1、工藝規(guī)程 GY/XINGSU 106-2008二丙酮醇diacetone alcohol（草稿）2012-01上海圣祿實業(yè)股份有限公司編制說明：1在試生產(chǎn)階段，探索丙酮進料流量（亦即反應器中丙酮的停留時間）、進料溫度與丙酮轉化率的關系，尋找最佳的（亦即轉化率最高的）丙酮進料量和進料溫度。注意丙酮中水含量對反應的影響。2在試生產(chǎn)階段，探索反應塔頂是否須回流以及最小回流比?；亓鞅仍叫?，越節(jié)能。3待間歇反應穩(wěn)定，反應釜釜溫在近120，亦即釜液相二丙酮醇濃度在7080%時，探索連續(xù)補充新鮮丙酮，連續(xù)采出反應生成液、并連續(xù)輸入蒸餾，亦即整個流程全部連續(xù)的可能性，始終維持反應進出料和產(chǎn)出液中二丙酮醇濃度基

2、本恒定。4在始終維持蒸餾釜溫不超過120的條件下，探索脫丙酮塔、二丙酮塔的最低真空度，以尋求最適宜的冷凍水水溫，提高冷凍機的產(chǎn)能和降低能耗。探索這二塔最佳操作條件。5由于沒有丙酮精餾塔，系統(tǒng)中異丙叉丙酮這些中間餾分有可能會不斷的積累。通過試生產(chǎn)，觀察異丙叉丙酮是否積累？若積累的話，勢必積累到一定量后，會影響二丙酮醇的質量（水溶性），則需要通過試生產(chǎn)，探索出生產(chǎn)了幾釜后，須將這些異丙叉丙酮除去，除去的方法，或是將多次循環(huán)的丙酮送往異丙叉丙酮釜精制提純丙酮；還是設法將異丙叉丙酮集中留在二丙酮醇中，將這批二丙酮醇，送往異丙叉丙酮裝置生產(chǎn)異丙叉丙酮；還是其他。6需通過試生產(chǎn)，累計統(tǒng)計出二丙酮醇的收率，

3、轉化率和選擇性；蒸餾的收率；丙酮、苯酐、氫氧化鈉的單耗；水電汽的單耗；建立技術經(jīng)濟指標。7操作工時、勞動組織和崗位定員通過試生產(chǎn)確定。8物料衡算和能量衡算待工藝成熟并測得相應的數(shù)據(jù)后繼續(xù)編算。二丙酮醇工藝規(guī)程一、產(chǎn)品概述：品名：雙丙酮醇化學名：4-羥基-4-甲基-2-戊酮英文名稱：diacetone alcohol，4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone結構式：實驗式：C6H12O2 分子量：116.16理化性質：外觀：具有輕微的鄰人愉快的氣味的透明、無色液體，逐步轉化黃色并變深。沸點（760mmHg）：167.9熔點：-47蒸汽壓Antoine安托萬方程：其中：P蒸汽壓

4、力，mmHg；T溫度，比重(20/20)：0.940比熱：0.45蒸發(fā)熱：110.0 kcal/kg其他：與水互溶，與水共沸99.7，氣相中含水75%。質量標準：項目特殊指標（精細化工）常規(guī)指標（油漆、保興）密度（r20）（g/cm3）0.9380.941或0.932密度（r25）（g/cm3）0.9350.938色度（Pa-Co） 25蒸餾范圍，760mmHg100%98%初餾點， 135148干點， 172170不揮發(fā)物，g/100ml 0.01嗅味a無殘臭水分a，重量% 0.1b酸度(以乙酸計)，wt% 0.010.2水溶性本品與任何比例蒸餾水皆可混合。水溶性(溶于23倍水) 無乳濁或分

5、層純度a，%98.0注a：為可選的項目注b：此限值可確保本品在20時與19倍體積99%庚烷混合，不產(chǎn)生混濁現(xiàn)象。用途：它用作氫鍵和極性物質的溶劑。它與水互溶，用作水基涂料的溶劑。它用作樹脂和蠟凈化的萃取溶劑。二丙酮醇更適用于配制具有促進流平特性的凹版印刷墨水。二丙酮醇在同一分子中具有羥基和羰基，是制備甲基異丁基甲酮、甲基異丁基甲醇、異己二醇的中間體。它還用作金屬清洗化合物、液壓油，紡織剝色劑、噴漆稀釋劑、金屬清潔劑、木材防腐劑、藥物的防腐劑、抗凍劑等。注意事項：采用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設備和工具。密閉操作，注意通風。工作場所最高容許濃度（前蘇聯(lián)）100mg/m3，急性

6、毒性LD50：4000 mg/kg(大鼠經(jīng)口)；13500 mg/kg(兔經(jīng)皮)。貯藏：第3類易燃液體，中國危險貨物編號1148。儲存于陰涼、通風的庫房。庫溫不宜超過30。遠離火種、熱源。應與氧化劑、還原劑、堿類分開存放，切忌混儲。貯存在適當?shù)挠袠撕灥娜萜鲀?nèi)，或貯存在適當?shù)摹⒔?jīng)檢查核準的貯槽或貯存罐內(nèi)。儲區(qū)應備有泄漏應急處理設備和合適的收容材料。二、原輔材料質量標準、包裝材料規(guī)格：（1）丙酮分子式：實驗式：C3H6O在常溫下,丙酮是無色透明、易揮發(fā)的液體，有令人愉快的氣味，與水互溶。其主要物理性質見下表：性質數(shù)據(jù)分子量58.08凝固點，-94.7沸點（101.3kPa），56.2燃燒熱，kJ/

7、 mol1804生成熱（20），kJ/ mol235.2閃點（閉杯法），-18自燃點，538折射率nD201.35868液體比熱容（20），kJ/(kg K)2.135粘度（20），mPa s0.32密度（20），g/cm30.783空氣混合物爆炸范圍（丙酮體積，20），%上限13下限2.13GB/T 6026-1998工業(yè)丙酮項目工業(yè)一級品外觀透明液體色度Hazen單位（鉑-鈷號） 5密度（20）,g/cm30.780.792餾程（0,101325Pa） （包括56.1） 1.0蒸發(fā)殘渣,（m/m） %0.003高錳酸鉀時間試驗（25）, min60醇含量（m/m） %0.3水分（m/m）

8、%0.4酸度（以乙酸計）（m/m） %0.003水混溶性試驗合格（2）氫氧化鈉（燒堿）分子式：NaOH分子量：40工業(yè)用固體氫氧化鈉質量標準 GB209-1993項目指標優(yōu)等品一等品合格品氫氧化鈉，% 96.096.095.0碳酸鈉，% 1.31.41.6氯化鈉，% 2.72.83.2三氧化二鐵，% 0.0080.010.02（3）鄰苯二甲酸酐（苯酐）分子式：經(jīng)驗式：C8H4O3分子量：148.11。質量標準：HG2-319-79指標名稱技術指標優(yōu)等品一等品合格品外觀 白色鱗片狀或結晶性粉末白色或微帶其它鱗片狀或結晶粉末 熔融色度 2050100熱穩(wěn)定色度 50150結晶點 130.5130.

9、3130.0純度 99.5%99.5%99.0%游離酸含量 0.5%0.5%0.5%灰分 0.05%（4）鋼桶采用GB/T325-2000包裝容器 鋼桶中200升(53美加侖)小開口鋼桶。三、化學反應過程和生產(chǎn)流程（1）反應由丙酮的低溫縮合制二丙酮醇的化學反應式如下：反應是放熱的。按報道中的反應熱為：3.5kcal/mol（J.Appl.Chem.(London）13, 717,1963，Rev. Chem.15(12) 7368,1964），4.9 kcal/mol（Chem. Eng. Japan, 30 (12)1124, 1966），7.8 kcal/mol（University mi

10、crofilms publ. No 12600）或8.19 kcal/mol（J.A.C.S. 58. 3112. 1936）。反應是可逆的，平衡的組成取決于溫度。連串反應是二丙酮醇脫水，生成異丙叉丙酮：異丙叉丙酮的生成也是可逆的，但是平衡趨向于異丙叉丙酮一邊。水和異丙叉丙酮低濃度時，逆反應(異丙叉丙酮與水生成二丙酮醇)可忽略。二丙酮醇和異丙叉丙酮與丙酮、二丙酮醇或異丙叉丙酮進行醛醇縮合生成更大的產(chǎn)物，如異佛爾酮和異木酮isoxylitone。從丙酮生成二丙酮醇對于丙酮是二級、二丙酮醇生成丙酮對于二丙酮醇是一級、以及二丙酮醇生成異丙叉丙酮對于二丙酮醇也是一級。所有三個反應都是堿催化。丙酮通過醇

11、醛自身縮合生成二丙酮醇可被各種固體堿催化，如堿土金屬氧化物La2O3、ZrO2,和Ba(OH)2 13。堿土金屬氧化物對反應的活性按下述程序：BaO SrO CaO MgO （G. Zhang, H. Hattori, K. Tanabe, Appl. Catal. 36 (1988) 189197; G. Zhang, H. Hattori, Appl. Catal. 40 (1988) 183190.）和活性區(qū)域是表面OH-基團。反應還可以被羥鎂鋁石類基于水滑石催化劑催化。（D. Tichit, M.N. Bennani, F. Figueras, R. Teissier, J. Kerv

12、ennal, Appl. Clay Sci. 13 (1998) 401415.）。以液體觸媒來說，往往用NaOH及KOH的水溶液（Ger. 1052970,1959）（Brit. 917782,1963）（Can. 769084,1967）其他專利規(guī)定的液體觸媒是溶于丙酮中的堿金屬（Brit. 968151，1964）但這些液態(tài)觸媒的缺點是：必須向反應混合物中用H3PO4，H2SO4或苯磺酸來中和和并以之分離（Brit.968151，1964）。丙酮縮合成二丙酮醇反應為可逆反應，是受反應平衡的限制。由丙酮生成二丙酮醇的平衡轉化率甚低，并隨溫度之增加而減少如下：溫度，丙酮之轉化率，重量%023

13、.11016.92012.1309.1這種平衡在低溫下反應較為有利。但在低溫下的反應速率也較低。從而實際的反應溫度應在020范圍內(nèi)是一種經(jīng)濟上的折衷辦法。一般在工業(yè)上采用的操作溫度大約在10左右（Chem. Eng. Japan, 30(12)1124, 1964），丙酮在液相中經(jīng)堿催化縮合轉化為二丙酮醇。進料丙酮中酸性組分中和了這催化劑。原料丙酮中如含有異丙叉丙酮和其他高沸點雜質，就會顯著地減低縮合觸媒的活性。因此在丙酮進入縮合反應器之前，一般先要除去這些雜質（Chem. Eng. Japan,30(12)1124,1964）。又報告稱水能抑制丙酮的醇醛反應，所以采用含水量不大于0.5%（重

14、量計）的丙酮是有利的（Brit. 968151,1964）（Brit. 881918，1961）。根據(jù)報道丙酮在醇醛縮合罐中的停留時間約在220分鐘左右（US 2130592,1938）（US 2827490,1958）（US 2889369,1956）。實際操作中，在210分鐘的停留時間里約可取得8090%之平衡轉化率（US 2130592,1938）。二丙酮醇的時空得率據(jù)報約0.10.2kg/h/kg觸媒（Rev. Chimie (Bucharest)15(10)595600,1964）。二丙酮醇的選擇性約為9095%（重量）（Hydrocarbon Process 205 Nov.196

15、9）異丙叉丙酮和高分子縮合物如三丙酮二醇是這反應的付產(chǎn)物（Brit. 968151,1964）（J.Appl.Chem. (London）13, 717,1963)。由于丙酮縮合成二丙酮醇反應的平衡是大大地偏于反應物丙酮的一方，為使反應向產(chǎn)物二丙酮醇方向進行，方法是在一個Soxhlet提取器（見圖）內(nèi)進行，丙酮從冷凝器中冷凝下來，回流入催化劑中生成二丙酮醇，溢流吸回到燒瓶內(nèi)。燒瓶內(nèi)由于丙酮沸點低重新又蒸發(fā)，二丙酮醇的沸點比丙酮高就積存在燒瓶內(nèi)。此反應的關鍵是催化劑不溶于丙酮及二丙酮醇，因此催化劑不會到燒瓶中，二丙酮醇不再和催化劑接觸，使產(chǎn)物移出平衡體系之外，因此總是丙酮不地進行反應。使平衡朝產(chǎn)

16、物方面進行，這樣可以得到70的產(chǎn)率。陰離子交換樹脂丙酮縮合成二丙酮醇容易的被各種弱堿(Amberlyst A21)和強堿(Amberlyst A26)樹脂催化。該樹脂還包括Amberlite IRA900、國產(chǎn)D261、2017等季胺基團陰離子交換樹脂。買來時若是氯化物狀態(tài)，必須用1.5M氫氧化鈉水溶液預處理。又有報道對于陰離子交換樹脂二丙酮醇生成速率受孔擴散控制，具有粒子直徑1mm的多孔粒子，粒子內(nèi)部擴散是很重要的。擴散限制促進生成異丙叉丙酮。反應混合物中水對決定反應速度、產(chǎn)物的選擇性和催化劑的壽命起著很重要的作用。反應中添加水可增加催化劑壽命和二丙酮醇選擇性，但是降低反應的速率。華東化工學

17、院工業(yè)催化研究所采用華東化工學院工業(yè)催化研究所開發(fā)的849#均相催化劑，4臺帶攪拌反應器串聯(lián)，階梯式降溫，停留時間分別為室溫15min、1060min、560min、0120min，二丙酮醇得率可達18.8%。英國專利BP1527033反應器為反應溫度逐個降低并串聯(lián)成列的多個反應器。第一個反應器維持在約室溫，最后一個反應器維持在-20溫度。其間的反應器的反應溫度維持在這兩個之間，并逐一降低。在單一的反應器推薦溫度在+10-10?；谠媳?.04%w/w和1%w/w量的氫氧化鉀和甲醇從第一個反應器或另外任一個或所有后續(xù)反應器投入。丙酮從第一反應器投入。反應產(chǎn)物添加磷酸中和，pH7.0。殘留在

18、粗二丙酮醇產(chǎn)物中溶解鹽量越小越好，由于這將助長在后續(xù)蒸餾提純中二丙酮醇返回成丙酮和脫水生成異丙叉丙酮。中和了的反應產(chǎn)物進入第一蒸餾塔，其中低于二丙酮醇沸點的化合物包括未轉化的丙酮和甲醇從塔頂除去，產(chǎn)物包括二丙酮醇和高沸點化合物從底部離去，并投入第二蒸餾塔。在第二蒸餾塔中二丙酮醇作為產(chǎn)物從塔頂分離，高沸點化合物則留在塔底。在給定溫度下被溶解的堿催化劑在5100ppm范圍內(nèi)醛醇縮合的速率顯著地取決于被溶解的催化劑濃度。因而，事實上溶解的堿在100ppm以上醛醇縮合反應動力學上獨立于催化劑濃度，而當溶解堿僅小于5ppm，丙酮的醛醇縮合非常的慢。本工藝是參照發(fā)表的西德工廠的實際經(jīng)驗，稍作修改。采用固體

19、氫氧化鈉為催化劑，反應溫度-1010，丙酮在固堿反應器中停留時間5060min（在試車時須摸索在已定的停留時間內(nèi)確定最高轉化率的進料溫度），約有78%二丙酮醇生成。由于丙酮中含有少量水和副反應生成水，少些水對反應有利，所以有部分氫氧化鈉被溶解，二丙酮醇在堿性條件下不穩(wěn)定，反應液須用苯酐中和。反應生成液進入蒸餾釜，丙酮又被蒸發(fā)循環(huán)至固堿反應器。二丙酮醇留在蒸餾釜中。如此循環(huán)，直至蒸餾釜釜溫升至115120，二丙酮醇含量7080%時，該釜反應結束。溫度大于120，二丙酮醇易分解。蒸餾釜pH控制在4.8（上海溶劑廠工藝規(guī)程）。（2）蒸餾為使溫度不超過120，采用二塔連續(xù)真空蒸餾。二塔均為金屬絲網(wǎng)填料

20、塔。第一個塔脫丙酮塔將沸點低于二丙酮醇的丙酮、異丙叉丙酮和二丙酮醇和水共沸物分離去。塔頂真空約120mmHg 106mmHg，丙酮溫度10.8 8，異丙叉丙酮溫度75.2 72,二丙酮醇113 110。該塔填料高度6.5m填料，阻力降3040mmHg，塔釜真空約160mmHg 146mmHg，塔釜溫度二丙酮醇120.5 118。塔頂流出物回反應系統(tǒng)，若異丙叉丙酮積累多了或由此影響到二丙酮醇質量了，則將塔頂流出物引入異丙叉丙酮工段，加工成異丙叉丙酮。第二塔成品塔將高于二丙酮醇沸點的雜質從塔釜除去。塔頂真空約116mmHg 60mmHg，丙酮溫度10.1-3.0，異丙叉丙酮溫度74.459，二丙酮

21、醇11296。該塔填料高度5.0m,填料，阻力降2530mmHg，塔釜真空約146mmHg90mmHg，塔釜溫度118二丙酮醇106。四、生產(chǎn)工藝過程及工藝條件（1）反應將8噸丙酮投入10m3蒸餾釜，加熱使之汽化，汽化量約為3000kg/h，經(jīng)蒸餾塔及冷凝器冷凝，部分冷凝液約500kg/h回流入塔，部分以2500kg/h速率經(jīng)河水冷卻器、冷凍水冷卻器，將液體溫度降至-1010，然后進入4個并聯(lián)的固堿反應器和裝有苯酐的配酸槽，pH調整為7.0？，此時約78%二丙酮醇生成。反應生成液回入蒸餾釜。低沸點的丙酮重又蒸發(fā)，而二丙酮醇則留在蒸餾釜內(nèi)，如此不斷循環(huán)，二丙酮醇在蒸餾釜內(nèi)不斷積累，釜溫也不斷上升

22、，到釜溫達115120，二丙酮醇含量將達7080%，終止反應。整個過程約2天。1天含量7080%二丙酮醇產(chǎn)量約8噸。（2）蒸餾脫丙酮塔塔頂真空度通過放空控制在106mmHg，頂溫72？，塔底真空度約146mmHg，釜溫118。壓差40mmHg由脫丙酮塔再沸器加熱蒸汽控制。7080%二丙酮醇以400kg/h進料量進入脫丙酮塔塔中，丙酮、異丙叉丙酮和二丙酮醇和水共沸物從塔頂分離出來進入丙酮槽，粗二丙酮醇從塔底由塔底液位自控，排入二丙酮塔塔釜。這塔必須控制塔底餾出物異丙叉丙酮低于0.5%或成品二丙酮醇溶于23倍水中無乳濁或分層。成品塔塔頂真空度通過放空控制在60mmHg，頂溫96，塔底真空度約90m

23、mHg，釜溫約106。釜液不斷由塔釜循環(huán)泵經(jīng)降膜蒸發(fā)器循環(huán)，同時加熱汽化，成品塔壓降由降膜蒸發(fā)器加熱蒸汽調節(jié)。成品二丙酮醇由塔頂蒸出，收集于產(chǎn)品槽，而高沸點的殘液鄰苯二甲酸鈉鹽和三丙酮醇等留于釜中，一定量后集中處理。五、生產(chǎn)過程中間控制及中間體、半成品的質量標準和檢驗方法（1）中間控制反應蒸餾塔頂溫為5556。釜溫不得超過120。每班測定釜液pH，pH4.8蒸餾脫丙酮塔：真空度106mmHg，頂溫72，釜溫120成品塔：真空度60mmHg，頂溫96，（2）中間分析比重法分析二丙酮醇含量標樣分析：由于二丙酮醇容易分解，市場上買到的標樣二丙酮醇或由蒸餾得到的純二丙酮醇經(jīng)一段時間貯存，其含量因分解而

24、下降，因而必須測定其含量。丙酮0.8043，二丙酮醇0.9474，二者混合溶液的比重與濃度成線性關系，因而可采用比重法分析二丙酮醇含量。只要測得10時標樣的比重，如0.9436，然后從下圖得到二丙酮醇濃度97.3%。同樣0丙酮比重為0.8186，二丙酮醇比重為0.9560。20丙酮比重為0.7920，二丙酮醇比重為0.9377?？稍?，10，20中任取一種溫度測定標樣比重，來求取二丙酮醇的濃度。二丙酮醇丙酮的濃度比重關系圖（10）反應液濃度測定：在反應條件下，二丙酮醇在丙酮中的濃度處在025%范圍內(nèi)。為了進行反應液濃度分析，必須做出此濃度范圍內(nèi)濃度與比重的標準曲線。采用10作為標準溫度，先測定

25、純丙酮的比重，然后配制5%、10%、14%、18%、22%、26%二丙酮醇的丙酮溶液，在10下測定各溶液的比重。然后以比重為橫坐標，濃度為縱坐標，繪制濃度比重標準曲線圖。只要測得10時樣品的比重，就可從濃度比重標準曲線圖得到二丙酮醇濃度。注：對于含有水和丙酮高聚物的系統(tǒng)誤差較大。色譜分析六、技術安全與防火1由于本工段所使用的原料丙酮是屬于易燃易爆物品，所以防火防爆是最重要的，工段內(nèi)絕對禁止煙火，并備有滅火機，砂箱等防火設備。2本產(chǎn)品生產(chǎn)過程中需用固體燒堿，敲碎時應帶面罩防止皮膚腐蝕，搬運時應帶膠皮手套。3工段內(nèi)使用的電器開關必需是防爆型，馬達及照明亦是防爆式的。4車間空氣中二丙酮醇允許含量為2

26、40mgm3(美國標準)。5工段內(nèi)嚴禁穿帶釘鞋子，不準用鐵的工具敲打設備，以免發(fā)生火花，引起火災。6管道及設備均應有接地，避免靜電，房屋必需有良好避雷裝置。7保持道路通暢，消防車可以不受阻礙，原科或成品桶不得亂放。七、綜合利用及三廢治理不合格產(chǎn)品的處理1生產(chǎn)中的回收丙酮，可以作原料使用。2分水器中分出來的堿液，需經(jīng)蒸餾，蒸出丙酮供反應投料用。含堿廢水可用于異丙叉丙酮洗釜及中和磷酸之用；或用于本產(chǎn)品蒸餾釜洗滌，中和苯酐成中性允許排放之廢水。3本產(chǎn)品的副產(chǎn)品異丙叉丙酮是另一品種產(chǎn)品，故無副產(chǎn)品。4本產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)不合格可以送往異丙叉丙酮處理，生產(chǎn)異丙叉丙酮。八、操作工時與生產(chǎn)周期反應操作：約2天一釜。蒸

27、餾操作：約1天一釜。九、勞動組織和崗位定員反應操作：四班三運轉，每班包括組長2人，包括加堿、苯酐等操作。蒸餾操作：四班三運轉，每班1人。中控分析：四班三運轉，每班1/4人，承擔粗制品和成品分析。原料丙酮、氫氧化鈉、苯酐和成品二丙酮醇分析：品質部承擔。十、設備一覽表和主要設備生產(chǎn)能力二丙酮醇反應設備一覽表序號流程圖位號名稱規(guī)格及內(nèi)部結構說明數(shù)量主要材質備注1V600回收丙酮高位槽V=5m3 立式平底平蓋F160026001碳鋼2V601丙酮高位槽V=5m3 立式平底平蓋F160026001碳鋼3R601AB反應釜V=10m3臥式，2碳鋼列管蒸發(fā)器，F(xiàn)=36m22碳鋼4T601AB反應塔F9006

28、000，2”拉西環(huán)(利用)或1.5”矩鞍環(huán)（佳）2碳鋼5E600AB塔頂回流冷凝器臥式列管式熱交換器F6002200，F(xiàn)=20m2，2碳鋼6E601AB反應冷凝器臥式列管式熱交換器F7004500，F(xiàn)=120m2，2碳鋼7E602-1AB反應液河水冷卻器列管式熱交換器F=20m2，立式2碳鋼8E602-2AB反應液河水冷卻器列管式熱交換器F=20m2，立式2碳鋼9R602-14AB固堿反應器V=1.65m3，立式，錐底F10001820，8碳鋼10V602AB配酸槽立式，錐底2不銹鋼11V603-1,2AB廢堿水槽V=3.15m3，1000150021004碳鋼12V604粗二丙酮槽V=13.

29、8m3，2400360018001碳鋼13E603粗制品槽放空冷凝器臥式列管式熱交換器F=20m2，1碳鋼13E604尾氣放空冷凝器列管式熱交換器F=20m2，臥式1碳鋼二丙酮醇蒸餾反應設備一覽表序號流程圖位號名稱規(guī)格及內(nèi)部結構說明數(shù)量主要材質備注1P101A,B原料泵化工離心泵Q=1M3/H，H=10M2組合件2E101脫丙酮塔再沸器熱虹吸再沸器，F(xiàn)=33M2，6002500(管長)，立式列管383，n=110，I程1碳鋼3T101脫丙酮塔填料塔60013518填料總高6.8M，分3段1塔體碳鋼4E102脫丙酮塔冷凝器冷凝器，F(xiàn)=50M26003000(管長),列管252.51碳鋼5E103

30、脫丙酮塔尾冷器冷凝器，F(xiàn)=12M23002000(管長),列管252.51碳鋼6V102輕組分槽V= 4M3，立式，平底平蓋160022001碳鋼7V301脫丙酮塔真空罐V=0.5M3，立式，橢圓封頭700800(直筒長)1碳鋼8P301脫丙酮塔真空泵水環(huán)真空泵，真空70mmHg抽氣量=80m3/h1碳鋼9P102A,B塔釜循環(huán)泵化工離心泵Q=7M3/H，H=12M2碳鋼10E104降膜再沸器降膜再沸器，F(xiàn)=33M2，6002500(管長)，立式列管383，n=110，I程1碳鋼11T102二丙酮醇塔填料塔8006934填料總高5.2M，分2段1塔體: 碳鋼12E105二丙酮醇塔冷凝器冷凝器，

31、F=50M26003000(管長) 列管252.5，1碳鋼13V102塔蒸餾釜V=6M3，臥式，橢圓封頭16003000(直筒長)1碳鋼14E106二丙酮醇塔尾冷器冷凝器，F(xiàn)=12M23002000(管長) 列管252.5，1碳鋼15V105殘液槽AV=0.5M3，臥式，橢圓封頭6001600(直筒長)1碳鋼16V104A，B產(chǎn)品槽V= 6M3，立式，平底平蓋180024002碳鋼17V302二丙酮醇塔真空罐V=0.5M3，立式，橢圓封頭700800(直筒長)1碳鋼18P302二丙酮醇塔真空泵水環(huán)真空泵，真空20mmHg抽氣量=180m3/h1組合件十一、技術經(jīng)濟指標上海溶劑廠間歇法消耗指標丙

32、酮 1.22噸苯酐 4kg固體燒堿(工業(yè)用，95%)100kg水蒸氣 6噸電 55度冷卻水 200m3十二、物料衡算和熱量衡算甲、物料衡算原料丙酮含水量不大于0.5%（重量計），比重0.793kg/L。反應釜10m3，裝料8.0m3計，8.0m3*793kg/m3=6344.0kg.，其中：丙酮6312.3kg，水31.7kg。反應結束二丙酮醇含量以70%計，6312.3*70%=4418.6kg。進料出料一、反應丙酮6344.0.0kg(8.0m3)粗二丙酮醇6371.7kg其中：丙酮6312.3kg 其中：二丙酮醇70%4418.6kg水31.7kg丙酮28%1767.5kg苯酐17.7k

33、g異丙叉丙酮2%106.6kg氫氧化鈉95%10.0kg水54.0kg其中：氫氧化鈉9.5kg鄰苯二甲酸鈉25.0kg水0.5kg合計6371.7kg合計6371.7kg1個反應釜反應時間以48小時計，2個反應釜1天得到1釜粗二丙酮醇6371.7kg。蒸餾塔進料量則6371.7/24=265.5kg/h，以300kg/h連續(xù)進料計。二丙酮醇與水共沸99.7，氣相中含水75%(溶劑廠數(shù)據(jù)）。進料出料二、蒸餾脫丙酮塔粗二丙酮醇300.0kg脫丙酮塔頂物91.5kg其中：二丙酮醇70%208.1kg其中：丙酮83.2kg丙酮28%83.2kg異丙叉丙酮5.0kg異丙叉丙酮2%5.0kg二丙酮醇0.8

34、kg水2.5kg水2.5kg鄰苯二甲酸鈉1.2kg脫丙酮塔底物208.5kg其中：二丙酮醇207.3kg鄰苯二甲酸鈉1.2kg合計300.0kg合計300.0kg二丙酮醇塔脫丙酮塔底物208.5kg二丙酮醇塔頂物 二丙酮醇207.3kg其中：二丙酮醇207.3kg二丙酮醇塔底物 鄰苯二甲酸鈉1.2kg鄰苯二甲酸鈉1.2kg合計300.0kg合計300.0kg乙、熱量衡算和設備計算反應原料丙酮含水量不大于0.5%（重量計）。（1）反應丙酮進料2500kg/h，則：2500kg/h/0.793kg/L=3152L/h。反應停留時間220分鐘，以20分鐘計，反應器容積3152*（20/60）=105

35、0L。設計反應容積1.2m3，4臺。固體氫氧化鈉比重2.13 kg/m3，工業(yè)品片堿為0.25-1cm2，厚的白色片狀，堆積密度800-1000kgm3。其中固堿所占體積800kg/2130kg/m3= 0.376m3，1000kg/2130kg/m3=0.469m3?？障堵蕿?2.453.1%。4臺1.2m3反應器的反應液的容積32.5 m3。反應器停留時間5060分鐘。進料管直徑計算，流速以0.5m/s計：(3152L/h/1000/3600/0.5/0.785)0.5=0.047，取DN50。（2）反應溫度10。反應熱以8.19 kcal/mol計，丙酮比熱0.54 kcal/kg，二丙

36、酮醇比熱0.45 kcal/kg。二丙酮醇生成以7%計，則生成2500kg/h*7%=175kg/h相當于3.02kgmol/h。則反應熱8.19*3.02*1000 =24700kcal/h，使反應液溫升24700kcal/h/2500/（0.54*0.93+0.45*0.07）=18.5。倪勝堯提供溫升10，最高15。（3）反應蒸餾釜計算：3000kg/h丙酮汽化量，回流500kg/h，餾出2500kg/h。丙酮汽化熱125kcal/kg，則3000kg/h*125kcal/kg=375000kcal/hK以250kcal/m2h，5kg/cm2(表)蒸汽計：dt=158-120=38，加

37、熱面積375000/(250*38)=40 m2加熱水蒸汽量：水蒸汽汽化熱2088.4kj/kg相當于500kcal/kg計：375000/500=750kg加熱蒸汽管直徑DN65疏水器（4）反應蒸餾塔徑，空速以0.5m/s計氣相管，氣體速度以10m/s計，用DN200（5）反應蒸餾河水冷凝器丙酮 5656冷卻水4033dt=(16-23)/ln(16/23)=19.2塔頂回流冷凝器20m2，冷凝器120 m2K=375000/（140*19.2）=140kcal/ m2h冷凝液管，用DN80管冷卻水375000/（40-33）=54噸/小時，選用DN125管（6）反應液河水冷卻器丙酮比熱0.

38、54kcal/kg，用河水將丙酮從56冷卻到40，帶走熱量2500*0.54*（56-40）=21600kcal/h。丙酮 5640冷卻水4033dt=(16-7)/ln(16/7)=10.9K以200kcal/m2h，傳熱面積21600/200/10.9=9.9 m2，用20 m2冷卻水21600/(40-30)=3噸/小時，選用DN50（7）反應液冷凍水冷卻器再用冷凍水將丙酮從40冷卻到5，帶走熱量2500*0.54*（40-5）=47250kcal/h。丙酮 405冷凍水50dt=(35-5)/ ln (35/5)=15.4K以200kcal/m2h，傳熱面積47250/200/15.4

39、=15 m2，用20 m2冷凍水47250/(5-0)=9.45噸/小時，選用DN50反應所需冷凍水冷量47250*2=94500kcal/h。一般說來，液體混合物沸點相差在100以上，可將溶液重復蒸餾多次即可達到分離的目的，如沸點相差在25以下，則需采用分餾柱，沸點相差越小，則需要的分餾裝置越精細。二丙酮醇沸點167.9，丙酮沸點58。蒸餾（1）脫丙酮塔 連續(xù)蒸餾，處理量20噸/天粗二丙酮醇，即800kg/h計，二丙酮醇含量70%。1mol丙酮標準狀態(tài)體積22.4L，重量58g。塔頂真空度100mmHg，體積L。丙酮蒸汽密度58/170.2=0.341kg/m3。塔釜0.021MPa，塔頂0

40、.016MPa。121.6mmHg 參照SW型網(wǎng)孔波紋填料，SW型網(wǎng)孔波紋填料塔最大分離功的工作負荷的汽相動能因子F=1.52.0 m/s (kg/m3)0.5，相當于其液泛限的80%左右，對應的分離效率為每米6.67.0塊理論板。工作負荷下每米填料壓降2.79mmHg，每塊理論板壓降為0.42mmHg，與CY型金屬絲網(wǎng)波紋填料相當。常壓蒸餾最高達每米填料9.5塊理論板，而且在F=0.51.5 m/s (kg/m3)0.5負荷范圍內(nèi)填料效率變化不大。真空蒸餾SW填料也隨著操作壓力降低，汽相動能因子減少，填料效率上升，最高達每米填料12塊理論板，此時噴淋密度僅0.2/t/m2h?？账幽芤蜃?，

41、空塔速度V=2.573.42m/s。塔頂餾出物800*（100%-70%）=240kg/h丙酮。假定塔頂回流比2：1，回流量240*2=480kg/h。塔頂氣體重量流量240+480=720kg/h。氣體流量720/0.341=2111m3/h=0.586m3/s。塔徑：，塔徑取600mm。丙酮汽化熱125kcal/kg，塔頂熱量：720kg/h*125kcal/kg=9*104 kcal/h，真空度100mmHg，丙酮沸點7，冷凍水進出溫度05，塔頂冷凝器dT=4，傳熱面積：9*104 kcal/h/（4*240490）=4694m2。取50+12 m2。？若冷凍水進出溫度-7-2，塔頂冷凝

42、器dT=11.3，傳熱面積：9*104 kcal/h/（11.3*240490）=16.233 m2。管殼式冷凝器：飽和有機質蒸汽（減壓下且含有少量不凝性氣體）鹽水240490kcal/m2h。塔釜加熱量9*104 kcal/h，3kg/cm2（表）蒸汽2135.7kj/kg，溫度143，dT=143-118=25，加熱面積9*104/（25*250）=14.4m2。選用33m2。目前生產(chǎn)：進料量為300kg/h，二丙酮醇含量70%，塔頂餾出物300*（100%-70%）=90kg/h丙酮。假定塔頂回流比2：1，回流量90*2=180kg/h。塔頂氣體重量流量90+180=270kg/h。氣體

43、流量270/0.341=792m3/h=0.220m3/s。空塔速度0.220/(0.6*0.6*0.785)=0.779m/s，空塔動能因子：0.779=0.45 m/s (kg/m3)0.5。噴淋密度180kg/h/（0.6*0.6*0.785）=0.637t/m2h。（2）成品塔 連續(xù)蒸餾，處理量560kg/h計。1mol二丙酮醇標準狀態(tài)體積22.4L，重量116g。塔頂真空度60mmHg，體積L。丙酮蒸汽密度116/283.7=0.409kg/m3。空塔動能因子=，空塔速度V=2.343.12m/s。塔頂餾出物560kg/h丙酮。假定塔頂回流比2：1，回流量560*2=1120kg/h

44、。塔頂氣體重量流量560+1120=1680kg/h。氣體流量1680/0.409=4108m3/h=1.141m3/s。塔徑：，塔徑取800mm。二丙酮醇汽化熱110kcal/kg，塔頂熱量：1680kg/h*110kcal/kg=18.5*104 kcal/h，塔頂冷凝器，真空度60mmHg，二丙酮醇沸點96，河水進出溫度3235，塔頂冷凝器dT=62.5，傳熱面積18.5*104 kcal/h/（62.5*50150）=2060m2。取50+12 m2。管殼式冷凝器：高沸點碳氫化合物（減壓下）水50150kcal/m2h。塔釜加熱量18.5*104 kcal/h，3kg/cm2（表）蒸汽

45、2135.7kj/kg，溫度143，dT=143-118=25，加熱面積18.5*104/（25*250）=29.6m2。選用33m2。目前生產(chǎn)：進料量為210kg/h，塔頂餾出物210kg/h丙酮。假定塔頂回流比2：1，回流量210*2=420kg/h。塔頂氣體重量流量210+420=630kg/h。氣體流量630/0.409=1540m3/h=0.428m3/s?？账俣?.428/(0.8*0.8*0.785)=0.852m/s，空塔動能因子：0.852=0.54 m/s (kg/m3)0.5。*每套二丙酮醇裝置207kg/h，年產(chǎn)量1440噸。二套年產(chǎn)量約3000噸。蒸汽消耗：反應部分

46、：750kg/h一套，二套為1500kg/h。（二天一釜料，實際加熱時間約25小時即可，2500kg/h*7%=175kg/h, 4418.6kg/175/h=25.25h），所以二天中蒸汽消耗為37.875噸，平攤37.875/48=789kg/h。脫丙酮塔：9104300/800=3.375104kcal/h，相當于3.375104kcal/h/511kcal/kg=66kg/h。成品塔：18.59104300/800=6.938104kcal/h，相當于6.938104kcal/h/511kcal/kg=136kg/h。小時蒸汽耗量：1500+66+136=1.7噸/小時。每噸二丙酮醇蒸

47、汽消耗：(789+66+136)/0.207=4.79噸。工藝規(guī)程為6噸。冷卻水：反應(54+3)2=114噸/小時 成品塔6.938104kcal/h/3=23噸/小時小時冷卻水耗量：137噸每噸二丙酮醇冷卻水消耗：反應11425.25/48=60噸/小時+成品塔23噸/小時=83噸/小時，除以0.207噸/小時，每噸二丙酮醇冷卻水消耗400噸。工藝規(guī)程為200噸。冷凍：脫丙酮塔3.375104kcal/h+反應9.45104kcal/h=1213萬千卡/小時。十三、附錄附1：二丙酮醇中文名稱：雙丙酮醇，4-羥基-4-甲基-2-戊酮英文名稱：diacetone alcohol，4-hydro

48、xy-4-methyl-2-pentanoneCAS No.：123-42-2分子式：實驗式：C6H12O2 分子量：116.16理化性質：沸點（760mmHg）：167.9熔點：-47蒸汽壓Antoine安托萬方程：其中：P蒸汽壓力，mmHg；T溫度，比重(20/20)：0.940比熱：0.45蒸發(fā)熱：110.0 kcal/kg與水互溶，與水共沸99.7，氣相中含水75%。注意：（1）The diacetone alcohol was thermally unstable, particularly at temperatures above 140, when heated for sho

49、rt periods of time.二丙酮醇尤其在溫度高于140，要是短時間加熱，對熱不穩(wěn)定。（2）Azeotropes were found to exist at 760, 400, and 200 mm of mercury pressure.二丙酮醇在760、 400和200 mmHg時發(fā)現(xiàn)與水共沸。共沸物組成水84.3wt%，共沸溫度99.5，760mmHg。The azeotrope composition of 84.3 weight % water at 99.5. determined in this investigation does not check the val

50、ue reported by Shell Chemical Co. (8) of 87.3 weight % water at 98.8 .摘自“Ind. Eng. Chem., 1954, 46 (11), Vapor-Liquid Equilibria of the Diacetone AlcoholWater System at Subatmospheric Pressures “又：Diacetone alcohol is thermally unstable, especially at temperatures above 140C, therefore in order to a

51、void decomposition of diacetone alcohol the experiment has been made at lowered pressure (250 mmHg).二丙酮醇熱不穩(wěn)定，特別是在溫度高于140C，因此為了防止二丙酮醇分解，試驗在較低壓力(250 mmHg)進行。摘自“Investigation and simulation of the process of synthesis of mesityl oxide using reactive distillationV. Sokolov, N. Sedisheva”附2 丙酮丙酮Acetone，縮

52、寫B(tài)T；別名：阿西通、二甲基酮、二甲酮、醋酮、木酮英文名：Dimethyl ketone、2-propanone、KETONE PROPANE分子式：CH3COCH3經(jīng)驗式：C3H6OCAS No.：67-64-1 ID：1191分子量：58.08 物理性質：外觀：無色透明揮發(fā)性液體氣味：芬芳的，薄荷樣氣味溶解性：能與水,酒精,乙醚,氯仿,乙炔,油類及碳氫化合物相互溶解,并能溶解油脂和橡膠. 熔點：-94.6沸點：56.48相對密度：0.7972(20)蒸汽密度（空氣=1）：2.0閃點(閉杯)：-17.78(閉杯)蒸發(fā)速率（醋酸丁酯=1）：7.7毒性：大鼠經(jīng)中半數(shù)致死量9750毫克/千克，其蒸氣在空氣中最高容許濃度為400毫克/立方米；