水合肼(N2H4·H2O)是一种广泛应用的精细化工产品。目前,我国多使用尿素法和酮连氮法生产水合肼,但尿素法工艺相对落后,未来终将被淘汰,而酮连氮法存在一些难以解决的问题,使得该工艺不尽如人意。本文主要是在现有酮连氮法工艺的基础上,通过操作条件的优化、废水处理及设备改进这三个方面进行改进,开发出更加优化的工艺。首先,根据某化工厂2万吨/年水合肼(折合为100%水合肼)生产工艺的数据,利用化工流程模拟软件Aspen Plus V7.2对该工艺建立了数学模型,其中丙酮连氮水解塔采用的是反应精馏模型,并基于所涉及的各物质的性质选择了电解质活度系数物性方法(ELECNRTL)。同时,对数据库里没有的丙酮连氮进行了物性估算,得到其物性数据。然后对整个工艺流程进行了初步模拟,模拟结果基本与实际相符,产品质量基本达到要求,收率约为95%左右。其次,对流程中的丙酮连氮精馏塔以及水解塔进行了灵敏度分析,考察了塔板数、进料位置和回流比等因素的改变对流程的影响。确定了最佳操作条件为:连氮精馏塔共30块理论板,在第9块板进料,补充丙酮在第7块板进料,回流比为4,侧线采出位置为第10块理论板;连氮水解塔共25块理论板,在第12块板进料,回流比为4。在此操作条件下,再次对全流程进行模拟,结果显示水合肼产量更高,最终所得80%水合肼产量约为3144 kg/h,收率约为98.5%。然后,根据酮连氮法生产工艺中副产大量有机废水难以处理的问题,采用一种高温高压氧化法来处理有机废水,利用Aspen Plus对该过程进行模拟分析,结果显示有机物质已基本除去,反应的理论转化率为100%,从理论上证明了该处理方案的可行性。接着用Fluent流场模拟软件建立了废水处理反应器的模型,对反应器内流体流动状况进行了模拟分析。结果表明,该反应器的设计也是合理的,反应器内气液两相处在不断混合中,互相接触,进而发生反应。另外,针对工艺中塔设备有可能会发生泄漏的问题,设计了一种新型的双层精馏塔,可以有效地避免物料泄露甚至爆炸的现象。