氧氣氧化環(huán)己酮制己二酸綠色新工藝模擬研究.pdf

1、己二酸是制造尼龍-66、聚氨酯等的主要原料，傳統(tǒng)己二酸生產工藝產用硝酸作氧化劑，兩步氧化環(huán)己烷工藝，不僅工藝復雜，而且污染環(huán)境，本課題組開發(fā)了以復合配位化合物為催化劑(Cat)，醋酸(HAc)為溶劑，用空氣中的氧將原料環(huán)己酮一步氧化為己二酸(AA)工藝。該工藝舍棄了傳統(tǒng)工藝采用的氧化劑濃硝酸，改用氧氣為氧化劑的無硝酸參與的環(huán)境友好的環(huán)己酮氧化制AA新工藝;既大大節(jié)省了原料成本、三廢的處理費用、動力費用，也降低了設備的腐蝕。
　　環(huán)

2、己酮氧化是一個氣-液-固三相反應過程，溶劑為醋酸，氧化劑為氧氣，得到的主產物為AA，副產物主要有戊二酸、丁二酸、水等。設計的工藝過程的主要包括氧化反應、結晶分離、己二酸精制、離心濾液分離等功能系統(tǒng)。設定合理的的結晶、烷洗、水洗和濾液分離條件，涉及該體系的基礎熱力學數據是必不可少的基礎數據。該工藝相關的液液和固液相平衡數據是重要的熱力學基礎數據。本論文運用化學工程和系統(tǒng)工程的方法，針對新開發(fā)的環(huán)己酮氧化工藝進行流程設計、模擬與優(yōu)化，并完善

3、相關的基礎數據庫，為該工藝的工業(yè)化提供思路和依據，本文主要對以下幾個方面進行了研究:
　　相平衡數據研究
　　1、液液相平衡研究:建立液液相平衡實驗裝置及相應分析方法，分別測定常壓下水-環(huán)己烷-醋酸、水-環(huán)己烷-環(huán)己酮和水-醋酸-環(huán)己酮三組三元物系的液液相平衡數據。用NRTL和UNIQUAC活度系數模型對所有數據一起進行模型參數回歸，得到二元相互作用參數。
　　2、固液相平衡研究:建立固液相平衡實驗裝置及相應分析方法，

4、分別測定己二酸、戊二酸和丁二酸在醋酸/水和醋酸/環(huán)己烷混合溶劑中的溶解度，對文獻中已有的己二酸、戊二酸和丁二酸在環(huán)己酮、醋酸和水純溶劑中的溶解度數據進行驗證。用模型方程對實驗數據進行統(tǒng)一關聯，得到二元相互作用參數。
　　單元建模及全流程模擬研究
　　設計的工藝過程的主要包括氧化反應、結晶分離、己二酸精制、離心濾液分離等功能系統(tǒng)。在基礎數據研究和流程設計的基礎上，運用ASPENPLUS流程模擬軟件對全流程進行了模擬研究，并運用

5、VisualFortran編寫用戶子程序，開發(fā)用戶自定義模塊，實驗用戶模型和ASPENPLUS的結合。對氧化反應系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)、產品精制系統(tǒng)和溶劑回收系統(tǒng)的模擬結果進行詳細的分析;對溶劑回收系統(tǒng)的兩套方案進行比較，選出較優(yōu)方案。
　　工藝優(yōu)化研究
　　對環(huán)己酮氧化制己二酸工藝進行操作參數和能量兩個方面的優(yōu)化，運用ASPENPLUS軟件中的靈敏度分析工具對本系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，對氧化反應系統(tǒng)的反應的停留時間、進氧量以及產品精