中北大学2015届毕业设计说明书
3.7环己醇脱氢反应器 （1）相关技术指标
①汽化后的环己醇在铜硅催化剂作用下脱氢；
②脱氢反应液经过真空精馏得到环己酮纯度大于99.95%wt。 （2）环己醇脱氢反应工艺控制参数
表3.13环己醇脱氢反应器的工艺控制参数
压力/Mpa 常压
温度/℃ 250
空速 2.3h-1
转化率/％
65
选择性/％
99
(3)设计依据： 环己醇脱催化氢反应器的物料衡算的流程简图如图3-10所示。
环己醇脱氢反应器未反应环己醇氢气环己酮杂质汽化环己醇 图3-10环己醇脱氢反应器的物料衡算的流程
(4)由产物环己酮的质量流量G1=10000kg/h，环己醇汽化脱氢生成环己酮的选择性为0.99可知：
OHO-H2cat.
G3 G2 G1
M:
100.16 2 98.15
G3=
10000?100.16=10307.87kg/h
98.15?99307.87?15858.26kg/h。
0.65①环己醇的转化率为0.65，输入环己醇质量流量:
mnol=
②未反应的环己醇质量流量为：mrnol=15858.26-10307.87=5550.39kg/h ③环己醇脱氢反应生成的氢气质量流量为：mH3=
10000?2=203.77kg/h
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④生成的杂质量为：
m杂=m输入-m输出=15858.26-（5550.39+10000+203.77）=104.1kg/h
表3.14环己醇催化脱氢反应器的物料衡算表
输入
组分 汽化环己醇
总计
质量，kg/h 15858.26
15858.26kg/h
摩尔, kmol/h 158.329
组分 未反应的环己醇
环己酮 氢气 杂质 总计
输出 质量，kg/h 5550.39 10000 203.77 104.1 15858.26kg/h
摩尔, kmol/h 55.415 101.885 101.885
3.7.1醇酮精制工段-轻组分塔物料衡算
轻组分塔的物料衡算的流程简图如图3-11所示。
F1来自脱氢反应器脱轻组分塔轻组分杂质F2环己醇/环己酮F3重组分杂质
图3-11 轻组分塔的物料衡算的流程
表3.15轻组分塔的物料衡算
输入 F1
组成 环己醇 环己酮 杂质 总计 总计
m,% 35.46 63.88 0.66 100
m,kg/h 5550.39 10000 104.1 15654.49
组成 轻组分 总计
F2
m,kg/h 36.57
组成 环己醇 环己酮 重组分 总计 输出
F3 m,% 35.54 64.03 0.43 100
m,kg/h 5550.39 10000 67.53 15617.92
15654.49kg/h 15654.49kg/h
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3.7.2醇酮精制工段-环己酮塔物料衡算
环己酮塔的物料衡算的流程简图如图3-12所示
F3来自轻组分塔环己酮精制塔99.95%环己酮0.05%环己醇环己醇/重组分F4F5
图3-12环己酮塔的物料衡算的流程简图
表3.15环己酮塔的物料衡算表
输入 F3
组成 环己醇 环己酮 重组分 总计 总计
m,% 35.54 64.03 0.43 100
m,kg/h 5550.39 10000 67.53 15617.92
组成 环己醇 环己酮 总计 总计
F4 m,% 0.05 99.95 100
m,kg/h 5 10000 10005
组成 环己醇 重组分 总计 15617.92kh/h 输出
F5 m,% 98.80 1.2 100
m,kg/h 5545.39
67.53 5612.92
15617.92kh/h
3.7.3醇酮精制工段-环己醇精制塔物料衡算
环己醇精制塔的物料衡算的流程简图如图3-13所示
F5来自环己酮塔环己醇精制塔环己醇F6重组分F7
图3-13环己醇精制塔的物料衡算的流程
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表3.16环己醇精制塔的物料衡算表
输入 F5
组成 环己醇 重组分 总计 总计
m,% 98.80 1.2 100
m,kg/h 5545.39 67.53 5612.92
组成 环己醇 重组分 总计 总计
F6
m,kg/h 5539.85
组成 环己醇 重组分 总计 5612.92kg/h 输出
F7
m,kg/h 5.45
7.23 5547.08
60.3 65.75
5612.92kg/h
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4热量衡算
本设计的热量衡算，主要包括苯部分加氢搅拌反应器、环己烯水合反应器、环己醇脱氢反应器和干燥器。经查文献的各组分的比热及生成焓，如表4.1所示。
表4.1各组分的比热容
组分 苯 环己烯 环己烷 水 氢气 环己醇 环己酮
比热容CP/[kJ/kg?K]
1.9 1.810 1.97 4.2059 7.24 1.68745 2.00062
生成焓??/(kJ/mol)
f -95 -215 -348.19 -230.14
4.1热量衡算依据
根据能量守恒定律，进出系统的能量恒算式为：
?Q入-(?Q出??Q损)??Q积累 （4-1）
本设计为为连续的反应过程，系统中能量积累为零，能量衡算式为：
?Q入?(?Q出??Q损) （4-2）
在不考虑能量转换而只计算热量的变化时，热量衡算也就是计算在指定条件下反应过程成的焓变。根据热力学原理，化学反应过程的焓变可通过图4-1所示的途径求取。
进反应器物料T1，PH出反应器物料T2，PH1H2H反应298K进反应器物料298K,P出反应器物料298K,P
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