年产10000吨苯酚生产工艺设计开题报告

一、毕业论文内容及研究意义

1. 内容

设计过程中，查阅本论文的相关资料，了解苯酚合成工艺的进展，明确论文的目的和意义。

本文主要介绍合成苯酚各种工艺方法。目前，苯酚主要通过化学合成方法得到，国内外厂家主要是采用异丙苯法和磺化法制苯酚[1]。除此以外，在生产中还有其他工艺，如甲苯-苯甲酸法和氯苯法等。本文重点对异丙苯法进行了介绍，并将它的反应原理，生产工艺和方法分别进行了比较。

在以后的论文撰写过程中，将对异丙苯氧化合成苯酚的具体工艺流程，以及对吸收塔设备的各个部件进行设计，并将此反应过程中物料和能量进行衡算。同时我们将在论文中设计吸收塔设备的内容和步骤，塔设备的强度和稳定性计算。并用AutoCAD将化工工艺流程设计和设备设计，且对吸收塔和厂区设备布置图进行绘制，在最后将阐述苯酚的发展前景[2]。

2. 研究意义

苯酚是重要的化工产品，本文介绍了苯酚的性质和用途，以及苯酚的生产﹑市场需求和生产规模，发展前景。通过设计年产10000吨异丙苯法法生产苯酚工艺的最优方案。学习有关设计方面的知识，设备计算和化工原理基础数据的计算，以及用AutoCAD绘图的知识[3]。

二、毕业设计研究现状和发展趋势

1. 研究现状

国内现有生产厂家20多家，年生产能力20多万吨。其中异丙苯法约占70%以上，主要生产厂家有上海高桥石化公司、燕山石化公司、吉化集团公司、哈尔滨华宇股份有限公司等；磺化法约占26.7%，主要厂家有锦西化工总厂、太原化工厂、包头第一化工厂等；煤焦油精制法能力较小，主要是由各大钢铁公司焦化厂生产。以前我国苯酚生产主要是磺化法和煤焦油精制法，一般生产规模较小、产量低、成本高、环境污染严重。当时主要原料纯苯、硫酸、烧碱等供应紧张，不能满足苯酚生产的需要，影响了生产能力的发挥。由于我国苯酚的产量不能满足国内实际生产的需求，因而每年都得大量进口，且进口量呈不断增加的趋势，因此许多生产厂家准备新建或扩建苯酚生产能力。我国苯酚主要生产公司和生产能力见表1-1[4]。

表1-1我国苯酚主要生产公司和生产能力

主要生产公司生产能力（万吨/年）生产工艺北京燕山石油化公有限公司21.6 异丙苯法中沙天津石化21 异丙苯法上海高桥石油化工公司17.5 异丙苯法

吉林化学工业（集团）公司染料厂7.2 异丙苯法世界苯酚生产主要集中在美国、西欧和日本。目前世界苯酚生产能力为1090万吨以上。我国苯酚生产能力为86.5万以上。占世界苯酚生产能力的7.9%。苯酚合成方法近10种，早期从磺化法和煤焦油精制法为主。随着天然原料的减少，以异丙苯法和磺化法为主。由于煤焦油精制法生产过程污染严重，许多国家都已经放弃。目前以异丙苯为原料的氧化合成法为主[5]。

在进口的同时，我国苯酚也有少量出口。2003年出口量约为857吨，比2002年增长156.2%。主要出口国家为印度(占总出口量的63.24%)、朝鲜(占16.43%)、伊朗(占总出口量的5.72%)和菲律宾(占总出口量的3.50%)，以上4个国家的出口量占总出口量的88.9%[6]。

我国苯酚生产工艺路线采用异丙苯法和磺化法，国内外多采用异丙苯法生产苯酚，同时得到的丙酮也是重要的化工原料。

异丙苯法于20世纪50年代初期工业化，由美国联合化学公司开发。20世纪60年代以后，几乎所有新建的大规模生产苯酚的装置都采用这一条合成路线，在我国此法也占主导地位。其原因是：生产可同时得到苯酚、丙酮及少量a-甲基苯乙烯、苯乙酮等副产物；并且产品纯度高、投资低。目前世界苯酚产量中采用异丙苯工艺的占90%。是几种生产工艺中最具竞争力的一种。异丙苯法包括3步反应：

第1步：丙烯和苯进行烷基化反应得到异丙苯，第2步：用空气或氧气将异丙苯氧化，生成过氧化氢异丙苯(CHP), 第3步：将过氧化氢异丙苯分解，生成苯酚和丙酮[7]。

其中步骤一是最重要的反应，也是近几年技术发展最大的部分，目前使用较为广泛的是固体磷酸法生产异丙苯制苯酚，但该方法对反应器腐蚀严重，正逐渐被更为先进的沸石分子筛法生产异丙苯制苯酚取代。

出于对环保的考虑，许多苯酚装置配有特殊的水处理装置，以便从废水中回收丙酮和苯酚。由于在生产中生成过氧化氢异丙苯这种不稳定的过氧化氢，在一定条件下其可剧烈分解，因此，该工艺装置在设计时需着重考虑安全问题[8]。

2.发展趋势

苯酚是化学工业中的一种重要的基本有机合成原料，它广泛的应用于塑料、合成纤维、医药、农药和染料中间体等的工业生产中。其主要用途是制造酚醛树

脂、双酚A(BPA)、己内酰胺和苯胺。苯酚的最终消费主要集中在汽车、家电、建材以及运输（保温）等领域在PC树脂和酚醛树脂的消费方面[9]。

2010年我国苯酚表观消费量达到127.1万t，同比增长16.4%，主要来源于下游双酚A的增长。从2008～2010年，我国双酚A生产能力，从28.6万t/a快速增加到60万t/a，对苯酚的理论年需求也由25万t增加到52.4万t。2010年来自双酚A的苯酚需求，比例从之前的12%提高到22%左右。而酚醛树脂、医农药等其他领域，在受到低附加值的成本压力，和环保整治力度加强等外在影响下，预计对苯酚的需求增长有限[10]。

国内产量增幅较大2010年，我国苯酚产能为86.5万t/a，同比增长32%，产能增长主要来自于中沙天津石化装置的投产和高桥石化装置改造。由于我国苯酚的产量不能满足国内实际生产的需求，因而每年都得大量进口，且进口量呈不断增加的趋势。进口产品主要来自于荷兰(占总进口量的20.5%)、韩国(占总进口量的15.83%)、中国台湾省(占总进口量的15.32%)、美国(占总进口量12.84%)、意大利(占总进口量的12.01%)、西班牙(占总进口量的8.34%)、日本(占总进口量的6.60%)、香港(占总进口量的4.07%)，以上进口几个国家和地区的进口量占到总量的95.51%。进口方式以一般贸易为主，2003年进口量达到24.75万吨，约占总进口量的76.7%。

未来形势我国宏观经济形势前景依然严峻；一是投资快速增长背后存在隐忧；二是国内经济通胀压力使得消费者信心指数不足。化工产业链疲软态势还将可能延续。专家分析，2011年酚醛树脂、双酚A等行业仍显疲软，预计需求难有明显好转。加上纯苯、丙烯等原料价格上涨，生产企业的成本压力增强，对后期苯酚市场的走势形成制约。

3.工艺方法对比

3.1 异丙苯法[11]

此法合成苯酚并联产丙酮的工艺最早由苏联开发并于1949年实现工业化。其合成原理如下：

H2

C CH

CH334

CH

CH3

CH3