年產(chǎn)13000噸鄰苯二甲酸二丁酯生產(chǎn)工藝設計(編輯修改稿)
2024-07-04 01:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 藝生產(chǎn)線上稍作改造即可進行生產(chǎn), 投資少, 降低了生產(chǎn)成本，從而提高生產(chǎn)效益.1 工藝流程的選擇 生產(chǎn)工藝的確定 DBP的生成機理(1)主反應:DBP是以苯酐和正丁醇為原料,以硫酸作催化劑,在加熱的條件下分兩步反應:酯化反應是一個可逆反應,使用催化劑和提高反應溫度可加快反應速度。而提高反應物濃度和降低生成物濃度則可提高反應轉(zhuǎn)化率.(2)副反應:反應過程中,反應溫度的提高可引起副反應,溫度越高,副產(chǎn)物越多,酯化過程中主要副反應:反應過程中,控制適當?shù)姆磻獪囟群瓦x擇硫酸催化劑的合適用量可以減少副產(chǎn)物的生成。 生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)過程:國內(nèi)的DBP裝置規(guī)模均較小,基本都是采用間歇酯化工藝,流程如下：(1) 酯化過程:酯化反應溫度通?？刂圃?35140℃,反應完畢物料溫度需降至75℃左右才能進入中和工序,這是因為在中各過程中溫度高會有皂化副反應發(fā)生,影響過濾工序和產(chǎn)品收率。(2) 中和水洗過程:由于在酯化過程中會生成一些酸性雜質(zhì), 如單酸酯等, 本設計采用加入NaOH 水溶液進行中和, 生成可溶于水的鈉鹽與酯分離。(3) 脫醇工序:由于酯化反應是在醇過量的條件下進行的,因此必須除去產(chǎn)品中過量的醇, 除去粗酯中的醇和有氣味的低沸物, 采用過熱蒸汽直接減壓汽提工藝。 (4) 脫色過程: 脫醇后的酯色值較高,脫色過程就是利用活性炭的強吸附性,脫除粗酯中帶色的有機物質(zhì),降低產(chǎn)品的色值。本設計采用了大容積的攪拌釜,活性炭利用螺旋加料器分批自動定時加入,提高了活性炭的脫色效果,降低了工人的勞動強度。(5) 過濾過程: 脫色后的產(chǎn)品含有活性炭與機械雜質(zhì),必須將其過濾、分離。 工藝流程方框圖根據(jù)上面的分析，確定了整個工藝流程與參數(shù)，可得到以下流程方框圖：尾氣 成品分裝過濾脫 醇中和水洗酯 化f廢渣廢水處理濾渣回收醇處理圖112 物料衡算物料衡算的準則就是質(zhì)量守衡定律，即“進入一個系統(tǒng)的全部物料必等于離開這個系統(tǒng)的全部物料，再加上過程損失量和在系統(tǒng)中積累量”。依據(jù)質(zhì)量守衡定律，對研究系統(tǒng)作物料衡算，可由下式表示： 其中式中： ∑G進————輸入物料量總和； ∑G出————離開物料量總和； ∑G損————總的物料損失量； ∑G積————系統(tǒng)中的積累量。根據(jù)設計任務，鄰苯二甲酸二丁酯生產(chǎn)能力為13000噸/年（100％）：全年開工周期330天每天生產(chǎn)能力：（130001000）/330＝ 酯化反應的物料衡算 酯化過程的衡算基準由于本反應的時間較長,故采用間歇式操作,據(jù)實際反應時間和其它因素,每晝夜生產(chǎn)三班,每班生產(chǎn)兩批料。每批生產(chǎn)的鄰苯二甲酸二丁酯的量為： 酯化過程的物料衡算圖畫出衡算方框圖，標出有關數(shù)據(jù)，然后進行計算正丁醇鄰苯二甲酸二丁酯酯化反應釜 苯 酐催化劑共沸劑活性炭正丁醇 催化劑 共沸劑 活性炭 圖21 酯化過程的物料衡算圖 酯化過程的物料衡算苯酐和正丁醇的酯化反應式：148 78 278 18ｘ 2y ｚ原料規(guī)格：苯酐純度為100%，正丁醇純度為95%，濃硫酸純度為93%（），轉(zhuǎn)化率為95%。(1) 100%苯酐量： x=100%正丁醇量： y=由于該酯化反應正丁醇的轉(zhuǎn)化率為95%，苯酐的完全轉(zhuǎn)化，所以：95%正丁醇需要量=其中= == 鄰苯二甲酸二丁酯生成量=正丁醇的剩余量==反應生成水的量: z= 總水分=+=%(質(zhì)量分數(shù))的總物料，則：硫酸的用量為：kg活性炭的用量為：kg共沸劑的用量為: kg表21 酯化過程的物料衡算 輸入 序號 物料名稱 數(shù)量(kg) 輸出 序號 物料名稱 數(shù)量(kg)1苯 酐1DBP2正丁醇2水其中正丁醇水3正丁醇345硫 酸活性炭共沸劑456硫 酸活性炭共沸劑總計總計由分析計算可知，酯化過程物料進出平衡。 蒸餾過程的的物料衡算方框圖塔頂產(chǎn)品D水 丁 醇塔底液WDBP 98%水 2% 蒸 餾 塔DBP %丁醇 %水 %原料液F圖22 蒸餾過程的物料衡算圖 蒸餾過程的物料衡算原料液為: DBP= kg 丁醇= kg 水= kg所以:F=DBP平衡:塔底液W=總物料平衡:塔頂產(chǎn)品D=FW==水平衡:出料的水=*2%+= kg丁醇平衡:塔頂蒸出的丁醇為: kg表22 蒸餾過程的物料核算表加入支出序號物料名稱組成數(shù)量(kg)序號物料名稱組成數(shù)量(kg)1原料DBP水丁醇%%% 1塔頂產(chǎn)品水丁醇2塔底液DBP水98%2%合計合計3 能量衡算熱量衡算方程式：式中：－初始物料帶入設備中的熱量，kJ；－加熱劑或冷卻劑與設備和物料傳遞的熱量，kJ；－物理變化及化學變化的熱效應，kJ；－離開設備物料帶走的熱量，kJ；－設備各部件所消耗的熱量，kJ；－設備向四周散失的熱量，又稱熱損失，kJ。 酯化過程的能量方框圖：正丁醇鄰苯二甲酸二丁酯 苯 酐正丁醇酯化反應釜 硫酸 25℃硫酸140℃Q 圖311 酯化過程的能量方框圖 酯化過程的能量衡算由能量守恒可知：(1) 的計算 （的計算都適用）――反應物體系中組分的質(zhì)量，kg；Ci――組分i在0T℃時的平均比熱容，；℃。物料進入設備時的溫度為25℃,則熱量衡算的基準為25℃,則: 參考《精細化工反應器及車間工藝設計》，利用Missenard法計算液體定壓比熱容，查取結構數(shù)據(jù)。所以的比熱容如下：℃ (140℃)℃ (25℃)℃表33 基團結構摩爾熱容值[J/（mol℃）]基團摩爾熱容值[溫度(25℃)]摩爾熱容值[溫度(70℃)]CH3CH2O (2) 由于是間歇過程，所以較小可以忽略。(3) 過程熱效率的計算過程熱效率可以分為兩類：一類是化學過程的熱效率即化學反應速率；另一類是物理過程熱效率。物料化學變化過程，除化學反應外，往往伴隨著物料狀態(tài)變化熱效率，但本工藝流程中物理過程熱效率較低，可以忽略不計，則過程熱效率可由下式計算： －化學反應熱效應，kJ； －物理過程熱效應，kJ。 化學反應熱效應，可通過標
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