12c3-丁二烯直接氰化法制备己二腈工艺过程的模拟与优化

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1、1，3．丁二烯直接氰化法制备己二腈工艺过程的模拟与优化ⅥII青岛科技大学研究生学位论文-．1L_·■_‘刖吾己二腈是生产尼龙66的重要中间体，也有少量用于制橡胶促进剂、金属防锈剂、聚酰胺着色剂。目前，世界范围内的己二腈几乎全部用于生产己二胺。在己二胺的下游市场领域中，尼龙66纤维和尼龙66树脂占据主导地位，特别是尼龙66树脂由于其性能优良，近几年成为己二胺需求增长的主要驱动因素。预计今后几年这种发展趋势将持续下去，且世界己二腈的消费将以年均3．5％的速度增长。我国生产尼龙66的主要原料一己二腈目前全部由国外公司供给，由于己二腈全部依赖进口，造

2、成原料成本高、订货周期长、运输困难，原料价格严重受控于国外生产厂商。己二腈价格在尼龙66的成本中占400／o---50％。如果己二腈的供货来源、价格波动以及运输环节出现任何问题，都将给尼龙66企业的生产经营带来很大风险，因此，在国内开发和建设己二腈生产装置解决原料问题势在必行。流程模拟是指利用计算机的计算能力解算化工过程的数学模型，以模拟优化过程系统的性能。流程模拟技术早在50年代就已经开始在化学工业中应用，经过60年的发展，现在已经成为一种普遍采用的常规手段，广泛应用于化工过程的研究开发、设计、生产操作的控制和优化、操作工的培训和老厂技术改

3、造等多个方面。当前化工行业市场竞争激烈，要求化工新产品、新工业开发周期短，使用数学模型可以大大加快筛选进度、减少实验工作、提高工程放大倍数、降低研究开发成本，从而提高竞争能力。目前国内广泛使用的通用稳态流程模拟软件主要是美国的ASPENTECH公司开发的ASPENPLUS和Simsci公司的PROII软件。针对产品的要求，本文进行了l，3．丁二烯直接氰化法制备己二腈过程中的反应产物分离流程的模拟研究。利用通用流程模拟软件ASPENPLUS对提出的两个分离工艺流程进行了全流程的模拟计算，给出了相应的工艺参数。同时以系统能耗最低为目标，对工艺流程

4、中重要的工艺参数进行了优化处理，本文使用化工过程模拟对特定的生产工艺进行模拟研究，寻求工艺生产的最优化条件，挖掘设备生产能力，探索技术改造方案，从热集成的角度，对最优的分离序列进行了夹点分析，设计出了节能的工艺流程，对于实际生产具有重要的指导意义。1．3．丁二烯直接氰化法制备己二腈工艺过程的模拟与优化1文献综述1．1己二腈概述己二腈(Adiponitrile)是尼龙66的中间体，是生产己二胺的主要原料【1．21。尼龙66又名聚己二酰已二胺，是聚酰胺塑料中的主要品种，具有较高的化学稳定性、弹性、强度以及耐光、耐水、耐高温等一系列优斟31。其主要

5、用途为：生产轮胎子午线、机械附件如齿轮和润滑轴承、渔网、地毯丝、尼龙袜、泳装、汽车安全带等；代替有色金属材料作机器外壳、汽车发动机的叶片等。在汽车工业飞速发展的今天，作为轮胎的主要骨架材料一尼龙66帘子布正逐渐成为己二腈最主要的后加工产品，其强度、寿命、耐疲劳性能远比人造丝、聚酯丝为原料生产的帘子布优越，并且在橡胶输送带、地毯丝、工程塑料等方面也有广泛应用【4羽。目前我国己二腈主要依赖进口，国内还没有己二腈工业化生产装置，近年来随着我国尼龙66行业的飞速发展，中间体己二胺对原料己二腈的需求量逐渐增大。世界上己二腈工业化的工艺路线主要被美国首诺

6、公司、法国罗纳普朗克公司、美国孟山都公司、德国巴斯夫公司和日本旭化成公司垄断，而尼龙66生产成本中己二腈占45％左右，是制约我国尼龙66产业发展的主要因素，因此探讨并开发具有自主知识产权的己二腈生产工艺具有十分重要的意义16】。1．1．1己二腈物理性质己二腈分子式C6H8N2，分子量为108．13，是无色透明会燃烧的油状液滴，有轻微苦味，在甲醇、乙醇、氯仿和苯中溶解；在水、环己烷、乙醚、二硫化碳和四氯化碳中难溶，己二腈的物理性质见表1．1【。¨。表1-1己二腈的物理性质Tab．1-1Thephysicalpropertiesofadiponi

7、tri]e青岛科技大学研究生学位论文性质数值性质数值——熔点，℃2．49闪点(NiftY)，℃159折射率，1320D1．4343比电导，s3．5x10。8紫外吸收，∥m265临界温度，℃507———1藤百飞—————面I临界压力，MPa(atm)2．8(27．7)燃烧极限(空气中)、％(体)密度，g／cm3上限下限51．7相对密度d22—40．9676(15℃)(20"c)(25℃1(35"C)0。96640．96500．95790．9515d24—40．963mPas(cP)【c“(1

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