环己烷绿色催化氧化法生产己二酸
反应产生的水量，利用反应系统中氢原子的守恒，可以得出
得到反应后水的流量为67.8760kmol/h
蒸汽气提罐中水蒸气采用过量进料，我们参照文献资料取F=245.70kmo/h
2.1.2子系统○2
三酸分离过程中酯化反应所需乙醇的量，
按照反应时间5小时，醇酸比为4.5：1的条件，可以求出乙醇的用量为
由于在三酸分离过程中乙醇循环
使用，可以认为整个过程中乙醇无损失，无需新鲜料液的加入。 其中回流的乙醇流量为
在整个流程中，我们使用Aspen plus软件进行大部分设备的模拟而得出各物流的组成情况。
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3. 物料衡算结果
3.1 环己烷氧化
3.1.1环己烷新鲜进料
表3-1 环己烷新鲜进料流量和组成
组分 环己烷 进料杂质 总计 质量流量 kg/h 5998.8139 60.0482 6058.8621 质量分数 % 99.9000 0.1000 100 摩尔流量 kmol/h 71.2787 0.0678 71.3465 摩尔组成 % 99.9050 0.0950 100 3.1.2 环己烷氧化反应系统
环己烷氧化反应系统包括5个氧化釜（R101a---R101e），该系统作为整体进行物料衡算。通入的空气所含氧气的体积浓度为21%。衡算结果见表3-2及表3-3。
表3-2 环己烷氧化反应系统进料流量和组成
组分 环己烷 进料杂质 循环进料 环己烷 环己酮 环己醇 共计 气体进料 质量流量 kg/h 5998.8139 60.0482 9787.2903 0.4138 0.1937 质量分数 % 37.8551 0.3789 0.0026 0.0012 摩尔流量 kmol/h 71.2787 0.0678 0.0042 0.0019 摩尔组成 % 37.9856 0.0361 61.9750 0.0022 0.0010 100. 液体进料 新鲜进料 61.7621 116.2938 100. 187.6464 15846.7599 空气 34523.8095 1190.4762
表3-3 环己烷氧化反应系统出料(闪蒸器进料)流量和组成 组分 质量流量 kg/h 质量分数 摩尔流量 摩尔组成 % kmol/h % 液体出料 水 1221.8400 1694.8778 794.2688 144.0698 277.4520 6.0575 67.8800 26.5706 8.4027 17.2700 3.9377 7.9300 0.7143 1.2200 1.3755 2.1000 6.7601 3.1041 0.4776 0.8220 环己烷 环己酮 环己醇 丁二酸 戊二酸 己二酸 总计 气体出料 空气 9787.8079 48.5248 116.3000 45.5239 6250.4077 30.9875 42.7700 16.7417 20428.2261 100 42.7700 100 29749.4293 1047.2292 7 / 13
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3.2 闪蒸器
环己烷氧化反应系统液体出料紧接着进入闪蒸器，闪蒸器进料见环己烷氧化反应系统流量和组成(表3-3)液体出料部分；出料见表3-4
表3-4 闪蒸器出料的组分及流量
组分 质量流量 质量分数 摩尔流量 摩尔组成 kg/h % kmol/h % 塔顶出料 水 1124.5234 9.5697 62.4735 33.5551 环己烷 9167.2283 78.0130 108.9262 58.5052 环己酮 1070.0358 9.1060 10.9032 5.8562 环己醇 丁二酸 戊二酸 己二酸 387.2815 0.0732 0.1003 1.6488 3.2958 0.0006 0.0009 0.0140 3.8666 0.0006 0.0008 0.0113 2.0768 0.0003 0.0004 0.0061 总计 11750.8913 100.0000 186.1822 100.0000 塔釜出料 水 97.3166 1.1558 5.4065 7.8029 环己烷 620.5796 7.3705 7.3738 10.6423 环己酮 环己醇 丁二酸 624.8420 406.9873 143.9966 7.4211 4.8337 1.7102 6.3668 4.0634 1.2194 9.1890 5.8645 1.7599 戊二酸 277.3517 3.2940 2.0992 3.0297 己二酸 6248.7589 74.2148 42.7587 61.7117 总计
8419.8327 100.0000 69.2878 100.0000 3.3水蒸气气提装置
该装置通入水蒸气将低沸点的环己烷、环己醇、环己酮全部吹扫出系统，达到分离的目的。水蒸气蒸馏装置进料物流流量及组成见表3.4中的塔釜出料；出料见下表
表3-5 水蒸气蒸馏出料的组分及流量 组分 质量流量 kg/h 质量分数 摩尔流量 摩尔组成 % kmol/h % 气体进料 水蒸气 4422619.0476 塔顶出料 水 245.7011 7.3738 6.3668 4.0634 1.2194 2.0992 4519.9356 73.2288 251.1075 93.3792 620.5796 10.0542 624.8420 10.1233 406.9873 6.5937 143.9966 277.3517 2.1588 4.1581 2.7421 2.3676 1.5110 2.6464 4.5559 环己烷 环己酮 环己醇 总计 塔釜出料 丁二酸 6172.3445 100.0000 268.9116 100.0000 戊二酸 己二酸 6248.7589 93.6830 42.7587 92.7977 8 / 13
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总计
6670.1072 100.0000 46.0773 100.0000 3.4 静置器
在这里我们假设环己烷、环己醇、环己酮以及有机酸与水完全不相容而出现分层，上层有机相进入皂化系统，下层水相进入废水处理装置。静置装置进料见表3-4塔顶出料部分以及表3-5的塔顶出料部分；静置装置出料见下表
表3-5 静置装置出料的组分及流量
有机相出料 组分 质量流量 kg/h 质量分数 % 摩尔流量 kmol/h 116.3000 17.2700 7.9300 0.0006 0.0008 0.0113 摩尔组成 % 环己烷 环己酮 环己醇 丁二酸 戊二酸 己二酸 总计 9787.8079 1694.8778 794.2688 0.0732 0.1003 1.6488 12278.7768 4519.9356 79.7132 13.8033 6.4686 0.0006 0.0008 0.0134 100 82.1835 12.2039 5.6037 0.0004 0.0005 0.0080 100 141.5127 251.1075 水相出料 3.5 皂化系统
皂化系统主要包括皂化反应器（R102）、静置分离槽（1015）。
其中皂化反应器中通入过量的氢氧化钠质量分数为15％的碱液中和未回收的己二酸和其他有机酸副产物，中和反应后的废碱液在静置分离槽排出系统。在水洗分离器中通入水进行水洗，进一步把通入的碱液除干净。物料衡算过程假设进出皂化系统的环己烷、环己酮、环己醇的流量保持不变，而反应生成的其他副产物以及进料杂质均在皂化系统完全被排出。 通入的碱液流量=8kg/h
进入皂化系统的物流流量和组成见表3-5，随废碱液或废水离开系统的物流组分与流量见表3-6，离开皂化系统进入环己烷回收工段的物流流量和组成见表3-7。
表3-5皂化系统进料（静置槽出料）流量和组成
组分 质量流量 kg/h 质量分数 % 摩尔流量 kmol/h 116.3000 17.2700 7.9300 0.0006 0.0008 0.0113 摩尔组成 % 环己烷 环己酮 环己醇 丁二酸 戊二酸 己二酸 总计 9787.8079 1694.8778 794.2688 0.0732 0.1003 1.6488 12278.7768
79.7132 13.8033 6.4686 0.0006 0.0008 0.0134 100 82.1835 12.2039 5.6037 0.0004 0.0005 0.0080 100 141.5127 9 / 13
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表3-6 随废碱液或废水离开系统的物流组分与流量
组分 质量流量（kg/h） 摩尔流量（kmol/h） 丁二酸 戊二酸 己二酸 总计 组分 环己烷 环己酮 环己醇 共计 质量流量 kg/h 9787.8079 1694.8778 794.2688 12276.9545 0.073165 0.100315 1.648829 1.822309 表3-7 离开皂化系统进入环己烷回收工段的物流流量和组成 质量分数 % 79.7250 13.8054 6.4696 100 摩尔流量 kmol/h 116.3000 17.2700 7.9300 141.5000 0.000620 0.000759 0.011283 0.012661 摩尔组成 % 82.1908 12.2049 5.6042 100 3.6 环己烷塔
环己烷塔T0201的进料及塔顶塔釜出料流量和组成相同，见表3-8。环己烷的回收率达到9787.2903/9787.8079=99.9947%
表3-8 环己烷塔T0201物料平衡 进料 组分 环己烷 环己酮 环己醇 共计 塔顶出料 环己烷 环己酮 环己醇 共计 塔釜出料 环己烷 环己酮 环己醇 共计
质量流量 kg/h 9787.8079 1694.8778 794.2688 12276.9545 9787.2903 0.4138 0.1937 9787.8978 0.5176 1694.4640 794.0750 2489.0567 质量分数 % 79.7250 13.8054 6.4696 100 99.9938 0.0042 0.0020 100 0.0208 68.0766 31.9027 100 摩尔流量 kmol/h 116.3000 17.2700 7.9300 141.5000 116.2938 0.0042 0.0019 116.3000 0.0062 17.2658 7.9281 25.2000 摩尔组成 % 82.1908 12.2049 5.6042 100 99.9947 0.0036 0.0017 100 0.0244 68.5150 31.4606 100.0000
3.7 醇酮精馏塔
醇酮精馏塔T0301的进料及塔顶塔釜出料流量和组成相同，见表3-10。由表3-10可见，
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环己烷一步氧化法制己二酸 年产5万吨 物料衡算
