工业生产环己酮脱氧化反应器模拟与优化

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1、北京化工大学硕士学位论文工业生产环己酮脱氧化反应器模拟与优化姓名：李振华申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王健红20050606j匕京化工大学硕士论文符号U。R：H0。、HE。、H2‘HvH0v、H．’、H2v』H-五啦只A％△T、△P、AV圪心¨％RAⅣ!AG?c；符号说明意义(单位)组分i的总物料量为组分i反应的总速率，kmol／(m3·s)组分液相焓计算公式参数汽相焓(kJ／km01)组分汽相焓计算公式参数摩尔相变热(kJ／km01)临界温度(K)正常沸点(K)分子中i种基团的个数临界压力(bar)分子中的原子个数临界体积(cm3／t001)基团对温度、压力和体积的贡献值液体

2、在沸点下的体积(cm3_，t001)标准沸点下的蒸发潜热(cal／m01)正常沸点时的对比温度气体常数(cal／(mol·K))标准生成焓(kJ／m01)标准生成自由能(kJ／m01)纯物质比热(J／(tool·K))第6缸j匕京1七工大学硕士论文进料流率(kmol／hr)焓(kJ／m01)与外界热交换(w)时间(hr)积分步长逸度(只)配位数，进料组成表面积参数体积参数相互作用参数基团数目汽化分率温度(K)压力(arm，只)化学位活度系数积分常数表面积分数平均体积分数逸度系数基团数目剩余活度系数参数液相流体密度(七。／m3)绝对误差偏向因子指前因子活化能气体常数第7页qrbkpmrFHQ

3、。o，：叭队吼蚶。T‰∥，口≯Dt‰乃占wkBRj匕京化工大掌硕士论文进入离开相态序号组分序号进料液相汽相饱和蒸汽反应反应体系与环境交换组分序号基团序号进料液相汽相沸点临界状态第8页际ts标n蒯oHo{8觚角珥丘．c⋯L。FLv铅弛Ⅱ下。kFLvbc北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：专振锋20_o立年F月3

4、v日j匕京化工大掌硕士论文工业生产环己酮脱氧化反应器模拟与优化摘要本论文的工作主要是针对某化工厂环己烷工业氧化制环己酮工艺中的脱氧化反应器工艺参数的模拟计算。工业上通过环己烷在气升式环流反应器中用贫氧氧化成环己基过氧化氢，环己基过氧化氢再在脱氧化反应器中催化分解制得环己酮。这两步反应是其工艺参数的优化的核心环节，而对于气升式环流反应器以及脱氧化反应器的研究是提高产量，减小单耗的关键所在。通过对环己烷氧化反应分子动力学的分析及独立反应分析，确定上述反应的5个独立反应。在此基础上再根据设备形式及流动状况的分析，简化多级串联全混釜的物料衡算、焓平衡计算及设备参数计算式，建立脱氧化反应器的数学模型

5、。本论文在求解数学模型的过程中选择了联立方程法求解非线性方程组等适宜的解法。模型建立并求解之后，对模拟结果进行了讨论，模型的计算结果与反应装置的实际运行数据非常接近。根据模拟计算的结果分析了工艺参数对工艺过程的影响，适当降低脱氧化反应器温度、控制进入脱氧化反应器的反应物中的酸及水的含量，加大催化剂进量和循环量，可提高反应选择性、降低环己烷的单耗，对生产具有一定指导作用。本文采用的计算机模拟运算的方法和步骤也可适用于其它工业生产的工艺参数模拟优化计算。关键词：环己酮，脱氧化，数学模型，优化第l页j匕京化工大掌硕士论文SIMULATIoNANDOPTIMIZATIONOFTHEDEoXIDIZ

6、ATIoNGINCYCLoHEXANoNEPRoDUCTIoNABSTRACTThemaintaskofthisdissertationaimsatthenumericalsimulationoftechnologicparametersofdeoxidizationreactortoproducecyclohexanonebyindustrialcyclohexaneoxidationinchemicalplant．Preparationofcyclohexanoneinindustryconsistsoftwoconsecutiveprocesses：oxidationofcycloh

7、exanebylowcontentoxygeninair-liftloopreactortogetcyclohexylhydrogenperoxideandcatalyticdecompositionofcyclohexylhydrogenperoxideinthedeoxidizationreactortogetcyclohexanone．Thetworeactionsarethesubstantialsoftheop