【正文】 ........................................48 廢水與廢氣 .......................................................................................................48 噪聲控制 ...........................................................................................................48 安全管理 .....................................................................................................................48 消防措施和管理 .........................................................................................................48 消防措施 ...........................................................................................................48 消防管理 ...........................................................................................................49參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................50廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)：7200 噸/年鄰苯二甲酸二丁酯工藝設(shè)計(jì)0第 1 章 概述 鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）的結(jié)構(gòu)與性能（1）結(jié)構(gòu)DBP 名為鄰苯二甲酸二丁酯 [1]，分子式為 C16H22O4，相對(duì)分子質(zhì)量為 278，結(jié)構(gòu)式為： （2）性能成品鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）是無(wú)色透明液體，可燃，具有芳香氣味。主要用于聚氯乙烯加工，可賦于制品良好的柔軟性。用于硝酸纖維素涂料，有很好的軟化作用。 增塑劑的發(fā)展趨勢(shì)中國(guó)塑料制品行業(yè)已連續(xù)十余年保持良好的發(fā)展態(tài)勢(shì) [2]，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定健康的發(fā)展，第一章 概述1而增塑劑是現(xiàn)代塑料工業(yè)最大的助劑品種，同時(shí)，它也是世界產(chǎn)量與消費(fèi)量最大的塑料助劑之一。我國(guó)增塑劑行業(yè)經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展，已經(jīng)形成一定的規(guī)模。 產(chǎn)品需求 PVC 行業(yè)基本情況聚氯乙烯(PVC)是一類(lèi)性?xún)r(jià)比優(yōu)異、用途廣泛的高分子合成材料，是世界上最早工業(yè)生產(chǎn)化的樹(shù)脂品種之一，也是五大通用型合成塑料之一。隨著我國(guó)市場(chǎng)國(guó)際化的步伐加大，聚氯乙烯樹(shù)脂包裝材料和管材在水泥、化肥、糧食、食品、飲料、藥品、洗滌劑、化妝品等領(lǐng)域都將有廣闊的發(fā)展空間，其需求量會(huì)有大幅度增長(zhǎng)；另外，汽車(chē)、通訊、交通等領(lǐng)域?qū)勐纫蚁?shù)脂的需求也呈高速增長(zhǎng)，我國(guó)的聚氯乙烯樹(shù)脂工業(yè)仍有較大的發(fā)展空間。DBP 的用途 [4]主要包括：（1）大量用于聚氯乙烯(PVC)塑料中作主增塑劑增加制品柔軟性，尤其是用作軟質(zhì)制品的塑化劑，其中 PVC 人造革增塑劑用量約占其用量的 50%。用于硝酸纖維素涂料，有很好的軟化作用。DBP 的用途如此廣泛，尤其 PVC 行業(yè)對(duì)其需求量極大，所以我們可以預(yù)測(cè)：一方面，隨著我國(guó)工業(yè)化和城市化進(jìn)程的持續(xù)，必將帶動(dòng)建材、農(nóng)用薄膜、電纜等 PVC 應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，這將會(huì)支撐我國(guó) PVC 產(chǎn)品需求保持較快的增速。DBP的合成是一個(gè)連串反應(yīng) [56]，大體分為兩步：第一步為鄰苯二甲酸酐(苯酐)與正丁醇發(fā)生醇解反應(yīng)，生成鄰苯二甲酸單丁酯，如方程（1）所示，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，無(wú)需催化劑，為不可逆反應(yīng)，反應(yīng)速度較快，在~120℃條件下20min左右即可完成；第二步為鄰苯二甲酸單丁酯與正丁醇脫水生成DBP，如方程（2）所示，該反應(yīng)為可逆吸熱反應(yīng)，反應(yīng)速度較慢，需在催化劑作用下才能完成，是整個(gè)酯化反應(yīng)的控制步驟。隨著時(shí)代的進(jìn)步,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境意識(shí)的加強(qiáng)，人們廣泛開(kāi)展了新型催化劑的研究，先后篩選廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)：7200 噸/年鄰苯二甲酸二丁酯工藝設(shè)計(jì)4出一批比硫酸腐蝕小、污染少、易于分離和操作的合成鄰苯二甲酸二丁酯的方法。樹(shù)脂可以回收、再生和重復(fù)使用。閻道亮等利用磺酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂催化鄰苯二甲酸酐與正丁醇回流分水，也合成了鄰苯二甲酸二丁酯，產(chǎn)品收率達(dá)94%以上，樹(shù)脂重復(fù)使用4次，產(chǎn)品收率不降低。而后面幾種硫酸鹽，反應(yīng)后溶液渾濁，需要經(jīng)過(guò)濾后才能進(jìn)行后處理，操作較麻煩。戴志暉等利用稀土氧化物為負(fù)載組分，制成稀土沸石分子篩催化劑DZH21，這是一種固體催化劑，具有重復(fù)催化性能。王恩波等利用雜多酸為催化劑合成了鄰苯二甲酸二丁酯。曹?chē)?guó)安等在無(wú)水條件下由鄰苯二甲酸酐與正丁醇反應(yīng)先生成單丁酯，經(jīng)堿中和后，與溴丁烷在相轉(zhuǎn)移催化劑（三乙基芐基氯化銨）存在下發(fā)生酯化反應(yīng)，生成鄰苯二甲酸二丁酯。但是由于催化劑成本、回收、操作復(fù)雜性、相關(guān)工藝開(kāi)發(fā)成熟度以及技術(shù)推廣等因素，新型酯化催化劑獲得實(shí)際工業(yè)化應(yīng)用的不多，我國(guó)市場(chǎng)上 DBP 生產(chǎn)仍主要通過(guò)廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)：7200 噸/年鄰苯二甲酸二丁酯工藝設(shè)計(jì)6硫酸催化進(jìn)行的。（1）間歇流程投資小、設(shè)備簡(jiǎn)單、生產(chǎn)靈活、易于小批量多品種生產(chǎn)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，需嚴(yán)格控制生產(chǎn)時(shí)間及操作條以保證產(chǎn)品質(zhì)量，是我國(guó) DBP 生產(chǎn)的主要方法。 史耕等 [13]在其 2 萬(wàn)噸/年裝置的工藝設(shè)計(jì)上借鑒了國(guó)外 DOP 的生產(chǎn)技術(shù)，對(duì) DBP 的間歇工藝進(jìn)行了改造。第二章 工藝流程的選擇7（3）連續(xù)法生產(chǎn)自控水平高、質(zhì)量穩(wěn)定、勞動(dòng)強(qiáng)度低、能耗低、生產(chǎn)量大，但設(shè)備復(fù)雜、投資高、生產(chǎn)不如間歇法靈活，多用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。由于我國(guó) DBP 的生產(chǎn)規(guī)模普遍較小，較高的投資及復(fù)雜流程限制了其工業(yè)化應(yīng)用；且與間歇法相比，生產(chǎn)品種受工藝流程的制約，不如間歇法靈活。工藝流程框圖如下：醇回收流程DBP回收醇正丁醇 硫酸苯酐 醇脫色劑 濾渣堿水水廢水處理 酯 化中和水洗 脫 醇過(guò)濾器分液罐廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)：7200 噸/年鄰苯二甲酸二丁酯工藝設(shè)計(jì)8圖 3 工藝流程框圖 工藝流程介紹原料丁醇與催化劑計(jì)量后送入調(diào)配罐（V0202），混合溶解后用泵送至反應(yīng)釜。反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的部分水（H 2O）及未反應(yīng)的正丁醇（1BUT）在反應(yīng)結(jié)束后由釜頂蒸出，經(jīng)冷凝器冷凝至℃成液相后，送至分液罐（V0205）靜置，由于正丁醇稍溶于水，所以在料液靜置后即會(huì)產(chǎn)生分層，上層為輕組分正丁醇，用泵輸送回流至原料段循環(huán)使用；下層則為醇水溶液，送至廢水處理流程。蒸餾塔塔底物料由泵加壓輸送至過(guò)濾器（X0201）過(guò)濾、脫色，濾渣為活性炭、硅藻土、中間產(chǎn)物與未反應(yīng)的廢料等固體物，作焚燒或填埋處理。我國(guó)的苯酐主要用于生產(chǎn)鄰二甲酸脂類(lèi)增塑劑，好用的苯酐約占苯酐總消費(fèi)量的 60%，染料和油漆占 25%，不飽和樹(shù)脂和其他產(chǎn)品占 15%左右。從苯酐供需情況看，國(guó)內(nèi)仍是供小于求，但近年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)苯酐產(chǎn)量不斷提高、進(jìn)口量持續(xù)下降，自給率已達(dá) 90%以上。正丁醇純度為 95%。廠區(qū)附近均有許多化工產(chǎn)品供應(yīng)商供應(yīng)，可以節(jié)省材料的運(yùn)輸費(fèi)用。表 31 工業(yè) DBP 主要技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)項(xiàng)目?jī)?yōu)等品 一等品 二等品外觀 透明、無(wú)可見(jiàn)雜質(zhì)的油狀液體色度（PtCo） ≤ 20 25 60純度/% ≥ 密度（20℃）/（g/cm 3）~酸值（mgKOH/g）≤ 閃點(diǎn) oC ≥ 160水分/% ≤ 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)：7200 噸/年鄰苯二甲酸二丁酯工藝設(shè)計(jì)12第四章 物料衡算相關(guān)數(shù)據(jù)：①生產(chǎn)規(guī)模。每天生產(chǎn)能力：（72001000）/300＝24000kg/d③相關(guān)技術(shù)指標(biāo)按設(shè)計(jì)工藝要求使各原料的摩爾配比（摩爾）如下：苯酐：正丁醇：硫酸催化劑＝1： ：質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：為方便計(jì)算，原料視為純物質(zhì)。④各組分相對(duì)分子質(zhì)量如下表 41：表 41 各組分相對(duì)分子質(zhì)量化合物 分子式 相對(duì)分子質(zhì)量苯酐 348OHC148正丁醇 9 74中間產(chǎn)物 412 222DBP 6 278水 2 18濃硫酸 4SOH98第四章 物料衡算13 物料衡算簡(jiǎn)圖如下圖 ：圖 物料衡算簡(jiǎn)圖 R0201反應(yīng)釜；R0202 蒸餾塔； V0202調(diào)配罐；V0203粗酯罐；V0204 水洗釜；V0205 分水罐；X0201 過(guò)濾器； M1原料正丁醇；M2催化劑；M3原料混合液；M4原料苯酐；M5氣相產(chǎn)物；M6 回收醇；M7廢水；M8粗產(chǎn)品 A；M9粗產(chǎn)品 B；M10堿液；M11中和水；M12粗產(chǎn)品 C；M13脫出醇；M14粗酯；M15脫色劑；M16濾渣；M17DBP 產(chǎn)品 反應(yīng)釜（R0201 ）該生產(chǎn)裝置年產(chǎn)量 7200 t，年開(kāi)工 7200 h 即 300 d，每天生產(chǎn) 3 批，DBP 后處理（蒸餾、過(guò)濾）中產(chǎn)品損失率=2%=%，水及正丁醇量較小，為計(jì)算方便，后處理過(guò)程損失率忽略不計(jì)。 全裝置物料平衡表 表 42 工藝流程物料平衡表 單位： 1??Bkg物料號(hào) 苯酐 正丁醇 硫酸 中間產(chǎn)物 水 氫氧化鈉 活性炭 DBP 總計(jì)M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13 M14 M15 M16 M17 8000 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)：7200 噸/年鄰苯二甲酸二丁酯工藝設(shè)計(jì)20表 43 進(jìn)出物料平衡表（單位： ）1??Bkg進(jìn) 料 出 料名稱(chēng) 質(zhì)量 kg 名稱(chēng) 質(zhì)量 kgM1 M6 M2 M7 M4 M11 M10 M13 M15 M16 M17 合計(jì) 合計(jì) 第五章 能量衡算21第五章 能量衡算以每釜料作為計(jì)算基準(zhǔn) 反應(yīng)釜（R0201 ） 物料吸熱由《化工手冊(cè)》查得各物料熱容及潛熱如下：苯酐： ℃；?PC?kgcal/正丁醇(l)： ℃； 73正丁醇(g)： ℃；?l/正丁醇汽化潛熱： ；9qkcH2SO4： ℃；?P?gal/進(jìn)料溫度：25℃反應(yīng)溫度：140℃反應(yīng)釜的溫度由 25℃升至 140℃（包括物料液體升溫、汽化熱及氣體升溫）時(shí)，各物料的吸熱量： 苯酐： kcal )50( ??????dtCmQp 正丁醇： ＝?? ＝ ? ?)(.9)(7.. ???? ＝ kcal H2SO4： )20(.920543 ??????dtCp物料總吸熱：＝ ＝ kcal1Q?? ? 反應(yīng)熱燃燒熱計(jì)算公式：48970 m + 10500 n + x (cal/mol)?燃式中：m—物質(zhì)燃燒所需要氧原子數(shù)； n—物質(zhì)燃燒后生成水分子數(shù)； x—修正值則各物質(zhì)燃燒熱計(jì)算：① 苯酐： OHCOHC234882/15???廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)：7200 噸/年鄰苯二甲酸二丁酯工藝設(shè)計(jì)22 = 4897015 105002 1812＝757362 cal/mol39。Q????由于設(shè)備自身吸熱與 相比較小，正常生產(chǎn)后其設(shè)備是處于高溫下的，吸熱更少，39。由于設(shè)備自身吸熱與 相比較小，正常生產(chǎn)后其設(shè)備是處于高溫下的，吸熱更少，39。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是采用單效蒸發(fā)，所以必須進(jìn)行冷凝器冷卻水用量的估算：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)： 二次蒸汽溫度： ℃ 二次蒸汽被冷凝后的溫度： 80℃ 冷卻水溫度： 25℃冷卻水用于冷凝后的溫度： 45℃需要蒸發(fā)的水的質(zhì)量： kg水(g)： ℃；水汽化潛熱： ；01.?PC?kgcal/ ?qkgcal/水(l)： ℃；22水降溫放熱：＝QdtCmqdtmpp???? = = kcal? ?)108().(.67 ?????故總放熱為： ?放 冷卻水用量由《化工原理》上冊(cè)可以查得在 25℃溫度下水熱容： = ℃pC?kgcal/＝ kcalQ??吸 放由 可得水用量為：tmcp?吸廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)：7200 噸/年鄰苯二甲酸二丁酯工藝設(shè)計(jì)26 )254()254(???????Qm 全裝置熱量平衡表 總熱量平衡表 ( )1??hkJ入 方 出 方名稱(chēng) 熱量 名稱(chēng) 熱量物料總吸熱 總反應(yīng)熱 應(yīng)釜 聯(lián)苯供熱 損失熱 水洗釜冷卻水吸熱 水洗釜總放熱 損失熱 加熱蒸汽供熱 總吸熱 蒸餾塔 冷凝水吸熱 總放熱 共計(jì) 共計(jì) 第