70kt/a己内酰胺环己酮肟化过程的计算机模拟

摘要

HPO法生产己内酰胺是应用最广泛的己内酰胺合成工艺,该生产流程主要包括环己酮制备,环己酮肟化和重排三大工序.其中环己酮肟化工序是HPO法的核心技术和关键工序,该工序以产肟为目的,并实现无机工艺液和有机工艺液的有效循环.该文以化工过程模拟软件Aspen Plus为模拟工具,建立了中石化巴陵分公司HPO法生产己内配胺流程中环己酮肟化装置的计算机仿真模型.以50kt/a己内酰胺装置的设计工艺数据包为基础,建立50kt/a己内酰胺环己酮肟化过程的仿真计算模型.根据实际设备的类别选择最适合的模块、过程计算方法、状态方程,对部分需要回流的物流参数进行估计,对各个模块需要设定的参数进行计算.在此基础上,通过连接各单元的模型建立全流程的仿真模型.所得结果与实际生产提供的数据较好的吻合,表明所建立的模型性能可靠.运用上述模型,为达到工厂现有70kt/a生产规模的要求,以逆序进行的方式,即从流程生产中最后一个产品的单元操作模块开始算起,进行比例放大或者缩小,使生产的产品达到要求的量.然后逐步往前计算完成该生产过程的仿真设计,获得了完整的工艺参数,提高了设计结果的准确性和可靠性.应用Aspen Plus软件对有机循环系统的甲苯肟蒸馏单元的精馏塔进行工艺模拟分折,并提出了单塔流程设计方案.通过分折单塔流程塔设备的理论塔板数、进料位置和回流比对精馏效果的影响,确定新流程的最佳工艺条件,并将该条件下的设备能耗和投资与原流程设备进行对比,结果表明新流程更有优势.对无机循环系统的无机工艺液净化单元进行了工艺参数分析,定量的分析了进料温度和进料量对萃取塔萃取效果的影响,以及再沸器蒸汽流量对汽提塔分离效果的影响.结果可以用来指导工厂生产操作调优,并为扩能改造和瓶颈问题处理等提供依据.

目录

文摘

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第1章绪言

1.1己内酰胺工业发展背景

1.1.1工业化生产形成时期

1.1.2新技术开发时期

1.1.3装置规模扩大时期

1.1.4己内酰胺生产工艺

1.1.5己内酰胺肟化过程的工艺概述

1.2化工稳态模拟技术的发展

1.2.1技术发展趋势

1.2.2数学方法

1.2.3计算环境

1.3本课题主攻方向及研究目标

1.3.1课题背景

1.3.2主攻目标和方法

第2章课题研究的理论基础

2.1化工过程的稳态模拟工具软件

2.1.1 ASPEN PLUS单元操作模型

2.1.2 ASPEN PLUS数据库

2.2多元汽-液平衡的热力学理论模型

2.2.1状态方程的选择

2.2.2多元汽-液平衡的热力学理论模型

2.2.3萃取液-液平衡的热力学理论模型

2.3 己内酰胺羟胺肟化系统的化学和物理原理

2.3.1氢气精制

2.3.2硫酸羟胺制备

2.3.3环己酮与羟胺的肟化

2.3.4中和-水洗和洗涤水萃取

2.3.5甲苯-肟精馏

2.3.6无机液萃取、气提

2.3.7氨氧化制亚硝酸气、亚硝酸气吸收和铵分解

第3章环己酮肟化过程仿真模型的建立和求解方法

3.1前言

3.2单元仿真模型的建立

3.2.1氢气精制单元的仿真模型

3.2.2羟胺制备单元的仿真模型

3.2.3羟胺肟化、中和与水洗单元的仿真模型

3.2.4甲苯-肟精馏单元的仿真模型

3.2.5无机工艺液的净化单元的仿真模型

3.2.6氨氧化制亚硝酸气、硝酸气吸收与铵分解单元的仿真模型

3.2.7具体建立模型步骤说明

3.3全流程仿真模型的建立

3.3.1全流程的仿真模型的模块结构

3.3.2循环物流的设置

3.3.3换热设备的简捷计算模型和详细计算模型

3.3.4泵、汽液分离器及微量组分吸附脱出器的仿真模型

3.3.5仿真模型的求解方法

第4章50kt/a己内酰胺环己酮肟化过程模拟计算结果

4.1前言

4.2各类设备预运算结果

4.2.1塔设备预运算结果

4.2.2换热设备参数汇总

4.3 50kt/a己内酰胺环己酮肟化过程模拟计算结果

4.3.1主要设备物流计算结果

4.4小结

第5章70kt/a己内酰胺环己酮肟化过程的计算机仿真设计

5.1 70kt/a己内酰胺生产装置的产品结构

5.2 70kt/a己内酰胺肟化装置的仿真设计

5.3甲苯肟蒸馏单元和无机工艺液净化单元工艺条件分析

5.3.1甲苯-肟精馏单元的优化设计

5.3.2无机工艺液净化单元分析

5.4 70kt/a己内酰胺环己酮肟化装置仿真设计结果

5.5小结

结论

参考文献

致谢

附录A攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录B附表

附录C附图