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1、学号10313111223毕 业 设 计（论 文）年产4万吨苯酐车间工艺设计（题目：黑体1号加粗、居中）教 学 系： 化学与制药工程系指导教师： 姬乔娜 专业班级： 化工1112班 学生姓名： 程祎婵 （仿宋小3号）二零一五年六月毕业设计(论文)开题报告题目年产4万吨苯酐车间工艺设计1目的及意义（含国内外的研究现状分析）： 苯酐又名邻苯二甲酸酐，英文简写为PA。苯酐是一种重要的有机化工原料，主要用于生产塑料增塑剂、醇酸树脂、染料、不饱和树脂以及某些医药和农药。目前广泛应用于化工、医药、电子、农业、涂料、精细化工等工业部门。我国的苯酐主要用于生产邻苯二甲酸酯类增塑剂（主要是邻苯二甲酸二丁酯和二辛
2、酯）、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等，广泛应用于塑料、涂料、合成材料等领域，另有少量用于生产染料、农药、医药中间体和糖精等。合成树脂工业用于不饱和聚脂树脂、醇酸树脂等；染料工业用于制备合成蒽醌、酞菁蓝等染料；塑料工业用于制备邻苯二甲酸二丁脂、邻苯二甲酸二辛酯及其它芳香酯等增塑剂。另外还被用于制备高级油墨、人造革、合成橡胶、绝缘材料等。 最早的苯酐生产始于1872 年，当时德国BASF 公司以萘为原料，铬酸氧化生产苯酐，后又改用发烟硫酸氧化生产苯酐，但收率极低，仅有15%。自1917 年世界开始以氧化钒为催化剂，用萘生产苯酐后，苯酐的生产逐步走向工业化、规模化，并先后形成了萘法、邻法两种比较成熟的工
3、艺。萘法:（1）反应原理：萘与空气在催化剂作用下气相氧化生成苯酐（2） 工艺流程 空气经净化、压缩预热后进入流化床反应器底部，喷入液体萘，萘汽化后与空气混合，通过流化状态的催化剂层，发生放热反应生成苯酐。反应器内装有列管冷却器，用水为热载体移出反应热。反应气体经三级旋风分离器，把气体携带的催化剂分离下来后，进入液体冷凝器，有40%60%的粗苯酐以液态冷凝下来，气体再进入切换冷凝器（ 又称热融箱）进一步分离粗苯酐，粗苯酐经预分解后进行精馏得到苯酐成品。尾气经洗涤后排放，洗涤液用水稀释后排放或送去进行催化焚烧。邻法:（1）反应原理：邻二甲苯与空气在催化剂作用下气相氧化生成苯酐。（2）工艺流程 过滤
4、、净化后的空气经过压缩，预热后与汽化的邻二甲苯混合进入固定床反应器进行放热反应，反应管外用循环的熔盐移出反应热并维持反应温度，熔盐所带出的反应热用于生产高压蒸汽（ 高压蒸汽可用于生产的其他环节也可用于发电）。反应器出来的气体经预冷器进入翅片管内通冷油的切换冷凝器，将苯酐凝结在翅片上，然后再定期通入热油将苯酐熔融下来，经热处理后送连续精馏系统除去低沸点和高涨点杂质，得到苯酐成品。从切换冷凝器出来的尾气经两段高效洗涤后排放至气中。含有机酸浓度达30的循环液送到顺酐回收装置或焚烧装置，也可回收处理制取富马酸。目前，全球苯酐生产所采用的工艺路线有萘流化床氧化和萘/邻二甲苯固定床氧化，其中邻二甲苯固定床
5、氧化技术约占世界总生产能力的90% 以上。萘流化床氧化工艺在国外已逐步淘汰，但在我国的苯酐生产中仍占有一定比例。邻二甲苯固定床气相氧化技术主要BASF，Wacker-Chemie，ElfAtochem/日触和Alusuisse Italia 等几种典型的生产工艺。BASF工艺：BASF工艺于1976 年工业化生产，总生产能力超过100104 t/a，BASF工艺的单台反应器最大生产能力为4.5104 t/a。经净化预热后的空气与气化的邻二甲苯混合进入列管式固定床反应器，在钒-钛环形催化剂表面进行反应，反应温度为360，空速为3000h- 1，反应热由熔盐导出。粗苯酐在微负压下采用高温或同时添加
6、少量化学品除去某些杂质后送入精馏塔精制。BASF工艺能有效地回收顺酐，苯酐的质量收率超过105%。Wacker-Chemie 工艺：近年来各国新建的苯酐生产装置基本上都采用Wacker-Chemie工艺，至今世界上已有110套以上的装置采用此工艺，总生产能力为160104 t/a，单台反应器的最大生产能力为4.5104 t/a。该工艺所采用的催化剂适用于邻二甲苯、萘以及邻二甲苯和萘的混合料，设计的催化剂负荷为邻二甲苯100g/m3空气（标准态），苯酐的质量收率为114%115%（以萘为原料时，苯酐收率为97% 99%），催化剂寿命大于3 年。ElfAtochem/日触工艺：ElfAtochem
7、公司于1970 年开始开发低能耗工艺，1986 年该公司决定采用日触公司寿命长、选择性高的苯酐催化剂，并与日触公司共同开发了ElfAtochem/日触工艺。采用该工艺的总生产能力约40104 t/a。该工艺与BASF工艺相似，工艺尾气全部催化焚烧处理，有机杂质含量低，无大气污染。Alusuisse Italia 工艺：意大利的Alusuisse公司于1986 年开发了Alusuisse Italia低空烃比工艺，空气对邻二甲苯的质量比减少到9.5:1，而原料气浓度可提高到邻二甲苯134g/m3 空气标准态。到1996 年世界各地共有11 套装置采用该工艺，总生产能力为24. 9104 t/a。
8、萘法作为最早生产苯酐的方法，也是最早形成工业化生产的方法，其原料为焦油萘。我国在1953 年开始萘法生产苯酐，当时是以萘为原料，固定床气相氧化法生产苯酐。1958 年我国又开发了流化床工艺，并在此基础上建设了多套工业生产装置。由于我国萘流化床法发展较快，到1988 年大部分工厂仍在采用萘流化床法生产苯酐，当时萘法产量高达总产量的90%。随着石油工业的发展以及邻法技术的开发，萘法的劣势显露出来：原料焦油萘供应日趋紧张，价格不断上扬，单台反应器生产能力较低，这些都不可避免地造成了萘法的高能耗。随着苯酐产量的迅速增长，焦油萘越来越不能满足生产的需要，而随着石油工业的发展，又提供了大量廉价的邻二甲苯，
9、扩大了苯酐的原料来源。从20世纪60年代开始，生产苯酐的原料从萘转向邻二甲苯。随着催化剂研发的重大进展以及参加反应的空气和邻二甲苯比例的降低，再加上生产设备大型化的实现等一系列新技术的开发和应用，进一步加速了原料的转换进程。近几年，各厂家也都在为提高自身产品的竞争力而不断地在节能降耗等方面改进、完善自己的工艺，这就使得邻法工艺更加成熟，更加先进。Wacker-Chemie工艺特点是低能耗，高负荷，生产能力大，催化剂活化时不必使用SO2。BASF工艺的技术特点是低反应温度和高空速，水洗回收副产的顺酐，生产费用低，无废水排出，采用蒸汽透平，输出中压空气。ElfAtochem/日触工艺的特点是低空烃
10、比，操作安全性能好，负荷高，空气量相应减少，总能耗下降。因此该工艺具有投资较低、能耗少、成本低和无污染的优势。Alusuisse Italia工艺的设备投资较少。2基本内容和技术方案：我的内容主要是根据所查资料并总结，做出苯酐的一条生产线，并对主要反应器进行设计。由于石油邻二甲苯资源比较丰富，理论收率高，价廉，选择性高成为现代生产苯酐的首选原料，所以决定按以下技术路线进行研究：工艺流程：酐生产工艺系统包括氧化反应部分、冷凝水洗部分、苯酐精制部分。氧化部分：邻二甲苯通过换热器预热，经净化换热器加热后在汽化器内混合均匀并完全雾化，进入反应器反应。反应器内埋填化热列管，用熔盐循环移去反应热，热的熔盐
11、产生高压蒸汽。冷凝水洗部分：反应气体冷却后在切换冷凝器中凝华，然后再融化，苯酐粗产品流到储罐中。从冷凝器中排出的尾气为未反应的空气和反应生成的一氧化碳、二氧化碳及少量有物，经水洗塔洗涤回收有机物后排放。洗涤水中主要含有顺酸（顺丁烯二酸），通过加工可经济的回收，使过程无废水排出。精制部分：粗品苯酐经高压蒸汽预热后，进入第一精馏塔，顺酐及少量的苯甲酸作为塔顶馏出物而分离出来，使苯酐得到进一步提纯，塔底产物为苯酐。塔底苯酐进入第二个精馏塔，在热虹吸式再沸器和重力及真空作用下回流循环纯化，脱除重组分杂志后，苯酐从塔顶流出。3进度安排：2015.03.01-2015.03.04(第1周) 提交开题报告，
12、制定工艺流程。2015.03.09-2015.03.20(第2-3周) 完成物料衡算、热量衡算。2015.03.23-2015.04.03(第4-5周) 完成设备选型，撰写设计说明书。2015.04.06-2015.04.24(第6-8周) 完成工艺流程图、车间布置图与主体设备图的绘制。2015.04.27-2015.05.08(第9-10周) 完成论文初稿，指导老师审阅并交学生修订，装订成册。2015.05.11-2015.05.15(第11周) 进行毕业答辩。4指导老师意见：指导教师签名： 年 月 日注：1. 开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在学院规定时间内完成；2设计的目的及意义至少800字，基本内容和技术方案至少400字；3指导教师意见应从选题的理论或实际价值出发，阐述学生利用的知识、原理、建立的模型正确与否、学生的论证充分否、学生能否完成课题，达到预期的目标。
