苯氧化生产顺丁烯二酸酐ppt
-
顺酐生产对供热的要求
反应温度 工业生产上一般控制在623～723K。由于反应强烈 放热，因此温度控制非常重要。
-
主反应式、主要副反应均为强放热反应，因此，在反 应过程中及时移出反应热是一个十分突出的问题。如果工 艺条件控制不当，反应最终都会生成一氧化碳和二氧化碳 。
苯氧化制顺酐生产公 用工程方案
第一组组员：王学文、张 淑梅、刘玮、连雯雯
-
苯氧化制顺酐
1 供水系统
2
供热系统
3
供电系统4供风系统来自-苯氧化制顺酐工艺条件
1．反应温度 工业生产上一般控制在623～723K。由于反应强烈放热，因此温度控制非常 重要。 2．进料配比 进反应器原料气配比中苯和空气的质量比为1：(25～30)，空气比理论量过量 。这主要是为了防止形成爆炸性混合物，保证安全生产。但空气不宜过量太 多，否则将导致反应器生产能力下降。 3．压力
反应常数很大，反应压力对反应速率影响不大，只要考虑物料克服床层阻力 所需的压力，工业上一般在控制0.3-0.4Mpa。 4．空速 一般情况下，空速增加(即接触时间缩短)，可减少深度氧化副反应发生，提 高反应选择性；同时，由于单位时间通过床层的气量增加，在一定范围内可 使顺酐生产能力增加；并有利于反应热的移出和床层温度控制。
注意事项：1、管子要斜布置，位差要高（常温下熔盐是固
体）。2、管道法兰处不能带有油脂（熔盐遇油脂易产生火苗）。3、 在使用该设备是要通氮气，以免融槽收缩时吸进苯遇熔盐发生爆炸
-
供热系统
1、顺酐生产对供热的要求 2、顺酐生产中反应热综合利用方案-熔盐产生
高压水蒸气的综合利用 3、水蒸气供热管道（材质、布置）、管件、仪
2、根据企业所处环境及外部配套情况，提出供 水系统
3、说明软水处理系统 4、提出冷却循环水系统方案 5、提出熔盐冷却系统方案
-
企业所处环境
常州亚邦化学有限公司采用苯氧化法生 产顺酐，公司年生产能力12万吨。常州亚邦 化学有限公司地处长江边常州化工园区。采 用长江水为原始用水、需原水净化。
-
外部配套情况
-
冷却循环水系统
循环水系统是由冷却构筑物，泵房，冷却水处理设施 构成的，它是生产中不可缺少的一部分，简而言之它就是 使水反复循环，冷热交换，维持整个系统能正常运行。
为 了使循环冷却水系统正常运行，换热设备长期使用，防 止冷却水在循环使用后所产生的腐蚀、结垢及微生物污垢的危 害，提高热交换设备的冷却效率，就必须对循环冷却水进行水 质稳定化学处理.
脱水顺酐和冷凝顺酐由粗顺酐贮槽送入蒸馏塔5进行精制，即可 得到熔融态顺丁烯二酸酐产品。
-
主要设备
关键设备有：焦化装置 焦炉设备 仪器
仪表,检测设备 风机 消防设备 水处理系统 吸收塔 压缩机 精馏塔 换热器 混合器 贮槽 冷却装置 顺酐装置 真空泵等。
-
供水系统
1、根据苯氧化制顺酐工艺条件、流程图，概述 生产中所需公用工程内容
-
工艺流程流程图
-
-
概述
苯经蒸发器蒸发后与空气(由500KW空气压缩机压缩至 0.4~0.5MPa)混合，进入热交换器。预热后的原料气进入列管式固定 床反应器，在催化剂作用下发生氧化反应，生成顺丁烯二酸酐。控制 反应温度623~723K，接触时间0.1~0.2s。借助反应器管间循环熔盐导 出反应热，并利用废热锅炉回收余热，副产高压蒸汽。
➢ 组成：40%NaN02、7%NaN03、53% KN03或 45%NaNO2、55%KNO3；常压下的熔点为142℃， 沸点为680℃
-
-
熔盐换热【综合利用及注意事项】
综合利用：将粉状的熔盐放入熔融糟，通过糟内安装的高压蒸
汽加热管或电加热管进行加热融化，直加热到糟内的熔盐的粘度可以 用循环泵打循环，使整个系统成为流动可循环状态后，泵送到反应器 吸收反应热后回至熔融槽，在其中被低压水蒸气冷却至温度较低状态 ，再循环。形成的高压水蒸气综合利用。
-
原水处理：软水制备工艺
离子交换: 自来水通常都含有钙盐、镁盐，它们是结垢和沉
淀物的主要物质。为了去除或降低水的硬度，必须将 水中的这些物质除去，一般采用离子交换方法利用阳 离子交换剂中的阳离子（Na+、H+、NH4+）把水中的 造硬离子（Ca2+、Mg2+）交换出来，从而使水得到 软化。
-
-
-
顺酐冷却要求分析： 反应热移出； 反应温度623～723K； 精馏塔温度623～723K（顺酐沸点）； 顺酐冷却系统选择： 反应热移出系统（熔盐系统---产生水蒸气）； 反应后产物的冷却（预热原料---产生低压水气）
；
-
外部配套情况
精馏塔冷凝、冷却系统； 产品冷却系统； 冷却循环水系统----用于冷却精馏塔、产品 熔盐系统-----移出反应热 低压蒸汽（或水）冷却系统-----回收熔盐系 统热
-
-
循环水平衡
-
循环冷却水处理
1．循环冷却水水质的变化 不断循环加热、冷却的过程中，受到外界的污染或因自身的蒸发浓缩使水 质发生变化。
2．循环冷却水处理的任务 采取适当措施，控制循环冷却水由水质引起的结垢和腐蚀，保证设备的换 热效率并延长设备的使用寿命，使生产安全正常运行。
3．循环冷却水系统的水质标准 根据换热器的结构型式和材质、工况条件、用水方式、对污垢热阻值和腐 蚀率的要求及水质污染等情况综合考虑确定。
自反应器出来的反应气体经三级冷却。第一级为废热锅炉产生蒸 汽；第二级为热换热器预热原料气；第三级为反应产物在冷却器中用 温水冷却冷凝，以防止顺酐冷凝成固体堵塞冷却器。被冷凝的顺酐（ 约占总量的60%）在分离器2分出后进入粗顺酐贮槽6，气体送入水洗 塔3，用水或顺丁烯二酸水溶液吸收未冷凝顺酐。水吸收后尾气送燃 烧，吸收液送入脱水塔4。经脱水后的粗顺酐入粗顺酐槽6。
4．循环冷却水中的菌藻控制指标 5．冷却水处理方案选择
根据工艺对阻垢、缓蚀和菌藻等控制效果的要求，结合下列因素通过技 术经济比较后确定。
-
加药设备
-
熔盐换热系统
➢ 400℃以上时，熔盐较导热油在传热介质的价 格及使用寿命方面具有绝对优势，但系统操 作复杂。
➢ 熔盐类不爆炸、不燃烧、耐热稳定性能好， 蒸汽无毒，传热系数是其他有机热载体的2倍。
实验1气固相丁烷氧化制顺丁烯二酸酐
实验1 气固相丁烷氧化制顺丁烯二酸酐图片简介主要包括：原料气配气系统，反应器控温系统，催化反应器，产物吸收及气相色谱分析系统。
实验2 乙苯脱氢制苯乙烯实验图片简介主要包括：固反应器，气相色谱及计算机数据采集和处理系统，精密微量液体泵，蠕动泵等。
实验3 反应精馏制乙酸乙酯图片简介主要包括：塔釜、电加热器、控温仪、塔体、塔头、全凝器、馏出液收集瓶、数字式温度显示器、回流比控制器等。
实验4 超滤膜分离装置图片简介主要包括：中空纤维束，液体泵，流量计等。
实验5 共沸精馏制无水乙醇图片简介主要包括：塔釜、电加热器、控温仪、塔体、塔头、全凝器、馏出液收集瓶、数字式温度显示器、回流比控制器等。
实验6 微机测检填料塔轴向混合特性实验图片简介主要包括：填料塔、泵、电导仪、压力表等。
实验7 填料塔等板理论高度及板数测定图片简介主要包括：塔釜、电加热器、控温仪、塔体、塔头、全凝器、馏出液收集瓶、数字式温度显示器、回流比控制器等。
实验8 四釜串联液相混合特性测试实验图片简介主要包括：反应器为有机玻璃制成的搅拌釜（1000ml）、D－7401型电动搅拌器 DDS－11C型电导率仪、LZB型转子流量计（DN＝10mm，L＝10～100l/h）、 DF2－3电磁阀（PN0.8MPa 220V）、压力表（量程0～l.6MPa．精度1.5级）、数据采集与A／D转换系统、控制与数据处理微型计算机打印机等。
实验9 气相色谱法测无限稀溶液的活度系数图片简介主要包括：氢气钢瓶、减压调节阀、净化干燥器、稳压阀、标准压力表、热导池、气化器、恒温箱、皂膜流量计、电桥、记录仪。
实验10 未知物气相色谱的定性、定量分析图片简介主要包括：气相色谱、微机、分析天平等。
实验11 高压釜合成非离子表面活性剂图片简介主要包括：高压釜、自动控温仪表、高纯氮气钢瓶、环氧乙烷气罐、压力表等。
实验12 液相色谱分析实验图片简介主要包括：液相色谱控温仪、微机等。
实验13 催化剂比表面积测定图片简介主要包括：减压阀、稳压阀、流量计、混合器、冷阱、恒温管、热导池、油浴箱、分配器、六通阀、定量管、样品管、皂膜流量计。
苯氧化生产顺丁烯二酸酐PPT学习教案
工艺流程流程图
第3页/共53页
第4页/共53页
概述
苯经蒸发器蒸发后与空气(由500KW空气压缩机压缩至 0.4~0.5MPa)混合，进入热交换器。预热后的原料气进入列管式固定 床反应器，在催化剂作用下发生氧化反应，生成顺丁烯二酸酐。控 制反应温度623~723K，接触时间0.1~0.2s。借助反应器管间循环熔 盐导出反应热，并利用废热锅炉回收余热，副产高压蒸汽。
苯氧化生产顺丁烯二酸酐
会计学
1
苯氧化制顺酐
1 供水系统 2 供热系统 3 供电系统 4 供风系统
第1页/共53页
苯氧化制顺酐工艺条件
1．反应温度 工业生产上一般控制在623～723K。由于反应强烈放热，因此温度控制非常 重要。
2．进料配比 进反应器原料气配比中苯和空气的质量比为1：(25～30)，空气比理论量过 量。这主要是为了防止形成爆炸性混合物，保证安全生产。但空气不宜过量 太多，否则将导致反应器生产能力下降。 3．压力 反应常数很大，反应压力对反应速率影响不大，只要考虑物料克服床层阻力 所需的压力，工业上一般在控制0.3-0.4Mpa。 4．空速 一般情况下，空速增加(即接触时间缩短)，可减少深度氧化副反应发生，提 高反应选择性；同时，由于单位时间通过床层的气量增加，在一定范围内可 使顺酐生产能力增加；并有利于反应热的移出和床层温度控制。
第25页/共53页
熔盐产生高压水蒸气的综合利用
水蒸气的综合利用： 中高压：1、作为推动压缩
机的动力之源；2、余的迪亚可 以作为热源，供其它设备只须。
低 压：可用于发电厂，尤 其是中压到高压适用于常压式 发电机。
第26页/共53页
第27页/共53页
熔盐槽及其管路配件
正丁烷氧化法制顺酐
实验名称：正丁烷氧化制顺丁烯二酸酐二、实验原理1、苯氧化法：通常采用V－P－Tｉ－O催化剂，在固定床或流化床反应器于380～450℃下反应。
该方法工艺路线成熟，原料易得，是国内应用比较普遍的方法，但是由于在苯的六个碳中有两个变成CO2，对原料浪费较大，在国际上开始被正丁烷氧化代替。
C6H6 + 4.5O2→C4H2O3 +CO2 +H2O2、碳四馏分氧化法CH3-CH2-CH2-CH3 +2O2→C4H2O3 +H2O丁烷是碳四馏分中最廉价又容易获得的原料，它与空气混合氧化生产成本较低，采用V －O－P催化剂，由于能充分利用原料，且原料的重量收率较高，近年来该法发展迅速，工业上已有替代苯氧化法的趋势，本实验采用此方法。
但是，由于近年国际市场石油价格变动较大，丁烷气的价格也变化较大，使该工艺在原料材料价格上不占优势。
同时，由于丁烷气在空气中的爆炸极限只有1.8%，在用固定床进行生产时，反应放热剧烈，反应器体积和操作空速要求较高，生产的工艺要求和技术比苯直接氧化法高，现在国际上使用流化床反应器，可以使原料气浓度在丁烷的爆炸上限范围，即40%以上，但该反应器对催化剂强度和活性要求较高，在我国尚未投入生产。
三、实验流程及仪器设备本实验由原料气配气系统，反应器控温系统，催化反应器，产物吸收及气相色谱分析系统组成。
具体介绍如下：1、原料气配气系统由液化丁烷气罐、空气压缩机、空气储罐、丁烷气体及空气质量流量计、原料气混合罐组成。
空气首先由压缩机压缩到空气储气罐里，然后经过减压阀到空气流量计，流量计的读数由显示仪控制，一般为1000ml/min左右，注意流量计的读数是指气体在标准状态下的体积，不是实际测定状态下的体积或质量流量，流量计的读数和气体温度、压力没有太大关系。
可以换算摩尔或质量。
丁烷经过减压阀也到质量流量计，并根据实验的条件，一般控制和空气的体积比为1.6%以下，以免发生爆炸危险。
丁烷气体质量流量计的读数需乘以0.29，才是丁烷的标准体积。
顺酐
顺酐的生产原料
• 由苯或碳四（C4）馏分中的正丁烷或丁烯氧化而制得 ，用C4烃为原 料的比例虽有增长，但目前以苯为原料的装置的生产能力仍占60％以 上。它是生产不饱和聚酯及有机合成的原料。 • 除以苯为原料和C4烃为原料两条路线外，用萘或二甲苯生产邻苯二 甲酸酐时也副产顺酐，生产每吨邻苯二甲酸酐大约可回收50kg的纯 顺酐。 • 苯氧化法应用最为广泛，但由于苯资源有限，C4烯烃和正丁烷为原 料生产顺酐的技术应运而生，尤其是富产天然气和油田伴生气的国家， 拥有大量的正丁烷资源，因此近年来正丁烷氧化法生产顺酐的技术发 展迅速，已经在顺酐生产中占主导地位，其生产能力约占世界顺酐总 生产能力的80%。
（三）恒沸脱水
浓酸用浓酸泵打到酸水蒸发器中提浓，通过气液分离装置，分离出来 的带有少量顺酸的水蒸气，利用淡酸冷凝器冷凝回收后，可以送回吸收塔 进行提浓。分离出来的浓酸直接进入板式精馏塔，和二甲苯进行恒沸脱水， 此时阀门1和阀门3打开，阀门2和阀门4关闭。二甲苯和水的恒沸物在塔顶 排出，通过塔顶冷凝器冷凝，送入苯水分离器，水由底部排到淡酸箱。二 甲苯送回塔顶回流。顺酐由塔底排到精馏釜中，待釜中的顺酐浓度达到饱 和，就可以进行间歇精馏了。
顺酐的生产原理
（二）吸收
产物由反应器底部排出，在预热器内加热原料后，通到部分冷凝器中 用温水进行部分冷凝。在顺酐冷却到露点时变为液体，通过酐气分离，流 到粗酐槽中待精馏。剩下的产物还含有较多的顺酐，此时，可以将物料通 到吸收塔中进行水吸收。当吸收塔中的顺酸浓度达到饱和（30%）就可以 出料。顺酸打到浓酸箱中进行后续工序。这时尾气中只含二氧化碳、水和 氮气，所以可以直接排放到空气中。
顺酐的生产原理
（四）间歇精馏
此时，停止进料，关闭阀门1和阀门3，打开阀门2和阀门4。由 于二甲苯的沸点比顺酐低，所以二甲苯先蒸出来，通过塔顶冷凝器和 二甲苯冷凝器冷凝，二甲苯回收到二甲苯锅以循环利用。当二甲苯蒸 得差不多时，顺酐也开始蒸出，此时的顺酐浓度还达不到要求，可以 回收到割头锅里。待蒸出的顺酐浓度达到要求，就可以回收产品了。 在精馏后期，所须的温度太高，可以采取减压精馏，这个工作由蒸汽 喷射泵和真空冷凝器完成。到最后剩下的是顺酐与二甲苯恒沸物，回 收到割尾锅。二甲苯锅、割头锅和割尾锅的料液供下一次恒沸脱水过 程使用，这样可以节省成本。顺酐则送到切片车间进行切片包装。 至此，整个生产工序完成。
苯氧化生产顺丁烯二酸酐
冷却循环水系统
循环水系统是由冷却构筑物，泵房， 循环水系统是由冷却构筑物，泵房，冷却水处理设施 构成的，它是生产中不可缺少的一部分， 构成的，它是生产中不可缺少的一部分，简而言之它就 是使水反复循环，冷热交换，维持整个系统能正常运行。 是使水反复循环，冷热交换，维持整个系统能正常运行。
为 了使循环冷却水系统正常运行，换热设备长期使用，防 止冷却水在循环使用后所产生的腐蚀、结垢及微生物污垢的危 害，提高热交换设备的冷却效率，就必须对循环冷却水进行水 质稳定化学处理.
熔盐加热系统运行
通过槽内的蒸汽加热伴管或电加热伴管等方式将熔盐加热到 熔点以上，使其粘度达到可以用熔盐循环泵进行循环的值。与此 同时，需对熔盐炉内空管进行预热，以防止熔盐在流经冷盘管时 发生冷凝固化。盘管预热到一定程度之后，开启熔盐循环泵，将 熔盐送入熔盐炉中加热，加热到特定温度的熔盐被输送到用热设 备供热。 统运行停止时，全部熔盐将流回熔盐槽中。 熔盐加热系统将熔融状态的熔盐通过循环泵输送给加热炉之 前在系统中需对加热管进行预热，以防止熔盐在加热管中固化。 加热管的加热是利用燃烧所生成的热风，此时加热管是空烧，必 须对其管壁温度进行控制。
熔盐产生高压水蒸气的综合利用 水蒸气的综合利用： 中高压：1、作为推动压缩机的动力之源； 中高压 2、余的迪亚可以作为热源，供其它设备只 须。 低 压：可用于发电厂，尤其是中压到 高压适用于常压式发电机。
熔盐槽及其管路配件
熔盐槽必须位于熔盐系统的最低位置 最低位置，其容积是熔盐 最低位置 受热膨胀后的体积与停止运行时高温熔盐排放量的总和。 熔盐槽上设置加热与保温装置 加热与保温装置。在熔盐槽内充装惰性 加热与保温装置 气体，以防止熔盐与空气接触，且处于正压状态，当检修 孔打开时，高温熔盐如和有机物质接触，则能引起着火、 爆炸。熔盐与水接触也容易出现蒸汽爆炸，因此，打开检 修孔时必须十分注意。 熔盐系统的管道必须保持合理的弯曲度和适宜的斜度， 以保证系统停止运行时能将系统内熔盐全部放回到熔盐槽， 不允许有熔盐在管道内滞留。
苯氧化制顺酐生产公用工程方案
苯氧化制顺酐生产公用工程方案1. 引言苯氧化制顺酐是一种重要的化工过程，用于生产顺酐。
为了确保该过程能够高效、稳定地进行，需要设计和建设相应的公用工程。
本文档旨在提供苯氧化制顺酐生产公用工程方案，以满足生产需要。
2. 工程设计2.1 原料进料系统原料进料系统是将苯氧化所需的原料供应到反应器中的关键系统。
该系统包括储罐、输送管道和泵等设备。
为了确保原料供应的稳定性和安全性，需要设计以下措施：•设置备用储罐，以备发生故障时的紧急情况。
•使用高质量的输送管道，以防止泄漏和污染。
•选择适合工艺需求的泵，确保原料能够稳定地供应到反应器中。
2.2 反应器系统反应器系统是苯氧化制顺酐过程中的核心系统。
该系统包括反应器、加热和冷却设备以及搅拌装置。
为了确保反应器能够高效运行，需要设计以下措施：•选择适当的反应器类型，如连续流动反应器或批处理反应器，根据生产需求来确定。
•配置有效的加热和冷却设备，以控制反应温度，确保反应过程的稳定性。
•设计高效的搅拌系统，以促进反应物的混合和传质，提高反应效率。
2.3 分离与纯化系统分离与纯化系统用于从反应产物中分离和提取顺酐。
该系统包括过滤、蒸馏、结晶等设备。
为了确保产品纯度和收率的高效性，需要设计以下措施：•设计合适的分离设备，如滤器、蒸馏塔等，以实现产物的分离。
•优化工艺参数，如温度、压力和流速等，以提高产品纯度和收率。
•设计适当的结晶设备，以实现产品的纯化和晶化。
3. 安全性考虑苯氧化制顺酐是一种潜在的危险化学过程，需要严格的安全措施。
为了确保工程的安全性，需要考虑以下因素：•设计合适的通风系统，以控制有害气体的排放和扩散。
•安装气体泄漏和火灾监测装置，及时发现和处理安全风险。
•建立紧急救援计划和培训员工，以应对可能发生的事故。
4. 环境影响评估苯氧化制顺酐过程会产生一定的废水和废气，对环境造成一定的影响。
为了减少对环境的不良影响，需要进行环境影响评估，并采取相应的措施：•安装废水处理设施，对废水进行处理和净化，以达到排放标准。
编号：No31课题：顺丁烯二酸酐的生产
编号：No.31课题：顺丁烯二酸酐的生产授课内容：●顺丁烯二酸酐的生产反应原理●顺丁烯二酸酐的生产工艺流程知识目标：●了解碳4烃主要来源及用途●了解顺丁烯二酸酐物理及化学性质、生产方法及用途●掌握生产顺丁烯二酸酐反应原理●掌握生产顺丁烯二酸酐工艺流程能力目标：●分析和判断影响反应过程的主要因素●分析和判断主副反应程度对反应产物分布的影响思考与练习：●生产顺丁烯二酸酐各反应催化剂组成和特点●影响生产顺丁烯二酸酐反应过程的主要因素●生产顺丁烯二酸酐各工艺流程的构成授课班级：授课时间：年月日第八章 碳四系产品的随着石油化工的迅速发展，C 4烃的用途越来越广，因此如何利用C 4馏分，已经成为化工厂和炼油厂经济效益的一个重要因素。
第一节 概 述一、碳四烃的来源及组成 工业C 4烃主要来自以下四个方面： 1、来自炼油厂的炼厂气其中以催化裂化所得液态烃中的C 4烃为主，约占液态烃的60%。
这部分C 4烃组成的特点是丁烷、尤其是异丁烷含量高，不含丁二烯（或者含量甚微），2-丁烯的含量高于1-丁烯。
C 4烃的组成和产率随原料来源、装置生产方案、操作条件、催化剂等的变化而不同。
通常催化裂化C 4烃的收率为装置进料量的6～8%，具体数据如表8-l 所示。
表8－1 催化裂化C 4烃的典型组成2、烃类裂解制乙烯联产C 4烃其特点是烯烃(丁二烯、异丁烯，正丁烯)，尤其是丁二烯含量高、烷烃的含量很低，1-丁烯的含量大于2-丁烯。
如以石脑油为裂解原料时，C 4烃的产量约为乙烯产量的40%左右。
不同裂解原料C 4烃的产率和组成如表8-2所示。
表8-2 不同裂解原料（乙烷不循环）C 4馏分产率（质%）3、油田气中的碳四烃组成基本为饱和烃，其中C4烷烃约占l～7％。
4、其它来源如乙烯齐聚制a-烯烃时可得到1-丁烯，产量约占a-烯烃产量的6～20％。
二、C4烃的综合利用途径C4烃来源不同，需求不同，利用途径也各异。
总的说来，工业C4烃利用不外乎燃料和化工利用两大方面。
顺丁烯二酸酐生产技术PPT课件
3．空速
由于在反应过程中不仅原料苯可直接氧化成大量一氧化碳和二 氧化碳，而且产物顺酐也能进一步氧化生成一氧化碳和二氧化 碳，因此，空速的合理控制显得尤为重要。—般情况下，空速 增加(即停留时间缩短)，可减少深度氧化副反应的发生，提高 反应的选择件；由于单位时间通过床层的气量增加，在一定范 围内可使顺酐生产能力增加；有利于反应热的移出和床层温度 控制。但是，过高的空速将导致停留时间过短，收率下降。适 宜空速的选择必须通过技术经济分析，综合考虑多方面因素来 确定。工业生产上一般控制在2000~4000h-1 。
氧化物等，有利于提高催化剂性能。催化剂载体主要有α-Al2O3、SiC、
SiO2、和TiO2等。
二、工艺条件和控制
反应温度
苯是最稳定的碳氢化合物之一，因此苯氧化除了需要活性较高的 催化剂外，还需要比较高的反应温度，但温度过高容易发生深度 氧化反应，工业生产上一般控制在623~723K。氧化反应是强烈 放热，如果反应热不及时移走，难于得到目的产物。通常是在列 管式固定床反应器管间填充熔盐（亚硝酸盐和硝酸盐的混合物） 作热载体，利用熔盐强制循环，一方面为反应器预热提供热量， 另一方面移出反应时所放出的热量，以维持稳定的反应温度。
2．进料配比
进反应器原料气配比中苯和空气的质量比为1：(25~30)，空气比理论量过量。 这主要是为了防止形成爆炸性混合物，以确保安全生产。因为苯蒸气与空气 能形成爆炸性混合物，爆炸极限(体积分数)为1.5％~8.0％。但空气不宜过量 太多，否则将导致反应器生产能力下降，产物收率下降，而且增加分离难度， 增大损失。
（4）反应物料与空气的混合物存在爆炸极限问题，因此， 在工艺条件的选择和控制方面，以及在生产操作上必须特 别关注生产安全。
【doc】苯氧化制顺丁烯二酸酐的反应动力学
苯氧化制顺丁烯二酸酐的反应动力学第i5卷第3期1089年华东化工学院Journal0fEastChinaI~stitut~ofChemicalTecbnologyY o1.15No.l989苯氧化制顺丁烯二酸酐的反应动力学朱海东张濠沈瀛坪(联合化学反应工程研究所),提要:用V:0为活性组l丹柏SD固休值亿捌,在等沮积分反应嚣中研究了文艇.实验在工生生产操作萧件下进行,用氯化还原动力学模童进行参数估值,鲭出了苯氯化反应动力学奎散,该参数可用于反应嚣横担计算.荑t调:动力学;固定睐反应嚣;摹;囊T精=藏酐;柱化反应工业上苯氧化制顺丁烯二酸酐(简称颓酐)反应都采用以V205为活性组分的固体倦化剂.国内外学者对此催化反应进行了广泛研究,包括反应器开发,振荡操作.反应动力学.苯氧化制顺酐反应的简化模型为:'M23其中:B为苯;M为顺酐;C为碳的氧化物.这是一个平行一串联的复杂反应.T?Q?PhtI1IQaach等.认为,顺酐的深度氧化与催化剂的存在与否无关,两者结果差别小于15笳.腻酐的均相氧化与反应器出口均相空间体积大小有关,为此在本研究中尽量减少反应器出口段长度,以降低实验误差..实验反应器有多种.转框无梯度反应器,有良好传热.传质特性,但停留时间较长,期成顺酐均相反应严重;循环反应器也有较严重的均相氧化情况;微分反应器则存在对分析要求高的困难.由于本反应系统复杂,为便于分析及计算,并考虑到顺酐深度氧化,实验采用r等温固定床反应器,具有可以减少均相反应空间的优点.本文的动力学研究,采用了能较好表达苹催化氧化反应的氧化还原模型,将实验结果用最小二乘法进行参数估值,获得了模型的动力学参数,可以用作反应器的模拟计算,对工业反应器设计和操作提供依据.1实验和结果1.1催化jf|和原料将粒径约为6mm的不规则工业用SD催化荆破碎成约1mm粒径的催化剂.原料采用A.R.级苯,氧来自空气压缩机压八的空气,苯浓度控制在工业操作条件l(mot/mo[)~.丰支l9BB.1l7收蓟.C0B●I2实验装置流程实验装置流程如图1所示.苯经微量泵计量,空气在储罐中稳压后,通过转子流量计与苯混合,预热后,从反应器顶部进入,通过催化剂床层.反应后的气体由水吸收,吸收液经酸碱滴.田1实置装置毒程田.'Fig;1Schematicdiagram'_0fequipmentarrangementinexperiment■.Micr~pum~;2—Ak~ompressoG3一Ajftank;4--Rotameter;5--Reacto~6--Copper;7--Abs0fptiontowlq,反应管为内径中1Orilrll的不锈钢管,催化剂床层高度280mm,位于反应器的下部,以减少反应气体出口均相空间,反应器出口与吸收塔之间温度保持在250~C左右.据文献[报道,350℃以下顺酐均相氧化可以忽略.反应器中的测温管外径3mm,用以测定床层轴向温度.由于苯氧化系强放热反应,为保持等温条件,采用铜块及时移走反应热,铜块温度_由Z刑口一02温度控制仪控制,铜块由一组排列不均匀,且可增减的电热蕊加热,通过铜块良好的导热性能,选到反应器的等温,催化剂床层轴向温差在±1℃之内..两组不同量的健化;f叮反应实验中,在相同空速和相同温度条件下,苯的转化率和顺酐收率基本不变,说明外扩散影响可以忽略.两组催化削粒度不同的实验结果表明,本实验的粒度已消除了内扩散影响.1.3实验结果实验结果列于表1,表1实验结果Table.1Experimentalresultsr/℃PtxlO"paSv,hXBXMl℃P/×lOPaSvlhaXM11515399827515390.629O513o-3口2o.船o.995O.8150.6150.1240.1810.221O.1940.0650.116O.1771.O67151.8O.4B6.1433Bo::替11.3~4.:..23l5;.161.122 r1.14149l9.60.199105—394一缝Ⅲ一一mjr.●潍嚣～一蛳一mmm嚣柚们"儿～"儿::～超ⅢⅢ～连墨遁————————f,s圈3厦酐收事和空时的关系Fig.3Yield.fmalci~anhydridevsspaceLime在苯氧化动力学模型中,氧化还原模型和稳态吸附模型m较符台该反应特征.前者认为,催化剂表面的晶括氧与气相苯发生反应,形成还原态的健化剂,再被氧化,形成氧化态的催化剂;后者认为,反应在化学吸附的氧分子与气相苯之间发生.两种模型的数学表达式是相似的....本文采用氧化还原模型,其机理方程式为''催化剂(还原态)+O催化削(氧化态)催化剂(氧化态)+碳氨化台物—催化剂(还原态)+产物假定%,lc与浓度关系为一级,得..'-ro=lcoCo(1—8),,BCB8当达到稳态时,则rro,:因此t.苯氧化的反应速率为简化后得式中,等揣蔫,=某啬,颓酐氧化为0.5级反应",ⅢIJ以分压和转化率表示r3=lc3c2i一'klPB(1一XB)一=一蝴l=一2PB(1一XB)'一]=ak3(P.XM).'式中,k满足阿累尼乌斯方程kl=Ale一,k2=A2e一=A3e-Ea则为=A'eT采用参数估值法对实验结果进行处理,目标函数为'm'F:()旨蓦置(x—xm)式中,x为转化率的计算值,x为实验测量值,当FI()达到一定值,并且小于给定的e时,即为所求取的动力学参数,对于最小二乘法的目标函数,采用单纯形法进行计算,计算框图如图4所示.动力学参数估值结果见表2,表3是k值计算结果.田I动力学参敌计算枉田Fig.●Blockdiagramofthekineticsparameterscalculation裹2参数估值结果Table2Estimatedparameters霉.I_裹3k值计算结果"labI●3Calculatedvaluesof而3讨论与结论-':r"实验结果用氧化还原模型进行参数估值,得到在sD催化剂上苯催化氧化的动力学者程式为一2.53×10e-."PB:'1+2.43×10一'PB-一1.86×10e一/"PB一■面而=丽:8.50×10e表2可见,马>皇2,说明平行副反应活化能大于生成顺酐主反应的活化能.所以在反应前期,由于反应物苯浓度较高保持较高温度有利于生成顺酐的反应,皇s>马,串联副反应活化能最高,随反应的进行,生憾的顺酐浓度增加,所以在反应后期,应保持较低的温度,以降低顺酐深度氧化,提高产物收率.因此,在工业反应器操作中,应保持先高后低的温度序列,满足反应过程的温度要求,有种于顺酐收率的提高.不同值化剂具有不同活性,活性高的催化剂热点较高,热点位置离进1:3较近,形成前高后低的温度序列,顺酐收率也较高.罔3表明,在一定温度条件下,随着空时增大,x出现极大值,说明苯霉厩真具有串联反应的特征{随着温度的升高,极大值也不断增大,当温度为39o℃时,:概值最大}.但温度在4OO℃时,由于顺酐的深度氧化加剧而造成x明显下降.:在工业反密器§怍时,应有一个优化的温度与空速相匹配的操作条件"'.,...由于苯氧化反应的复杂性,采用等温积分反应器能获得较好的实验结果,既镍鞲温,又能减少反应气体出口的均相空间,且产物分析简便,这是一种有效的动力学碍fJ窭设备.——囊率日干(Fcequencyfactor)C日o——苯进口最虞(Entranceconcentral.ionofbenzene),moIImO1(——■酐{盘虞(Concentrationofmaleicanhydride).mollm——话化舶(Activationener盯),Itmol存I,^t.^.——反直建宰常羲(Reaction~ateconstant)^.——氯化述原平衡常数(EquilibriumooⅡ.stantofOxidation-~eduetion)——每摩尔苯与氯魔应摩尔羲(MolesofOxTgenreactedpermolebenzene)——气体常数(Gagconstant)r——反应遣率(Reuction~ate),md,皿.?sSv——空建(Spacevelocity),h——置虞(Temperatute),℃B——苯转化串(Benzeneconversion)M——腰酐收率(Maleieanhydrideyield)P——反直嚣进口压力(Reactorenttemcepressure).Pa尸B——苯舟压(Part~1pressureofbenzene),PPM--腰酐升压(Partialpressureofmale?icanhydride).Pa口——柱氯化的儡化捌表面升串(Sudacefr? actionofoxidizedcatalysts)f一空时(Spacetime),s下标(Subscript)0——氯(Oxygen)''瑚0'参考文献鞭蠢,沈蠢坪,胡吗,铱敏恒.《亿学匣直工程与工艺,I~85;1'4):e3张尊,沈一坪,袁{l|摩.华索化工学皖,I9815(5):556T0Phung.Q1lachlDRouleaueta1.Can,Chemng.1978;56_铊Dmuchovsky.MFreerkseta1.,Catall1965;(4):291Maf}PandV anKrevelenDW.C抽卅ngct(SpeciMSupp1)l1954;(3):'【. 沈t坪.张蠢.《化学反应工程与工艺净?1991'31.54 SbelstadKA.DownleJandGraydonWF.Can,ChemE月g_1960;5102 StudyofKineticsoftheCatalyticOxidationofBenzenetoMa]eicAn_hydride一"Haidong.ZhangL洳cmd鼢mYingping(UNILAB,~,searchCenter0,C~~micalReactionEngineering)Al~ract:ThereactionkineticsoftheoxidationofbenzenetomaleicanhydrideOV er vanadiumoxidec~talystshasbeenstudiedinanisothermalintegralreactorinthetempe- 辩erangefrom360to400~3.Theratedatawerecorrelatedbytheexpress'ionsbased uponthesteadystateoxidation:reductionmode1.Theparametersofkineticshasbeen obtainedandcanbeusedforbothresearchanddesignofindustrialreactors? Keywerds:kinetics;fixedbedreactor;benzene;maleicandride;c~tatyti~reaction一甜}一。
苯酐工艺流程图PPT学习教案
℃ 冷却
℃ 冷却
℃ 冷却
℃ 冷却
KV202A KV202B KV202C KV202D
℃ 冷凝 KV203A
℃ 冷凝 KV203B
℃ 冷凝 KV203C
℃ 冷凝 KV203D
KV204A KV204B KV204C KV204D
第2页/共9页
氧化工序
氧化是生产的第一阶段，也是整个生产中最重要的阶段。 主要原料邻二甲苯经过预热器后分四路进入汽化器；另一原料空气也经
苯酐精制工艺流程苯酐精制工艺流程steamtrcprclrclrctrclrcprctrclrcprctrclrcprctrctrclrc真空泵汽包真空泵预分解槽苯酐热熔程控指导苯酐热熔程控指导冷却冷凝kv201akv202akv203akv204a冷却冷凝kv201bkv202bkv203bkv204b冷却冷凝kv201ckv202ckv203ckv204c冷却冷凝kv201dkv202dkv203dkv204d氧化工序氧化工序氧化是生产的第一阶段也是整个生产中最重要的阶段
第5页/共9页
苯酐联锁停车
由于氧化炉中得触媒超温时会失去效用，且触媒价格昂贵 。因氧化炉内各部分触媒的活性不同，所以各部分的反应 温度也不同。在氧化炉的每个测温表管中的温度最高点， 人们称之为热点，任意两个热点温度超高时，关闭邻二甲 苯进料阀，打开回流阀，2分钟之后风机停止，使反应彻底 停止，以防止危险保护触媒。
苯酐工艺流程图
会计学
1
苯酐精制工艺流程
PRC
LRC TRC
LRC
预分解槽 TRC 苯酐储槽
LRC
PRC
真空泵
PRC
LRC
TRC LRC
TRC
TRC