氧氣氧化環(huán)己酮制己二酸綠色新工藝模擬研究.pdf

1、己二酸是制造尼龍-66、聚氨酯等的主要原料，傳統(tǒng)己二酸生產(chǎn)工藝產(chǎn)用硝酸作氧化劑，兩步氧化環(huán)己烷工藝，不僅工藝復(fù)雜，而且污染環(huán)境，本課題組開發(fā)了以復(fù)合配位化合物為催化劑(Cat)，醋酸(HAc)為溶劑，用空氣中的氧將原料環(huán)己酮一步氧化為己二酸(AA)工藝。該工藝舍棄了傳統(tǒng)工藝采用的氧化劑濃硝酸，改用氧氣為氧化劑的無硝酸參與的環(huán)境友好的環(huán)己酮氧化制AA新工藝;既大大節(jié)省了原料成本、三廢的處理費(fèi)用、動(dòng)力費(fèi)用，也降低了設(shè)備的腐蝕。
　　環(huán)

2、己酮氧化是一個(gè)氣-液-固三相反應(yīng)過程，溶劑為醋酸，氧化劑為氧氣，得到的主產(chǎn)物為AA，副產(chǎn)物主要有戊二酸、丁二酸、水等。設(shè)計(jì)的工藝過程的主要包括氧化反應(yīng)、結(jié)晶分離、己二酸精制、離心濾液分離等功能系統(tǒng)。設(shè)定合理的的結(jié)晶、烷洗、水洗和濾液分離條件，涉及該體系的基礎(chǔ)熱力學(xué)數(shù)據(jù)是必不可少的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。該工藝相關(guān)的液液和固液相平衡數(shù)據(jù)是重要的熱力學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本論文運(yùn)用化學(xué)工程和系統(tǒng)工程的方法，針對新開發(fā)的環(huán)己酮氧化工藝進(jìn)行流程設(shè)計(jì)、模擬與優(yōu)化，并完善

3、相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，為該工藝的工業(yè)化提供思路和依據(jù)，本文主要對以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究:
　　相平衡數(shù)據(jù)研究
　　1、液液相平衡研究:建立液液相平衡實(shí)驗(yàn)裝置及相應(yīng)分析方法，分別測定常壓下水-環(huán)己烷-醋酸、水-環(huán)己烷-環(huán)己酮和水-醋酸-環(huán)己酮三組三元物系的液液相平衡數(shù)據(jù)。用NRTL和UNIQUAC活度系數(shù)模型對所有數(shù)據(jù)一起進(jìn)行模型參數(shù)回歸，得到二元相互作用參數(shù)。
　　2、固液相平衡研究:建立固液相平衡實(shí)驗(yàn)裝置及相應(yīng)分析方法，

4、分別測定己二酸、戊二酸和丁二酸在醋酸/水和醋酸/環(huán)己烷混合溶劑中的溶解度，對文獻(xiàn)中已有的己二酸、戊二酸和丁二酸在環(huán)己酮、醋酸和水純?nèi)軇┲械娜芙舛葦?shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。用模型方程對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一關(guān)聯(lián)，得到二元相互作用參數(shù)。
　　單元建模及全流程模擬研究
　　設(shè)計(jì)的工藝過程的主要包括氧化反應(yīng)、結(jié)晶分離、己二酸精制、離心濾液分離等功能系統(tǒng)。在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)研究和流程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用ASPENPLUS流程模擬軟件對全流程進(jìn)行了模擬研究，并運(yùn)用

5、VisualFortran編寫用戶子程序，開發(fā)用戶自定義模塊，實(shí)驗(yàn)用戶模型和ASPENPLUS的結(jié)合。對氧化反應(yīng)系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)、產(chǎn)品精制系統(tǒng)和溶劑回收系統(tǒng)的模擬結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的分析;對溶劑回收系統(tǒng)的兩套方案進(jìn)行比較，選出較優(yōu)方案。
　　工藝優(yōu)化研究
　　對環(huán)己酮氧化制己二酸工藝進(jìn)行操作參數(shù)和能量兩個(gè)方面的優(yōu)化，運(yùn)用ASPENPLUS軟件中的靈敏度分析工具對本系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對氧化反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)的停留時(shí)間、進(jìn)氧量以及產(chǎn)品精