甲苯法己内酰胺九级串联连续搅拌釜式反应器模型化研究

摘要

该文建立了两部分的反应器动态数学模型,包括有换热的全混釜反应器、带侧线进料的九级串联连续搅拌釜式反应器的模型.运用时间、空间分步离散以及经典的四阶Runge-Kutta(龙格-库塔)法来求解这两部分的数学模型.该文用C语言编制了反应器模拟程序,形成了完整的己内酰胺反应器模拟软件.模拟结果表明,模拟值与装置实际生产数据能较好吻合.利用开发的模拟软件,探讨了预混合反应中操作参数对反应的影响规律,认为反应压力对混合反应影响不大、混合温度和烟酸比例是关键.考察了九级串联全混釜反应器的进料量、反应温度、反应压力等操作参数对反应器特征的影响.认为操作压力对反应过程影响不大,反应温度和体系中亚硝基硫酸的量是控制反应进程,提高收率的关键因素.在详细模拟研究的基础上,该文提出了装置操作的适宜条件.根据物料平衡、能量平衡和化学反应动力学原理建立的反应器动态数学模拟软件,能满足反应器动态模拟的需要.这些得到的技术信息,将为装置的优化生产和工艺技术改造指出方向.

目录

文摘

英文文摘

符号说明

第一章文献综述

1.1己内酰胺合成工艺简述

1.1.1己内酰胺工业的发展历程

1.1.2己内酰胺生产技术路线

1.1.3传统生产工艺的改进

1.1.4新工艺的研究开发

1.1.5己内酰胺生产技术比较

1.2多级串联全混流反应器特性

1.2.1流体微元的混合特性

1.2.2多级串联全混流反应器递推一般方程

1.3化工流程模拟技术展望

1.3.1流程模拟系统的发展沿革

1.3.2化工过程中动态模拟系统

1.3.3化工装置的动态仿真

1.3.4化工系统工程的发展前景和方向

1.4本文工作背景

第二章酰胺反应装置的相关工序和工况

2.1酰胺化反应装置的相关工序

2.1.1甲苯氧化单元(01)

2.1.2苯甲酸加氢和催化剂制备单元(02)

2.1.3亚硝基硫酸制备单元(03)

2.1.4酰胺化反应单元(04)

2.1.5硫胺结晶单元(05)

2.1.6己内酰胺油萃取(06)

2.1.7 已内酰胺精制(07)

2.2酰胺化反应系统简介

2.2.1反应组成部分

2.2.2酰胺化反应系统工艺流程简述

2.2.3原辅材料规格、消耗和主要控制条件

第三章反应机理与动力学模型

3.1反应机理分析

3.1.1肟的贝克曼重排机理

3.1.2环己烷羧酸亚硝化合成己内酰胺的机理

3.1.3副产物分析

3.2反应机理的选择

3.3反应动力学模型

3.3.1反应区域划分

3.3.2动力学模型

3.4小结

第四章动态数学模型的建立

4.1预混合反应过程动态数学模型

4.1.1预混合过程分析

4.1.2预混合反应器动态数学模型的建立

4.1.3混合器模型小结

4.2九级串联连续搅拌第工级反应釜动态数学模型

4.2.1内酰胺化反应器的整体分析

4.2.2串联连续搅拌第Ⅰ级反应釜动态数学模型的建立

4.2.3模型中有关热力学关系

4.3内酰胺化反应器模型表达式

第五章物性计算和模型求解

5.1组分基本物性和热力学性质

5.2模型求解的思路

5.3模型的模拟计算

5.3.1基础数据

5.3.2预混合反应器模拟计算

5.3.3酰胺化反应器的模拟计算

第六章模拟结果与讨论

6.1预混合反应器的模拟与讨论

6.1.1混合反应体系的模拟计算结果

6.1.2操作参数对预混合反应的影响分析

6.2串联全混釜组合反应器的模拟结果与分析

6.2.1串联全混釜组合反应器的模拟计算结果

6.2.2操作变量对单釜反应过程的影响分析

第七章结论

参考文献

致谢

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