【正文】 選擇換熱器的類型 ???????????????? ???? 28 流動(dòng)空間及流速的確定 ???????????????? ?? 28 傳熱面積的確定 ???????????????? ????? 28 冷凝器工藝尺寸的計(jì)算 ?????????????????? 29 管子數(shù) n的確定 ??????????????????? 29 管子的排列方式，管間距的確定 ????? ??? ???? 30 化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)論文 殼體直徑的確定 ????????????? ?????? 30 折流板 ??????????????? ??????? 30 接管 ??????????????? ???????? 30 ???????????????????????? 31 換熱器封頭的確定 ???????????????? ???? 31 容器法蘭的選擇 ??????? ????????? ????? 31 開孔補(bǔ)強(qiáng) ???????????????? ???????? 31 支座 ???????????????? ?????????? 31 冷凝器設(shè)計(jì)匯總 ???????????????? ????? 31 五． 環(huán)境保護(hù)與勞動(dòng)安全 .......................................... 32 1． DOP 三廢處理 ............................................... 32 安全生產(chǎn) ................................................ 33 六． 設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)析與總結(jié) ........................................... 34 致謝 ............................................................. 35 參考文獻(xiàn) ........................................................ ...........................................................35 化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)論文 一．總論 1．概述 增塑劑 DOP 的性質(zhì) DOP 化學(xué)名為 鄰苯二甲酸二辛酯 ，是一個(gè)帶有 支鏈的側(cè)鏈醇酯， 無色油狀液體，有特殊氣味。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。經(jīng)過 分析比較各種生產(chǎn)原料、合成工藝后，本設(shè)計(jì)工藝流程是采用串聯(lián)多釜反應(yīng)器連續(xù)酯化技術(shù)，催化劑是采用氧化鋁與辛酸亞錫以 1： 1比例復(fù)配催化劑年產(chǎn) 8萬噸 鄰苯二甲酸二辛酯 ，以滿足國(guó)內(nèi)需求。 化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)論文 化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)論文 題 目： 年產(chǎn) 8 萬噸鄰苯二甲酸二辛酯（ DOP） 生產(chǎn)車間初步工藝設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 材料與化工學(xué)院 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)論文 摘要 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。 本設(shè)計(jì)遵循“技術(shù)成熟，工藝先進(jìn)、設(shè)備配置科學(xué)、環(huán)保安全、經(jīng)濟(jì)效益”等原則，在比較國(guó)內(nèi)外各種先進(jìn)生產(chǎn)方法、工藝流程和設(shè)備配置基礎(chǔ)上，選用是從苯酐和異辛醇出發(fā)經(jīng)過酯化反應(yīng)、脫醇、精制得到產(chǎn)品的工藝路線生產(chǎn) 鄰苯二甲酸二辛酯 。最后部分考慮環(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。 比重 (20/20 ),熔點(diǎn) 55 ，沸點(diǎn) 370 （常壓），不溶于水，溶于乙醇、乙醚、礦物油等大多數(shù)有機(jī)溶劑。 產(chǎn)品用途 鄰苯二甲酸二辛酯是重要的通用型增塑劑，主要用于聚氯乙烯樹脂的加工，還可用于化纖樹脂、醋酸樹脂、 ABS 樹脂及橡膠等高聚物的加工，也可用于造漆、染料、分散劑等。用其增塑的 PVC 可用于制造人造革、農(nóng)用薄膜、包裝材料、電纜等。 品級(jí) DOP，主要用于生產(chǎn)食品包裝材料。 主要用途： DOP 是通用型增塑劑，主要用于聚氯乙烯脂的加工、還可用于化地樹脂、醋酸樹脂、 ABS 樹脂及橡膠等高聚物的加工，也可用于造漆、染料、分散劑等、DOP 增塑的 PVC 可用于制造人造革 、農(nóng)用薄膜、包裝材料、電纜等。常與鄰苯二甲酸二乙酯配合用于醋酸纖維素的薄膜、清漆、透明紙和模塑粉等制作中。亦可用作丁腈膠的增塑劑?？梢宰鳛轷ソ粨Q法生產(chǎn)鄰苯二甲酸二環(huán)己酯和鄰苯二甲酸高碳醇酯以及其他有機(jī)合成的原料。 據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，近年來國(guó)外增塑劑生產(chǎn)能力超過了 6400kt／ a，國(guó)內(nèi)增塑劑需求增長(zhǎng)率為 8％左右，產(chǎn)品具有質(zhì)量高、品種多、環(huán)境污染少的特點(diǎn)。 DOP 的市場(chǎng)需求 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，增塑劑作為基礎(chǔ)化工合成材料助劑的市場(chǎng)需求量將大幅提高。但 由于鄰苯二甲酸二異壬酯 (DINP)在某些應(yīng)用領(lǐng)域的性能超過了 DOP，預(yù)計(jì)未來幾年內(nèi)，全球 DOP 市場(chǎng)將面臨DINP 的挑戰(zhàn)。 2．設(shè)計(jì)的目的和意義 通過本課程設(shè)計(jì)力求達(dá)到以下目的和意義： （ 1）在學(xué)習(xí)掌握所學(xué)的化學(xué)工藝學(xué)、化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)、化工原理等課程的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過這次課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用這些知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力以及協(xié)作攻關(guān)的能力，訓(xùn)練我們使用文獻(xiàn)資料和進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)、運(yùn)算的能力， 提高文字和語(yǔ)言表達(dá)能力，為以后的學(xué)習(xí)和畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）打下基礎(chǔ)。 3．項(xiàng)目設(shè)計(jì)依據(jù)和原則 設(shè)計(jì)依據(jù) 本化工課程設(shè)計(jì)，以設(shè)計(jì)任務(wù)書為基礎(chǔ)，綜合文獻(xiàn)檢索、資料收集，綜合分析，以最新科研成果和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，搏眾家之長(zhǎng)，選擇合適設(shè)計(jì)方案。 4．設(shè)計(jì)范圍 本設(shè)計(jì)范圍包括： （ 1）工藝生產(chǎn)方法確定、生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)與論證 （ 2）工藝計(jì)算（包括物料衡算，熱量衡算） （ 3）酯化合成工藝主要生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 （ 4）安全生產(chǎn)與環(huán)保治理措施 （ 5）設(shè)計(jì)繪圖 設(shè)計(jì)重點(diǎn)：生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)與論證，工藝計(jì)算，設(shè)備設(shè)計(jì)與選型，設(shè)計(jì)繪圖。 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 本產(chǎn)品 質(zhì)量規(guī)格為一級(jí) 品 ， 執(zhí)行 產(chǎn)品質(zhì)量國(guó)標(biāo) GBl1406— 8標(biāo)準(zhǔn)，見表 1 所示。間歇式生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單改變生產(chǎn)品 化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)論文 種容量；缺點(diǎn)是原料消耗定額高，能量消耗大，勞動(dòng)生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。而連續(xù)法生產(chǎn)能力大，適合于大噸位的 DOP 的生產(chǎn)。 酯化反應(yīng)設(shè)備分塔式反應(yīng)器和串聯(lián)多釜反應(yīng) 器兩類。而反應(yīng)釜，流動(dòng)形式接近返混，釜內(nèi)各部分組成和溫度完全一致，多釜串連后，可使停留時(shí)間分布特性向平推流轉(zhuǎn)化。因此本設(shè)計(jì)采用串聯(lián)多釜反應(yīng)器全連續(xù)化生產(chǎn)工藝。因此本設(shè) 計(jì)采用的是非酸性催化劑。氧化鋁與辛酸亞錫以 1： 1 比例復(fù)配非酸性催化劑合成 DOP 效果最佳，力求達(dá)到流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，熱能利用合理，產(chǎn)品質(zhì)量高。連續(xù)非酸性催化酯化工藝，是上世紀(jì) 80年代初 開始成功應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)，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。并且公用工程消耗低，熱能利用合理，可以生產(chǎn)多牌號(hào)的 DOP產(chǎn)品，結(jié)合國(guó)內(nèi)條件和生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)，故擬采用①類典型工藝流程，設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化新的工藝流程。 2． 工藝參數(shù)的確定 化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)論文 酯化工序 苯酐和辛醇按比例在 5個(gè)串聯(lián)階梯形的酯化釜中，在氧化鋁與辛酸亞錫以 1： 1比例復(fù)配催化劑作用下酯化反應(yīng)生成粗酯，主要工藝參數(shù)確定如下： (1)進(jìn)料溫度及 5釜的反應(yīng)溫度見表 2。本設(shè)計(jì)采用真空降膜脫醇工藝，熱能利用合理，脫醇效率高，可脫醇至 1％左右。中和水洗工藝參數(shù)確定如下： (1)Na0H水溶液濃度： 0． 3(wt％ ) (2)水洗溫度： 95℃ (3)粗酯：堿 =6： 1(vo1) (4)中和攪拌轉(zhuǎn)速： 180r／ min (5)水洗攪拌轉(zhuǎn)速： 50r／ min 化學(xué)工程與工藝專業(yè)畢業(yè)論文 (6)NaOH單耗： 0． 4kg／ tDOP (7)中和水洗后酸值： 0． 01～ 0． 02KOH mg／ DOP 汽提工序 汽提是通過直接蒸汽減壓 蒸餾，除去粗酯中的醇和有氣味的低沸物，本設(shè)計(jì)采用過熱蒸汽直接減壓汽提工藝。本設(shè)計(jì)采用二級(jí)過濾工藝，粗濾采用時(shí)間程控的 芬達(dá)過濾器，精濾采用多層濾紙。為了防止反應(yīng)混合物在高溫下長(zhǎng)期停留而著色，并強(qiáng)化酯化過程，在各級(jí)酯化釜的底部都通入高純度的氮?dú)猓ㄑ鹾浚?0mg/kg 中和，水洗是在一個(gè)帶攪拌的容器中同時(shí)進(jìn)行的。使用 20%的 NaOH 水溶液，當(dāng)加入無離子水后堿液濃度僅為 %左右。非酸性催化劑也 在中和、水洗工序被洗去。過濾工序不用一般的活性炭，而用特殊的吸附劑和助濾劑。該工序的主要目的是通過吸附劑和助濾劑的吸附，脫色作用，保證產(chǎn)品 DOP的色澤和體積電阻率兩項(xiàng)指標(biāo)，同時(shí)除去 DOP 中殘存的微量催化劑和其他機(jī)械雜質(zhì)。 DOP 的收率 以苯酐或以辛醇為 %。生產(chǎn)廢水（ COD 值 700～ 1500mHg/L） 用活性污泥進(jìn)行生化處理后再排放。 三、工藝計(jì)算 物料衡算 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 DOP 年生產(chǎn)能力為年生產(chǎn) 30000 噸 /年，設(shè)工作日為 330 天 DOP 30000噸 年生產(chǎn)日 330 天 日產(chǎn) DOP30000247。 24= 噸 要求 DOP 的生產(chǎn)規(guī)格 產(chǎn)品規(guī)格：一等品 DOP 含量 % 每小時(shí)要得純 DOP 為： %= 噸 設(shè)整個(gè)過程之中 DOP 損失量為 4% 則實(shí)際每小時(shí)產(chǎn)純 DOP 為 247。 247。所以 nB=?= kmol/h N2 3m3/h,轉(zhuǎn)化為摩爾流量： k m 1015003 ??? ∴每一小時(shí)將有： mpnR TV )( ??????? 3排出反應(yīng)釜。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= )( 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。 由于反應(yīng)是在恒溫下進(jìn)行，所以物系焓變?yōu)榱恪? 分子量 ： 苯酐 異辛醇 DOP H2O 18 由于反應(yīng)溫度在 2021C 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。物料在反應(yīng)過程中的體積基本不變。 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 。 QA=nAMA/ρ t= 1000 247。 ( 3600)= / S Q0=QA+QB=+= / S 單級(jí)酯化反應(yīng)釜中，物料的平均停留時(shí)間為 247。本設(shè)計(jì)物料攪拌狀態(tài)較平穩(wěn)， ? 取 。 = 當(dāng) mm2021Di ? ，查表 166得各參數(shù)如表 6所示 表 6 所查得的各參數(shù)