑,通過(guò)丁酮和乙二醇反應(yīng)合成了丁酮縮乙二醇。在酮醇物質(zhì)的量比為1∶1.5,催化劑用量為反應(yīng)物料總質(zhì)量的2%,帶水劑選用環(huán)己烷,反應(yīng)時(shí)間1.5h的條件下,丁酮縮乙二醇的收率可達(dá)92.7%,此反應(yīng)知SO42-/Fe2O3-TiO2是合成丁酮縮乙二醇的良好催化劑,其活性高,易分離,污染少,有一定的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。(3)甲殼素(chitin)是自然界中大量存在的氨基多糖,其脫乙?；a(chǎn)物殼聚糖(chitosan)與硫酸反應(yīng)所形成的殼聚糖硫酸鹽不溶于水,也不溶一般的有機(jī)溶劑,對(duì)酯化和醚化具有一定的催化作用,以殼聚糖硫酸鹽為催化劑,丁酮和乙二醇為原料,環(huán)己烷作為帶水劑，合成了丁酮縮乙二醇。催化劑效果良好,并可重復(fù)使用。對(duì)環(huán)境友好。（4）以一水合硫酸氫鈉作催化劑,在適宜的條件下,合成了丁酮縮乙二醇,產(chǎn)率可達(dá)91.5%，一水合硫酸氫鈉是合成丁酮縮乙二醇的良好非質(zhì)子酸催化劑,它具有催化活性高,可重復(fù)使用,催化劑與反應(yīng)體系易于分離，來(lái)源廣泛,價(jià)格低廉,性質(zhì)穩(wěn)定,減少三廢污染等特點(diǎn)。因此,一水合硫酸氫鈉是工業(yè)合成環(huán)己酮縮乙二醇的有價(jià)值的催化劑。（5）以活性炭負(fù)載具有Keggin結(jié)構(gòu)的硅鎢酸和磷鎢酸作為催化劑,比較它們對(duì)縮酮反應(yīng)的催化效果,結(jié)果表明:它們對(duì)丁酮的縮合反應(yīng)都具有良好的催化活性;而負(fù)載型磷鎢酸的催化穩(wěn)定性更好，用活性炭負(fù)載雜多酸催化合成丁酮縮乙二醇,催化活性高,后處理簡(jiǎn)單,環(huán)境污染少.其中以活性炭負(fù)載磷鎢酸為催化劑,更具催化劑重復(fù)使用性能好的特點(diǎn),這是一種有著工業(yè)應(yīng)用前景的催化劑。3.市場(chǎng)與前景：由于丁酮縮乙二醇具有的特性使其廣泛的應(yīng)用于香料中，日用品中，隨著日用品的發(fā)展，丁酮縮乙二醇的需求越來(lái)越多，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，合成丁酮所乙二醇的方法也越來(lái)越多。丁酮縮乙二醇將會(huì)向著更加高效，低成本，更加環(huán)保，綠色，更具可持續(xù)發(fā)展的方法發(fā)展。第一章工藝流程概述產(chǎn)品介紹1.1產(chǎn)品名稱(chēng)：丁酮乙二醇縮酮1.2分子式：1.3產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)品是一種無(wú)色透明的液體，具有果香，不溶于水，溶于乙醇等有機(jī)溶劑。它具有香味，常用于香精中，原料來(lái)源廣豐富，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。在日用香料和食用香精中應(yīng)用廣泛。1.4產(chǎn)品用途他可作為化學(xué)工業(yè)合成中間體和溶劑，也可以用作香精和香料添加劑。工藝流程概述2.1合成路線在反應(yīng)釜中加入丁酮、乙二醇、一定量的對(duì)苯二甲酸和環(huán)己烷溶劑共沸劑，裝上攪拌器、分水器、回流冷凝管和溫度計(jì)，加熱反應(yīng)3小時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)生水和共沸劑共沸蒸出，至沒(méi)水產(chǎn)生，結(jié)束反應(yīng)、冷卻、過(guò)濾、蒸餾收集一定溫度范圍內(nèi)的餾分。[2]Na2CO32.2生成工藝流程框圖Na2CO3丁酮乙二醇丁酮乙二醇對(duì)苯二甲酸環(huán)己烷減壓蒸餾分層分離中和洗滌縮合反應(yīng)減壓蒸餾分層分離中和洗滌縮合反應(yīng)環(huán)己烷油水分離產(chǎn)品環(huán)己烷油水分離產(chǎn)品 3原輔料介紹3.1丁酮中文名稱(chēng)：2-丁酮中文別名：丁酮;;MEK；;2-氧代丁烷英文名稱(chēng)：2-Butanone外觀與性狀：無(wú)色液體，有似丙酮的氣味。3.1.1物理性質(zhì)熔點(diǎn)℃)：-85.9；相對(duì)密度（水=1）：0.81；沸點(diǎn)(℃)：79.6；相對(duì)蒸氣密度（空氣=1）：2.42；飽和蒸氣壓(kPa)：9.49(20℃)；燃燒熱(kJ/mol)：2441.8；臨界溫度(℃)：260；臨界壓力(MPa)：4.40；辛醇/水分配系數(shù)的對(duì)數(shù)值：0.29；閃點(diǎn)(℃)：-9；爆炸上限%(V/V)：11.4；引燃溫度(℃)：404；爆炸下限%(V/V)：1.7；溶解性：溶于水、乙醇、乙醚，可混溶于油類(lèi)3.1.2化學(xué)性質(zhì)丁酮由于具有羰基及與羰基相鄰接的活潑氫，因此容易發(fā)生各種反應(yīng)。與鹽酸或氫氧化鈉一起加熱發(fā)生縮合，生成3,4-二甲基-3-己烯-2-酮或3-甲基-3-庚烯-5-酮。長(zhǎng)時(shí)間受日光照射時(shí)，生成乙烷、乙酸、縮合產(chǎn)物等。用硝酸氧化時(shí)生成聯(lián)乙酰。用鉻酸等強(qiáng)氧化劑氧化時(shí)生成乙酸。丁酮對(duì)熱比較穩(wěn)定，500℃以上熱裂生成烯酮或甲基烯酮。與脂肪族或芳香族醛發(fā)生縮合時(shí)，生成高分子量的酮、環(huán)狀化合物、縮酮以及樹(shù)脂等。例如與甲醛在氫氧化鈉存在下縮合，首先生成2-甲基-1-丁醇-3-酮，接著脫水生成甲基異丙烯基酮。該化合物受日光或紫外光照射時(shí)發(fā)生樹(shù)脂化。與苯酚縮合生成2,2-雙(4-羥基苯基)丁烷。與脂肪族酯在堿性催化劑存在下反應(yīng)，生成β-二酮。在酸性催化劑存在下與酸酐作用發(fā)生?；磻?yīng)，生成β-二酮。與氰化氫反應(yīng)生成氰醇。與氨反應(yīng)生成酮基哌啶衍生物。丁酮的α-氫原子容易被鹵素取代生成各種鹵代酮，例如與氯作用生成3-氯-2-丁酮。與2,4-二硝基苯肼作用生成黃色的2,4-二硝基苯腙(m.p.115℃)。3.1.3毒性和危害健康危害：對(duì)眼、鼻、喉、粘膜有刺激性。長(zhǎng)期接觸可致皮炎。該品常與己酮同-[2]混合應(yīng)用，能加強(qiáng)己酮-[2]引起的周?chē)窠?jīng)病現(xiàn)象，但單獨(dú)接觸丁酮未發(fā)現(xiàn)有周?chē)窠?jīng)病現(xiàn)象。燃爆危險(xiǎn)：該品易燃，具刺激性。3.2乙二醇名稱(chēng)：乙二醇（ethyleneglycol）又名“甘醇”、“1,2-亞乙基二醇”，簡(jiǎn)稱(chēng)EG?；瘜W(xué)式為(HOCH2)?乙二醇是無(wú)色無(wú)臭、有甜味液體，對(duì)動(dòng)物有毒性，人類(lèi)致死劑量約為1.6g/kg。乙二醇能與水、丙酮互溶，但在醚類(lèi)中溶解度較小。用作溶劑、防凍劑以及合成滌綸的原料。乙二醇的高聚物聚乙二醇（PEG）是一種相轉(zhuǎn)移催化劑，也用于細(xì)胞融合；其硝酸酯是一種炸藥。[3]3.2.2物理性質(zhì)冰點(diǎn)：-12.6℃沸點(diǎn)：197.3℃密度：相對(duì)密度(水=1)1.1155(20℃）；相對(duì)密度(空氣=1)2.14外觀與性狀：無(wú)色、有甜味、粘稠液體蒸汽壓：0.06mmHg(0.06毫米汞柱)/20℃閃點(diǎn)：111.1℃粘度：25.66mPa.s(16℃）[1]溶解性：與水/乙醇/丙酮/醋酸甘油吡啶等混溶，微溶于乙醚，不溶于石油烴及油類(lèi)，能夠溶解氯化鋅/氯化鈉/碳酸鉀/氯化鉀/碘化鉀/氫氧化鉀等無(wú)機(jī)物。表面張力：46.49mN/m(20℃)燃點(diǎn)：418℃燃燒熱：1180.26KJ/mol在25攝氏度下，相對(duì)介電常數(shù)為37濃度較高時(shí)易吸潮3.2.3化學(xué)性質(zhì)由于分子量低,性質(zhì)活潑,可起酯化/醚化/醇化/氧化/縮醛/脫水等反應(yīng)。與乙醇相似，主要能與無(wú)機(jī)或有機(jī)酸反應(yīng)生成酯，一般先只有一個(gè)羥基發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)升高溫度、增加酸用量等，可使兩個(gè)羥基都形成酯。如與混有硫酸的硝酸反應(yīng)，則形成二硝酸酯。酰氯或酸酐容易使兩個(gè)羥基形成酯。乙二醇在催化劑（二氧化錳、氧化鋁、氧化鋅或硫酸）作用下加熱，可發(fā)生分子內(nèi)或分子間失水。乙二醇能與堿金屬或堿土金屬作用形成醇鹽。通常將金屬溶于二醇中，只得一元醇鹽；如將此醇鹽（例如乙二醇一鈉）在氫氣流中加熱到180～200°C，可形成乙二醇二鈉和乙二醇。此外用乙二醇與2摩爾甲醇鈉一起加熱，可得乙二醇二鈉。乙二醇二鈉與鹵代烷反應(yīng)，生成乙二醇單醚或雙醚。乙二醇二鈉與1，2－二溴乙烷反應(yīng)，生成二氧六環(huán)。此外，乙二醇也容易被氧化，隨所用氧化劑或反應(yīng)條件的不同,可生成各種產(chǎn)物,如乙醇醛HOCH2CHO、乙二醛OHCCHO、乙醇酸HOCH2COOH、草酸HOOCCOOH及二氧化碳和水。乙二醇與其他二醇不同,經(jīng)高碘酸氧化可發(fā)生碳鏈斷裂。應(yīng)用乙二醇?？纱娓视褪褂?。在制革和制藥工業(yè)中，分別用作水合劑和溶劑。乙二醇的衍生物二硝酸酯是炸藥。乙二醇的單甲醚或單乙醚是很好的溶劑，如甲溶纖劑HOCH2CH2OCH3可溶解纖維、樹(shù)脂、油漆和其他許多有機(jī)物。乙二醇的溶解能力很強(qiáng)，但它容易代謝氧化，生成有毒的草酸，因而不能廣泛用作溶劑。屬于低毒類(lèi)化學(xué)物。對(duì)苯二甲酸4.1名稱(chēng)：對(duì)苯二甲酸中文別名：精對(duì)苯二甲酸;PTA;1,4-苯二甲酸;對(duì)苯二(甲)酸,對(duì)酞酸;松油苯二甲酸;純對(duì)苯二酸;對(duì)酞酸;對(duì)苯二酸;對(duì)二苯甲酸英文名稱(chēng)：p-phthalicacid分子式C8H6O4；HOOCC6H4COOH分子量：166.134.2物理性質(zhì)該品為白色晶體或粉末，低毒，可燃。若與空氣混合，在一定的限度內(nèi)遇火即燃燒甚至發(fā)生爆炸。自燃點(diǎn)680℃燃點(diǎn)384~421℃升華熱98.4kJ/mol燃燒熱3225.9kJ/mol閃點(diǎn)>110℃密度1.55g/cm3。溶于堿溶液，微溶于熱乙醇，不溶于水、乙醚、冰醋酸、乙酸乙酯、二氯甲烷、甲苯、氯仿等大多數(shù)有機(jī)溶劑，可溶于DMF、DEF和DMSO等強(qiáng)極性有機(jī)溶劑。4.3化學(xué)性質(zhì)對(duì)苯二甲酸可發(fā)生酯化反應(yīng)；在強(qiáng)烈條件下，也可發(fā)生鹵化、硝化和磺化反應(yīng)。[3]4.4毒性危害毒性：屬低毒類(lèi)。健康危害：對(duì)眼睛、皮膚、粘膜和上呼吸道有刺激作用危險(xiǎn)特性：遇高熱、明火或與氧化劑接觸，有引起燃燒的危險(xiǎn)。燃燒（分解）產(chǎn)物：一氧化碳、二氧化碳。環(huán)己烷5.1名稱(chēng)：環(huán)己烷，別名六氫化苯，為無(wú)色有刺激性氣味的液體。不溶于水，溶于多數(shù)有機(jī)溶劑。極易燃燒。一般用作一般溶劑、色譜分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及用于有機(jī)合成，可在樹(shù)脂、涂料、脂肪、石蠟油類(lèi)中應(yīng)用，還可制備環(huán)己醇和環(huán)己酮等有機(jī)物。[3]5.2物理性質(zhì)熔點(diǎn)(℃)6.5相對(duì)密度（水=1）0.78沸點(diǎn)(℃)80.7閃點(diǎn)(℃)-16.5折射率1.42662相對(duì)蒸氣密度（空氣=1）2.90飽和蒸氣壓(kPa)13.098(25.0℃)臨界溫度(℃)280.4臨界壓力(MPa)4.05辛醇/水分配系數(shù)的對(duì)數(shù)值7（計(jì)算值）外觀與性狀：無(wú)色液體，有刺激性氣味。溶解性：不溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯、丙酮等多數(shù)有機(jī)溶劑[2]。狀態(tài)：為有汽油氣味的無(wú)色流動(dòng)性液體,不溶于水，可與乙醇、乙醚、丙酮、苯等多種有機(jī)溶劑混溶,在甲醇中的溶解度為100份甲醇可溶解57份環(huán)己烷(25℃)。5.3化學(xué)性質(zhì)易揮發(fā)和極易燃燒，蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限1.3～8.3%(體積)。遇明火、高熱極易燃燒爆炸。與氧化劑接觸發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，甚至引起燃燒。在火場(chǎng)中，受熱的容器有爆炸危險(xiǎn)。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會(huì)著火回燃。[2]對(duì)酸、堿比較穩(wěn)定，與中等濃度的硝酸或混酸在低溫下不發(fā)生反應(yīng)，與稀硝酸在100℃以上的封管中發(fā)生硝化反應(yīng)，生成硝基環(huán)己烷。在鉑或鈀催化下，350℃以上發(fā)生脫氫反應(yīng)生成苯。與氧化鋁、硫化鉬、鈷、鎳、鋁一起于高溫下發(fā)生異構(gòu)化，生成甲基戌烷。與三氯化鋁在溫和條件下則異構(gòu)化為甲基環(huán)戊烷。環(huán)己烷也可以發(fā)生氧化反應(yīng)，在不同的條件下所得的主要產(chǎn)物不同。例如在185～200℃，10～40大氣壓下，用空氣氧化時(shí)，得到90%的環(huán)己醇。若用脂肪酸的鈷鹽或錳鹽作催化劑在120～140℃、18～24大氣壓下，用空氣氧化，則得到環(huán)己醇和環(huán)己酮的混合物。高溫下用空氣、濃硝酸或二氧化氮直接氧化環(huán)己烷得到己二酸。在鈀、鉬、鉻、錳的氧化物存在下，進(jìn)行氣相氧化則得到順丁烯二酸。在日光或紫外光照射下與鹵素作用生成鹵化物。與氯化亞硝酰反應(yīng)生成環(huán)己肟。用三氯化鋁作催化劑將環(huán)己烷與乙烯反應(yīng)生成乙基環(huán)己烷、二甲基渙、二乙基環(huán)己烷和四甲基環(huán)己烷等。5.4毒性和危害毒性：屬低毒類(lèi)。有刺激和麻醉作用健康危害：對(duì)眼和上呼吸道有輕度刺激作用。持續(xù)吸入可引起頭暈、惡心、倦睡和其他一些麻醉癥狀。液體污染皮膚可引起癢感。燃爆危險(xiǎn)：該品極度易燃第二章工藝計(jì)算物料衡算做出物料流程圖，確定計(jì)算范圍[4]廢酸丁酮縮乙二醇縮合反應(yīng)丁酮環(huán)己烷對(duì)苯二甲酸乙二醇廢酸丁酮縮乙二醇縮合反應(yīng)丁酮環(huán)己烷對(duì)苯二甲酸乙二醇 1.1根據(jù)物料流程圖，可以確定縮合反應(yīng)的物料衡算1.2對(duì)間歇生產(chǎn)可確定計(jì)算基準(zhǔn)為千克/天，則需要計(jì)算每天生產(chǎn)及原料投料量。反應(yīng)如下： 加熱催化劑 72.1262.08118.201811 132物料計(jì)算[5]2.1丁酮縮乙二醇及原料丁酮每天生產(chǎn)丁酮乙二醇縮酮的質(zhì)量：450000/240=1875Kg每天需要投放丁酮純的質(zhì)量：（1875*72.12）/（118.20*0.85）=1345.93Kg實(shí)際每天投放原料丁酮的質(zhì)量：1345.93/0.99=1359.52Kg雜質(zhì)的質(zhì)量：1359.52-1345.93=13.59Kg實(shí)際丁酮反應(yīng)的質(zhì)量：1345.93*0.95=1278.63Kg剩余的質(zhì)量：1345.93-1278.63=67.3Kg2.2原料乙二醇為了讓丁酮轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高，選擇乙二醇與丁酮的投料比為1.2:1每天需要純乙二醇的質(zhì)量：（1345.93*62.08*1.2）/72.12=1390.27Kg實(shí)際每天投放原料乙二醇的質(zhì)量：1390.27/0.98=1418.64Kg雜質(zhì)的質(zhì)量：1418.64-1390.27=28.37Kg實(shí)際反應(yīng)的質(zhì)量：（1278.63*62.08）/72.12=1100.63Kg剩余乙二醇的質(zhì)量：1390.27-1100.63=289.64Kg2.3每天需要對(duì)苯二甲酸的質(zhì)量：1345.93*0.02=26.92Kg每天實(shí)際投放對(duì)苯二甲酸的質(zhì)量：26.92/0.98=27.47Kg雜質(zhì)的質(zhì)量:27.47-26.92=0.55Kg2.4環(huán)己烷純的質(zhì)量生成水的質(zhì)量：（1278.63*18）/72.12=319.13Kg查閱資料可得環(huán)己烷帶水能力大約為6.5Kg帶走1Kg水則需要純環(huán)己烷的質(zhì)量：319.13*6.5=2074.32Kg實(shí)際需要投放環(huán)己烷的質(zhì)量：2074.32/0.99=2095.27Kg雜質(zhì)的質(zhì)量：2095.27-2074.32=20.95Kg2.5出反應(yīng)器的物料2.5.1每天反應(yīng)生成的丁酮乙二醇縮酮：（1278.63*118.20）/72.12=2095.59Kg2.6、物料衡算列表：2.6.1、進(jìn)料量：物料名稱(chēng)含量%折純量kg實(shí)際進(jìn)料量質(zhì)量kgKmol丁酮99丁酮：1345.931359.5218.85雜質(zhì)：13.59乙二醇98乙二醇：1390.271418.6422.85雜質(zhì)：28.37對(duì)甲苯磺酸98對(duì)甲苯磺酸：26.9227.470.16雜質(zhì)：0.55環(huán)己烷99環(huán)己烷：2074.322095.2724.94雜質(zhì)：20.95合計(jì)4900.90Kg2.6.2、出料量物料名稱(chēng)：實(shí)際出料量質(zhì)量：kgKmol丁酮縮乙二醇2095.5917.73水319.1317.73環(huán)己烷2095.2724.94廢酸及其他雜質(zhì)390.91合計(jì)4900.9第二節(jié)熱量衡算1.熱量平衡式[6]、[7]依據(jù)Q進(jìn)=Q出Q1:料帶入設(shè)備的熱量，KJ；Q2:加熱劑或冷卻劑與系統(tǒng)交換的熱量（加熱為“+”，冷卻為“－”），KJ；Q3:過(guò)程的熱效應(yīng)（放熱為“+”，吸熱為“－”），KJ；Q4:物料出設(shè)備時(shí)帶走的熱量，KJ；Q5:設(shè)備各部件所消耗的熱量，KJ；Q6:設(shè)備向四周散失的熱量，又稱(chēng)熱損失，KJ平衡式：Q1＋Q2＋Q3＝Q4＋Q5＋Q6Q1＝G·Cp·TQ4＝G·Cp·TQ2＝Q4＋Q5＋Q6－Q1－Q32.熱量衡算2.1過(guò)程效應(yīng)[8]2.1.1查資料得：水的燃燒熱：q＝218.14KJ/mol2.1.2.燃燒熱的估算：qc=109.07n+∑k△（卡拉奇茲法）n—化合物燃燒時(shí)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)；△—取代基的熱量校正值；k—同一取代基的數(shù)目。2.1.3.丁酮燃燒熱的估算qc=109.0722+127.20=2426.74kJ2.1.3乙二醇的燃燒熱的估算：qc=109.076+254.39=763.20kJ2.1.4丁酮縮乙二醇的燃燒熱的估算：qc=109.0732+227.20=3544.64kJ2.1.5過(guò)程的熱效應(yīng)Qr=∑qc（反）-∑qc（產(chǎn)）=2426.74+763.20-(3544.64+218.14)=-572.84kJ熱效應(yīng)Q物料出設(shè)備時(shí)所帶走的熱量Q4[9]2.2.1丁酮縮乙二醇帶走的熱量2.2.2水帶走的熱量2.2.3未反應(yīng)的丁酮帶走的熱量2.2.4未反應(yīng)的乙二醇帶走的熱量2.2.5環(huán)己烷帶走的熱量2.2.6對(duì)甲苯磺酸帶走的熱量質(zhì)量分?jǐn)?shù)：因其質(zhì)量分?jǐn)?shù)太小所以其帶走的熱量可忽略不計(jì)。2.2.7物料帶出設(shè)備的熱量為Q4Q4=1830553.398+504317.58+58457.49+258484.58+2666973.97=5318787.02KJ2.3物料帶入設(shè)備的熱量Q1（設(shè)室溫為25℃）[10]2.3.1丁酮帶入設(shè)備的熱量2.3.2乙二醇帶入設(shè)備的熱量2.3.3環(huán)己烷帶入設(shè)備的熱量2.3.4物料帶入設(shè)備的熱量Q1Q1=921760.90+948711.91+2102758.93=3973231.74KJ2.4、反應(yīng)釜回流過(guò)程的熱量衡算[10]設(shè)反應(yīng)釜回流時(shí)的回流物為環(huán)己烷和反應(yīng)生成的水，形成醇水共沸物，水被帶出，使反應(yīng)向正方向進(jìn)行。因?yàn)榍懊嫠愕铆h(huán)己烷為2074.32㎏，生成水的量為319.13㎏，所以回流物含量之比為2074.32：319.13=6.5：1。設(shè)每分鐘的回流量占總質(zhì)量的1/25。即每分鐘回流為1/25（2074.32+319.13）=95.738㎏2.41.環(huán)己烷和水每分鐘內(nèi)回流的量G（環(huán)己烷）=95.738×6.5/7.5=82.97㎏G（水）=95.738-82.97=12.768㎏2.4.2每分鐘回流物放出的熱量設(shè)回流時(shí)，回流物被冷卻到90℃環(huán)己烷回流時(shí)放出的熱量水回流時(shí)放出的熱量：2.4.3回流3小時(shí)被冷凝器帶走的熱量Q=180min×(2252.64+800.362)=549540.36kJ2.4.4環(huán)己烷打回反應(yīng)釜吸收熱量，設(shè)生成的水完全被分水器分去，只有環(huán)己烷回流到反應(yīng)釜，則回流３小時(shí)被冷凝器帶走的熱量可只計(jì)環(huán)己烷回流時(shí)放出的熱量Q0=180min×2252.64=405475.2kJ2.5加熱劑與反應(yīng)系統(tǒng)交換的總熱量Q[10]Q=Q4-Q1-Q3+Q0=5318787.02-3973231.74-(-10801.49)+405475.2=1761832.37假設(shè)Q5+Q6=15%Q2=QQ2=Q5+Q6+Q=15%Q2+Q=2349109.83KJQ5+Q6=15%Q2=352366.4742.6.能量匯總表：熱量衡算熱量KJ匯總進(jìn)料Q1Q2Q33973231.742349109.83-10801.496311540.08出料Q45318787.026311540.08Q5Q6352366.474回流吸熱405475.2第三章設(shè)備計(jì)算和選型3.1.反應(yīng)罐3.1.1材質(zhì)本工藝是有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸存在的反應(yīng)，由于搪玻璃反應(yīng)鍋能耐大多數(shù)無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸、有機(jī)溶劑等介質(zhì)的腐蝕，且其廣泛用于精細(xì)化工生產(chǎn)中有鹽酸、硫酸、硝酸等存在時(shí)的各種反應(yīng)最后考慮到生產(chǎn)流程的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)效益，選用搪玻璃反應(yīng)鍋，俗稱(chēng)搪瓷鍋。3.1.2.結(jié)構(gòu)搪玻璃型反應(yīng)器（K型），是鍋蓋和鍋體可分開(kāi)的。3.2.攪拌器采用漿式攪拌器。漿式攪拌器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般由兩塊平漿葉組成，在小容量低粘度均相液體混合中廣泛采用，適于本工藝。3.3.原料的原始密度的計(jì)算[10]查相關(guān)資料得：水在4℃時(shí)的密度為999.82㎏·m-33.3.1丁酮的密度ρ=0.81×999.82=809.85㎏·m-33.3.2乙二醇的密度ρ=1.14×999.82=1139.79㎏·m-33.3.3環(huán)己烷的密度ρ=0.948×999.82=947.83㎏·m-33.4每晝夜處理的物料總體積[10]3.4.1丁酮的體積3.4.2乙二醇的體積3.4.3環(huán)己烷的體積3.4.4對(duì)甲苯磺酸的體積3.4.5總體積Vd=V1+V2+V3+V4=1787.31+1244.65+2210.60+23.68=5266.24L3.5.反應(yīng)器的工藝計(jì)算及選型[11]3.5.1.反應(yīng)時(shí)間為3h,設(shè)一個(gè)生產(chǎn)周期持續(xù)時(shí)間為Ｔ＝4h（加輔助時(shí)間），則每臺(tái)設(shè)備每一個(gè)晝夜應(yīng)操作的批數(shù)：（批）裝料系數(shù)設(shè)為3.5.2公稱(chēng)容積計(jì)算3.6選型[12]3.6.1根據(jù)搪玻璃開(kāi)式反應(yīng)缺罐的規(guī)格和本題算的公稱(chēng)容積，選用1500L的反應(yīng)罐。3.6.2公稱(chēng)容積為1500L的反應(yīng)罐的技術(shù)參數(shù)3.6.3技術(shù)參數(shù)公稱(chēng)容積1500公稱(chēng)直徑(mm)1300計(jì)算容積(L)1720夾套換熱面積(m2)5.34公稱(chēng)壓力容器內(nèi)：0.2介質(zhì)穩(wěn)定及容器材質(zhì)0~180℃(材質(zhì)為Ｑ235-A,QＱ235-B)或高于-30~240℃攪拌軸公稱(chēng)直徑(mm)80攪拌器功率(kw)3.0電動(dòng)機(jī)形式Y(jié)型或yB型系列（同步轉(zhuǎn)速1500r/min）重量(㎏)2350參考價(jià)格(萬(wàn)元)1.8注：(1)攪拌器為錨式、框式；(2)公稱(chēng)轉(zhuǎn)速：錨式、框式攪拌器63、85r/min漿式攪拌器125r/min，80r/min；葉輪式攪拌器125r/mi3.6.4主要尺寸單位mm公稱(chēng)容積(L)公積直徑D1H0H1H2H3H1500130013003310500435127614003.6.5.管口尺寸單位mm溫度計(jì)管口d40H2SO4進(jìn)口e25出料口i40冷凝水進(jìn)口25冷凝水出口503.6.6工作參數(shù)公稱(chēng)容積L1500允許工作壓力MPa罐內(nèi)≤4，夾套內(nèi)≤6允許工作溫度℃罐內(nèi)0~200，夾套內(nèi)0~200允許電機(jī)功率kw4.0允許攪拌速度r/min框63、85，葉輪≤130玻璃層耐溫急變冷沖擊110℃，熱沖擊120℃實(shí)際容積L1720傳熱面積F·m25.343.6.7減速機(jī)的選用表減速機(jī)型號(hào)及規(guī)格BLD4.0-3-i-TB4電動(dòng)機(jī)型號(hào)TO2-41-4T2功率kw4.0輸出轉(zhuǎn)速63185/1300攪拌器型式葉式/框式密封容器規(guī)格Dgmm100密封形式機(jī)械密封填料密封標(biāo)準(zhǔn)號(hào)編制中放料閥規(guī)格100型式上展式或下展式標(biāo)準(zhǔn)號(hào)HG5--79溫度計(jì)套管型號(hào)帶翼溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)HG5-275-79HG5-276-79第四章主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)4.1物料規(guī)格表：原料及產(chǎn)物規(guī)格價(jià)格產(chǎn)地單位丁酮99%9800元/噸中國(guó)灃悅化工（佛山）有限公司乙二醇99%6000元/噸成都成都國(guó)濤化工有限公司環(huán)己烷99%10200元/噸日本上海琦忠有限公司對(duì)甲苯磺酸98%7500元/噸上海上海裕陽(yáng)化工有限公司4.1.1生產(chǎn)單耗每天生產(chǎn)產(chǎn)品：生產(chǎn)每噸產(chǎn)品消耗的丁酮的量：年耗丁酮的量：則年耗丁酮的費(fèi)用為：4.1.2生產(chǎn)每噸產(chǎn)品消耗的乙二醇的量：年耗乙二醇的量年耗乙二醇的費(fèi)用為4.1.3生產(chǎn)每噸產(chǎn)品消耗的對(duì)甲苯磺酸的量：年耗對(duì)甲苯磺酸的量年耗對(duì)甲苯磺酸的費(fèi)用為4.1.4生產(chǎn)每噸產(chǎn)品消耗的環(huán)己烷的量：年耗環(huán)己烷的量年耗環(huán)己烷的費(fèi)用為4.2.車(chē)間水.電.水蒸氣的消耗量M4.2.1M＝Q2/[C(Tk-Th)]其中QⅡ——加熱劑與反應(yīng)系統(tǒng)交換的熱量：kJC——加熱劑的比熱；kJ/(kg·K)Tk——加熱劑的最終溫度；KTh——加熱劑的最初溫度Q2=2349109.83kJC水＝4.31kJ/(kg·K)Tk＝378.15KTh=298.15K4.2.2水的消耗量M（1）單批消耗量：M=2349109.83÷[4.31×(378.15-298.15)]=6812.964kg（2）年消耗量：M=6812.964×6×240＝14755496kg=9810.668T（3）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：每一噸水費(fèi)用為3元，則年消耗費(fèi)用：9810.668×3＝2.9432萬(wàn)元4.2.3、電能的消耗量：E根據(jù)E＝Q2/3600ηE其中ηE——電熱裝置的效率：0.75~0.85，取ηE＝0.80（1）單批耗量：E＝2349109.83/（3600×0.80）＝81.566KW/h（2）年消耗量：E=81.566×6×240＝117455.04KW/h（3）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：每一度電費(fèi)用為0.7元，則單批消耗費(fèi)用：81.566×0.7＝57.1元年耗費(fèi)用：117455.04×0.7＝8.222萬(wàn)元4.2.4、蒸汽的消耗量間接蒸汽加熱的消耗量（常壓）根據(jù)D＝Q2/[H-C×(T-273.15)]/η其中H——蒸汽的焓值KJ/KgC——冷凝水的比熱KJ/（Kg·K）T——冷凝水的溫度，Kη——熱效率，0.85～0.95，取0.90計(jì)算（1）單批消耗量：D=2349109.83/[2746.54-4.186×（298.15-273.15）]/0.90＝987.43kg（2）年消耗量：987.43×6×240=1421895.881kg=1421.90T（3）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)每一噸水費(fèi)用為3元，則年耗費(fèi)用：1421.90×3＝4265.7元4.3成本消耗綜合表：名稱(chēng)消耗量年耗費(fèi)丁酮326.285T320萬(wàn)元乙二醇340.474T204.29萬(wàn)元對(duì)甲苯磺酸6.5925T4.95萬(wàn)元環(huán)己烷502.866T512.924萬(wàn)元水9810.668T2.9432萬(wàn)元電能117455.04KW/h8.222萬(wàn)元燃料1421.90T0.42657萬(wàn)元合計(jì)1053.75577萬(wàn)元第五章環(huán)保安全5.1.環(huán)境保護(hù)（1）．“三廢”的來(lái)源生產(chǎn)過(guò)程中工業(yè)廢水的主要來(lái)源式縮合反應(yīng)中生成的水；水洗產(chǎn)生的廢水；多次反應(yīng)生成其它廢液；副反應(yīng)生成的酯、醚等及廢酸和乙二醇，環(huán)己烷等產(chǎn)生的廢氣。（2）．治理方法目前，各部門(mén)對(duì)三廢的治理都極為關(guān)注。先應(yīng)從工藝上減小廢酸的產(chǎn)生，廢水經(jīng)過(guò)處理再利用?？苫厥盏沫h(huán)己烷、乙二醇等物料要進(jìn)行回收。5.2．安全措施（1）.