-1-前言對于有機合成的順利進行來說，叔丁胺作為絕對不可以缺少的中間體，橡膠助劑N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(TBBS或NS)要想成功被制造出來，都是離不開它的，除此之外還有新的促進劑TBSI也對它有很大的依賴性，還有利福平咳喘速、殺蟲劑、除草劑、染料和著色劑等等藥物的制造也是離不開它的作用，除此之外，它還是很重要的涂料和潤滑油添加劑的共聚單體的一種，叔丁胺基乙醇甲基丙烯酸酯的制備也是以它作為基礎的。深入探討研究幾種叔丁胺合成路線生產(chǎn)成本具體情況，異丁烯直接胺化制備叔丁胺，十分的具有高性價比，對環(huán)境的污染和破壞也可以忽略不計，它有利于社會工業(yè)和社會經(jīng)濟的發(fā)展和進步。對于這個流程來說，HZP-II型催化劑連續(xù)反應基本上都可以超過三千個小時左右的時間，此時異丁烯單程轉化率基本上沒發(fā)生什么大的變化，產(chǎn)物叔丁胺選擇性基本上超過了99%，基本上它符合了生產(chǎn)的各種需求。因此，這項路線危險系數(shù)很低，對環(huán)境的破壞很小，可以很好的幫助低溫催化胺化的理論更加完善和成熟化。第1章文獻綜述1.1叔丁胺1.1.1叔丁胺的物理性質叔丁胺(tert-butylamine，TBA)，室溫下為一種具有氨味的無色透明易燃液體。分子量為73.14，分子式為，沸點43.6℃，熔點-72.6℃。相對密度(水=1.0)0.69，在水，丙酮以及乙醇等有機物比較容易溶解。其CAS號為75-64-9，結構簡式，結構式如圖l—l所示。圖1.1叔丁胺1.1.2叔丁胺的化學性質接近于別的種類的伯胺。然而來自于叔碳原子的立體效應，促使了選擇的多樣化。舉個例子，環(huán)氧乙烷產(chǎn)生反應，最后促進了叔丁氨基乙醇的行成，之后與高錳酸鉀產(chǎn)生氧化的反應，硝基叔丁烷最后得以行成。除此之外，處于穩(wěn)定性的方面考慮，來自叔丁胺的衍生物穩(wěn)定性更好，其次才是來自丁胺和仲丁胺的衍生物。舉個例子，它可以和醛產(chǎn)生反應，就會出現(xiàn)比較穩(wěn)定的衍生物，除此之外還有氯化氰，最后得到的也是比較穩(wěn)定的衍生物——仲丁氨基氰（主要用于蒸餾）。表1.1叔丁胺的性質指標程度穩(wěn)定性穩(wěn)定禁配物強氧化劑、強酸、酸類聚合危害不聚合分解的產(chǎn)物氨1.2原料的理化性質1、異丁烯（Isobutylene），別名：2-甲基丙烯(2-methylpropene)。分子式，結構式:圖1.2異丁烯表1.2異丁烯的用途與制法用途有機合成、高辛烷的航空汽油、丁基橡膠制法硫酸法-用50％的硫酸抽提餾份中的異丁烯；叔丁醇脫水等異丁烯的理化性質：表1.3異丁烯的理化性質分子量56.108熔點-140.4℃沸點（101.325kpa）-6.92℃液體的密度（-6.9℃，101.325kpa）626.2kg/m氣體密度（101.325kpa，25℃）2.307kg/m相對密度（101.325kpa，25℃，空氣=1）1.947比容（101.325kpa，21.1℃）0.40182m/kg氣液的容積比（15℃，100kpa）259臨界溫度144.7℃臨界壓力4000kpa臨界密度234kg/m熔化熱（140.4℃）105.7kJ/kg氣化熱（-6.9℃）22.117kJ/kg比熱容（氣體，101.325kpa，15.6℃）Cp=1.548kJ/（kg.K）Cv=1.400kJ/(kg.K)比熱容（液體，-10℃）2.176kJ/（kg.K）蒸汽壓（-105.1℃，7.5℃，100℃）0.133kpa，1100.14kpa，1800kpa表面張力（-10℃）0.016N/m導熱系數(shù)（氣體，101.325kpa，25℃）0.01694W/（m.K）導熱系數(shù)（液體，-10℃）0.1338W/（m.K）閃點＜-7℃燃點465℃折射率（液體，-25℃）1.3926空氣中的燃燒界限1.8％-9.6％（體積）最大火焰速度0.40m/s壓縮系數(shù)：表1.4異丁烯的理化性質壓力kpa50100200400溫度℃150.98490.96930.9452500.98870.97710.95400.9080氨（Ammonia）的相關特點表1.5氨的性質分子結構簡式氣味顏色是否易溶于水酸堿性刺激性臭味無色是形成氫氧化銨的弱堿性表1.6氨的用途主要用途氮肥、銨鹽、硝酸、尿素、丙烯腈、三聚氰酰胺、氫氰酸、無機試劑、藥品、染料、酸性中和劑、橡膠氧化劑、金屬表面氮化、制冷劑、液氨優(yōu)點是一種常用的非水溶劑和致冷劑，也是除了水以外最常用的無機溶劑。由于分子的內(nèi)部存在的極性和氫鍵，使液氨成為了一種優(yōu)良的溶劑，可以溶解的主要物質鉀、鈉、硫、磷和鹵化物、無機鹽、有機胺類、醇、醛、酚等物質。理化性質：表1.7氨的理化性質標識中文名：氨（液化的，含氨大于50％）；液氨危險貨物編號：23003英文名：Luquidammonia;ammoniaUN編號：1005分子式：CAS號：7664-61-7理化性質外觀與性狀：無色有刺激性惡臭的氣味分子量：17.031溶解性：易溶于水、乙醇、乙醚飽和蒸汽壓（kpa）：506.62/4.7℃相對密度（空氣=1）：0.6相對密度（水=1）：0.82液體密度（-73.15℃，8.666kpa）：729kg/m氣體密度（0℃，101.325kpa）：0.7708kg/m沸點（101.325kpa）：-33.5℃熔點（101.325kpa）：-77.7℃比容（21.1℃，101.325kpa）：1.4109m/kg氣液容積比（15℃，100kpa）：947臨界溫度：132.4臨界壓力：11277臨界密度：235熔化熱（-77.74℃，6.677kpa）：331.59kg/kJ氣化熱（-33.41℃，101.325kpa）：1371.18kg/kJ比熱容（101.33kpa，300K）：Cp=2159.97J/（kg/K）比熱比(氣體，46.8℃，101.325kpa)：Cp/Cv=1.307蒸汽壓（-20℃，0℃，20℃）：186.4kpa，410.4kpa，829.9kpa粘度（氣體，46.8℃，101.325kpa，25℃）：0.00982mpa.s粘度（液體，-33.5℃）：0.225mpa.s表面的張力（20℃）：21.5mN/m導熱的系數(shù)（100kpa，300K）：0.02470W/(m.K)導熱的系數(shù)（液體，10℃）：0.501W/(m.K）折射率（氣體，0℃，101.325kpa）：1.000383折射率（氣體，25℃，101.325kpa）：1000034421.3叔丁胺的用途它是一種有機合成，對于大家來說是十分重要的，除此以外它還是一種藥物合成中間體，在農(nóng)藥、制備醫(yī)藥、染料著色劑、橡膠促進劑還有化學試劑領域十分的受大家歡迎。1.3.1藥物合成表1.8叔丁胺合成藥物主要合成的藥物治療肺部感染藥物多種藥物中間體2-巰基吡啶甲酯在Cl作用下，生成2-叔丁基氨基硫酰基吡啶甲酸甲酯合成藥物之后的積極作用隨著近年來肺部及支氣管疾病如非典、禽流感、肺結核等傳染病肆虐，醫(yī)藥工業(yè)對其需求也快速增長。叔丁胺在醫(yī)藥行業(yè)中主要用于合成治療肺結核一線藥物利福平、治療支氣管炎和哮喘的速效藥物博利康尼和鎮(zhèn)靜藥物雙氯醇胺。叔丁胺、甲醛等和福酶素S鈉鹽反應得利福平的中間體3-甲?；宥“防Ｃ杆豐,叔丁胺還可用作合成治療支氣管炎、哮喘和肺氣腫等疾病的速效藥物氨哮素;合成鎮(zhèn)靜藥物氨雙氯醇胺等;合成抗抑郁藥鹽酸非他酮。

該化合物可進一步合成煙嘧黃隆，煙嘧黃隆是磺酰脲除草劑，可防止一年生和多年生禾本科雜草和某些闊葉雜草，叔丁胺與異硫氰酸酯縮合可得到農(nóng)藥殺螨隆，它可以保護果木、蔬菜、棉花、茶及觀賞植物等，對蚜蟲、粉虱等害蟲有很高的防效性1.3.2合成橡膠硫化促進劑叔丁胺是眾多的小噸位有機中間體的重要的組成部分，它有著很多很多的合成路線，下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展是離不開它的參與的，尤其是近年來輪胎行業(yè)的異軍突起，使對它們的需求越來越多了。

如果想要加工橡膠，硫化促進劑絕對不應該被忽略，只需要一點點促進劑，就可以使反應的速度得到很大的飛躍，硫化的速度也是這樣的，除此之外，硫化的溫度也會越來越低，硫化劑也會慢慢削減，硫化需要的時間也會越來越少，硫化膠的物理方面的性能也隨著改變了，尤其是對于磨損的耐好指數(shù)，伸縮的可能性和牢固性等等，如果硫化膠的耐老化程度越來越深，有利于噴霜現(xiàn)象的減少，可以使硫化膠的使用越來越普遍，越來越受歡迎，各種各樣的顏色，包括無色的橡膠制品都可以被制造出來。綜上所述，橡膠工業(yè)的發(fā)展，是離不開促進劑的，尤其是次磺酰胺類促進劑的重要性更加的凸顯。表1.9傳統(tǒng)次磺酰胺類硫化促進劑叔丁胺還可以用作合成另一種新型的橡膠硫化促進劑TBSI.圖1.2TBSITBSI屬于伯膠類促進劑的類別。同時它與TBBS比較，存在了許多優(yōu)勢，對于分子結構來說，1摩爾硫醇基苯并噻唑(MBT)是特別加上去的，分子量大促使了形成很好的熱穩(wěn)定性能，它的熔點對TBSS來說也領先了至少30℃，所以他存在的焦燒時間基本上和仲胺基次磺酰胺硫化促進劑保持相同的范圍，因此它的硫化速度也得到了很大的提高，不言而喻，只借助TBSI逐漸成為了一種趨勢，它很有希望能夠把大范圍的認可和使用，與此同時叔丁胺的消耗也會成為必然。因此TBSI是傳統(tǒng)促進劑最好的替代品。從全局的角度出發(fā)考慮，哪一條生產(chǎn)路線都是很不錯的選擇，都促進了我國相關的產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還促進了相關的資源的開發(fā)和利用的效率，促進了資源的科技轉化率，還有相關產(chǎn)業(yè)的轉化升級。1.4工藝路線根據(jù)歷史的記載，出現(xiàn)過了高達幾十種的叔丁胺的工藝路線，經(jīng)過國內(nèi)外專家學者的研究，下面介紹了一下主要被大家認可的路線。1.4.1.叔丁脲水解法水解尿素過程中所使用的溶劑為二甘醇或二元醇醚，水解加熱得到叔丁胺。表1.10叔丁脲合成路線叔丁脲水解法主要的步驟第一步為叔丁醇和尿素按摩爾比1：1的情況下，在約25℃下的濃硫酸溶液中發(fā)生縮合反應制得叔丁脲第二步是將第一步反應中所制備的叔丁脲，水解反應后得到叔丁胺第一種路線由叔丁醇與尿素制叔丁脲再水解：第二種路線由IBE與尿素制叔丁脲再水解：處于濃硫酸和叔丁醇的低溫反應的環(huán)境之下的尿素，叔丁脲硫酸鹽慢慢的顯現(xiàn)出來，氫氧化鈉會產(chǎn)生中和的反應，最后過量的硫酸就會形成了，叔丁脲借此機會出現(xiàn)，對它進行水解制備，叔丁胺就是這么被生產(chǎn)出來的，由于酸堿溶液的數(shù)量必須到位，它嚴重的腐蝕了各種儀器和設備，得到的也僅僅是不純粹的產(chǎn)品而言。除此之外，加熱的環(huán)節(jié)也是不可以避免的，高沸點的試劑也一直是起著作用，很難對它們進行回收和循環(huán)使用，所以想要制造叔丁胺，需要付出很大的人力物力。1.4.2N一叔丁酰胺水解法它在硫酸作用下進行的，以異丁烯與氰化物(苯乙腈)為原材料，N一叔丁酰胺最終才被產(chǎn)生出來，然后氫氧化鈉溶液進行水解反應，相應的羧酸以及叔丁胺最終被反應出來。260℃是它的基本的反應條件參數(shù)，它還有著5.0MPa的壓力。叔丁胺質量分數(shù)95.16％，把這兩步的參數(shù)加起來，最后得到了75%的反應總收率。圖1.3叔丁酰胺水解法合成路線高壓的外部環(huán)境是這個反應想要進行必須具備的條件之一，水解的發(fā)生也對各項因素有著很高的要求，除此之外每次都會出現(xiàn)新的苯乙酸，這是十分的不環(huán)保的，不符合綠色環(huán)保的理念。1.4.3.異丁烯一氫氰酸法(即Ritter法)甲酰胺皂化胺化工藝，即RITTER反應，硫酸的溫度在-20℃的時候，氫氰酸和異丁烯就會存在反應，N一叔丁酰胺是第一步的產(chǎn)物，當溫度處于20-50℃的范圍內(nèi)的時候，就會出現(xiàn)甲醇醇解的反應，想要的產(chǎn)物也就會隨之出現(xiàn)了。具體分為以下的流程：第一步叔丁胺硫酸鹽的生成：第二步叔丁胺硫酸鹽用氨中和制得叔丁胺，同時副產(chǎn)硫酸氫胺：該法工藝操作較為簡單、產(chǎn)品質量好，產(chǎn)品收率高，但是對強酸介質的使用是不可以避免的，儀器和設備必須抵抗它的腐蝕，主體設備和儀器尤其應該重視這個問題；大家都知道氫氰酸的分離，處理和循環(huán)利用的技術要求特別的嚴格，除此之外它的儲存、運輸也需要大量的人力和物力資源。還有就是，這是一種反應流程比較繁瑣的操作方法，它還涉及到了需要很多很多的酸堿。綜上所述，它的不足之處就是它的成本比較高了。1.4.4.氫氰酸一甲基叔丁基醚法甲基叔丁基醚和氫氰酸在常壓的環(huán)境下，催化劑一般情況下是濃度為96％的，需要不低于一個半小時，不超過一個小時的時間，保持60℃左右的恒溫，然后開始逐漸的反應，最后把甲醇溶液倒入它的里面，就會和作為副產(chǎn)物的甲酸慢慢地互相作用，甲酸甲酯也就生產(chǎn)出來了，然后再進行減壓蒸餾，使它消失，讓產(chǎn)物變得更加的純凈，然后把濃度是45％的氫氧化鈉倒進去，第二次通過蒸餾的方法，叔丁胺就是這么最后產(chǎn)生的。合成方法如下：第一步HCN產(chǎn)生：第二步TBA產(chǎn)生：這是一種很容易的方法，也比較符合綠色生產(chǎn)的理念，更加的環(huán)保節(jié)能，很受人們的歡迎，它也不是完美的，這種方法無法避免氫氰酸的使用。1.4.5.叔丁醇直接胺化法它的主要步驟是這樣的：首先，利用催化劑（必須是酸性的），水解反應異丁烯，然后叔丁醇就這么產(chǎn)生了；其次，必須處在高溫的環(huán)境下，)金屬催化劑(鎳、鉻、銅等)或者是固體酸催化劑(如硅酸鋁、氧化鋁等)，分解叔丁醇氨，叔丁胺最后就是這么出現(xiàn)的。其合成工藝步驟如下：圖1.4叔丁醇直接氨化法合成路線1.4.6.異丁烯直接胺化法這種方法產(chǎn)生的污染物比較小，生產(chǎn)成本也不是很高，可以進行綠色的生產(chǎn)。具體的過程：它要求溫度和壓強必須很高，催化劑必須是酸性的，然后異丁烯和氨快速合成。對于一般情況來說，這種方法的性價比是最高的，十分的環(huán)保和節(jié)約成本，近些年來大家對它們投入了極大的熱情。作為平衡反應的一份子，它生產(chǎn)轉化叔丁胺速度很慢，效率也不高，基本上沒有超過20％的存在。它最后剩下了很多液氮以及異丁烯，不可以浪費掉，可以下次接著使用，為了節(jié)省成本，耐用的催化劑是這種方法的最佳選擇。研究中發(fā)現(xiàn)各類固體酸催化劑具有較好的效果。第2章設計任務2.1設計題目年產(chǎn)5萬噸叔丁胺生產(chǎn)工藝2.2設計的主要內(nèi)容表2.1設計內(nèi)容設計的主要構成部分裝置的物料衡算裝置的熱量衡算管帶及儀表流程圖設備布置圖管道布置圖成本核算及初步設計說明書2.3產(chǎn)品的主要規(guī)格及參數(shù)表2.2設計參數(shù)序號名稱規(guī)格國標、部標或企標備注1異丁烯（wt％）≥99SH/T1726-20042液氨（wt％）63DB11/1014-20133催化劑2.4生產(chǎn)條件1.連續(xù)生產(chǎn)2.年操作日為300天3.精制采取連續(xù)蒸餾2.5基礎條件1.建設地點：需要考慮行業(yè)的布局，區(qū)域和城市的規(guī)劃，也不可以突破法律的紅線，依賴于法規(guī)和規(guī)定進行。建設地點選址在湖北省內(nèi)，具體地點自定。車間布置：流程上來說，冷和熱相互分開是極其重要的，還有生、熟分開，干、濕分開，成品、半成品分開也是同樣道理。以生產(chǎn)流水線為基礎，對使用的機器設備進行分類，它們互不干擾，可以避免一些資源的浪費現(xiàn)象。2.6設計依據(jù)表2.3設計依據(jù)序號名稱工藝參數(shù)1進料摩爾比2反應溫度T=260℃3反應壓力P=5.0Mpa4反應單程轉化率10.2％5氨分離條件P=3.0Mpa6異丁烯分離條件P=0.8Mpa7熱交換器操作條件P=5.0Mpa2.7物料平衡框圖液氨液氨反應預熱異丁烯

反應預熱異丁烯加壓精餾-分離異丁烯加壓精餾-分離氨成品包裝叔丁胺精餾反應粗品加壓精餾-分離異丁烯加壓精餾-分離氨成品包裝叔丁胺精餾反應粗品 圖2.1物料平衡圖第3章物料衡算根據(jù)任務設計，叔丁胺每年都可以生產(chǎn)至少5噸產(chǎn)品，它們可以存在99％的純度。假設開始進行3000小時，效率為：50000×1000×99％/3000=16500kg/h異丁烯轉化率:

叔丁胺收率:

叔丁胺選擇性:3.1反應器中氨化反應的物料衡算異丁烯和液氨直接加成合成叔丁胺異丁烯的消耗量：x=12657.53kg/h液氨的消耗量：y=3842.47kg/h（1）異丁烯的轉化率為10.2％，選擇性為0.995，所以，異丁烯的進料量為：12657.53/10.2％/0.995=124717.02kg/h（2）設計進料比：該反應首次進行液氨與異丁烯需滿足2：1條件，反應過程中真實消耗為1：1，所以，液氨進料量為：首次反應：z=249434.03kg/h一段時間后：z=124717.02kg/h（3）表3.1反應過程物料衡算序號組分進kg/h出kg/h1異丁烯249434.03236776.52液氨124717.02120874.553催化劑3.2精餾塔的設計（1）原料液包括塔頂、塔底摩爾分率：液氨摩爾質量：M=17kg/kmol異丁烯的摩爾質量：M=56.11kg/kmolF=D+WF=2531/56+768/17=90kmol/hD=45.2kmol/hW=44.8kmol/h原料液的組分為：X===0.99X===0.98根據(jù)物料衡算：F=D+WF.x=D.x+W.xη=1=+x==0.027（2）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質量M=0.99×56+0.67×17=37.44+47.84=55.61kg/kmolM=0.98×56+0.02×17=76.44+1.84=55.22kg/kmolM=0.027×56+0.973×17=0.936+90.896=18.053kg/kmol3.2.1氨精餾塔的設計塔如下圖所示：圖3.1氨精餾塔精餾段：平均溫度：提餾段：平均溫度：標況下的體積：精餾段：液相體積流量：L=m/s提餾段：=L+qD=(R+q)D=79.552kmol/h=V+(q-1)F=77.76kmol/h液相體積流量：==4.3352m/s液體負荷：結合上文，全塔平均相對揮發(fā)度2.5，精餾段平均相對揮發(fā)度3.3全塔最少理論塔板層數(shù)為：精餾段最少理論塔板層數(shù)：6.89由對應吉利蘭圖查得：解得全塔理論板數(shù)為：N=10.95對精餾段：解得精餾段理論塔板數(shù)為：N=10.1所以所得實際塔板數(shù)為G=649.8×17=11046.6kg/h塔截面積： 精餾段有效高度：提餾段的有效高度：進料板上方開一人孔，高度1.0m精餾塔有效高度Z=3.5+3.15+1=7.65m塔體厚度計算：查表得：最大氣速：設計氣速，取安全系數(shù)0.7則U=0.7603m/sQ=649.8×13800=2.142×10kJ/h3.2.2異丁烯精餾塔設計塔操作條件如下圖所示：圖3.2異丁烯精餾塔精餾段：平均溫度：提餾段：平均溫度：標況下的體積：精餾段：液相體積流量：L=m/s提餾段：=L+qD=(R+q)D=59.212kmol/h=V+(q-1)F=12.023kmol/h液相體積流量：==3.6193m/s氣體負荷：全塔平均相對揮發(fā)度2.5，精餾段平均相對揮發(fā)度2.5全塔最少理論塔板層數(shù)：精餾段最少理論塔板層數(shù)：由對應吉利蘭圖查得：解得全塔理論板數(shù)為：N=10.18對精餾段：解得精餾段理論塔板數(shù)為：N=7.83所以所得實際塔板數(shù)為G=230.85×56=12927.6kg/hQ=230.85×14940=8.24×10kJ/h塔截面積： 精餾段有效高度：提餾段的有效高度：進料板上方開一人孔，高度1.0m精餾塔的有效高度Z=2.45+2.1+1=5.55m塔體厚度計算：3.2.3叔丁胺精餾塔設計由于十分的重視叔丁胺成品的質量方面的情況，為了減少催化劑多次使用以及原料頻繁使用對水質帶來的各種各樣的不利的影響，從實際情況出發(fā)，對叔丁胺產(chǎn)品的相關精制程序加大建設的力度，最后多了精餾塔。叔丁胺精餾塔如下圖所示：圖3.3叔丁胺精餾塔精餾段：平均的溫度：提餾段：平均的溫度：標況下的體積：精餾段：液相體積流量：L=m/s提餾段：=L+qD=(R+q)D=65.992kmol/h=V+(q-1)F=104.76kmol/h液相體積流量：==1.988m/s液體負荷：全塔平均相對揮發(fā)度2.5，精餾段平均相對揮發(fā)度3.0所以全塔最少理論塔板層數(shù)：精餾段最少理論塔板層數(shù)：由對應吉利蘭圖查得：解得全塔理論板數(shù)為：N=10.95對精餾段：解得精餾段理論塔板數(shù)為：N=9.2所以所得實際塔板數(shù)為G=28.5×73=2080.5kg/h塔截面積： 精餾段有效高度：提餾段的有效高度：在進料板上方開一人孔，其高度為1.0m所以精餾塔的有效高度為Z=3.5+3.15+1=7.65m塔體厚度計算：Q=28.5×26500=1.804×10kJ/h3.2.4反應器設計催化劑裝填量：(按小試中體積為160ml，密度為0.7g／cm催化劑，異丁烯單程轉化率10.2％計算其轉化量0.2mol／h為依據(jù))。選取反應器管長L=5m，其直徑研則實際選取2000×5000為催化段，內(nèi)加長L=2.8m換熱管共32×3.5共37根。換熱面積S=37×d×l×19=2.8×3.14×0.032×37×19=198m。由反應熱知，反應轉化率為10.2％時，絕熱溫升為25.6K，預熱氣換熱管能升高溫度：=12.6K設計示意圖如下，原料進口A組為異丁烯249434.03kg/h，氨124717.02kg/h：反應混合氣出口B為叔丁胺32999.9881kg/h，異丁烯236776.5kg/h，氨為120874.55kg/h。圖3.4反應器第4章能量衡算大家都清楚，熱力學第一定律也就是我們經(jīng)常說的能量守恒與轉化定律，對化工過程進行能量計算。想要進行化工生產(chǎn)，就繞不開電能，機械能以及熱能等等供給能量的形式，顯而易見的是，占據(jù)主導地位的就是熱能，所以說，關于熱量的數(shù)據(jù)衡算在化工工作進行的時候占領了主導地位。4.1換熱器設計叔丁胺反應單程轉化率很低，基本上都沒有大于10.2％的數(shù)據(jù)，當關于原料的套用占得比例很大的時候，就應該把主要的目光轉移到科學的研究換熱器的熱利用上來。工藝流程設計進行了更新?lián)Q代的發(fā)展，借高溫體一反應生成物和低溫體一反應原料開展熱交換的說法應運而生，這種說法是科學利用熱能的升級和進步，代表了質的飛躍。從自身的具體情況出發(fā)，實事求是的態(tài)度，因此把熱水器分為了三種，與氣一氣，冷凝一蒸發(fā)，液一液三種狀態(tài)相互配合和呼應。設計示意圖如下所示：圖4.1換熱器第一段：，則第二段：=20×（13870+55×38）+10×（14940+55×110）=529100kJ/h第三段:每小時生產(chǎn)1koml叔丁胺的換熱面積:則年產(chǎn)1萬噸叔丁胺需換熱面積為:故實選換熱面積為1200m4.2反應器能量衡算過程氨：Q=649.8×13800=2.142×10kJ/h異丁烯：Q=230.85×14940=8.24×10kJ/h叔丁胺：Q=28.5×26500=1.804×10kJ/h第5章主要設備選型以下表格就是主體設備的設計成果。整理相關的實驗數(shù)據(jù)，綜合所有的數(shù)據(jù)進行思考和探索，以過去進行過的研究為基礎，以合成的主體設備作為對象，開展設計的流程，可以計算和統(tǒng)計出主體設備各項技術規(guī)格參數(shù)，推動了整體工作的進行。主體設備表：表5.1主體設備序號設備名稱技術規(guī)格材料數(shù)量1壓縮機工作流量6140kg/h，工作壓力5mpa，介質液氮30412壓縮機工作流量9580kg/h，工作壓力5mpa，介質異丁烯，氨30413預熱器S=20m，介質異丁烯，氨30414換熱器列管式，S=1200m，介質異丁烯，氨，叔丁胺30415加熱器S=100m，介質異丁烯，氨30416冷凝器S=450m，介質氨，水30417再沸器S=300m，介質異丁烯，氨，叔丁胺，蒸汽30418冷凝器S=200m，介質異丁烯，水30419再沸器S=100m，介質異丁烯，叔丁胺，蒸汽304110冷凝器S=40m，介質叔丁胺，水304111再沸器S=25m，介質叔丁胺，水，少量雜質304112液氨泵S=25m，磁力泵，工作流量325kg/h，工作壓力5mpa，介質液氮304113異丁烯泵磁力泵，工作流量1065kg/h，工作壓力5mpa，介質液氮304114管式反應器尺寸2000×5000,V=15.7m，工作壓力5mpa，工作溫度250℃，S=200m304115氨精餾塔塔徑D=900，p=3mpa，塔孔徑d=5mm，d中=6mm，塔板數(shù)N≥22304116異丁烯精餾塔塔徑D=900，p=0.8mpa，塔孔徑d=3.9mm，d中=2.9mm，塔板數(shù)N≥20304117叔丁胺精餾塔塔徑D=600，p=0.2mpa，塔孔徑d=1.6mm，d中=2.9mm，塔板數(shù)N≥20304118液氨儲罐V=30mQ345R219異丁烯儲罐V=60mQ345R2第6章經(jīng)濟計算根據(jù)現(xiàn)有資料對尿素法，甲酰胺皂化法，BASF

公司直接胺化法的原材料消耗成本進行估算。6.1叔丁脲水解制叔丁胺的經(jīng)濟評價四川精細化工研究設計院1992年，主要采用的技術是尿素和叔丁醇一起縮合制叔丁脲，采取水解的方式來合成叔丁胺，然而這個方法步驟的總收率為60%

(和大多數(shù)人的Ca(OH),

NaOH水解經(jīng)濟)計，進行了原材料成本估算見表6.1。表6.1尿素法制叔丁胺原材料消耗成本估算原材料規(guī)格（％）單價（元/T）單耗（T/T）成本（元/T）尿素工業(yè)15001.452175叔丁醇86.458001.9811368硫酸987501.781350液堿307504.33225合計181186.2

甲酰胺皂化制叔丁胺的經(jīng)濟評價參考美國迪高沙公司9000T/A生產(chǎn)能力的甲酰胺皂化工藝的原材料消耗的各項數(shù)據(jù)，對消耗的成本進行估算。表6.2甲酰胺皂化工藝的原材料消耗成本估算原材料規(guī)格（％）單價（元/T）單耗（T/T）成本（元/T）異丁烯99.860000.191575494氫氰酸9848300.44202134硫酸987501.80971357硫酸鈉工業(yè)4801.9574939甲醇石油級26200.53041389催化劑和化學藥品189合計115026.3異丁烯直接胺化制叔丁