【正文】 四、主要設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)與選型 反應(yīng)釜體積確定 為方便起見(jiàn)，以下用 A 表示苯酐，用 B 表示異辛醇。 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 ： 預(yù)熱器采用 蒸汽將原料先預(yù)熱到 1500C QA =nA Amp,C T? = )30150( ????? 6kJ QB= 2 1 Bmp, ??????Bn 6kJ 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(kāi)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： qH?? 式中： H? ———— 物系焓變及反應(yīng)焓變， kJ。所以 nB=?= N2 8m3/h,轉(zhuǎn)化為摩爾流量： k m olm ol 1015008 ???? ∴每一小時(shí)將有： mpnR TV ) ( ??????? 3排出反應(yīng)釜。 247。 24= 噸 要求達(dá)到 最后產(chǎn)品達(dá)規(guī)格 產(chǎn)品規(guī)格 ：一等品 DOP 含量 % 故每小時(shí)要得純 DOP 為： %= 噸 設(shè)整個(gè)過(guò)程之中 DOP 損失量為 4% 則實(shí)際每小時(shí)產(chǎn)純 DOP 為 247。 DOP 80000 噸 年生產(chǎn)日 330 天 日產(chǎn) DOP 80000247。 本工藝流程特點(diǎn)：原料簡(jiǎn)單，工藝流程短，物料循環(huán)使用，生產(chǎn)效率高。 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。最后得到高質(zhì)量的 DOP。吸附劑成分為 SiO AL2O Fe2O3 、 MgO 等，助濾劑（硅藻土）成分為 SiO AL2O Fe2O3 、 CaO、MgO 等。 然后物料經(jīng)脫醇（ ～ kPa,50～ 80℃ ） 、干燥（ kPa,50～ 80℃ ） 后送至過(guò)濾工序。因此無(wú)需在進(jìn)行一次單獨(dú)的水洗。堿的用量為反應(yīng)混合物酸 一級(jí)酯化 二級(jí)酯化 中和水洗 汽提脫醇 廢水 NaOH 無(wú)離子水 干燥 過(guò)濾 產(chǎn)品 助濾劑 濾液 苯酐、異辛醇 催 化劑、N2 值的 3～ 5倍。過(guò)濾工序工藝參數(shù)確定如下： (1)粗酯溫度： 90℃ (2)芬達(dá)過(guò)濾器粗濾周期： 48h (3)精 濾后 DOP色值： 10～ 15(HAzEN) 3. 生產(chǎn)工藝流程圖及其說(shuō)明 生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖 1） 圖 1 DOP工藝流程方塊圖 生產(chǎn)工藝流程說(shuō)明（ 參考 CAD 圖紙Ⅰ：工藝流程圖） 熔融苯酐和辛醇以一定的摩爾比 [(1:～ 1:)在 130150先制成單酯 ,再經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入四個(gè)串聯(lián)的階梯式酯化釜的第一級(jí) .非酸化催化劑也在此加入 .第二級(jí)酯化釜溫度控制不低于 180,最后一級(jí)酯化溫度為 220～ 230,酯化部 分用 的蒸汽加熱 .鄰苯二甲酸單酯的轉(zhuǎn)化率為 %～ %。汽提干燥工藝參數(shù)確定如下： (1)粗酯人塔溫度： 140～ 1600C (2)汽提塔頂部真空度： 40mbar (3)干燥塔頂部真空度： 99mbar (4)粗酯量：汽提蒸汽量： 10： 1(wt) (5)干燥塔出口酯中含水量： 0． 01％ ～ 0． 05％ (wt) 過(guò)濾工序 在粗酯中加入吸附劑和助濾劑，脫除粗酯中含色素的有機(jī)物和吸附脫除殘存的催化劑和其它機(jī)械雜質(zhì)，以保證 DOP產(chǎn)品外觀的透明度和純度。脫醇工藝參數(shù)確定如下： (1)進(jìn)料粗酯溫度： 230℃ (2)進(jìn)料粗酯含醇量： 16％～ 17％ (3)降膜脫醇真空度： 30mbar (4)加熱蒸汽壓力： 20ba 中和、水洗工序 由于在酯化過(guò)程中會(huì)生成一些酸性雜質(zhì)，如單酸酯等，本設(shè)計(jì)采用加入 Na0H水溶 液進(jìn)行中和，生成可溶于水的鈉鹽與酯分離。 (2)投料比： PA： 2一 EH=1： 2． 30 (wt) (3)催化劑量： 0． 03％ (wt) (4)酯化壓力：常壓 (帶氮封 ) 表 2 進(jìn)料溫度及與釜反應(yīng)溫度 PA 2一 EH 催化劑 釜 1 釜 2 釜 3 釜 4 釜 5 170 175 20 190 200 210 220 230 (5)停留時(shí)間：約 7h，酯 化釜體積 (6)酯化釜攪拌器轉(zhuǎn)速： 74r／ min (7)總轉(zhuǎn)化率：約 99． 5％ 脫醇工序 由于酯化反應(yīng)是在過(guò)量醇的條件下進(jìn)行的，必須將粗酯中的醇脫除，回收重復(fù)利用。 綜上分析，本設(shè)計(jì)選用 酯化 — 脫醇一中和水洗一汽提干燥一過(guò)濾工藝流程，采用串聯(lián)多釜反應(yīng)器連續(xù)酯化技術(shù)，催化劑采用氧化鋁與辛酸亞錫以 1： 1比例復(fù)配型催化劑。 二者比較，第①種技術(shù)用采用氧化鋁與辛酸亞錫 1： 1比例復(fù)配催化劑酯化反應(yīng)具有反應(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)。 根據(jù)國(guó)內(nèi)在引進(jìn)裝置上成功使用國(guó)產(chǎn)催化劑的經(jīng)驗(yàn)，選用國(guó)產(chǎn)催化劑，既滿足了工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的要求，又節(jié)約了外匯，可以收到良好的經(jīng)濟(jì)效果。 非酸性催化劑又分為單催化劑和復(fù)配型催化劑，由于單催化劑催化反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，不適合做酯化反應(yīng)催化 劑，相反，復(fù)配型催化劑催化反應(yīng)時(shí)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。 催化劑分為酸性催化劑和非酸性催化劑，由于采用非酸性催化劑可以免去中和和水洗兩道工序，且通過(guò)過(guò)濾即可除去，跟酸性催化劑相比，優(yōu)越性在于能生產(chǎn)出高質(zhì)量的增塑劑產(chǎn)品和減少污染。并且 DOP等主增塑劑的需要量很大，且全連續(xù)化生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，原料及能量消耗低，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，比較經(jīng)濟(jì)。前者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但緊湊，投資較低，操作控制要求高，動(dòng)力消耗少。由于本設(shè)計(jì)產(chǎn)品生產(chǎn)量較大，故采用連續(xù)法生產(chǎn)。間歇式生產(chǎn)方式適用于多品種、小批量的生產(chǎn)。 表 1 DOP 質(zhì)量指標(biāo) 項(xiàng)目 指標(biāo) 優(yōu)級(jí)品 一級(jí)品 合格品 外觀 透明液體，無(wú)懸浮物 酯含量， %≥ 密度（ 20℃ ）， g/cm3 － 酸度（以對(duì)苯二甲酯計(jì)） % ≤ 閃點(diǎn)， ℃≥ 210 205 色度（鉑 鈷）號(hào) ≤ 50 100 200 加熱減量， % ≤ 體積電阻率， 10 11?.m≥ 2 1 二 、 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì) 1．生產(chǎn)工藝選擇與論證 生產(chǎn)過(guò)程操作分為間歇式和連續(xù)操作。 5． DOP生產(chǎn)能力及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 生產(chǎn)能力 該項(xiàng)目年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸 DOP，年開(kāi)工日為 330 天（全天候），日產(chǎn) DOP 噸。 設(shè)計(jì)原則 本課題遵循的設(shè)計(jì)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(duì)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(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(huì)效益為原則 主體。 （ 2） 通過(guò)完成設(shè)計(jì)，可以知道 DOP 的用途；基本掌握 苯酐和異 辛醇 制 DOP 的生產(chǎn)工藝；了解國(guó)內(nèi)外 DOP 工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀；以及 DOP 工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。在市場(chǎng)上， DOP 一直占有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，而 未來(lái) 時(shí)間 估計(jì) DOP 的低價(jià)優(yōu)勢(shì) 會(huì)有所削弱 。在用量大的新領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求將強(qiáng)勁增長(zhǎng)。 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(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。 DOP 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性 鄰苯二甲酸二辛酯 (DOP)是目前使用最廣泛的增塑劑，約占我國(guó)增塑劑總量 45%，是重要的通用型增塑劑，任何增塑劑都是以它為基準(zhǔn)來(lái)加以比較的，技術(shù)經(jīng)濟(jì)上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì) 。本品還可用作驅(qū)蚊油（原油）、聚氟乙烯涂料、過(guò)氧化甲乙酮以及香料（人造麝香）的溶劑。少量用于硝基纖維素的制作中。本品是一種多種樹(shù)脂都有很強(qiáng)溶解力的增塑劑 ,能與多種纖維素樹(shù)脂、橡膠、乙烯基樹(shù)脂相溶，有良好的成 膜性、粘著性和防水性。 醫(yī)用級(jí) DOP，主要用于生產(chǎn)醫(yī)療衛(wèi)生制品，如一次性醫(yī)療器具及醫(yī)用包裝材料等。 電氣級(jí) DOP，具有通用級(jí) DOP 的全部性能外，還具有很好的電絕緣性能，主要用于生產(chǎn)電線。 通用級(jí) DOP，廣泛用于塑料、橡膠、油漆及乳化劑等工業(yè)中。 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(diǎn)，其在熱穩(wěn)定性、耐遷移性、耐寒性和衛(wèi)生性方面稍差。 關(guān)鍵詞 ： DOP 異 辛醇 苯酐 工藝設(shè)計(jì) 工藝計(jì)算 設(shè)備選型 Abstract Dioctyl phthalate ,referred to as DOP, Molecular Formula: C24H38O4 .It is important to generalpurpose plasticizer and has bee the largest amount used of plasticizerthe at home and abroad, now it is widely used in rubber, plastics and pharmaceutical industry, plays an important role in the national economy. After analysis and parison of various raw materials, synthesis, the design process is the use of multitank reactors in series continuous esterification technology, the catalyst is alumina with a 1:1 ratio of Sn catalyst pound annual output of 100,000 tons Dioctyl phthalate, to meet domestic demand. The design follows the mature technology, advanced technology, equipment configuration scientific, environmental safety, economic efficiency, the principle of reciprocity. After paring domestic and foreign advanced production methods, process and equipment configuration , the choices are starting from phthalic anhydride and isooctanol after esterification, de alcohol, refined by product line production process octyl phthalate. Design for production process design argument, the design of facilities and process selection, with a flow chart with control points, the main production equipment and size chart, workshop equipment configuration diagram. The last part is about environmental protection and labor safety, in order to achieve reduction of the three wastes