庚烯合成技术的设计.ppt

Analysis, Synthesis and Design of Chemical Processes 庚烯合成技术设计 作者：司徒粤 胡剑峰 指导老师：钱 宇 教授 陆恩锡 教授 李秀喜 博士 主要内容 项目目标 项目背景 项目分析与设计 过程模拟与优化 1. 项目目标 设计出年产20000吨庚烯的生产流程。 庚烯产品的纯度达到商业化要求，纯度高于99.6％。 对工程进行模拟优化与灵敏度分析，提高过程的经济性。 2. 项目背景 必要性： 随着人们生活状况的日益改善，各国对化工产品的数量与质量都提出了更高的要求，为了满足市场的需求，企业努力开发各种具有优异性能的化工原料，庚烯作为一种重要的中间原料，它的生产工艺与过程的优化成为研究的热点。我国尚不能生产高品质庚烯，需要从国外进口,项目开发极其重要。 2.1 庚烯用途和前景： 1、用作高密度聚乙烯HDPE和线型低密度聚乙烯LLDPE生产用共聚单体。在聚乙烯生产过程中加入3％1-丁烯、1-己烯或1-庚烯单体可以极大地改善聚乙烯地性能。 2、生产高级醇原料。以庚烯为原料,利用羰基合成法和有机铝合成法生产庚醇，主要用于生产增塑剂。 3、作为汽油添加剂。庚烯可以作为汽油的添加剂以提高辛烷值。随着我国汽车工业的飞跃式增长，此类消耗品必然有极大的市场。 4、生产庚酸。用庚烯采用羰基氧化法合成庚酸，主要用于塑料和精细化工方面。 5、其他精细化工方面。 线性烷基苯、烷基二甲胺、α-烯烃磺酸酯、联苯醚二磺酸酯、烯基琥珀酸酐等。 2.2 生产工艺： 烷烃裂解法(产物复杂难分离) 正构烷烃脱氢法(转化率低,能耗高) 脂肪醇脱氢法(原料来源有限) 4.低分子烯烃共聚法 Dimersol法 Lewis酸法 3. 项目分析与设计 工艺选择： 低分子烯烃共聚Dimersol法 原因： 1. 反应条件温和,低温催化反应。 2. 不采用强酸性催化剂，可采用碳钢生产。 3. 产品品质高，符合高要求 4. 生产效率高，能耗少 5. 产生的废水较少，对环境较友好 3.1 原料与产品的市场信息 聚合级丙烯的市场价格为800～820美元/吨本项目所采用的丙烯纯度只有95％左右，价格较低，设定为6000元/吨。 正丁烯的市场价格为3900～4000元/吨，原料丁烯的成分复杂的混合物，其中具有反应活性的正丁烯只有55％左右，价格较低，初步设定为4000元/吨。 Shell公司不同纯度的庚烯产品价格差别很大，纯度为93％～99％的庚烯产品的价格范围为0.4～0.8美元/磅,本设计要求庚烯产品纯度为99.6％，因此价格至少应为0.8美元/磅,即14000元/吨。 国内液化石油气的价格差异很大，受地方政府政策限制和地区供求差异影响，价格位于2000元/吨～5000元/吨不等 己烯也是一种应用非常广泛的化工原料，市场需求量大，估计为12000元/吨。 由上述信息可见: 1.丙烯价格较丁烯高，应提高其转化率。 2.己烯价格高，提高其产量与质量。 3.液化石油气价格较高，综合考虑副产品经济价值。 4.项目产品附加值高，副产品可综合利用，具有很大的经济价值。 3.2 设计指标： 1.庚烯纯度达到99.6%以上 2.己烯纯度达到96％以上 3.庚烯及己烯的回收率98％以上 4.对能耗进行热集成处理 5.对过量的丁烯进行回流设计 3.3 反应器分析与设计 低级烯烃二聚和共二聚制备高级烯烃反应的条件取决予所用的催化剂，在通常采用的温度和压力范围内，反应没有热力学的限制；但是共二聚反应的速度较低，因此丙烯与丁烯共二聚时，适宜采用分批向反应内加料，以防止三聚反应的发生。反应过程放热，因此要提供高效的换热备来移除反应热。 3.4 主要反应 Dimersol方法反应机理 主反应: C3H6+C4H8 C7H14 （1） 副反应： C3H6+C3H6 C6H12 （2） C4H8+C4H8 C8H16 （3） C3H6+2C4H8 C11H22 （4） 以分子筛负载烷基铝络合物催化剂，在常压催化条件下聚合生成约含25％己烯、47.5％庚烯、16.5％辛烯、11％壬烯。 反应物比例:丙烯的价格比丁烯高50