年产8万吨邻苯二甲酸二辛酯(DOP)生产车间初步工艺设计.doc
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1、海南大学材料与化工学院化工课程设计说明书题 目:年产8万吨邻苯二甲酸二辛酯(DOP) 生产车间初步工艺设计 学 号: 20070124071 姓 名: 张波 年 级: 2007级 学 院: 材料与化工学院 专 业: 化学工程与工艺 指导教师: XXXXX 完成日期: 2010 年 6 月 19 日 摘要 邻苯二甲酸二辛酯,简称DOP。分 子 式:C24H38O4 是重要的通用型增塑剂,是目前国内外用量最大的增塑剂之一,广泛用于橡胶、塑料和医药工业用途广泛,在国民经济中占有十分重要的地位。经过分析比较各种生产原料、合成工艺后,本设计工艺流程是采用串联多釜反应器连续酯化技术,催化剂是采用氧化铝与辛
2、酸亚锡以1:1比例复配催化剂年产8万吨邻苯二甲酸二辛酯,以满足国内需求。本设计遵循“技术成熟,工艺先进、设备配置科学、环保安全、经济效益”等原则,在比较国内外各种先进生产方法、工艺流程和设备配置基础上,选用是从苯酐和异辛醇出发经过酯化反应、脱醇、精制得到产品的工艺路线生产邻苯二甲酸二辛酯。设计的重点是生产工艺设计论证、工艺计算及设备设计选型,附有带控制点的工艺流程图,主要生产设备结构尺寸图,生产车间的设备配置图。最后部分考虑环境保护和劳动安全,以达到减少“三废”排放,加强“三废”治理,确保安全生产,消除并尽可能减少工厂生产对职工的伤害。关键词:DOP 异辛醇 苯酐 工艺设计 工艺计算 设备选型
3、 AbstractDioctyl phthalate ,referred to as DOP, Molecular Formula: C24H38O4 .It is important to general-purpose plasticizer and has become the largest amount used of plasticizerthe at home and abroad, now it is widely used in rubber, plastics and pharmaceutical industry, plays an important role in t
4、he national economy. After analysis and comparison of various raw materials, synthesis, the design process is the use of multi-tank reactors in series continuous esterification technology, the catalyst is alumina with a 1:1 ratio of Sn catalyst compound annual output of 100,000 tons Dioctyl phthalat
5、e, to meet domestic demand. The design follows the mature technology, advanced technology, equipment configuration scientific, environmental safety, economic efficiency, the principle of reciprocity. After comparing domestic and foreign advanced production methods, process and equipment configuratio
6、n , the choices are starting from phthalic anhydride and iso-octanol after esterification, de alcohol, refined by product line production process octyl phthalate. Design for production process design argument, the design of facilities and process selection, with a flow chart with control points, the
7、 main production equipment and size chart, workshop equipment configuration diagram. The last part is about environmental protection and labor safety, in order to achieve reduction of the three wastes emissions, strengthen the three wastes treatment, to ensure safe production purposes. Key word: DOP
8、 Ethylhexanol Phthalic Process Design Process Calculation Equipment Selection 目录一总论71概述71.1增塑剂DOP的性质71.2产品用途71.3DOP在国民经济中的重要性71.4 DOP的市场需求82设计的目的和意义83设计依据和原则83.1设计依据83.2设计原则84设计范围95DOP生产能力及产品质量标准9 5.1生产能力9 5.2产品质量标准9二生产工艺流程设计与论证 10 1生产工艺选择与论证10 2工艺参数的确定 11 2.1酯化工序 .11 2.2中和、洗涤工序 .11 2.3脱醇工序 .12 2.4干
9、燥、过滤工序 .12 3产工艺流程图及其说明 13 3.1 DOP生产工艺流程图 13 3.2 生产工艺流程说明13三工艺计算141.物料衡算14 1.1设计生产能力 14 1.2二级酯化段釜1物料计算 15 1.3酯化工段物料衡结果 16 2热量衡算 17四 主要设备设计与选型18 1反应釜的设计与选型19 1.1反应釜体积确定 19 1.2反应釜高度与底面直径 20 1.3反应釜温度与压力 20 1.4反应釜壁厚度计算 21 1.5搅拌器的设计及选型 22 1.5.1搅拌器型式适用条件表 23 1.5.2 搅拌器的选用及尺寸 23 1.5.3搅拌功率的计算 23 1.6夹套传热面积的计算与
10、核算 23 1.6.1 被搅拌液体侧的对流传热系数 23 1.6.2夹套冷却水对流传热系数 24 1.6.3夹套传热面积25 1.7 反应釜的主要技术特性汇总 26 2冷凝器的设计与选型 27 2.1选择换热器的类型 28 2.2流动空间及流速的确定 28 2.3传热面积的确定 28 2.4冷凝器工艺尺寸的计算 29 2.4.1管子数n的确定 29 2.4.2管子的排列方式,管间距的确定 30 2.4.3 壳体直径的确定 30 2.4.4折流板 30 2.4.5接管 30 2.5.壳体厚度 31 2.6换热器封头的确定 31 2.7容器法兰的选择 31 2.8开孔补强 31 2.9支座 31
11、2.10冷凝器设计汇总 31五环境保护与劳动安全 .321DOP三废处理.322.DOP安全生产.33六设计结果评析与总结.34致谢.35参考文献.35附图 1带控制点的工艺流程图2 主要生产设备结构尺寸图3 换热器结构示意图4 生产车间的设备配置布置图5 DOP厂房总布置图一总论1概述1.1增塑剂DOP的性质 DOP化学名为邻苯二甲酸二辛酯,是一个带有支链的侧链醇酯,无色油状液体,有特殊气味。比重0.9861(20/20 ),熔点-55 ,沸点370 (常压),不溶于水,溶于乙醇、乙醚、矿物油等大多数有机溶剂。与二丁酯(DBP)相比,DOP的挥发度只有DBP的1/20;与水的互溶性低,并有良
12、好的电性能,但也有其不足点,其在热稳定性、耐迁移性、耐寒性和卫生性方面稍差。1.2产品用途邻苯二甲酸二辛酯是重要的通用型增塑剂,主要用于聚氯乙烯树脂的加工,还可用于化纤树脂、醋酸树脂、ABS树脂及橡胶等高聚物的加工,也可用于造漆、染料、分散剂等。通用级DOP,广泛用于塑料、橡胶、油漆及乳化剂等工业中。用其增塑的PVC 可用于制造人造革、农用薄膜、包装材料、电缆等。电气级DOP,具有通用级DOP的全部性能外,还具有很好的电绝缘性能,主要用于生产电线。品级DOP,主要用于生产食品包装材料。医用级DOP,主要用于生产医疗卫生制品,如一次性医疗器具及医用包装材料等。主要用途:DOP是通用型增塑剂,主要
13、用于聚氯乙烯脂的加工、还可用于化地树脂、醋酸树脂、ABS树脂及橡胶等高聚物的加工,也可用于造漆、染料、分散剂等、DOP增塑的PVC可用于制造人造革、农用薄膜、包装材料、电缆等。本品是一种多种树脂都有很强溶解力的增塑剂,能与多种纤维素树脂、橡胶、乙烯基树脂相溶,有良好的成膜性、粘着性和防水性。常与邻苯二甲酸二乙酯配合用于醋酸纤维素的薄膜、清漆、透明纸和模塑粉等制作中。少量用于硝基纤维素的制作中。亦可用作丁腈胶的增塑剂。本品还可用作驱蚊油(原油)、聚氟乙烯涂料、过氧化甲乙酮以及香料(人造麝香)的溶剂。可以作为酯交换法生产邻苯二甲酸二环己酯和邻苯二甲酸高碳醇酯以及其他有机合成的原料。1.3 DOP在
14、国民经济中的重要性邻苯二甲酸二辛酯(DOP)是目前使用最广泛的增塑剂,约占我国增塑剂总量45%,是重要的通用型增塑剂,任何增塑剂都是以它为基准来加以比较的,技术经济上占有绝对优势。据有关资料报道,近年来国外增塑剂生产能力超过了6400kta,国内增塑剂需求增长率为8左右,产品具有质量高、品种多、环境污染少的特点。在石油化学工业、医药工业、轻纺工业、生物化工以及能源、交通运输行业均有广泛用途,在国民经济中占有十分重要的地位。1.4 DOP的市场需求随着我国国民经济快速增长,增塑剂作为基础化工合成材料助剂的市场需求量将大幅提高。在用量大的新领域,国内市场需求将强劲增长。但由于邻苯二甲酸二异壬酯(D
15、INP)在某些应用领域的性能超过了DOP,预计未来几年内,全球DOP市场将面临DINP的挑战。在市场上,DOP一直占有价格优势,而未来时间估计DOP的低价优势会有所削弱。2设计的目的和意义 通过本课程设计力求达到以下目的和意义:(1)在学习掌握所学的化学工艺学、化工机械设备基础、化工原理等课程的基本理论和基础知识的基础上,通过这次课程设计,培养我们综合运用这些知识分析和解决实际问题的能力以及协作攻关的能力,训练我们使用文献资料和进行技术设计、运算的能力,提高文字和语言表达能力,为以后的学习和毕业论文(设计)打下基础。(2)通过完成设计,可以知道DOP的用途;基本掌握苯酐和异辛醇制DOP的生产工
16、艺;了解国内外DOP工业的发展现状;以及DOP工业的发展趋势。3项目设计依据和原则3.1设计依据本化工课程设计,以设计任务书为基础,综合文献检索、资料收集,综合分析,以最新科研成果和实际经验为依据,搏众家之长,选择合适设计方案。3.2设计原则 本课题遵循的设计原则和指导思想如下:(1)按技术先进、成熟可靠、经济合理的原则对技术方案进行论证,以确定最佳方案;(2)尽可能采用节能工艺和高效设备,充分发挥规模效应,降低能耗、物耗和生产成本,提高项目的经济效益和社会效益;(3)考虑“三废” 治理和综合利用副产物,充分重视环保防污、科学生产、生产安全和提高社会效益为原则主体。4设计范围本设计范围包括:(
17、1)工艺生产方法确定、生产流程设计与论证(2)工艺计算(包括物料衡算,热量衡算)(3)酯化合成工艺主要生产设备设计与选型(4)安全生产与环保治理措施(5)设计绘图 设计重点:生产工艺设计与论证,工艺计算,设备设计与选型,设计绘图。5DOP生产能力及质量标准5.1生产能力该项目年产8万吨DOP,年开工日为330天(全天候),日产DOP 242.42吨。5.2产品质量标准本产品质量规格为一级品,执行产品质量国标GBl14068标准,见表1 所示。表1 DOP质量指标项目指标优级品一级品合格品外观透明液体,无悬浮物酯含量,%99.099.5099.50密度(20),g/cm30.9810.986酸度
18、(以对苯二甲酯计) % 0.0150.020闪点,210205色度(铂-钴)号 50100200加热减量,%0.10.20.25体积电阻率,1011?.m210.5二、生产工艺流程设计1生产工艺选择与论证 生产过程操作分为间歇式和连续操作。间歇式生产的优点是设备简单改变生产品种容量;缺点是原料消耗定额高,能量消耗大,劳动生产效率低,产品质量不稳定。间歇式生产方式适用于多品种、小批量的生产。而连续法生产能力大,适合于大吨位的DOP的生产。由于本设计产品生产量较大,故采用连续法生产。酯化反应设备分塔式反应器和串联多釜反应器两类。前者结构复杂,但紧凑,投资较低,操作控制要求高,动力消耗少。而反应釜,
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