环己烷—环己醇/酮蒸馏系统的节能改造研究

论文摘要

环己醇和环己酮是重要的化工原料，广泛应用于纤维、合成橡胶、工业涂料、医药、农药的生产和加工。全世界每年大约生产1Mt的环己酮，主要用于生产己二酸，进而生产尼龙6和尼龙66。目前环己醇、环己酮的生产大多采用环己烷氧化技术。实际生产过程中将环己烷氧化后的产物，即以环己烷、环己醇、环己酮为主要组分的混和物经脱水塔脱水后，进入环己烷-环己醇／酮蒸馏装置（以下简称醇酮蒸馏装置），以分离出一定纯度的环己烷、环己醇、环己酮。环己烷回收之后再次作为原料制备醇酮，而分离出的环己醇、环己酮经后续工艺的处理作为下步反应的原料。可以看出环己烷蒸馏装置既是生产己二酸的原料处理单元，又是产品分离单元，是己二酸生产的重要环节。环己烷蒸馏的能耗较高，辽阳石化尼龙厂为降低蒸馏系统的能耗，在扩产改造中新建一套双效蒸馏设备，新装置开车后，频繁出现塔盘堵塞，换热器结焦等一系列问题，不仅没有达到节能的目的，还严重影响了正常的生产，这明显背离了装置改造的初衷。因此有必要对此进行研究，找出溶液结焦的原因，恢复稳定生产，同时降低系统能耗。本文应用ASPEN PLUS软件对生产工况及设计工况进行了详细、严格的模拟运算，针对原工况存在的问题提出一系列改造方案，并对系统中的主要设备（精馏塔及换热器）的生产能力进行校核。最终选择出对原装置中的设备改动最小，节能最佳的改造方案。该方案顺利解决了原工况中存在的问题，并使蒸汽能耗由原设计的13.6t／h降为10.8t／h，对实际生产具有重要的指导意义。本文除解决上述实际问题外，还对双效精馏节能的影响因素进行理论研究，在对实际数据进行分析、比较的基础上，讨论了蒸馏塔的回流比、操作压力、原料分配、双效蒸馏中前效的分离纯度及其他因素对双效精馏节能率的影响，阐述精馏节能应当遵循的原则，并根据研究结论重新设计醇酮双效精馏流程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 环己醇，环己酮的应用及合成
• 1.1.1 环己烷无催化氧化法
• 1.1.2 环己烷催化氧化法
• 1.2 精馏节能的类型及应用
• 1.2.1 精馏过程热能的充分利用
• 1.2.2 减少精馏过程本身对能量的需要
• 1.2.3 改变操作条件和方法
• 1.2.4 提高精馏系统的热力学效率
• 1.2.5 环己烷-环己醇/酮蒸馏装置
• 1.3 化工过程模拟与优化
• 1.3.1 稳态过程系统模拟
• 1.3.2 动态过程系统模拟
• 1.3.3 ASPEN PLUS化工模拟软件
• 1.3.4 环己烷-环己醇/酮精馏系统的模拟分析
• 2 醇酮双效蒸馏工艺模拟计算
• 2.1 模拟参数
• 2.2 物性方法及单元操作模型的选择
• 2.2.1 热力学方法与物性方法的选择
• 2.2.2 单元操作模型的选择
• 2.3 模拟计算结果
• 2.3.1 设计工况模拟计算结果
• 2.3.2 生产工况模拟计算结果
• 2.3.3 实际生产中产生的问题
• 3 醇酮双效蒸馏系统的改造研究
• 3.1 改进的起因及原则
• 3.2 双效精馏节能的改造方案
• 3.2.1 两塔并联改造方案
• 3.2.2 双效蒸馏改造方案
• 4 改造方案的校核
• 4.1 校核原理
• 4.2 改造方案的校核
• 4.2.1 方案4的校核
• 4.2.2 方案3的校核
• 4.3 再沸器及冷凝器的校核
• 4.3.1 校核条件
• 4.3.2 方案3的校核
• 4.3.3 方案4的校核
• 4.4 醇酮双效蒸馏系统改造结论
• 4.5 方案3的综合分析与优化
• 4.5.1 方案3的分析
• 4.5.2 方案3的优化
• 5 双效精馏节能因素的研究
• 5.1 回流比对节能的影响
• 5.1.1 对易分离物系的研究
• 5.1.2 对难分离物系的研究
• 5.2 双效精馏中前效的分离纯度及两塔间的原料分配对节能的影响
• 5.2.1 原料分配及前效分离纯度的影响
• 5.2.2 前效的分离纯度及两塔间的原料分配对节能的影响结论
• 5.3 其他因素的影响
• 5.4 双效精馏的设计
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢