摘 要

本设计的任务是年产6500吨环己烷的工艺设计，采用的是气相苯加氢法制备环己烷的设计方案。

本设计介绍了环己烷的主要性质和用途，阐述了现在工业中环己烷的生产现状，并以此来确定生产环己烷的方法。本文重点进行了该工艺流程的物料衡算，热量衡算和设备选型及计算。在物料衡算中，计算了反应器和主要设备进出口物料的组成和流量；在热量衡算中，根据设计任务中物料各点的温度，计算了反应器和各换热器的热负荷及冷却水、蒸汽的用量；设备选型计算中根据处理任务要求，选择了不同种类和型号的设备。最后列出了设备一览表，给出了产品的技术经济定额和安全生产基本原则。

本次设计共绘制三张图，包括物料流程图，带控制点的工艺流程图以及设备平立面布置图 。

关键词：环己烷；工艺设计；流程图

Abstract

This design is for an annual output of 6,500 tons cyclohexane，and gas-phase benzene hydrogenation is chosen for the product.

In this design, both the property and application of the cyclohexane, as well as production status of cyclohexane were presented and determines production method for cyclohexane. Furthermore, Material balance calculation, heat balance calculation and equipment selection and calculation were carried out in the design. According to the design task, the amount of various raw materials and the import and export material flow of the major equipment can be calculated on the basis of material balance, in the heat balance, the heat load of the reactor, heat exchanger, and the amount of cooling water and vapor were calculated. After all, major installations and supporting facility’s model were determined according to the technological conditions, then listed the necessary equipments and finally maked a quota of technology economy of the product and the basic safe production principle.

This design mainly contains three charts, including the material flow chart, process chart with control point as well as plane and elevation design of the equipment.

Key words：Cyclohexane; Process design; Flow chart

目 录

第1章 绪 论 1

1.1 产品及催化剂的性质和用途 1

1.2 环己烷的生产现状 2

1.3 设计依据和意义 标题可根据自己的情况给出 3

第2章 环己烷生产方法的论证和确定 4

2.1 液相法苯加氢制备环己烷 4

2.2 气相法苯加氢制备环己烷 4

2.3 生产方案的确定 5

第3章 工艺流程的说明 6

第4章 物料衡算 7

4.1 设计依据 7

4.2 设计计算 8

第5章 热量衡算 19

5.1 设计依据 19

5.2 设计计算 19

5.2.1汽化器 19

5.2.2过热器 22

5.2.3氢化器 22

5.2.4热交换器 27

5.2.5主冷器 28

5.2.6尾冷器 30

第6章 设备选型 32

6.1 设计依据 32

6.2 设计计算 33

6.2.1加氢反应器 33

6.2.2主冷凝器 37

6.2.3尾冷凝器 41

6.2.4过热器 44

6.2.5泵 48

第7章 生产设备一览表 51

第8章 产品的技术经济定额 53

第9章 安全生产的基本准则 54

参 考 文 献 55

致 谢 56

附 录A C语言程序 57

附 录B 英文译文 59

附 录C 英文原文 68

第1章 绪 论

产品及催化剂的性质和用途

环己烷：

别 名： 六氢化苯

分子式：C6H12 ；分子量：84.162

基本物理化学性质：

熔点：6.6 ℃±0.1 沸点：80.75 ℃±0.05

闪点： 自燃点：268 ℃

折光率：

比热： 20 ℃ 1.264 J/g℃（气体） 22.5 ℃ 2.118 J/g℃（液体）

燃烧热： 熔解热：

汽化热：（80.7 ℃） （25 ℃）

密 度：　相对密度(水=1) 0.78 相对密度(空气=1) 2.90

第4章 物料衡算

4.1设计依据

环己烷年生产能力为6500 t，年生产时间为8000。

原料苯组成见表4-1

表4-1 原料苯组成

注：表用三线表

原料气组成见表4-2

表4-2 新鲜氢组成

化学反应：

C6H6 + 3H2 C6H12 选择性99.5 (4-1)

C6H6 + 5H2 CH4+C5H12 选择性 0.5 (4-2)

C7H8 + 3H2 C7H14 选择性99.5 (4-3)

C7H8 + H2 C6H6+CH4 选择性 0.5 (4-4)

反应条件：氢苯比取6:1（摩尔比），反应压力取0.3（表压），反应床

层温度180 ℃，二尾冷物料出口温度为10 ℃，苯转化为环己烷的收率为99.5。

第5章 热量衡算

5.1设计依据

汽化器：

出口温度120 ℃，苯入口温度25 ℃，氢气入口温度110 ℃

加热介质：0.8的饱和蒸汽（表压），热损失：5

求热负荷和蒸汽用量

5.2设计计算

5.2.1汽化器

苯进料：

平均温度 =72.5 ℃=345.65

温度差 t=120=95 ℃

查文献[15]，用内插法得345.65下，苯的定压热容：23.1198

查文献[8]，得苯的汽化热：394

苯的分子量=78.1120 =78.1120

苯的汽化热=39478.1120=30776.128

查文献[8]，得甲苯的汽化热：363×92.138 =33446.094

= +

氢进料：

平均温度 ==115 ℃=388.15

温度差 t=120=10 ℃

查文献[15]，用内插法得388.15下的各物质的定压热容：

环己烷：34.7213 甲基环己烷：43.2112

甲 烷：9.7035 氧 气：6.8520

正戊烷：35.7465 氮 气：6.9845

查文献[11]，查图得388.15下的各物质的定压热容：

氢 气：6.9549 水： 8.2870

0.8水蒸气（表压）=901.325（绝压）

查文献[19]，得901.325（绝压）下，水的汽化潜热：2030.8907

kJ/h

kJ/h

kJ/h

参 考 文 献

[1] 唐占忠, 张林. 苯加氢生产环己烷技术展望[J]. 沈阳化工, 1993. (4): 1-6.

[2] 刘良红, 傅送保. 苯加氢制备环己烷工艺进展[J]. 化工进展, 2004, 23(6): 673-676.

[3] 王玉清. 苯加氢制环己烷工艺及改进[J]. 化学工程与工程技术, 2007, 28(3): 44-46.

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[8] 夏清, 陈常贵. 化工原理(下册)[M]. 天津: 天津大学出版社, 2005.

[9] 陈金龙. 精细有机合成原理与工艺[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 1994.

[10] 丁浩等. 化工工艺设计[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 1986.

[11] 国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册(下册)[M]. 北京: 化学工业出版社, 1989, 12.

[12] 董大勤. 化工设备机械基础[M]. 北京: 化学工业出版社, 2003, 1.

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[14] 化学工程手册编辑委员会. 化学工程手册6[M]. 北京: 化学工业出社,

1989, 10.

[15] 卢焕章. 石油化工基础数据手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 1982, 2.

[16] 黄仲九. 化学工艺学[M]. 北京: 高等教育出版社, 2001.

[17] 俞金寿. 过程自动化及仪表[M]. 北京:化学工业出版社, 2003.

[18] 黄宪. 有机合成化学[M]. 北京: 化学工业出版社, 1993.

[19] 陈钟秀, 顾飞燕, 胡望明. 化工热力学[M]. 北京: 化学工业出版社, 2001, 6.

参考文献类型及其标识
    1、根据 GB 3469规定，以单字母方式标识以下各种参考文献类型：

2、对于专著、论文集中的析出文献，其文献类型标识采用单字母“A”；对于其他未说明的文献类型，采用单字母“Z”。
    3、对于数据库 (database) 、计算机程序 (computer program) 及电子公告 (electronic bulletin board)等电子文献类型的参考文献，以下列双字母作为标识：

4、电子文献的载体类型及其标识
    对于非纸张型载体的电子文献，当被引用为参考文献时需要在参考文献类型标识中同时标明其载体类型 。本规范建议采用双字母表示电子文献载体类型：磁带(magnetic tape)——MT，磁盘(disk)——DK，光盘(CD-ROM)——CD，联机网络(online)——OL，并以下列格式表示包括了文献载体类型的参考文献类型标识：
    ［文献类型标识/载体类型标识］  
   如：［DB/OL］——联机网上数据库(database online)
         ［DB/MT］——磁带数据库(database on magnetic tape)
         ［M/CD］ ——光盘图书(monograph on CD-ROM)
         ［CP/DK］——磁盘软件(computer program on disk)
         ［J/OL］ ——网上期刊(serial online)
         ［EB/OL］——网上电子公告(electronic bulletin board online)
    以纸张为载体的传统文献在引作参考文献时不必注明其载体类型。
   

文后参考文献表编排格式

参考文献按在正文中出现的先后次序列表于文后；表上以 “参考文献：”(左顶格)或 “［参考文献］” (居中)作为标识；参考文献的序号左顶格，并用数字加方括号表示，如［1］、［2］、…，以与正文中的指示序号格式一致 。参照ISO 690及ISO 690-2，每一参考文献条目的最后均以“.”结束。各类参考文献条目的编排格式及示例如下：

a. 专著、论文集、学位论文、报告

［序号］ 主要责任者. 文献题名 ［文献类型标识］. 出版地： 出版者， 出版年. 起止页码(任选).

[1] 刘国钧， 陈绍业，王凤翥. 图书馆目录［M］. 北京：高等教育出版社，1957. 15-18.

[2] 辛希孟. 信息技术与信息服务国际研讨会论文集：A集［C］. 北京： 中国社会科学出版社， 1994.

[3] 张筑生. 微分半动力系统的不变集［D］. 北京：北京大学数学系数学研究所， 1983.

[4] 冯西桥. 核反应堆压力管道与压力容器的LBB分析［R］. 北京 ：清华大学核能技术设计研究院，1997.
    b. 期刊文章
［序号］ 主要责任者.文献题名［J］. 刊名，年，卷(期)： 起止页码.
[5] 何龄修. 读顾城《南明史》［J］. 中国史研究，1998，(3)：167-173.
[6] 金显贺，王昌长，王忠东，等. 一种用于在线检测局部放电的数字滤波技术 ［J］. 清华大学学报(自然科学版)，1993，33(4)：62-67.                  

c. 论文集中的析出文献

［序号］ 析出文献主要责任者. 析出文献题名 ［A］. 原文献主要责任者(任选) . 原文献题名 ［C］. 出版地：出版者，出版年. 析出文献起止页码.

[7] 钟文发. 非线性规划在可燃毒物配置中的应用［A］. 赵玮. 运筹学的理论与应用——中国运筹学会第五届大会论文集［C］. 西安：西安电子科技大学出版社，1996. 468-471.

d.报纸文章

［序号］ 主要责任者. 文献题名 ［N］. 报纸名，出版日期 (版次).

[8] 谢希德. 创造学习的新思路［N］. 人民日报，1998-12-25(10).

e. 国际、国家标准

［序号］ 标准编号，标准名称 ［S］.

[9] GB/T 16159-1996，汉语拼音正词法基本规则［S］.

f.专利

［序号］ 专利所有者. 专利题名 ［P］. 专利国别：专利号，出版日期.

[10] 姜锡洲. 一种温热外敷药制备方案 ［P］. 中国专利：881056073，1989-07-26.

g.电子文献

［序号］ 主要责任者.电子文献题名 ［电子文献及载体类型标识］.电子文献的出处或可获得地址，发表或更新日期/引用日期(任选).

[11] 王明亮. 关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展 ［EB/OL］. http://www. cajcd.edu.cn/pub/wml.txt/980810-2.html, 1998-08-16/1998-10-04.

[12] 万锦坤. 中国大学学报论文文摘(1983-1993). 英文版 ［DB/CD］. 北京:中国大百科全书出版社，1996.

h.各种未定义类型的文献

［序号］ 主要责任者.文献题名［Z］. 出版地：出版者，出版年. 
   

致 谢

在文章结尾处，通常以简短的文字，对工作过程中曾给自己以直接帮助的人员，例如指导老师、答疑老师及其他人员，表示自己的谢意。这不仅是一种礼貌，也是对他人劳动的尊重，是治学者应有的思想作风。

（注：此处不用加作者名、日期）

附 录A C语言程序

程 序 1

#include

附 录B 英文译文

在温和条件下由氧化钌前驱体制备高活性加氢纳米钌催化剂

摘要 本文研究了用Ru纳米粒子催化制备苯及苯衍生物加氢反应的方法，该催化剂可以咪唑离子溶液为溶剂，以较便易的前体为原料，在较温和条件下通过简单的原位反应制备得到。分别研究了Ru的入加量为2700 mol/mol 时，无溶剂反应和Ru的入加量为1200 mol/mol 两相溶剂反应，总苯/环己烷的总转化率。通过对总转化率为7940（无溶剂）和总转化率为3530 （两相）时的苯加氢反应进行研究，校对了Ru的裸露率。该反应的速率较以有机金属为前体还原反应制备的Ru非纳米粒子催化的反应速度快。同时对低转化速率下，选择性加氢的环己烷产物进行了检测。

附 录C 英文原文

本页除上面标题外没有任何内容，英文原文附在该页后边。

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