环己烷氧化反应器搅拌技术研究

摘要

环己酮是己内酰胺的生产原料，随着己内酰胺(CPL)产业的发展和结构的调整以及在非酰胺应用领域的扩大，环己酮行业作为一个独立的行业逐渐形成。
　　本论文简要介绍了环己酮的生产技术现状、进展、发展前景以及环己酮制备新工艺。针对巴陵分公司环己烷氧化高压装置改造过程中出现的问题进行分析和探讨，开展环己烷氧化反应器的冷模实验研究和CFD模拟计算，找出能够提高传质和传热的新型搅拌桨，运用到环己烷反应器上并实现搅拌机封的国产化。研究主要结果如下:
　　(1)通过环己烷氧化反应器的冷模实验研究，对各种组合的搅拌桨进行优化分析，发现底层桨的选型对气-液分散是否满足生产需要起决定性作用，结合装置实际运行中的因素，新型搅拌桨宜采用半椭圆管涡轮桨作为底桨和上层桨采用宽叶翼形桨的组合桨。
　　(2)对选出的优化组合桨进行CFD模拟计算与分析，发现搅拌反应器内的流体流动无死区、气-液分散充分，理论上论证了所采用的优化组合桨是可靠的。
　　(3)对原有的进口机械密封失效的原因进行研究，在保证搅拌满足生产要求的情况下，机械密封实现国产化技术改造。
　　(4)环己烷氧化反应器搅拌技术运用后，氧化反应液中酸+酯的含量由1.0～1.8％下降至0.6～0.9％，环己烷氧化高压装置日产量由原来的210～235吨提高到260～270吨，环己酮耗环己烷量由原来的1120～1130kg/t降至为1110kg/t以下。

目录

声明

摘要

第一章 研究背景与研究意义

1．1 国内外环己酮生产现状

1．1．1 环己酮生产与需求

1．1．2 环己酮生产主要工艺路线

1．1．3 环己酮生产新技术

1．1．4 我国环己酮行业的发展

1．2 国内外环己烷氧化反应器现状

1．2．1 带搅拌的釜式环己烷氧化反应器

1．2．2 带导流筒结构的釜式环己烷氧化反应器

1．2．3 鼓泡塔反应器

1．2．4 巴陵分公司环己烷氧化反应器现状

1．3 CFD技术

1．4 研究内容与研究意义

1．4．1 研究思路

1．4．2 主要研究内容

1．4．3 研究意义

第二章 环己烷氧化反应器的冷模实验研究

2．1 实验

2．1．1 实验装置

2．1．2 测试方法

2．2 通气搅拌功率

2．3 气含率

2．3．1 不同组合桨的气含率

2．3．2 组合桨型的优化

2．4 小结

第三章 环己烷氧化反应器的CFD模拟计算与分析

3．1 CFD模拟计算条件

3．1．1 计算域及多重参考系法

3．1．2 计算域的网格划分

3．1．3 计算模拟工况

3．2 单液相搅拌反应器的数值模拟

3．3 气-液两相搅拌反应器的数值模拟

3．4 小结

第四章 环己烷氧化反应器搅拌机封国产化研究

4．1 环己烷氧化反应器搅拌工作参数

4．2 机械密封失效的原因分析

4．3 机械密封的主要性能参数

4．4 失效机械密封研究

4．4．1 失效机械密封泄漏的主要表现形式

4．4．2 失效机械密封泄漏的主要原因分析

4．4．3 失效机械密封的端面比压Pb值计算

4．5 机械密封国产化技术研究

4．5．1 机械密封结构形式的选择

4．5．2 机械密封静环材料的选择

4．5．3 搅拌轴转速的选择

4．5．4 机械密封设计计算

4．6 小结

第五章 研究结论、应用与展望

5．1 研究结论

5．2 研究应用

5．2．1 机械密封国产化

5．2．2 新型桨叶运用

5．3 展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢