羰基合成丁醛、丙醛工艺的模拟与研究

摘要

丙醛和丁醛都是重要的有机化工原料，可用于塑料、橡胶加工助剂，同时也是医药的原料，燃料添加剂，聚合物链传递剂及乳液稳定剂等，用途十分广泛。目前，烯烃、一氧化碳和氢气经羰基合成生产低碳醛是丙醛、丁醛的主要生产方法。羰基合成醛是原子经济型反应，工业应用价值很大。国内丙醛和丁醛的生产还不能满足市场需求，尤其是丙醛的生产，还没有形成较大的规模，远不能满足工业需要，因而，开展乙烯、丙烯羰基合成制备丙醛、丁醛生产过程的基础研究，进一步优化生产工艺，降低生产成本，具有很好的实用价值和应用前景。 羰基合成丁醛是丁辛醇生产工艺中的一个重要单元，国内大部分装置都采用DAVY/DOW联合开发的第二代低压铑法羰基合成工艺一液相循环工艺，目前该工艺已比较先进和成熟。 论文首先对液相循环羰基合成丁醛工艺进行了充分研究，利用流程模拟软件，选择合理的模型和热力学方法，并借鉴文献中的动力学方程，完成了对羰基合成丁醛工艺的模拟。通过模拟结果和工业值的比较.验证了模拟计算的准确性和可靠性。 利用已验证的模型和热力学方法，对气相循环羰基合成丙醛工艺进行模拟研究。选择文献中报道的动力学方程，在进行合理修正的基础上，利用流程模拟软件完成了对气相循环羰基合成丙醛工艺的模拟。通过模拟结果和工业值的比较，验证了动力学方程的准确性和可靠性。 鉴于丙醛和丁醛的制备工艺有很多相同之处，只是工艺条件有所不同，因此，在上述工艺过程研究的基础上，开发了液相循环羰基合成生产丙醛的多釜串联工艺流程，并对生产工艺进行了模拟优化计算。通过转化率、选择性等目标函数的计算和比较，认为两釜串联比较合理，并对各釜的操作条件进行了优化，确定了满足工业生产要求的较优的温度、压力、进料配比等工艺参数。最后对气相循环和液相循环两种工艺生产丙醛的经济性进行了比较，得出液相循环工艺具有生产能力大、生产成本低等诸多优势的结论，为工业生产装置工艺流程的开发设计和工艺参数的优化提供了理论依据。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号说明

声明

第一章前言

1.1丙醛、丁醛的用途及生产工艺简介

1.2本课题的研究目的及意义

1.3本课题的研究内容概述

第二章 文献综述

2.1羰基合成醛的动力学及工艺条件的研究进展

2.1.1动力学研究进展

2.1.2催化剂及工艺条件的研究进展

2.2过程模拟的理论基础

2.2.1气液反应理论基础

2.2.2反应机理

2.2.3反应器评比及选择

2.3羰基合成反应器的模拟研究进展

2.4化工过程模拟

2.4.1化工流程模拟系统

2.4.2流程模拟收敛策略

第三章 羰基合成丁醛工艺的模拟研究

3.1羰基合成丁醛工艺的模拟

3.1.1工艺流程简介

3.1.2流程模拟

3.1.3模拟结果与讨论

3.2羰基合成丁醛工艺中主要影响因素分析

3.2.1温度及压力的影响

3.2.2铑浓度的影响

3.2.3TPP浓度的影响

3.2.4停留时间的影响

第四章 羰基合成丙醛工艺的模拟研究

4.1气相循环羰基合成丙醛工艺的模拟

4.1.1工艺流程简介

4.1.2动力学方程及装置模型的选择

4.1.3动力学方程的修正及模拟结果

4.2液相循环羰基合成丙醛工艺的研究与开发

4.2.1反应釜台数的选择

4.2.2第一反应釜操作条件的优化

4.2.3第二反应釜操作条件的优化

4.2.4液相循环羰基合成丙醛工艺的开发

4.3两种工艺计算结果的比较

第五章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

附 录

致 谢