10000吨每年丙烯合成壬烯设计说明书.docxVIP

1. 概述 1.1设计概述 C3/C4烯经催化齐聚是重要的石油化工过程。初期这一生产工艺的主要目的是生产高品质的迭合汽油，随着石油化工产品加工的不断深化和精细化工的发展，需要开发以三聚，四聚高级烯经为主要产物的催化齐聚工艺，以满足日益增长的对表面活性剂、增塑剂、油品添加剂、高分子材料助剂等精细化工产品的原料需求。目前国内外的工艺均采用的美国UOP公司的固体磷酸催化剂，但是该催化剂存在泥化和寿命短的特点。随着科研技术的发展，很多新型的磷酸盐催化剂已经取代了传统的磷酸/硅藻土催化剂，在转化率、选择性等方面都有了很大的提升。因此，本项目在已经丙烯在磷酸盐催化剂上齐聚过程的研究的基础上利用Aspen plus软件对丙烯合成壬烯项目进行初步设计。 1.2工艺设计范围 本项目为10000吨/年丙烯合成壬烯项目初步设计。 本设计通过丙烯在磷酸盐催化剂上齐聚过程的研究的基础上，对丙烯合成壬烯工艺进行设计。然后对主要设备的型式进行简要的论述，从技术可行性和经济合理性两方面确定设计思路；对反应单元进行物料衡算和热量(能量}衡算；绘制主要工艺环节的工艺流程图;主要设备的工艺设计计算(工艺参数的选定、物料和能量衡算、设备工艺尺寸、结构设计)；典型辅助设备的选型和计算(主要工艺尺寸、设备型号规格)；最后利用CAD软件绘制相应工艺物料流程图，带控制点的管道及仪表流程图，车间布置图和主要设备的装置图。 2. 设计基础 2.1 生产规模 本项目为10000吨/年丙烯合成壬烯项目初步设计，每年工作时间为7200h。 2.2 产品方案 本设计通过丙烯在磷酸盐催化剂上齐聚过程的研究的基础上，对丙烯合成壬烯工艺进行初步设计。丙烯在特定的反应温度为473K和反应压力为4.0MPa的条件下，通过发生齐聚反应生成主产品壬烯和副产物十二烯，然后通过精馏分离的方式对主产物进行提纯，同时得到纯度较高的副产品十二烯，用于有机合成，生产表面活性剂、增塑剂及石油添加剂等。 2.3 原料 本设计中的原料来源于浙江镇海石化厂生产的聚合级丙烯，其组成为99.7%的丙烯和0.3%的丙烷。为了保证反应的安全，有效进行，采用高纯氮作为稀释剂。 丙烯，也称为甲基乙烯，是一种不饱和有机化合物，化学式为C?H?。丙烯具有一个双键，仅次于乙烯，是第二简单的烯烃。丙烯在常温下为无色、稍带有甜味的气体。它稍有麻醉性，在815℃、101.325kpa下全部分解。易燃，爆炸极限为2%～11%。不溶于水，溶于有机溶剂，是一种属低毒类物质。丙烯是三大合成材料的基本原料，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、异丙醇、丙酮和环氧丙烷等。丙烯的分子量为42.08，液态密度为0.5139g/cm3(20/4℃)，气体密度为1.905（0℃，101325Pa.abs），冰点为-185.3℃，沸点为-47.4℃。它稍有麻醉性，在815℃、101.325kpa下全部分解。 丙烷，三碳烷烃，化学式为C3H8，无色气体。熔点（℃）为 -187.6（85.5 K）沸点（℃）为 -42.09（231.1 K），相对密度为0.5005，燃点（℃）为 450，易燃丙烷相对不溶于水 ，在低温下容易与水生成固态水合物，引起天然气管道的堵塞。丙烷在较高温度下与过量氯气感化，生成四氯化碳和四氯乙烯Cl2C=CCl2；在气相与硝酸作用，生成1-硝基丙烷CH3CH2CH2NO2、2-硝基丙烷(CH3)2CHNO2、硝基乙烷CH3CH2NO2和硝基甲烷CH3NO2的混合物。上丙烷可从油田气和裂化气中分离得到。可作出产乙烯和丙烯(C3H6)的原料或炼油产业中的溶剂；丙烷、丁烷（C4H10）和少量乙烷的混杂物液化后可用作民用燃料，即液化石油气（LPG）。 氮气（N2），是一种无色无味的气体，是空气的主要成份之一。氮气占大气总量的78.08%（体积分数），密度比空气小。在标准大气压下，氮气冷却至-195.8℃时，变成无色的液体，冷却-209.8℃时，液态氮变成雪状的固体。氮气常被用来制作防腐剂。在高温、高能量条件下，可用来制取对人类有用的新物质。 2.4 催化剂 本试验制备的ZP系列催化剂是磷酸与周期表中 Ⅲ，Ⅳ，V族某些元素反应,并添加少量助剂生成的复合磷酸盐，经过干燥﹑成型、焙烧和活化等工序制成Φ2 mm x 4 mm的白色圆柱状催化剂。典型ZP系列催化剂的物理化学性质如表1所示。 表2-1 ZP催化剂的物理化学性质 机械强度 磷含量 尺寸/mm 颜色 堆密度g·cm-3 轴向N/m2 径向N/m2 总磷 游离酸 比表面 m2·g-1 Φ2 mm x 4 mm 白色 1.08 2.5×107 2.2×104 69.8 9.0 8.2 2.5产品 本设计中主产品为壬烯，但是由于丙烯的齐聚反应在反应过程中也会产生一定量的十二烯副产物，由于十二烯可以作为生产表面活性剂、增