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1、年产 16 万吨苯酚丙酮车间精馏工段工艺设计年产 16 万吨苯酚丙酮车间精馏工段工艺设计 一、课题研究的目的和意义1.1 概述苯酚是一种重要的基本有机化工原料,主要用于生产酚醛树脂、双酚 A 和己内酰胺、己二酸、苯胺等;苯酚衍生物如卤代酚、硝基酚、烷基酚可用于医药、染料、香料以及各种添加剂等的生产。世界上约 1/3 的苯酚用于制取双酚 A 和酚醛树脂。双酚 A 是环氧树脂、聚碳酸酯、不饱和聚酯和聚砜的主要原料;酚醛树脂广泛用于建筑、汽车、电子等行业;己内酰胺是尼龙 6 纤维和一些工程塑料的原料;烷基酚可用于生产表面活性剂、抗氧剂等。丙酮既是重要的溶剂，又是重要的有机化工原料。溶剂之外的主要用途
2、是生产甲基丙烯酸甲酯1(MMA)、双酚 A、醇醛缩合物等化工产品。1.2 市场需求近十年来.我国苯酚的市场需求迅速增长。1998 年国内表观消费量为 25.2 万t,2004 年达到 69.0 万 t，年均增长 14.5%，高于同期 GDP 增长速度。酚醛树脂是日前国内苯酚最主要的消费领域，约占消费总量的 60%。随着我国汽车、电子、建筑及冶金等工业的快速发展.对酚醛树脂的需求大幅增长。而国内产量特别是部分中高档产品的产量仍无法满足市场需求.每年均有较大数量的进口。2004 年国内2酚醛树脂的净进口量为 7.57 万 t 折苯酚当量消费约 6.2 万 t。国内化学工业的发展，特别是丙酮氰醇法
3、MMA 和涂料等行业的发展，带动了丙酮消费量的不断增长。1998 年，我国丙酮表观消费量为 15.78 万 t，2004 年为50.05 万 t，年均增长率 21.2%。近年国内丙酮进口量持续攀升,1998 年丙酮进口量6.71 万 t，2003 年进口量增至 20.9 万 t，2004 年进口量达到 25.4 万 t ,1998-2004 年进口量年均增长率为 24.8%，在世界丙酮总量过剩的情况下，我国丙酮1市场已经成为各国企业争夺的对象。二、生产工艺流程2.1 苯酚的工艺流程的选择生产苯酚的主要方法是异丙苯法，异丙苯法是以苯和丙烯为主要原料在催化剂三氧化铝或固体磷酸作用下制成异丙苯，异丙
4、苯经空气氧化生成过氧化氢异丙苯(CHP)，经提浓、酸化、催化分解生成苯酚，同时生成丙酮的生产技术。目前，全国 90%以上的苯酚生产厂家均采用此方法。鉴于异丙苯法在世界的广泛应用，以及技术的成熟，并可以联产丙酮，本设计也采用此法。2.2 催化剂的选择生产异丙苯的工艺技术主要分为以固体磷酸(SPA)为催化剂的反应工艺，以三 氯化铝(AlCl )为催 3 化剂的均相 AlCl 法工艺和分子筛催化合成异丙苯工艺。由于A1C1 法存在设备腐蚀性强，污染严重 33及流程长等缺点，现已趋于淘汰;SPA 法虽然具有低污染、低腐蚀等优点，但却存在苯的收率低、酸1流失、易结焦、不易再生、废催化剂难于处理等缺点，同
5、时由于 SPA 没有烷基转移活性，所以产品选择性低。而分子筛催化合成异丙苯的工艺已克服了上述缺 点，与其他两种工艺相比具有明显的优越性。4所以本设计以苯酚、丙烯为原料，采用分子筛为催化剂的异丙苯法工艺。2.3 工艺流程说明苯酚丙酮装置的精制单元由丙酮精制系统和苯酚精制系统组成,此外,还包括丙酮汽提塔、苯酚回收塔和酚处理器等设备。在送来的分解液中除含有丙酮、苯酚、异丙苯、溶解水以外，还有少量乙醛、苯乙酮等酮类、-甲基苯乙烯等烃类及高 沸物。分解液经粗丙酮塔进行切割分离,富含丙酮的轻组分自塔顶采出,进入丙酮精制塔进行丙酮精制,并在侧线得到产品丙酮;而富含苯酚的重组分自粗丙酮塔5 塔底采出,经粗苯酚
6、塔、脱烃塔和苯酚精制塔得到产品苯酚。2.3.1 丙酮精制来自 PTK-20 的分解液首先从 PT-8(粗丙酮塔)塔顶分离丙酮、水和比苯酚轻的组分作为 PT,10(精丙酮塔)的进料，PT,10 塔用苛性钠处理除去醛类等低沸物，塔顶馏出物作为分解用的丙酮，侧6 线采出产品丙酮，塔釜液送回收工段回收有效成分。2.3.2 苯酚精制PT-8 塔釜液送到 PT-13(粗苯酚塔)，分离掉高沸点组分，得到由苯酚、烃类组成的塔顶馏分作为脱烃塔 PT,14 的进料;PT,14 塔顶含酚较高的烃类馏分循环回分 解液罐 PTK-20，塔釜液含有大量的粗苯酚送到 PT-15(苯酚精制塔)进行精馏;PT-15 塔顶馏分循
7、环回脱烃塔 PT,14，塔釜液循环回6PT-13(粗苯酚塔)，侧线采出得到产品苯酚。含有高沸点组分的 PT-13(粗苯酚塔)塔釜液送到裂解器 PD,41 进行高温裂解， 其馏出物在 PT-18(苯乙酮塔)进行蒸馏，回收丙酮、异丙苯、,甲基苯乙烯( -MS)、苯酚等有效组分，然后循环6 分解产物中，剩余焦油送至 PTK,11。其简易工艺流程为:三、工艺设计3.1 设计原则2(1) 遵守法则，法规，贯彻党的基本建设方针，实事求是，因地制宜;(2) 合理利用资源和财产，最大限度的发挥硬件设施的内在潜力，节约土地， 减少投资，降低成本; (3)采用成熟的、先进的工艺流程、设备，学习先进的生产技术，努力
8、实现自动化; (4)尽可能创造良好的劳动条件，以利于劳动工人的身心健康;(5)重视环境保护，合理处理好三废。3.2 工艺设计的内容工艺设计的内容主要包括:物料衡算，热量衡算，换热器的计算，塔设备的计算和绘制工艺流程图等。3.3 主要设备的选型设备选型的总体原则是: 1、满足工艺要求;2、设备成熟可靠;3、尽量采用国产设备。一般要求:生产能力大;有足够弹性;机器性能好;可靠性高;满足工艺要求;炒作稳定;效率高;结构简单;制作和维修方便;成本低。表 3,1 塔的选型与型号规 格 材 料 设 备 设 备 内径介 质 塔盘 塔盘 进料 位 号 名 称 高 塔体 塔 盘 形式 数量 位置(mm)1700
9、 粗丙 斜孔OOCr17 PT,8分解液 50 41# 316L 酮塔 筛板Ni14Mo2 310002000 精丙 丙酮、水 斜孔 PT,10 70 12# OCr18Ni9 304 酮塔 异丙苯 条阀420001500 斜孔OOCr17 PT,13粗苯酚塔 粗苯酚 48 16# 316L 筛板Ni14Mo2 30000SUS304L 160031# 苯酚、二甘波纹SM41+ SUS304 PT,14 脱烃塔 55 34# 醇 筛板SUS316L SUS316 34000 37# CLAD PT,15 苯酚精制粗苯酚 2600 浮阀塔50 20# SUS304L3塔 SUS316L41000
10、 SM41B 四、设计成果本次设计按照毕业设计任务书完成了教研室下达的任务，共完成 1 号图纸7 张和说明书 1 份图纸包括车间平面图 3 张，立面图 1 张，工艺流程图 2 张和全厂平面图 1 张。参考文献:化工类毕业设计题目作者 QQ 13713458774 年产 万虹 扭 妇订 喷 泗 扣倒 年产5万吱甲诉灵化工厂砓计妞 妇 椋苞 芍 飞 吓泣 叮 江 厂伤窃妇 召i车运圣 I 罕元 0万吨民京化工钱计的埽马碗们 即时轩 烹面活郅 洼 划蜀佯三罢因宋的貌究论兄节写忘色 扣呜 玉怒 涟磁 杖丙姊阮丙活赎勾臣 呢水性衬总归月究 论文落写标笆 总司吾痴昭 报 中屎李团的畏取项充络写篱 -盐筵
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