7000噸-年N-甲基吡咯烷酮主要生產(chǎn)工藝過程的優(yōu)化與設(shè)計(jì).pdf

1、本論文對(duì)年產(chǎn)7000噸N-甲基吡咯烷酮生產(chǎn)工藝流程中的反應(yīng)工段和分離工段進(jìn)行優(yōu)化，分別設(shè)計(jì)了兩個(gè)工段的工藝流程。利用流程模擬軟件ASPENPLUS對(duì)工藝流程、工藝參數(shù)、主體設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到以下結(jié)論：
　　(1)對(duì)反應(yīng)工段進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用連續(xù)管式反應(yīng)器代替間歇釜式反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了N-甲基吡咯烷酮的連續(xù)化生產(chǎn)，新工藝中使用了靜態(tài)混合器代替攪拌槳作為物料的混合設(shè)備，最終確定的反應(yīng)工段的工藝流程是兩股物料先進(jìn)入到靜態(tài)混合進(jìn)行充分混

2、合，隨后由高壓泵加壓，打入預(yù)熱器中，在預(yù)熱器升溫后進(jìn)入管式反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)；
　　(2)管式反應(yīng)器可以作為N-甲基吡咯烷酮連續(xù)生產(chǎn)的反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度是240℃，壓力為70 atm，管徑0.1 m，長(zhǎng)800 m，總體積6 m3，相同條件下，間歇反應(yīng)器體積為50 m3，反應(yīng)結(jié)束后需要停車，放料，浪費(fèi)生產(chǎn)時(shí)間，兩種反應(yīng)器相比，管式反應(yīng)器體積小，設(shè)備投資成本降低約94％，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化操作，提高生產(chǎn)效率；
　　(3)對(duì)反應(yīng)工段的

3、靜態(tài)混合器的結(jié)構(gòu)和尺寸等參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，選擇SV型靜態(tài)混合器，直徑50 mm，混合長(zhǎng)度1000 mm，壓力降707.42 Pa，設(shè)計(jì)壓力70 atm，混合單元數(shù)8個(gè)，與傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌相比，每年可節(jié)約42萬元的電費(fèi)。對(duì)SV型靜態(tài)混合器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，將管式軸向進(jìn)料管改為了噴嘴式進(jìn)料，使得一種物料被霧化，增大了與另一種物料的接觸面積。
　　(4)通過對(duì)兩種不同方案的比較，確定了分離工段的工藝流程為出反應(yīng)器的物料經(jīng)過閃蒸后，液相物質(zhì)進(jìn)

4、入脫輕塔，連續(xù)操作脫出甲胺和水，釜液進(jìn)入脫重塔精制，產(chǎn)品從塔頂流出，最終產(chǎn)品的純度可以達(dá)到99.6％以上。該方案閃蒸罐的操作壓力是1.2 atm，脫輕塔和脫重塔的進(jìn)料溫度、塔板數(shù)、進(jìn)料板位置和回流比分別為74.00℃、10、5、0.11和89.66℃、19、9、0.32，與另一種方案相比，該方案的投資費(fèi)用可節(jié)省約30％，每年可節(jié)約冷卻水173728.8 t，2.0 MPa蒸汽4562.28 t，0.6 MPa蒸汽54.94 t，公用工程