【正文】 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。 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)。 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，使得技術(shù)得到改進(jìn)，生產(chǎn)效率提高。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。根據(jù)實(shí)際情況，最大限度地回收利用，變廢為寶。 （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。 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%。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。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)?！睘樵瓌t，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。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。（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)。（4） 備有必須的消防器材。（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。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。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。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。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?；厥諘r(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。?℃)]粘度/（Pa?s）計(jì)算結(jié)果管程殼程壓降/Pa57007600傳熱系數(shù)/[W/（㎡?K）]421計(jì)算面積/㎡裕度％五．環(huán)境保護(hù)與勞動(dòng)安全“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12酯化液與中和廢水的組成酯化反應(yīng)液%中和廢堿液Mg/LDOP90．4DOP2000苯酐7．83苯酐2000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治理的辦法，首先應(yīng)從工藝上減少廢水的排放量，象本設(shè)計(jì)采用的是非酸催化劑，則可革除中和水洗兩個(gè)工序；其次，當(dāng)然也不可避免地要進(jìn)行廢水處理。選用型號(hào)JB/471292 鞍座 BI 700 F 。 材料選用16MnR鋼，根據(jù)JB/47032000標(biāo)準(zhǔn)，DN400mm的榫槽密封面長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭。殼體材料選用20R鋼，計(jì)算壁厚的公式為：S=PcDi/（2「σ」tФPc）式中：Pc——計(jì)算壓力，取Pc為1= ； Di=450mm；Ф=(局部無損檢測(cè)) 「σ」80=130Mpa（取殼體溫度為80℃）δ=450（2130）=取C2=2mm ；C1=，圓整后取δ=6mm，復(fù)驗(yàn)66%=〉 故最終取C1=故δ=6mm 上下封頭均采用標(biāo)準(zhǔn)橢球形封頭，根據(jù)封頭為DN14005。NT/Np=π/4106/4=㎡假設(shè)物料流速 Re 混合物被冷卻，所以 管程壓降為 取管壁粗糙度，經(jīng)查圖可得摩擦系數(shù) ∴ = b．殼程 選用缺口高度為25％的弓形擋板，取折流板間距B=,則B=135mm?！?，則由公式Q=AK △Tm 可得 A’=Q/（K△Tm）=（）= 表2 列管換熱器參數(shù)表外殼直徑D﹙㎜﹚ 450管程數(shù)Np 4公稱面積﹙㎡﹚ 管數(shù)NT 106公稱壓力﹙MPa﹚ 管子排列方式 正三角形管子尺寸﹙mm﹚ 25管中心距﹙mm﹚ 32管長(zhǎng)﹙m﹚ 3計(jì)算換熱面積﹙㎡﹚ 4計(jì)算管程、殼程的對(duì)流傳熱系數(shù)和壓降為了充分利用的熱量，采用液體走管程、水走殼程。該換熱器用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作時(shí)進(jìn)口溫度會(huì)降低，考慮到這一因素，估計(jì)該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大，因此初步確定選用帶膨脹節(jié)的固定管板式式換熱器。這里將以二級(jí)反應(yīng)第一個(gè)釜為例進(jìn)行換熱器的計(jì)算與選型。所以需要將水帶出反應(yīng)釜，促進(jìn)反應(yīng)向產(chǎn)物方向進(jìn)行。此外 ，還考慮到釜內(nèi)介質(zhì)的反應(yīng)速度難以控制以及介質(zhì)的腐蝕性， 設(shè)備不宜采用安全閥作超壓泄放裝置， 故設(shè)置了一泄放口徑為200mm的爆破片 （厚 3mm的鉛制平板型爆破片內(nèi)襯厚 2mm 的耐酸橡膠板）作為設(shè)備的超壓泄放裝置。圖2 反應(yīng)釜基本構(gòu)造 表9 反應(yīng)釜的主要技術(shù)特性項(xiàng)目符號(hào)設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)及選型攪拌器攪拌形式六片平直葉圓盤渦輪式攪拌器葉輪直徑d葉輪寬度b葉輪距釜底高度c攪拌轉(zhuǎn)速n槳葉數(shù)z6攪拌功率N2268W攪拌附件擋板數(shù)nb6擋板寬度w反應(yīng)釜攪拌釜全容積（不包括封頭部分）V液面深度h攪拌釜實(shí)際高度H攪拌釜內(nèi)經(jīng)Di工作壓力PT攪拌釜厚度δn5mm夾套夾套形式螺旋板夾套螺旋板螺距P夾套環(huán)隙E夾套內(nèi)冷卻水流速u冷卻水每小時(shí)移出熱量Q被攪拌液體側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)380W/()夾套側(cè)冷卻水對(duì)流傳熱系數(shù)()攪拌槽總傳熱系數(shù)K()所需夾套面積F由于釜內(nèi)介質(zhì)具有一定的腐蝕性, 要求對(duì)釜體及釜蓋內(nèi)表面進(jìn)行搪鉛處理(鉛層厚6—8 )并襯耐酸瓷板二層。由于攪拌槽能提供的最小傳熱面積：DiH==。所以冷卻水質(zhì)量流量m=Q/cp(t2t1)= (30)=。 被攪拌液體側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)采用佐野雄二推薦的關(guān)聯(lián)式計(jì)算:Nuj=(D4/3)(d/Di)(b/Di)= 4N/(Di2Hρ),式中N=2268W,Di=,ρ=1005kg/m3,H=故=42268/（1005）==/ρ=104/1005=107m2/s(Di4/3)=（1021）=104Di/=(D4/3)(d/D)(b/D) =104 =104故=104/=380W/()采用下式計(jì)算：De/=(1+(De/Dc))即=(1+(De/Dc))/De冷卻水進(jìn)入夾套溫度25oC,冷卻水出夾套溫度55oC，則其定性溫度t=40oC，在此溫度下，水的相關(guān)物性如下：比熱容cp=()導(dǎo)熱系數(shù)=密度ρ=黏度=。采用永田進(jìn)治公式法計(jì)算。全檔板判斷如下： 。由《化工原理》上冊(cè)教材中表41，選取葉輪直徑d/Di=,即d=,葉寬b==，葉輪距槽底高度C為D/3=。 攪拌器的選用及尺寸攪拌器的選型要根據(jù)攪拌目的，物料粘度，攪拌容器容積的大小來綜合考慮。水壓校驗(yàn)：根據(jù) 有：由此得：=180 故其強(qiáng)度滿足要求。=當(dāng)，查表166得各參數(shù)如表6所示表6 所查得的各參數(shù)曲面高度h1直邊高度h2550mm40mm查表4—5 設(shè)計(jì)溫度：150℃+20℃＝170℃混合液平均密度 ρ=nAMA/(nAMA+nBMB)ρA+ nBMB/(nAMA+nBMB)ρB = + =已知：PW =則工作壓力： 設(shè)計(jì)壓力為工作壓力的110%，則設(shè)計(jì)壓力為： Pc===設(shè)備選材：由于原料和產(chǎn)物對(duì)鋼材的腐蝕不大，溫度為150℃，壓力為常壓，本設(shè)計(jì)從滿足生產(chǎn)工藝需要及保證酯化釜使用壽命的角度出發(fā)，酯化釜的材質(zhì)選用高合金鋼0Cr18Nil2Mo2Ti。本設(shè)計(jì)物料攪拌狀態(tài)較平穩(wěn)。( 3600)= / SQ0=QA+QB=+= / S單級(jí)酯化反應(yīng)釜中，247。 QA=nAMA/ρt=1000 247。 t單位時(shí)間（1 h）QA和QB，分別為苯酐和異辛醇的體積流量。物料在反應(yīng)過程中的體積基本不變。3. 換熱器的熱量衡算分子量：苯酐 DOP H2O 18 由于反應(yīng)溫度在2000C以下進(jìn)行，兩流體溫度變?yōu)椋簾崃黧w進(jìn)入換熱器的溫度為1900C，出口溫度定為700C；冷流體（循環(huán)水）進(jìn)口溫度為250C，出口溫度為600C。由于反應(yīng)是在恒溫下進(jìn)行，所以物系焓變?yōu)榱?。C鄰苯二甲酸一辛酯1. 預(yù)熱器顯熱計(jì)算：QA =nA=6kJQB=6kJ2. 反應(yīng)釜熱量的衡算以一級(jí)酯化反應(yīng)釜為例：連續(xù)釜式反應(yīng)器可看成為一敞開物系，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，其熱力學(xué)衡算式可表達(dá)為： 式中：————物系焓變及反應(yīng)焓變，kJ。所以nB== kmol/h N2 3m3/h,轉(zhuǎn)化為摩爾流量： ∴每