1、论文标题氯化苄制苯甲醇工艺过程模拟及优化摘 要作为重要的有机中间体的苯甲醇,广泛应用于纺织助剂、感光材料、医药、香料、和涂料工业。合成苯甲醇的方法很多，本论文选择了高收率、无环境污染的氯化苄连续水解法，查看相关文献，设计了连续水解法制备苯甲醇的工艺流程，该工艺流程包括苯甲醇生成、氯化苄回收和苯甲醇精馏，利用 Aspen Plus 模拟苯甲醇生产过程并对其进行优化。经过优化后，苯甲醇的纯度增大到99.98%，三个精馏塔塔板数减少了9.3%，冷凝器能耗减少1.25%，再沸器能耗增大了 2.14%，苯甲醇成品塔的操作费用减少了，有效地降低了工艺的成本。关键词：氯化苄 连续水解 苯甲醇 Aspen P
2、lus 模拟 优化Abstract As an important organic intermediate, benzyl alcohol is widely used in textile auxiliaries, photosensitive materials, medicine, perfume and coating industries. Synthesis of benzyl alcohol a lot, this paper chose the high yield, no pollution of the environment of continuous hydrolys
3、is of benzyl chloride method, to check the related literature, the design of the continuous hydrolysis process of preparation of benzyl alcohol, the technological process including the production of benzyl alcohol, benzyl chloride recycle, and benzyl alcohol distillation, using Aspen Plus simulation
4、 benzene methanol production process and its optimization. After optimization, the purity of benzyl alcohol was increased to 99.98%, the number of plates in three distillation towers was reduced by 9.3%, the energy consumption of condenser was reduced by 1.25%, and the energy consumption of reboiler
5、 was increased by 2.14%.Keywords: benzyl alcohol Aspen plus simulation optimization.目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1 引言11.2 研究背景11.3 苯甲醇的合成方法11.3.1氯化苄水解法 11.3.2国外生产苯甲醇的工艺 21.4 化工工程模拟及方法31.5选题的意义及研究内容41.5.1 选题的意义41.5.2 研究内容4第2章 连续水解法生产工艺流程设计42.1 生产工艺流程的设计42.2 工艺参数及控制指标52.3 工艺的经济分析52.4工艺的环境评价5第3章 工艺模拟与分析6
6、3.1 T0101甲醇回收塔操作参数的优化73.2 T0102氯化苄回收塔操作参数的优化103.3 T0103苯甲醇精馏塔操作参数的优化14第4章 经济分析184.1 总投资估算184.1.1建设投资估算184.1.2 建设期利息估算194.1.3 流动资金估算194.2 产品成本和费用估算.194.3 销售收入.20第5章 环境与安全评价215.1 环境评价215.2 安全评价21结论24参考文献25第1章 绪论1.1 引言最为简单的工业芳香醇是苯甲醇，自然界中存在状态是结合或游离的，如存在形式以水杨酸酯、醋酸酯和肉桂酸酯等，也存在于妥卢香脂和秘鲁香中，以及风信子和桂竹香花油，衣兰油和其他香
7、精油中，又以葡萄糖甙的形式存在于玉米中1。在纺织工业领域当中，可用作染色剂，主要是作为酸性燃料、金属及络合燃料在羊毛和尼龙中的助染剂2。苯甲醇能够在感光材料上作为彩色照相的显影剂使用，一般它在油溶彩色感光材料中的彩显中主要作为渗透引导剂3。苯甲醇用作除漆剂，最为重要的是一种水机的苯甲醇油性乳胶液4。刘文娟5、杜春明和徐龙灿6提出使用苯甲醇作为佛尔哈德滴定法保护剂。1.2研究背景在近几年以来，国内外随着化工领域的蓬勃发展，国内外对苯甲醇的需求量日益增长，在2011年中国苯甲醇消费量约4.3万吨，其中环氧树脂及涂料行业消费 3.9万吨，在香精香料行业约消费 0.14万吨，在医药行业消费约为0.12
8、万吨，在油墨行业消费约为 0.08 万吨，其他行业领域的消费大约为0.06万吨7。目前我国有大型公司4 家生产苯甲醇，而外国苯甲醇生产公司相对于国内而言是较多的，国内工业化生产主要采用氯化苄与纯碱间歇水解法制备苯甲醇，而国外工业化生产则主要采用氯化苄连续水解法制备苯甲醇，国内与国外相比，副产物二苄醚少、苯甲醇纯度高、不产生废水废气，具有更强的竞争力，能满足各个行业对苯甲醇的需求，因此研究连续水解法的生产工艺对推动国内工业化生产苯甲醇的工艺革新、促进国内苯甲醇行业发展具有深远意义8。1.3 苯甲醇的合成方法1.3.1氯化苄间歇水解法目前生产苯甲醇较为成熟的 工艺方法是氯化苄水解法，我国的生产工艺
9、是苯甲醇的间歇水解法，但是该方法有很多的弊端，如工艺反应时间长，对设备腐蚀性大，副产物比重大，排放大量的废水。1.3.2氯化苄连续水解法国外的Radon9、Schreiber Jiri101112 、Hans-Josef Buysch13、V.M. Zadorskii14 国内栾天平15 李传兆16 等人都研究过连续法生产苯甲醇。但是都没有找到最适合工艺的条件。如高压高温的条件，设备不满足生产的要求，转化率不高，工艺反应时间长。德国拜耳公司17于1996 年申请了连续水解法生产苯甲醇。1.4化工工程模拟及方法化工过程模拟（流程模拟）就是利用计算机求解描述整个化工生产过程的数学模型,得到有关该化
10、工过程性能的信息，化工过程模拟可分为稳态模拟和动态模拟18。化工过程稳态模拟是根据化工过程的稳态参数，例如物料的温度、压力、流量、组成以及工艺规定、操作条件、产品规格、设备参数，运用合适的模拟软件，用数学模型将化工流程描述出来，用计算机模拟出实际生产过程，并通过调整各种参数得到所需的结果19。化工过程模拟使化工技术人员可以在计算机上进行各种方案和工艺条件的计算、讨论、研究20。并且由于化工过程模拟需要的费用较低，完成一定研究任务所需要的时间也较短，因而化工过程稳态模拟已成为设计、开发、研究、节能增效、挖潜改造、指导生产甚至于企业管理等工作不可缺少的工具，并且在科研和实际生产中有着愈发重大的作用
11、21。实际的化工生产过程中肯定会发生很多动态的变化，由此而来的很多问题无法用稳态模拟的方法进行处理，必须通过动态模拟的方法来解决，化工过程动态模拟技术因而产生，并且在研究过程操作特性上体现出了特殊的优越性22。对于动态模拟而言，每一个单元过程都没有该方程组的任何求解方法23。模型的组集方式被称为开放型式的方程或面向方程的型式，其特点是可以随意指定约束和变量24。运用通用的解法软件进行流程的计算，同时处理各个单元过程的所有方程组，并联立求解所有的方程25。1.5选题的意义及研究内容1.5.1选题的意义随着近些年来相关行业的发展及国际市场的开放，现实生活对苯甲醇的需求越来越大。氯化苄水解法是目前工
12、业上最为受欢迎的苯甲醇的生产工艺是氯化苄水解法。被国内生产厂家所接纳的是间歇碱解法具有很多的缺点，如反应时间长，二苄醚副产物含量高，苯甲醇产率低，大量二氧化碳及含盐废水产量高。由于氯化苄连续水解法反应周期短，副产物二苄醚含量低和苯甲醇收率高，被国外生产企业采用，因此