【正文】 的得到滿意結(jié)果，在結(jié)構(gòu)強度設(shè)計中，電子計算機也可以把 6 受載情況異常復(fù)雜的塔設(shè)備強度問題逐項加以考慮，并作出詳細的計算。板式塔具有空塔氣速高，生產(chǎn)能力大，塔板效率和設(shè)備造價低，清洗檢修方便等優(yōu)點，目前為工業(yè)生產(chǎn)上廣泛使用，并取得了 較好的經(jīng)濟效果。 板式塔是一種逐級（板）接觸型的氣液傳質(zhì)設(shè)備，是化工類企業(yè)中最常用的氣、液傳輸設(shè)備之一。 塔設(shè)備現(xiàn)狀及發(fā)展 塔設(shè)備經(jīng)過長期的發(fā)展，形 成了形式繁多的結(jié)構(gòu)，以滿足各方面的需要。 在 酯 化反應(yīng)過程中，對于反應(yīng)完成后粗產(chǎn)品的處理，如對帶水劑環(huán)己烷和 甲醇 的 減壓分離，剩余甲醇和己二酸二甲酯分離等過程中，塔也是必不可少的設(shè)備。它的性能對于整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護等各個方面，都有重大的影響。在該工藝條件下，催化劑重復(fù)使用 6次，酯化率仍可達到 %。 5 李國浩等 [15]以 NKC9干 氫型陽離子交換樹脂為催化劑，己二酸和甲醇為原料采用催化酯化 —吸附脫水聯(lián)合工藝合成了己二酸二甲酯。mol 10 105，催化劑的用量對正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)均有影響，呈線性關(guān)系。計算結(jié)果表明，在 55～ 65℃ 條件下合成己二酸二甲酯的正、逆反應(yīng)均服從二級動力學(xué)模型，正、逆反應(yīng)的表觀活化能和指前因子分別為 104 J 磷鎢酸雖為固體雜多酸，但由于其 ―假液相 ‖的結(jié)構(gòu)特點，以及它在含氧有機物中的溶解度較大，而且熱穩(wěn)定性好，因此在醇酸酯化反應(yīng)中為均相催化，磷鎢酸 作為催化劑兼具硫酸催化的高效性及固體酸后處理的方便性，同時磷鎢酸催化活性高，選擇性好，可重復(fù)使用多次，無腐蝕設(shè)備及 ―三廢 ‖處理問題，是一種很好的酯化反應(yīng)的催化劑。mol2）。在本實驗反應(yīng)體系下，測出了反應(yīng)的表觀活化能 為 Ea=，反應(yīng)速率常數(shù)為： k=1011exp（ 10386/ RT）（ L2 毛治博等 [11]以雜多酸為催化劑合成己二酸二甲酯，研究了其反應(yīng)機理，建立了分水條件下酯化合成反應(yīng)的反應(yīng)動力學(xué)模型，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，確定了模型中的有關(guān)參數(shù)。 付濤等 [10]也討論了以硫酸氫鈉作催化劑合成己二酸二甲酯的最佳工藝條件：醇酸摩爾比為 5，催化劑用量為 ，反應(yīng)時間為 60min，帶水劑環(huán)己烷最佳用量為 15mL。 樊麗華 等 [9]以己二酸和無水甲醇為原料，一水合硫酸氫鈉為催化劑合成了己二酸二甲酯，考察了醇酸摩爾比、催化劑用量、反應(yīng)時間對酯化反應(yīng)的影響，確定了合成己二酸二甲酯的最佳反應(yīng)奈件： n(己二酸 ) : n(無水甲醇 ) : n(一水合硫酸氫鈉 )=l:5:，回流分水60min，己二酸二甲酯收率達 %，純度在 98%以上。 陳虹等 [8]研究了利用微波輻射技術(shù)，以己二酸和甲醇為原料，在硫酸氫鈉催化下反應(yīng)合成己二酸二甲酯的方法。 隨著研究的深人及其性能的改進 ， 將來必定能在化學(xué)及工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮強大的作用。其較優(yōu)工藝條件為：醇酸物質(zhì)的量比 5:1，催化劑用量8%，反應(yīng)溫度 85～ 90℃ ，反應(yīng)時間 ， 反應(yīng)酯化率可達到 92%。 李平等 [7]將工業(yè)上常用的幾種強酸性陽離子樹脂在己二酸二甲酯合成反應(yīng)中的催化活性和穩(wěn)定性進行綜合比較，篩選出了適合己二酸二甲酯制備用催化劑。 黃集鉞等 [6]以 ZnCl2改性固體強酸樹脂為催化劑，精己二酸和無水甲醇為原料，采用反應(yīng)釜式半連續(xù)酯化工藝合成己二酸二甲酯。 陳建福等 [5]以固體超強酸樹脂為酯化催化劑合成了己二酸二甲酯，研究了醇酸摩爾比、催化劑用量、反應(yīng)時間及帶水劑用量對酯化反應(yīng)的影響，確定了合成已二酸二甲酯的優(yōu)化反應(yīng)條件：以 己二酸為基準(zhǔn)，醇酸摩爾比為 ，催化劑用 量為 3%，帶水劑環(huán)己烷 3 15mL，反應(yīng)時間為 70min，己二酸二甲酯收率可達 98%以上。 王龍飛等 [4]以 SXC9大孔強酸催化樹脂為催化劑，以己二酸和甲醇為原料，采用催化酯化工藝，合成了己二酸二甲 酯。 所以近二十年來 ，固體超強酸一直是研究的熱點。但它的使用會對設(shè)備造成強烈的腐蝕，分離回收也十分困難。 固體強酸催化法 超強酸 [2]按其酸點的性質(zhì)來分 ,可分為 Lewis 型和 Bronsted型；按常 溫下存在的形態(tài)分 ,可分為固體超強酸、液體超強酸。 己二酸二甲酯的合成方法是典型的酯化反應(yīng)工藝， 目前，國內(nèi)外對己二酸二甲酯生產(chǎn)工藝已經(jīng)有了比較成熟的研究，各研究機構(gòu)和公司都根據(jù)各自需求研究出了相應(yīng)的工藝流程。 當(dāng)前酯化工藝向高產(chǎn)高效的目標(biāo)邁進的同時，更加注重 節(jié)能減排、安全環(huán)保，己二酸二甲酯的 生產(chǎn) 工藝設(shè)備也在 不斷的提高改進中， 對于我國來說，隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，應(yīng)積極 探索 酯化反應(yīng)工藝及相關(guān)設(shè)備 ，加強對新興酯化工藝的研究， 掌握和運用國內(nèi)外的先進酯化及應(yīng)用技術(shù)，這對 我國己二酸二甲酯生產(chǎn)乃至整個酯化反應(yīng)工業(yè)都會產(chǎn)生極大的影響。目前以固體超強酸、一水和硫酸氫鈉、雜多酸、磷鎢酸、對甲苯磺酸等為催化劑，通過酯化反應(yīng)制備該化合物的工藝技術(shù)克服了傳統(tǒng)催化劑的腐蝕性和污染嚴(yán)重等缺點 [1]。目前，國外對己二酸二甲酯的需求不斷上升，雖然國內(nèi)的需求量雖不是很大，但有一定的上升趨勢。 The production process 1 引 言 己二酸二甲酯 是非常 重要的 精細化工產(chǎn)品和化工 原料， 應(yīng)用非常廣泛， 它是高沸點無色清澈透明液體，易溶于醇醚類，不溶于水，它不僅廣泛用作生產(chǎn)高檔涂料、合成樹脂、清洗劑、油墨等的溶劑、色譜分析的固定液或標(biāo)定液，而且還是生產(chǎn)增塑劑、己二醇、 δ癸內(nèi)酯等的重要中間體， 主要用于溶劑、醫(yī)藥、造紙和纖維素的生產(chǎn)。 Dimethyl adipate。對篩板的流體力學(xué)進行了校核驗算 ， 作出塔板 負荷性能圖 ， 得出 操作彈性 ，塔設(shè)計基本符合要求。針對年產(chǎn) 2萬噸的己二酸二甲酯 生產(chǎn)過程 ， 根據(jù)物料衡算 ， 得出 塔頂 進料量 ，塔釜出料量 ，最小回流比 ， 理論塔板數(shù)為 11，實際塔板數(shù) 為 26塊。 依據(jù)物料性質(zhì)及工藝操作條件，對工藝流程過程中的其他設(shè)備進行了簡單選型。 年產(chǎn) 2 萬噸己二酸二甲酯工藝設(shè)計 Process Design of Dimethyl Adipate for 20kt/a 目 錄 摘要 ................................................................................................................................................. I Abstract .........................................................................................................................................II 引言 ................................................................................................................................................ 1 第一章 工業(yè)中己二酸二甲酯制備工藝及設(shè)備簡介 ..................................................... 2 ........................................................................... 2 固體強酸催化法 ........................................................................................................... 2 硫酸氫鈉催化法 ........................................................................................................... 3 雜多酸催化法 ............................................................................................................... 4 對甲苯磺 酸催化法 ....................................................................................................... 4 其它方法 ....................................................................................................................... 4 主要設(shè)備研究進展 .......................................................................................................... 5 塔設(shè)備基本性能 ........................................................................................................... 5 塔設(shè)備現(xiàn)狀及發(fā)展 ....................................................................................................... 5 第二章 固體超強酸樹脂催化合成己二酸二甲酯技術(shù)及工藝 .................................. 7 生產(chǎn)基本原理及化學(xué)方程式 .......................................................................................... 7 基本物料物化性質(zhì) .......................................................................................................... 7 生產(chǎn)工藝概述 .................................................................................................................. 8 工藝流程 ....................................................................................................................... 8 工藝過程影響因素 ....................................................................................................... 9 第三章 精餾塔工藝尺寸計算 ..............................................................................................11 ..............................................................................................................11 ..................................................................................................................11 原料液、塔頂及塔底產(chǎn)品的摩爾分率 ......................................................................11 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 ..............................................................11 ...................................................................................................................... 12 塔板數(shù)的確定 ................................................................................................................ 12 泡點進料溫度 ............................................................................................................. 12