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《t_a正丁烷氧化制顺酐固定床反应器模拟及工程设计（已处理）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、10000t_a正丁烷氧化制顺酐固定床反应器模拟及工程设计天津大学硕士学位论文10000t/a正丁烷氧化制顺酐固定床反应器模拟及工程设计姓名:张妍申请学位级别:硕士专业:化学工程指导教师:辛峰;孙晋坡2002.1.1摘要/在许多富产天然气和油田气的国家正丁烷己逐渐取代苯来生产顺酐,而我国由于丁烷资源的相对稀缺,采用下丁烷生产顺酐的大型装置不多,因此国内学者对正丁烷制顺酐大型装置理论和实践上的研究也不太多。年天津市化工设计院承担了新疆吐哈油田正丁烷制顺酐工程的设计工作,为此需要从理论和工程两方面对丁烷氧化制顺酐大型装置作比较深入的了解,本文即在设计工作的基础上对正丁
2、烷氧化制顺酐的反应动力学模型和固定床工业反应器的具体设计进行了较为全面的论述。论文通过反应动力学和反应器的模型化研究,确定了影响反应器性能的主要操作参数,并在此基础上对反应器设计中的关键问题进行了探讨。论文首先梳理了国内外关于正丁烷氧化制顺酐研究的相关文献,选定以固定床顺酐反应器模型化设计为论文写作的重点。在此基础上引入正丁烷氧化反应的速率方程,运用拟均相一维模型来模拟反应器并对模型进行求解,分析了各操作参数对反应器性能的影响,确定了反应器适宜的操作参数范围。同时文章还对工业反应器的具体设计内容和设计中应解决的关键问题进行了全面论述。文章最后对比了反应器模型结果和
3、工业反应器的性能参数,讨论了模型化设计对工业反应器设计的指导意义及目前国内反应器设计制造上存在的主要问题。关键词:正丁烷、顺酐、固定床反应器、模拟、、~,.?.,..?,...,?.。.,....:,.,前言顺丁烯二酸酐简称顺酐,是重要的有机化工原料,有着广泛的应用领域,可用于不饱和聚酯树脂、润滑油添加剂、四氢呋喃、,醇等数十种精细化学品的原料,也可作增塑剂使用。目前我国年产顺酐约万吨,仍不能满足市场需要,因此,顺酐生产具有很好的市场前景。目前大多数工厂还是采用苯氧化在我国,由于正丁烷资源分散且相对匮乏,制顺酐。国内使用正丁烷为原料的生产企业仅有两家,一是盘锦有机
4、化工厂引装置,一是山东东营胜化精细化进美国公司技术固定床工艺的/装霞,目前由于事故工公司引进美国公司流化床技术的/原因停产。而吐哈油田具有丰富的油田气贮量,且原油的轻烃含量较多,正丁烷资源较丰富,采用正丁烷法生产顺酐既能合理利用资源又符合原子经济的洁净生产要求。此次我院依靠自己的科研力量,吸收国外先进技术,首次实现了正丁烷法固定床工艺的国产化设计,为我国今后全面实现正丁烷制国产化设计奠定了基础。全部装置分为气分、丁烷和空气进料、反应、回收、脱水精制、造粒包装六个工序,反应器是装置的核心设备,它工作的好坏直接关系到整套装置的正常运转。鉴于/规模的反应器在设计和制造上
5、存在较大风险,故采用两套反应器并联方案。本文运用动力学方程和反应器模型进行了列管式固定床反应器的设计,并就模型参数优化过程中及反应器结构设计中的关键问题进行讨论。.文献综述.顺酐生产的工艺路线顺酐生产的工艺路线‘主要有:苯氧化法:.采用苯的气相氧化法制造顺酐的历史很早,美国从年、同本从年开始进行商业化生产,具有代表性的工艺是美国工艺和意大利工艺现被瑞士公司兼并。以苯为原料生产顺酐的典型工艺是用钒、钼氧化物系催化剂,在列管式固定床反应器内苯与空气反应生成顺酐。苯进口摩尔浓度为苯在空气的爆炸下限.%以下,反应温度为?,苯的转化率为%,顺酐摩尔收率为%左右。用苯制顺酐有
6、两个碳原子变成、而损失掉,加之原料苯有毒,所以人们很早以前开始了由丁烷、丁烯、丁二烯等化合物合成顺酐的研究。丁烯氧化法:年美国.公司开发了由丁烷脱氢和丁烯氧化组成的二步法丁烯组分制顺酐工艺年因经济原因转换为苯法,随后,德国和公司实现馏分为原料的固定床工艺。但随着。馏份的主要成分丁二烯、丁烯一等原料价格的上涨,丁烯生产与苯法相比也逐渐失去了优越性。正丁烷氧化法:.在以丁烯为原料的顺酐生产技术实现工业化以后,美国便进行了价格更加便宜的丁烷直接催化氧化的开发研究。年,美国公司率先实现了正丁烷制顺酐的工业化生产。经不断改进,目前正丁烷制顺酐工艺分为固定床氧化法和流化床氧化
7、法两种。以正丁烷生产顺酐的固定床工艺主要有美国工艺、意大利公司及公司的工艺。其中工艺既适用于苯为原料又适用于正丁烷为原料牛产顺自,需要更换催化剂,即可由苯制备顺酐转为二烷法制顺酣。山丁:『。烷氧化选择性和反应速率比苯低,反应温度高于苯法。通常在反应混合%一.%,顺酐摩尔收率约为%。物中烷的摩尔浓度为汇丁烷流化床艺主要有美国公司和意大利原公司合作丌发的工艺,以及英国公司的流化床工艺。流化床工艺中一。烷和空气分别进入流化床反应器,因此可将作为原料的正丁烷在空气中的摩尔浓度提高至%.%,仍不会有爆炸危险。同时,催化剂颗粒在流化床反应器中的流态化运动使得床层温度比较均匀,
8、不产生热点
