【正文】 ............................................................................................... 24 生產(chǎn)設(shè)備的保養(yǎng) ................................................................................................. 24 三廢的處理 ....................................................................................................... 24 9 計(jì)算結(jié)果討論 ............................................................................................................. 26 致謝語(yǔ) ........................................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 28 2021 屆化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 對(duì)羥基苯甲醚的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) (重慶三峽學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè) 2021級(jí) 重慶萬(wàn)州 404100) 摘 要 本文介紹了對(duì)羥基苯甲醚的重要性及當(dāng)前各種生產(chǎn)方法 ,以及對(duì)羥基苯甲醚的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)流程： 生產(chǎn)以對(duì)氨基苯甲醚、 35%硫酸溶液等 為主要原料 ,混合 → 重氮化→ 水解 →精 餾→過(guò)濾 →包裝得成品，通過(guò)設(shè)計(jì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，從而選擇適合本工藝的設(shè)備，并運(yùn)用 AutoCAD 繪制流程簡(jiǎn)圖及主要設(shè)備。由于對(duì)羥基苯甲醚具有良好的抗氧化性能，故通常作為穩(wěn)定劑，被廣泛添加于各類高分子單體中，以便在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和純化過(guò)程中起到防止氧化變質(zhì)的作用。 我國(guó)對(duì)羥基苯甲醚行業(yè)的第一張 ISO9002質(zhì)量體系認(rèn)證證書于 2021年正式落戶無(wú)錫市正茂化工廠。又據(jù)普瑞狄卡斯茨 (Predicasts)公可的調(diào)查，預(yù)計(jì)今后世界抗氧劑生產(chǎn)的年增長(zhǎng)率將達(dá)到 4%。目前較常用的方法是以對(duì)硝基氯苯為起始原料 , 取代生成對(duì)硝基苯甲醚 , 然后還原生 成對(duì)氨基苯甲醚 , 最后對(duì)氨基苯甲醚經(jīng)重氮化分解生成對(duì)羥基苯甲醚 ，由對(duì)氨基苯甲醚經(jīng)重氮化合成對(duì)羥基苯甲醚的制 取 路線，是涉及催化水解的反應(yīng)操作，所用催化劑多為 Cu20。熔點(diǎn) ℃ （ 5557℃ ） ，沸點(diǎn) 243℃ ，相對(duì)密度 （ 20/20℃ ） 。 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 表 11 項(xiàng)目 質(zhì)量指標(biāo) 熔點(diǎn) 54—— 對(duì)苯二酚含量， % ≤ 燒灼殘?jiān)?% ≤ 重金屬（ Pb）含量， % ≤ 對(duì)苯二酚二甲醚含量 色度（鉑 鈷），號(hào) ≤ 不得檢出 10 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) Q/[4] O HO C H 3圖 11 對(duì) 羥 基 苯 甲 醚 結(jié) 構(gòu) 式2021 屆化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 共 28 頁(yè) 國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)廠家 目前 國(guó)內(nèi)對(duì)羥基苯甲醚的主要生產(chǎn)廠家主要有 43 家，下表選擇其中進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹： 表 12 對(duì)羥基苯甲醚主要生產(chǎn)廠家及相關(guān)信息 生產(chǎn)廠家一覽 廠家相關(guān)信息 無(wú)錫市富安化工廠 對(duì)羥基苯甲醚 (MEHQ)1000噸 /年 鹽城鳳陽(yáng)化工有限公司 1999年通過(guò) ISO9002質(zhì)量體系認(rèn)證 河北省大名縣名鼎化工有限責(zé)任公司 產(chǎn)品百分之五十出口國(guó)外 北京恒業(yè)中遠(yuǎn)化工有限公司 公司旗艦產(chǎn)品成色劑 臺(tái)州奧力特精細(xì)化工有限公司 公司擁有自營(yíng)進(jìn)出口權(quán) 成都新特藥化合成技術(shù)改進(jìn)與創(chuàng)新中心 有數(shù)十個(gè)重大創(chuàng)新 (專利 )知識(shí)產(chǎn)權(quán) 安全性 對(duì)羥基苯甲醚有毒性。 對(duì)羥基苯甲醚的合成工藝概況 對(duì)羥基苯甲醚是一種重要的醫(yī)藥中間體和化工原料， 其國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求都很大，然而目前對(duì)羥基苯甲醚的合成不是反應(yīng)對(duì)催化劑要求高，反應(yīng)條件苛刻，就是合成步驟長(zhǎng)，收率低，這樣大大提高了生產(chǎn)成本。 Williamson 法 Williamson法合成對(duì)羥基苯甲醚一般要分兩步進(jìn)行，其主要原料也為氫醌 、 對(duì)苯二酚，烷 基化物為鹵化烷基烴。然后，將該重氮鹽加入 75— 85℃且混有有機(jī)溶劑的二價(jià)銅鹽水解液中，可反應(yīng)制得產(chǎn)品，產(chǎn)率約為 85％。待水解結(jié)束后 ，得黃紅色的 溶 液和淡褐色的片狀對(duì)羥基苯甲醚晶體。 本文也將采用此法進(jìn)行工藝設(shè)計(jì) [8]。物理法制備的納米微粒通常具有表面清潔、無(wú)雜質(zhì)、粒度可控和活性高等優(yōu)點(diǎn)，但產(chǎn)率一般較低，制備成本較高。此外，若將 Cu20溶于稀硝酸和硫酸，可歧化為金屬銅和二價(jià)銅鹽，即 C u 2 O + 2 H + = C u + C u 2 + + 2 H 2 O Cu20 的制備原理 工業(yè)上，制取氧化亞銅的方法主要有干法、電解法和濕法等。濕 法制備 Cu20的技術(shù)是利用還原劑將溶液中的 Cu2+還原為 Cu20，進(jìn)而制得小粒徑、高純度和高分散性的 Cu20粉末。 對(duì)羥基苯甲醚生產(chǎn)工藝流程圖 圖 31 對(duì)羥基苯甲醚生產(chǎn)工藝流程圖 本工藝生產(chǎn)層 硅具有如下特點(diǎn) ： (1) 采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝 ， 流程短 ，生產(chǎn)成本相對(duì)較低，產(chǎn)品產(chǎn)率 約為 85％ ； (2) 采用 連續(xù)法重氮化生產(chǎn) ， 反應(yīng)均勻 ， 無(wú)死角 ， 轉(zhuǎn)化率高； (3) 采用特殊設(shè)計(jì) 采用聚合釜懸浮聚合工藝 ， 從而消除過(guò)熱點(diǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量好 。 (2) 水解反應(yīng)工段 精餾塔 產(chǎn)品 氧化亞銅貯槽 水解釜 對(duì)氨基苯甲醚 混合釜 重氮反應(yīng)釜 冷卻器 NaNO3貯槽 35%H2SO4 賀雪峰： 對(duì)羥基苯甲醚的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 28 頁(yè) 依次將硝酸銅液、重氮 鹽液、氧化亞銅通入水解反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度室溫，壓力為 常壓，控制反應(yīng)時(shí)間。 結(jié) 合本工藝特點(diǎn)，應(yīng)選用 聚合 攪拌釜式反應(yīng)器，其特點(diǎn)為： (1) 這類反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便； (2) 傳質(zhì)效率高； (3) 溫度分布 均勻，便于控制和改變工藝條件（溫度、濃度、反應(yīng)時(shí)間等）； (4) 操作靈活性大，便于更換品種、小批量生產(chǎn)； (5) 可用來(lái)進(jìn)行均相反應(yīng)，也可用于非均相反應(yīng)。 AAA CCkr ???? （ 43） 其中 : Ar? ―― 表示反應(yīng)速率， kmol/m3﹒ h； k ―― 表示反應(yīng)速率常數(shù)； AC ―― 表示丁炔二醇濃度， kmol/m3。 (5) 實(shí)際反應(yīng)器體積，考慮到裝料系數(shù)，故 33 mmVV R ??? ? （ 47） 其 中： V ——表示反應(yīng)器的實(shí)際體積， 3m ； ? ——表示裝料系數(shù)。 采用常壓下飽和蒸汽加熱，若冷凝液飽和，則蒸汽的消耗量為 : hkgrQG / 6 ???? （ 410） 其中 : G—— 蒸汽消耗量 (kg／ h)； r—— 常壓下飽和蒸汽的汽化潛熱 (kJ／ kg)。 根據(jù)本工藝要求，裝料系數(shù) ?? ， 由公式可估算 iD ，即 mVDii DH4 330 ??? ??????????? ??? (413) 其中 : iD —表示筒體內(nèi)徑 ,mm； H —表示筒體高度 , mm； 0V —表示操作容積 , m3； ? —表示裝料系數(shù) 。 取 H=。在 150 ℃ 以下的許用應(yīng)力由附表查取， MPat 113][ ?? ， 常溫屈服限 MPas 235?? 。 ② 夾套筒體和夾套封頭壁厚計(jì)算 夾套筒體計(jì)算壁厚 j? ： ctjcj PDP ?? ??? ][2 (417) 賀雪峰： 對(duì)羥基苯甲醚的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 共 28 頁(yè) 夾套采用雙面焊，局部探傷檢查，查表可知， ?? 。 ③ 內(nèi)筒體壁厚計(jì)算 1）按承受 內(nèi)壓計(jì)算 焊縫系數(shù)同夾套，取 ?? ，則內(nèi)筒體計(jì)算壁厚為： mmPDP t jc 2 3 4 ][2 c ???? ???? ??? （ 419） 2）按承受 外壓計(jì)算 設(shè)內(nèi)筒體名義厚度 mmn 8?? ，取 mmC ? ， mmC 22 ? ，則 mmC ? ， mmCne ????? ?? 內(nèi)筒體外徑 mmDD ni 2 1 5 620 ??? ? 內(nèi)筒體計(jì)算長(zhǎng)度 mmhHL j 1 1 9 9)8350(311 5 0 031 ??????? （ 420） 則 0 ??DL, ??eD ? ， 查得 ?A ,查得 MPaB 43? ,此時(shí)許用外壓 [P ]為： M P aDBP e 3 4 ][ 0 ????? ? 因此，取 mmn 8?? 不能滿足內(nèi)筒體穩(wěn)定性要求。按壓力計(jì)算肯定是滿足強(qiáng)度要求的，下邊僅按封頭受外壓情況進(jìn)行校核。結(jié)合本工藝中夾套的特點(diǎn)及對(duì)各種支座的綜合比較分析，因而選 B 型耳式支座。 電機(jī)選擇 傳動(dòng)效率包括減速器、聯(lián)軸器和蜜蜂裝置處的效率。 按減速器標(biāo)準(zhǔn)系列取 i=29，輸出軸徑取 50mm。由于減速器軸徑為50mm，故選用 J—A—50 型機(jī)座即可 。通常，重氮化試劑是由 亞硝酸鈉 與鹽酸作用臨時(shí)產(chǎn)生的。重氮化試劑的形式與所用的無(wú)機(jī)酸有關(guān)。芳香族一級(jí)胺堿性較弱，需要用較強(qiáng)的亞硝化試劑，所以通常在較強(qiáng)的酸性下進(jìn)行反應(yīng) [18]。 （ 4） 重氮化方法有順?lè)ê湍娣▋煞N， 大多數(shù)溶于稀無(wú)機(jī)酸的芳伯胺采用順?lè)ㄖ氐?， 在稀酸中難溶解的氨基芳磺酸等用 逆法 重氮化。但由于重氮鹽的活性很高，水解時(shí)也會(huì)發(fā)生很多的副反應(yīng)，故酚的收率通常不高。 2021 屆化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 共 28 頁(yè) 6 精餾塔設(shè)計(jì) 塔型選擇 根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，每天開(kāi)動(dòng)設(shè)備 24 小時(shí)計(jì)算，產(chǎn)品流量為 1500kg/h，由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價(jià)，降低生產(chǎn)過(guò)程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選用浮閥塔 [19]。因此熱效率較低，通常進(jìn)入再沸器的能量只有 5%左右可以被有效利用。 原料液的摩 爾組成： 182512475124752287287 ?????OHOHCOHCf nn nx (61) 同理可求得： 0 0 ,7 7 ?? wD xx 原料液的平均摩爾質(zhì)量： ? ? ? ? k m o lkgMxMxM OHfOHCff / 2287 ????????? 同理可求得： k mo lkgMk mo lkgM WD /,/ ?? 45℃下，原料液中2 3 2339 7 1 . 1 / , 7 3 5 /H O C H C H O Hk g m k g m???? 由此可查得原料液，塔頂和塔底混合物的沸點(diǎn)，以上計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 61。 所以 ? ? hkJQ f / 3 52 4?????? (67) 釜?dú)堃悍懦龅臒崃?? ?21 wwpwWW ttcWQ ?? 若將釜?dú)堃簻囟冉抵?2 55wtC? 186。 由于 ?? vsV ? ,[22]， 取速率為 [22],塔徑可以由下面的公式給出 , ， 因此 塔徑 ： （ 611） 塔的高度可以由下式計(jì)算： ? ? WFTTP HHSHHSNHZ ??????? 2 (612) 已知實(shí)際塔板數(shù)為 N=19 塊，板間距 ? ， 取每隔 5塊板設(shè)一個(gè)人