【導(dǎo)讀】鄰苯二甲酸二辛酯,簡(jiǎn)稱DOP。分子式：C24H38O4是重要的通用型增塑劑，是目前國(guó)內(nèi)外用量最大的增塑劑之一，廣泛用于橡膠、塑料和醫(yī)藥工業(yè)用途廣泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。經(jīng)過分析比較各種生產(chǎn)原料、合成工藝后，酸亞錫以1：1比例復(fù)配催化劑年產(chǎn)5萬噸鄰苯二甲酸二辛酯，以滿足國(guó)內(nèi)需求。設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)論證、工藝計(jì)算及設(shè)備設(shè)計(jì)選型，附有。帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，主要生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸圖，生產(chǎn)車間的設(shè)備配置圖。后部分考慮環(huán)境保護(hù)和勞動(dòng)安全，以達(dá)到減少“三廢”排放，加強(qiáng)“三廢”治理，確保安全生產(chǎn)，消除并盡可能減少工廠生產(chǎn)對(duì)職工的傷害。

　　

【正文】 ) 粘度 由公式 Q=AK △ Tm 可得 A’ =Q/（ K△ Tm） =724700/（ 599） = 考慮 15%的裕度，則 A=’ = 工藝尺寸的計(jì)算 管子數(shù) n的確定 選用 ?? 的碳鋼管，管內(nèi)流速取 。按 單管程計(jì)算管子數(shù)： ??????? ????? udd Vn ii? 每小時(shí)流入冷凝器的總物質(zhì)的量 n=，冷凝器的工作壓力為 1MPa, 組分 異辛醇 水 N2 比熱容KJ/(kg.℃ ) 2021C 600C 2021C 600C 2021C 600C 組成 kmol 產(chǎn)生熱 Q1 kJ/h 30 ????? so ndAL ? 采用四管程，則 L=L1/4=，管子數(shù) n1=4 n=4 32＝ 128 根 管子的排列方式，管間距的確定 設(shè)計(jì)采用正三角形排列，取管間距為 t=32mm 。 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（ 131） +2 25=434mm ，圓整取 500mm。 折流板 采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的 25%，則切去的圓缺高度為： h=75mm 取折流板間距 B=,則 B=159mm。 折流板數(shù) NB=L/B 1 = 塊，圓整厚取 10 快，折流板圓缺面水平裝配。 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》得，折流板最小厚度為 6mm，折流板外徑 323mm，折流板開孔直徑為Ф +，材料為 Q235A 鋼；拉桿選用Ф 16，共 6根，材料為 Q235AF鋼。 接管 殼程流體進(jìn)出接管：去接管內(nèi)熱流體流速 5m/s muVd 172044 ?????? ? 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 11 ???? ??? ? 取標(biāo)準(zhǔn)值徑為 70mm 參照《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表 621，殼程流體進(jìn)出接管管長(zhǎng) 200mm，管程流體進(jìn) 31 出接管管長(zhǎng) 150mm。壁厚均用 10mm 殼體材料選用 20R 鋼，計(jì)算壁厚的公式為： S=PcDi/（ 2「σ」 tФ Pc） 式中： Pc—— 計(jì)算壓力，取 Pc為 1 = ； Di=300mm；Ф = 「σ」 80=130Mpa（取殼體溫度為 80℃） S=300 （ 2 130 ） = 取 C2=2mm ； C1=，圓整后取 S=6mm，復(fù)驗(yàn) 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。曲面高度h1=70mm，直邊高度 h2=25mm，材料選用 20 R 鋼。 容器法蘭的選擇 材料選用 16MnR 鋼，根據(jù) JB/47032021 標(biāo)準(zhǔn)，選用 ， DN400mm的榫槽密封面長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭。 開孔補(bǔ)強(qiáng) 換熱器封頭和殼體上的接管都需要補(bǔ)強(qiáng)， 在開孔外面焊接上一塊與容器壁材料和厚度都相同的，即 5mm 厚的 20R 鋼板。 支座 選用型號(hào) JB/471292 鞍座 BI 700 F 。 表 12 冷凝器設(shè)計(jì)匯總 筒體 內(nèi)徑 (mm) 200 折流板 數(shù)目 54 壁厚 (mm) 4 間距 (mm) 120 封頭 （橢球型） 半徑 (mm) 100 高度 (mm) 300 高度 (mm) 75 32 直邊高度 (mm) 20 列管 管長(zhǎng) (mm) 1630 拉桿 尺寸 (mm) Ф 16 數(shù)目 75 數(shù)目 6 尺寸 (mm) Ф 25 接管 殼程流體進(jìn)出接管公稱直徑：140mm，厚度 4mm 不凝性氣體排除接管公稱直徑： 20mm,厚度 3mm 管程流體進(jìn)出接管公稱直徑： 80mm,厚度 4mm 五 ． 環(huán)境保護(hù)與勞動(dòng)安全 DOP生產(chǎn)過程“三廢”處理 生產(chǎn)過程中工業(yè)廢水的主要來源是酯化反應(yīng)中生成的水；經(jīng)多次中和后含有單酯鈉鹽等雜質(zhì)的廢堿；洗滌粗酯用的水；脫醇時(shí)汽提蒸汽的冷凝水，它們的組成大致如下面所示： 表 13酯化液與中和廢水的組成 酯化反應(yīng)液 % 中和廢堿液 Mg/L DOP 90． 4 DOP 2021 苯酐 7． 83 苯酐 2021 苯二甲酸單 辛酯 苯二甲酸單 辛酯鈉 1000 硫酸單辛酯 硫酸單辛酯鈉 23000 硫酸單辛酯 硫酸單辛酯鈉 4000 33 治理的辦法，首先應(yīng)從工藝上減少?gòu)U水的排放量，象本設(shè)計(jì)采用的是非酸催化劑，則可革除中和不洗兩個(gè)工序；其次，當(dāng)然也不可避免地要進(jìn)行廢水處理。一般說全部處理過程分為回收和凈化兩級(jí)。回收時(shí)必須考慮經(jīng)濟(jì)效益，如果回收有效成分的費(fèi)用很大，就不如用少量堿將其破壞除去。 對(duì)于本設(shè)計(jì)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。而產(chǎn)生的廢水（ COD 值 700～ 1500mHg/L） 可以用活性污泥進(jìn)行生化處理后再排放。 DOP生產(chǎn)過程安全事項(xiàng) 化工產(chǎn)品生產(chǎn)是一項(xiàng)具有高風(fēng)險(xiǎn)性的行業(yè)，因此在整個(gè)化工生產(chǎn)中，設(shè)備安裝、施工、操作等等都必要要考慮各方面安全因素，設(shè)計(jì)過程中要周密考慮，最大程度的消除安全隱患，使事故概率降低到最小。 在設(shè)計(jì)中，流程上要考慮的安全因素主要是避免設(shè)備和管道內(nèi)截止的壓力超過允許的超做壓力而造成災(zāi)難性事故的發(fā)生。一般利用安全泄壓裝置來及時(shí)排放管道內(nèi)的介質(zhì) ，使管道內(nèi)截止的壓力迅速下降。設(shè)備及管道中可以采用的安全泄壓裝置主要有爆破片和安全閥，或在管道上加安全水封和安全放空管。 介質(zhì)的易燃與易爆是相互關(guān)聯(lián)的，防爆的首要措施是防火，所以 DOP生產(chǎn)的安全，首要先從防火做起。根據(jù) DOP 生產(chǎn)的特點(diǎn)，應(yīng)采取下列防火措施： （ 1） 貯存輸送原料及產(chǎn)品的貯罐、管線附近嚴(yán)禁火源，并有明顯的指示牌和標(biāo)志。 （ 2） 廠房?jī)?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)。 （ 3） 電氣設(shè)備須選用防防爆型，電纜、電源絕緣良好，防止產(chǎn)生電火花。接地牢靠，防止產(chǎn)生靜電。 （ 4） 備有必須的消 防器材。 對(duì)于 DOP 生產(chǎn)防爆應(yīng)該注意如下幾點(diǎn)： （ 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。 （ 2） 不準(zhǔn)任意改變運(yùn)行中的工藝參數(shù)，不得超溫、超壓及提高設(shè)備的使用等級(jí)。 34 （ 3） 受壓容器、管線的安全設(shè)施齊全，且證明確實(shí)靈敏可靠，如安全閥、壓力表、防爆板及各種連鎖信號(hào)、自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置等。 嚴(yán)格執(zhí)行防火規(guī)定及安全技術(shù)措施，嚴(yán)格控制可爆介質(zhì)不得上升到爆炸范圍。 六． 設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)析與總結(jié) 經(jīng)過一段時(shí)間的資料查詢、文獻(xiàn)搜索、設(shè)計(jì)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(jì)。 本次 設(shè)計(jì)以“工藝先進(jìn)、技術(shù)可靠、系統(tǒng)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)合理、安全環(huán)保”為原則，依據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，遵循工程設(shè)計(jì)的規(guī)則與要求來完成， 設(shè)計(jì)思路清晰，能結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際輔助設(shè)計(jì)，引用資料和相關(guān)公式準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)結(jié)果可靠，自我感覺本次課程設(shè)計(jì)完成比較理想。 本設(shè)計(jì)在比較了現(xiàn)行國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)上 DOP，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。由于第①有公用工程消耗低，熱能利用合理，可以生產(chǎn)多牌號(hào)的 DOP產(chǎn)品等種優(yōu)點(diǎn)，并且，結(jié)合國(guó)內(nèi)條件和生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)， 在借鑒第 1類典型工藝流程基礎(chǔ)上，采用的是非酸催化劑，可革除中和不洗兩個(gè)工序，設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化新的工藝流程。是一種較適合我國(guó)國(guó)情的生產(chǎn)方法。 本工藝設(shè)計(jì)與一般工藝相比，優(yōu)勢(shì)在于： （ 1）原料預(yù)熱處理步驟提高了原料的轉(zhuǎn)化率，使苯酐在一級(jí)酯化釜轉(zhuǎn)化率接近 100%。 （ 2）采用的是氧化鋁與辛酸亞錫 1： 1比例復(fù)配非酸催化劑，反應(yīng)時(shí)間短、酯收率高、產(chǎn)品質(zhì)量好 (酸值低、色度低、熱穩(wěn)定性好、體積電阻率大 ) 、處理?xiàng)l件簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可革除中和水洗兩個(gè)工序。 （ 3）酯化反應(yīng)在常壓操作進(jìn)行，對(duì) 傳統(tǒng)工藝 的改進(jìn)使得其能量消耗大為減少，生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和連續(xù)性大為提高，符合現(xiàn)代工藝綠色高效生產(chǎn)的要求。 （ 4）進(jìn)行廢水處理分為回收和凈化兩級(jí)。 根據(jù)實(shí)際情況，最大限度地回收利用，變廢為寶。 對(duì)于本設(shè)計(jì)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。而產(chǎn)生的廢水用活性污泥進(jìn)行生化處理后再排放，對(duì)環(huán)境不具有污染。 既符合環(huán)保要求，還降低了生產(chǎn)綜合成本。 由于本設(shè)計(jì)屬于初步設(shè)計(jì)，需要更多的討論與研究，才能投入生產(chǎn)實(shí)踐，使 35 得技術(shù)得到改進(jìn)，生產(chǎn)效率提高。 在編寫設(shè)計(jì)的過程中我們對(duì)本設(shè)計(jì)說 明書作了多次修改，但限于時(shí)間和水平，紕漏在所難免，懇請(qǐng)老師們指正。 七． 致謝 本次設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)寫作期間，得到了 張德拉老師 的精心指導(dǎo)，老師 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度， 精益求精的工作作風(fēng)，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。 本設(shè)計(jì)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(jì)小組各成員通力合作，迎難而上精神 值得繼續(xù)發(fā)揚(yáng) 。在此，對(duì)所有關(guān)心和幫助過我的老師和同學(xué)表示 崇高的敬意和衷心的感謝 。 參考文獻(xiàn) [1]宋啟煌主編 . 精細(xì)化學(xué)工藝學(xué) . 第二版 . 化學(xué)工業(yè)出版社， 2021. [2] 王延吉 .化工產(chǎn)品手冊(cè) .第四版 .有機(jī)化工原料 .化學(xué)工業(yè)出版社 .54. [3] 刁玉瑋 ,王立業(yè)，喻建良編著 .化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) .第六版 .大連理工大學(xué)出版社 ,2021. [4]婁愛娟等編著 .化工設(shè)計(jì) . 第 1版 .華東理工大學(xué)出版社 ,2021. [5]柴誠(chéng)敬等編著 .化工原理上冊(cè) . 第 1版 .天津大學(xué)出版社 ,2021. [6]柴誠(chéng)敬等編著 .化工原理下冊(cè) . 第 1版 .天津大學(xué)出版社 ,2021. [7]柴誠(chéng)敬，賈少義主編 .化工原理課程設(shè)計(jì) .天津大學(xué)出版社， 2021. [8］王靜康主編 . 化工設(shè)計(jì) . 第一版 . 化學(xué)工業(yè)出版社， 1995. [9］］米鎮(zhèn)濤主編 . 化學(xué)工藝學(xué) . 第二版 . 化學(xué)工業(yè)出版社， 2021. [10]羅文聆 .lOOkt／ a鄰苯二甲酸二辛酯生產(chǎn)裝置國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì) [J].化工設(shè)計(jì) ,2021,15(1). [11]劉道德等編著 .化工廠的設(shè)計(jì)和改造 .第二版 .中南大學(xué)出版社 ,2021. [12］劉光啟，劉杰，馬連湘主編 . 化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)有機(jī) 卷 . 化學(xué)工業(yè)出版社， 2021,5. [13]王正烈等編著 .物理化學(xué)上冊(cè) . 第四版 .高等教育出版社 ,2021， 12. [14]王正烈等編著 .物理化學(xué)下冊(cè) . 第四版 .高等教育出版社 ,2021， 12.