【正文】 催化 劑，相反，復(fù)配型催化劑催化反應(yīng)時間短，轉(zhuǎn)化率高，酸值降低幅度大，比較適合做酯化反應(yīng)催化劑。由于本設(shè)計產(chǎn)品生產(chǎn)量較大，故采用連續(xù)法生產(chǎn)。 設(shè)計原則 本課題遵循的設(shè)計原則和指導(dǎo)思想如下： （ 1）按技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則對技術(shù)方案進(jìn)行論證，以確定最佳方案； （ 2）盡可能采用節(jié)能工藝和高效設(shè)備，充分發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，降低能耗、物耗和生產(chǎn)成本，提高項目的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益； （ 3）考慮 “三廢” 治理和綜合利用副產(chǎn)物，充分重視環(huán)保防污、科學(xué)生產(chǎn)、生產(chǎn)安全和提高社會效益為原則 主體。 在石油化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、輕紡工業(yè)、生物化工以及能源、交通運(yùn)輸行業(yè)均有廣泛用途，在國民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。本品是一種多種樹脂都有很強(qiáng)溶解力的增塑劑 ,能與多種纖維素樹脂、橡膠、乙烯基樹脂相溶，有良好的成 膜性、粘著性和防水性。 與二丁酯（ DBP）相比， DOP 的揮發(fā)度只有DBP 的 1/20；與水的互溶性低，并有良好的電性能，但也有其不足點，其在熱穩(wěn)定性、耐遷移性、耐寒性和衛(wèi)生性方面稍差。XX 大學(xué)化工學(xué)院 化工課程設(shè)計 說明書 題 目： 年產(chǎn) 8 萬噸鄰苯二甲酸二辛酯（ DOP） 生產(chǎn)車間初步工藝設(shè)計 學(xué) 號 : X 姓 名： X 年 級： X 學(xué) 院： 化工學(xué)院 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 指導(dǎo)教師： XXXXX 完成日期： XXXXXX 摘要 鄰苯二甲酸二辛酯 ,簡稱 DOP。 比重 (20/20 ),熔點 55 ，沸點 370 （常壓），不溶于水，溶 于乙醇、乙醚、礦物油等大多數(shù)有機(jī)溶劑。 主要用途： DOP 是通用型增塑劑，主要用于聚氯乙烯脂的加工、還可用于化地樹脂、醋酸樹脂、 ABS 樹脂及橡膠等高聚物的加工，也可用于造漆、染料、分散劑等、DOP 增塑的 PVC 可用于制造人造革、農(nóng)用薄膜、包裝材料、電纜等。 據(jù)有關(guān)資料報道，近年來國外增塑劑生產(chǎn)能力超過了 6400kt／ a，國內(nèi)增塑劑需求增長率為 8％左右，產(chǎn)品具有質(zhì)量高、品種多、環(huán)境污染少的特點。 3．項目設(shè)計依據(jù)和原則 設(shè)計依據(jù) 本化工課程設(shè)計，以設(shè)計任務(wù)書為基礎(chǔ)，綜合文獻(xiàn)檢索、資料收集，綜合分析，以最新科研成果和實際經(jīng)驗為依據(jù)，搏眾家之長，選擇合適設(shè)計方案。而連續(xù)法生產(chǎn)能力大，適合于大噸位的 DOP 的生產(chǎn)。因此本設(shè)計采用的是非酸性催化劑。 2． 工 藝參數(shù)的確定 酯化工序 苯酐和辛醇按比例在 5個串聯(lián)階梯形的酯化釜中，在氧化鋁與辛酸亞錫以 1： 1比例復(fù)配催化劑作用下酯化反應(yīng)生成粗酯，主要工藝參數(shù)確定如下： (1)進(jìn)料溫度及 5釜的反應(yīng)溫度見表 2。為了防止反應(yīng)混合物在高溫下長期停留而著色，并強(qiáng)化酯化過程，在各級酯化釜的底部都通入高純度的氮?dú)猓ㄑ鹾浚?0mg/kg 中和，水洗是在一個帶攪拌的容器中同時進(jìn)行的。該工序的主要目的是通過吸附劑和助濾劑的吸附，脫色作用，保證產(chǎn)品 DOP的色澤和體積電阻率兩項指標(biāo)，同時除去 DOP 中殘存的微量催化劑和其他機(jī)械雜質(zhì)。 330= 噸 每小時 生產(chǎn) 247。 q———— 物系與環(huán)境交換的熱。 t 單位時間（ 1 h） QA=nAMA/ρ t= 1000 247。 攪拌器的設(shè)計及選型 表 8 攪拌器型式適用條件表 攪拌器型式 流動狀態(tài) 攪拌目的 攪拌容器容積 (m3) 轉(zhuǎn)速范圍(r/min) 最高粘度(P) 對流循環(huán) 湍流擴(kuò)散 剪切流 低粘度混合 高粘度液混合傳熱反應(yīng) 分散 溶解 固體懸浮 氣體吸收 結(jié)晶 傳熱 液相反應(yīng) 渦輪式 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 1～ 100 10～300 500 槳式 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 1～ 200 10～300 20 推進(jìn)式 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 1 ～1000 10～500 500 折葉開啟渦輪式 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 1～1000 10～300 500 布爾馬金式 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 1～ 100 10～300 500 注：有 ○ 者為合用，空白者不詳或不合用。 Re=(d2nρ )/? 式中： d=,n=,混合液平均密度ρ =,? = 故 Re= 106104為湍流， ? =Np,? 為功率因數(shù)， Np為功率數(shù) 查圖 Rushton 算圖，當(dāng) Re= 106時 ? =Np= 故 攪拌功率 N=Npρ n3d5= 夾套傳熱面積的計算與核算 選用螺旋板夾套，環(huán)隙 E=100mm，螺距 P=50mm。考慮到搪鉛工藝的實施和搪鉛時的鉛中毒， 釜體和釜蓋須采用法蘭連接。 流動空間及流速的確定 由于循環(huán)冷卻水較易結(jié)垢，為便于水垢清洗，因使循環(huán)冷卻水走管路，熱流體走殼程。 接管 殼程流體進(jìn)出接管：去接管內(nèi)熱流體流速 5m/s muVd 24 0444 ?????? ? 管程流體進(jìn)出接管：去接管內(nèi)冷卻水流速為 ,則接管內(nèi)徑為 muVd 33344 11 ???? ??? ? 取標(biāo)準(zhǔn)值徑為 90mm 體厚度 殼體材料選用 20R 鋼，計算壁厚的公式為： S=PcDi/（ 2「σ」 tФ Pc） 式中： Pc—— 計算壓力，取 Pc為 1 = ； Di=700mm；Ф = 「σ」 80=130Mpa（取殼體溫度為 80℃） S=700 （ 2 130 ） = 取 C2=2mm ； C1=，圓整后取 S=6mm，復(fù)驗 6 6%=〉 故最終取 C1= 故 S=6mm 換熱器封頭的確定 上下封頭均采用標(biāo)準(zhǔn)橢球形封頭，根據(jù)封頭為 DN1400 5。 對于本設(shè)計回收的辛醇一部分直接循環(huán)到酯化部分使用，另一部分需進(jìn)行分餾和催化加氫處理。 （ 2） 廠房內(nèi)不存放易燃物質(zhì)，地溝保持通暢，防止可燃?xì)怏w、液體積聚，加強(qiáng)廠房里通風(fēng)。 六． 設(shè)計結(jié)果評析與總結(jié) 經(jīng)過一段時間的資料查詢、文獻(xiàn)搜索、設(shè)計整理，在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，我們這組順利地完成了本次課程設(shè)計。 （ 4）進(jìn)行廢水處理分為回收和凈化兩級。 本設(shè)計能夠順利的完成，離不開各位老師和同學(xué)給予的指導(dǎo)與關(guān)心，特別是 我們本設(shè)計小組各成員通力合作，迎難而上精神 值得繼續(xù)發(fā)揚(yáng) 。 既符合環(huán)保要求，還降低了生產(chǎn)綜合成本。是一種較適合我國國情的生產(chǎn)方法。 對于 DOP 生產(chǎn)防爆應(yīng)該注意如下幾點： （ 1） 嚴(yán)格執(zhí)行受壓容器、受壓設(shè)備使用、管理有關(guān)規(guī)定，操作人員必須經(jīng)過嚴(yán)格訓(xùn)練。一般利用安全泄壓裝置來及時排放管道內(nèi)的介質(zhì)，使管道內(nèi)截止的壓力迅速下降。 支座 選用型號 JB/471292 鞍座 BI 700 F 。 殼體直徑的確定 殼體直徑： Di=t(nc1)+2do 式中： Di—— 換熱器內(nèi)徑， mm； nc —— 橫 過 管 束 中 心 線 的 管 數(shù) ， 由 于 是 正 三 角 形 排 列 ，根根 ???? sc nn ； do —— 換熱管外徑， mm； 所以， Di=32（ 191） +2 25=625mm ，圓整取 700mm。反應(yīng)液中，異辛醇將作為帶水劑把水從反應(yīng)釜中帶出，而這樣必將浪費(fèi)原料，因此在反應(yīng)釜上安裝一個換熱器加一個分離器，用于排水和回流異辛醇。 夾套中水流速 u=m/(ρ PE)=( )=， De=4E= Dc= Re=Deuρ /? = 106 ???? ??pc 105 ? De/? = (1+(De/Dc))0 = ( 106) ( 105) (1+ ) = ? = () 所以總傳熱系數(shù)： 1/K=1/ j? +1/? =1/919+1/= K=() 夾套傳熱面積 由 Q=KF mt? mt? = )95/125l n( )55150()25150()/l n( 2121 ??????? ?? ? tt tt oC 得 F=Q/K mt? = 103/( )= 需要核算一下夾套可能傳熱面積是否滿足傳熱要求。 為了消除可能的打旋現(xiàn)象，強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)，安裝 nb=6塊寬度 W為 的擋板。本設(shè)計物料攪拌狀態(tài)較平穩(wěn)， ? 取 。物料在反應(yīng)過程中的體積基本不變。 = 根據(jù)投料比 苯酐：異辛醇 =1 : 異辛醇投入量為 = kmol 又 回流 異辛醇量 kmol 總 異 辛醇量 += kmol 出釜 異辛醇量為 － + = kmol 單酸酯的量 kmol 二級酯化段釜 1物料計算 進(jìn)釜 異辛醇 kmol 單酸酯的量 kmol 氧化鋁與辛酸亞錫復(fù)配催化劑量 kmol N2 8 m3/h 出釜 第一釜的轉(zhuǎn)化率 XA= + H2O DOP 的物質(zhì)的量 hk mo ln D / 2 ??? 異辛醇量為 hk mo ln B / 2 ???? 單酸酯的量 － = hkmol/ 氧化鋁與辛酸亞錫復(fù)配催化劑量 kmol 產(chǎn)生的水的物質(zhì)的量 n 水 = hkmo l / 2 ?? 異辛醇一部分作為帶水劑與水一起出釜，異辛醇經(jīng)冷凝器冷卻再回流至反應(yīng)釜中，經(jīng)測定 nB:n 水 =:1。生產(chǎn)廢水（ COD 值 700～ 1500mHg/L） 用活性污泥進(jìn)行生化處理后再排放。非酸性催化劑也在中和、水洗工序被洗去。中和水洗工藝參數(shù)確定如下： (1)Na0H水溶液濃度： 0． 3(wt％ ) (2)水洗溫度： 95℃ (3)粗酯：堿 =6： 1(vo1) (4)中和攪拌轉(zhuǎn)速： 180r／ min (5)水洗攪拌轉(zhuǎn)速： 50r／ min (6)NaOH單耗： 0． 4kg／ tDOP (7)中和水洗后酸值： 0． 01～ 0． 02KOH mg／ DOP 汽提工序 汽提是通過直接蒸汽減壓蒸餾，除去粗酯中的醇和有氣味的低沸物，本設(shè)計采用過熱蒸汽直接減壓汽提工藝。連續(xù)非酸性催化酯化工藝，是上世紀(jì) 80年代初開始成功應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)，其典型的工藝流程有兩種： 酯化 — 脫醇一中和水洗一汽提干燥一過濾； 酯化一中和水洗一脫醇 汽提 干燥一過濾。而反應(yīng)釜，流動形式接近返混，釜內(nèi)各部分組成和溫度完全一致 ，多釜串連后，可使停留時間分布特性向