第五組DBP的生產(chǎn)

1、DBP(鄰苯二甲酸二丁酯）的生產(chǎn)第五組： 束宇宏 潘晨 薛蓮 朱莉莉 任務(wù)01 DBP生產(chǎn)工藝路線的選擇、DBP生產(chǎn)因素分析 任務(wù)02 DBP生產(chǎn)典型設(shè)備選擇 任務(wù)03 DBP生產(chǎn)工藝流程組織 任務(wù)04 DBP生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)任務(wù)01 DBP生產(chǎn)工藝路線的選擇、DBP生產(chǎn)因素分析一、生產(chǎn)概貌檢索 鄰苯二甲酸二丁酯性質(zhì)：鄰苯二甲酸二丁酯性質(zhì)： 分子式： C16H22O4 分子量： 278.34 中文別名： DBP 無(wú)色液體。 相對(duì)密度:1.045(21)。 熔點(diǎn) -35， 沸點(diǎn) 340。 不溶于水，溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。 2.用途：用途： 是塑料、合成橡膠、人造革等的常用增塑劑。也是香料的溶劑和固定

2、劑。又可用作衛(wèi) 生害蟲(chóng)驅(qū)避劑，但作用比鄰苯二甲酸二甲酯差。由鄰苯二甲酸酐和正丁醇加熱反應(yīng)而制得 鄰苯二甲酸二丁酯作為增塑劑，對(duì)多種樹(shù)脂具有很強(qiáng)溶解力。主要用于聚氯乙烯加工，可賦于制品良好的柔軟性。但揮發(fā)性和水抽出性較大，因此制品耐久性差，應(yīng)逐步限制其使用。該品是硝酸纖維素的優(yōu)良增塑性，凝膠能力強(qiáng)。用于硝酸纖維素涂料，有很好的軟化作用。穩(wěn)定性、耐撓曲性、粘著性和防水性皆優(yōu)。此外，該品還可用作聚乙酸乙烯、醇酸樹(shù)脂、乙基纖維素以及氯丁橡膠的增塑劑、還可用于制造油漆、粘接劑、人造革、印刷油墨、安全玻璃、賽璐珞、染料、殺蟲(chóng)劑、香料溶劑、織物潤(rùn)滑劑等。 3、生產(chǎn)現(xiàn)狀外國(guó)大公司生產(chǎn) 歷史悠久，工藝路線成熟，

3、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。我國(guó)大多采用間歇法生產(chǎn)，規(guī)模小技術(shù)含量低，與進(jìn)口產(chǎn)品相比市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力低。5、前景預(yù)測(cè) 預(yù)計(jì)未來(lái)鄰苯二甲酸類增塑劑在薄膜、建筑材料、PVC人造革、汽車用品、PVC壁紙等領(lǐng)域的需求量將有所增加，電線方面的需求比較平穩(wěn)，會(huì)有少許增長(zhǎng)。 二、生產(chǎn)工藝路線選擇 主要由鄰苯二甲酸酐和正丁醇加熱反應(yīng)而制得。 1反應(yīng)原理 酯化反應(yīng)，分二步進(jìn)行 單酯的生成：在115時(shí)苯酐很快的溶解于丁醇中并相互反應(yīng)形成鄰苯二甲酸單丁酯。 （此反應(yīng)不需要催化劑即可順利進(jìn)行且反應(yīng)是不可逆的） 雙酯的生成：在145150下單酯在催化劑硫酸的作用下，與丁醇反應(yīng)生成雙酯和水。此步反應(yīng)是可逆反應(yīng)，且進(jìn)行很慢（平衡常數(shù)Kp=24

4、）。等當(dāng)量的單酯與醇反應(yīng)平衡時(shí)，雙酯產(chǎn)率為66%，為提高雙酯產(chǎn)率必須使醇過(guò)量，并盡可能除去反應(yīng)生成的水。雙酯的生成機(jī)理實(shí)際是硫酸氫離子首先和羧酸（COOH）生成钅羊鹽，增加了羧基碳原子的正電性，再與醇進(jìn)行親核加成反應(yīng)，加成物失去一水分子和一個(gè)氫離子而得酯。On-C4H9OHH2SO4COOC4H9COOH+ n-C4H9OHH2SO4COOC4H9COOC4H9+H2OCOOC4H9COOH+OO2、不同催化劑催化工藝比較 結(jié)論 硫酸催化法結(jié)論：結(jié)論：間歇法 液相反應(yīng) 生產(chǎn)任務(wù)?。?00t/y）更經(jīng)濟(jì)，更靈活。（2）硫酸催化法工藝過(guò)程酯化 中和-脫醇脫色過(guò)濾成品分裝 （1）選擇操作 方式生產(chǎn)控

5、制靈活，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制要求不高，切片易貯存和過(guò)程運(yùn)輸，開(kāi)停車影響較小小噸位生產(chǎn)成本低。生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，大噸位生產(chǎn)成本低。產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定，大噸位生產(chǎn)投資大。中小噸位生產(chǎn)投資大，控制要求高，設(shè)備堵塞可能影響連續(xù)生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn)。3、操作方式與硫酸催化法工藝過(guò)程 1、酯化 核心步驟。酯化完成后降溫至75左右再進(jìn)入中和工序防止溫度過(guò)高在中和工序發(fā)生皂化反應(yīng)（）。 2、中和 酯化合成的粗酯中，含有一定的酸度，這些酸度主要由：未反應(yīng)的催化劑硫酸，苯酐，單丁酯構(gòu)成，加純堿中和生成可溶于水的鈉鹽與酯分離除去。 3、脫醇 酯化是采取醇過(guò)量反應(yīng)，所以不應(yīng)該將這部分過(guò)量的醇帶入成品，影響質(zhì)量，因此按共沸點(diǎn)的

6、原理以沖醇的辦法把過(guò)量的醇拿出來(lái)，以便保證產(chǎn)品質(zhì)量。 4、脫色 脫醇后的酯色值較高以活性炭吸附。 5、過(guò)濾 除去活性炭和機(jī)械雜質(zhì)。三、生產(chǎn)工藝條件影響因素分析（酯化工序） 1、反應(yīng)溫度 熱力學(xué)分析 可逆吸熱反應(yīng) 。升高溫度能使體系平衡向右進(jìn)行。 動(dòng)力學(xué)分析 連串反應(yīng)，平衡常數(shù)較?。m然比羧酸?；^高），提高溫度可縮短達(dá)到平衡的時(shí)間。 前期反應(yīng)不需要催化劑即可順利進(jìn)行且反應(yīng)是不可逆的，溫度可稍低。在后期，從理論上講，反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速度越快，溫度每上升10，反應(yīng)速度提高24倍，但反應(yīng)溫度過(guò)高則會(huì)發(fā)生過(guò)熱分解，甚至焦化，使產(chǎn)品色澤加深，收率下降，因此反應(yīng)溫度要控制在150以下 。結(jié)論 前期 單酯

7、生成 115-130 后期 雙酯生成 145-1502、原料配比 R=醇/苯酐 熱力學(xué)分析 可逆吸熱反應(yīng) 。R大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，醇過(guò)量有利。 動(dòng)力學(xué)分析 連串反應(yīng)，平衡常數(shù)較小，隨著R增加酯化反應(yīng)速度會(huì)加快，可縮短達(dá)到平衡的時(shí)間。 生成雙酯的反應(yīng)為可逆平衡反應(yīng)，為使反應(yīng)進(jìn)行完全，必須加入過(guò)量的醇和移除生成的水，加入過(guò)量的醇目的有兩方面：是促使向生成酯的方向進(jìn)行，從而加快酯化反應(yīng)速度，提高酯的產(chǎn)量。是過(guò)量的醇作脫水劑，在常壓下丁醇與水形成二元共沸物蒸出以除去生成的水。共沸點(diǎn)為92.4，組成：62%（丁醇），38%（水）重量比，冷卻后利用冷液中丁醇與水的比重的差異將水分除去。但也不能過(guò)量太

8、多，否則分離回收的負(fù)荷及能耗增大。結(jié)論 R=1.1 3、攪拌的作用 攪拌可加快苯酐在丁醇中的溶解和生成單酯的程度，攪拌使傳熱均勻，即避免了局部過(guò)熱，又可幫助生成水的蒸出，同時(shí)攪拌防止苯酐沉底，加快反應(yīng)速度。 4、酯化壓力 熱力學(xué)分析：不是氣相反應(yīng)，不討論壓力對(duì)平衡的影響。 動(dòng)力學(xué)分析：壓力不直接影響反應(yīng)速率，但影響反應(yīng)系統(tǒng)的溫度。結(jié)論 常壓。 5、脫色劑 為了除去副反應(yīng)生成的色素物質(zhì)，在酯化反應(yīng)中加入適量的活性炭（一般為主物料總投量的0.1%）脫色。5催化劑 酯化反應(yīng)如不用催化劑，反應(yīng)進(jìn)行得很慢，需要幾百小時(shí)才能完成，加入硫酸做催化劑可以大大降低反應(yīng)活化能，使反應(yīng)在幾小時(shí)即可完成。硫酸可溶于反

9、應(yīng)體系使酯化在均相下進(jìn)行，反應(yīng)條件溫和，催化效果好。但催化劑的加入量要適量。加得太多，不僅會(huì)使設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，而且很容易形成副反應(yīng)，使生成物的色澤加深，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量和收率。 結(jié)論 硫酸任務(wù)02 DBP生產(chǎn)典型設(shè)備選擇1、酯化反應(yīng)器 反應(yīng)器型式 間歇操作攪拌釜式反應(yīng)器 BR 理由 由間歇操作方式?jīng)Q定 材質(zhì) 不銹鋼內(nèi)襯搪玻璃 （即搪瓷，耐酸不耐堿） 理由 鄰苯二甲酸比苯甲酸強(qiáng)但比甲酸（pH=3.77）弱,屬 于弱酸；硫酸有強(qiáng)腐蝕性;防腐及保證產(chǎn)物純度。攪拌器 槳式即可 理由 反應(yīng)傳熱量不大，物料黏度不大，不需要?jiǎng)×一旌?。換熱裝置 外夾套+內(nèi)盤管（蛇管） 介質(zhì) 飽和水蒸氣 理由 1夾套主要用于反

10、應(yīng)器的傳熱裝置?？膳c反應(yīng)器構(gòu)成一個(gè) 整體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于制造。 2 為彌補(bǔ)夾套傳熱面不足的缺點(diǎn)，在內(nèi)部加裝盤管。 3、 使用水蒸氣 ，其不易結(jié)垢。 4、飽和水蒸氣 可通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽壓力準(zhǔn)確調(diào)節(jié)其溫度；傳熱系數(shù)大且加熱均勻，適用于反應(yīng)溫度小于180的情況。即本題情況。 保溫材料 泡沫石棉 理由 使用溫度50-250，熱導(dǎo)率低，吸水率小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好。 泡沫石棉 是新型輕質(zhì)高效的保溫節(jié)能材料，它以天然礦物石棉纖維為原料，通過(guò)制漿、發(fā)泡、干燥成型工藝制成，具有容量輕、導(dǎo)熱系數(shù)低、保溫性能好、防水性能好、抗腐蝕、吸音防震，不刺激皮膚、無(wú)粉塵污染的特點(diǎn)，可任意裁剪、彎曲、施工

11、簡(jiǎn)便迅速。該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、建筑等部門，是各種熱力管道、設(shè)備、窯爐、冷凍設(shè)備等工業(yè)保溫、隔熱的理想材料。 反應(yīng)裝置選擇 選擇原則 有利于共沸混合物的移除，提高平衡轉(zhuǎn)化率。 裝置說(shuō)明 帶回流冷凝器和分層器的酯化裝置 酯化器內(nèi)呈沸騰狀態(tài)，反應(yīng)物料連續(xù)進(jìn)入反應(yīng)器，而共沸物從反應(yīng)體系蒸出，水可直接從冷凝器底部分出，而與水不互溶的正丁醇會(huì)流入反應(yīng)器。 理由 共沸點(diǎn)低（酯化反應(yīng)的溫度即為醇與水的共沸溫度）即 當(dāng)液溫升至110以上時(shí)，開(kāi)始沸騰（升溫約需20分鐘）。在不沖料的情況下，酯化反應(yīng)在此沸騰狀態(tài)下進(jìn)行，在氣相溫度94左右，丁醇-水共沸物進(jìn)入冷凝器物經(jīng)酯化塔進(jìn)行冷凝器 。2、其他設(shè)

12、備 1、脫醇裝置 酯化是采取醇過(guò)量反應(yīng)，所以不應(yīng)該將這部分過(guò)量的醇 帶入成品，影響質(zhì)量，因此按共沸點(diǎn)的原理以沖醇的辦法把過(guò)量的醇拿出來(lái)，以便保證產(chǎn)品質(zhì)量。 本質(zhì) 減壓蒸餾（真空蒸餾） 構(gòu)成 蒸餾釜+小型填料塔（只有精餾段）+冷凝器+前后餾分貯槽+真空泵 注意 小型填料塔也可以只用空的塔節(jié)代替 原理 對(duì)于高沸點(diǎn)有機(jī)物（粗二丁酯），常溫下蒸餾會(huì)發(fā)生分解、氧化或聚合等反應(yīng)，可通過(guò)降低系統(tǒng)內(nèi)壓降低其沸點(diǎn)，使得液體在較低溫度下汽化冷凝分離。 理由 粗酯中二丁酯沸點(diǎn)高達(dá)340（常溫下蒸餾會(huì)發(fā)生分解），丁醇沸點(diǎn)117.7據(jù)液體在常壓減壓下的沸點(diǎn)近似圖可得不同真空度下二丁酯與丁醇的沸點(diǎn)。再利用沸點(diǎn)差異精餾。

13、2、過(guò)濾裝置 過(guò)濾工段 除去機(jī)械雜質(zhì)和脫色階段加入的活性炭。 結(jié)論 三足式離心機(jī) 理由 構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)平構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，適應(yīng)性強(qiáng)，濾餅的中穩(wěn)，適應(yīng)性強(qiáng)，濾餅的中固體顆粒不易受到損傷，固體顆粒不易受到損傷，適合于處理小批量適合于處理小批量、多品、多品種及種及固體為晶體顆?；蚶w固體為晶體顆粒或纖維狀的物料。本題生產(chǎn)任維狀的物料。本題生產(chǎn)任務(wù)小，且所得產(chǎn)品為液體務(wù)小，且所得產(chǎn)品為液體（故不用板框式壓濾機(jī)）（故不用板框式壓濾機(jī)）三足式離心機(jī)三足式離心機(jī) 三足式離心機(jī)主要由轉(zhuǎn)三足式離心機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓、進(jìn)料、洗滌、脫水、卸鼓、進(jìn)料、洗滌、脫水、卸料等部分構(gòu)成，其機(jī)體用擺料等部分構(gòu)成，其機(jī)體用擺桿懸掛在桿

14、懸掛在 3 3根柱腳上，以減根柱腳上，以減輕加料或其它原因造成的沖輕加料或其它原因造成的沖擊。擊。 常見(jiàn)的三足式離心機(jī)有常見(jiàn)的三足式離心機(jī)有沉降式和過(guò)濾式兩種。其卸沉降式和過(guò)濾式兩種。其卸料方式分為上部卸料和下部料方式分為上部卸料和下部卸料，是間歇操作。卸料，是間歇操作。三足式離心機(jī)的構(gòu)造三足式離心機(jī)的構(gòu)造構(gòu)造構(gòu)造任務(wù)03 DBP生產(chǎn)工藝流程組織1、原料預(yù)處理方案2、反應(yīng)終點(diǎn)及后處理方案 酯化酸值降至2mgKOH/g以下，無(wú)排水現(xiàn)象，如酸值下降慢，甚至不下降，可視為酯化反應(yīng)終止 。 酯化反應(yīng)結(jié)束后，應(yīng)將料液降至75左右再進(jìn)行中和，防止在中和時(shí)因溫度過(guò)高發(fā)生皂化反應(yīng)即酯堿性水解生成羧酸鈉鹽。然后

15、中和、脫醇 、脫色 、過(guò)濾，最后產(chǎn)品包裝。3、主要設(shè)備一覽酯化釜 反應(yīng)核心裝置。攪拌釜，有傳熱構(gòu)件，搪玻璃（即搪瓷）中和釜 酯化合成的粗酯中，含有一定的酸度，這些酸度主要由：未反應(yīng)的催化劑硫酸，苯酐，單丁酯構(gòu)成，加純堿中和生成可溶于水的鈉鹽與酯分離除去。攪拌釜，不帶傳熱裝置。脫醇釜塔 酯化是采取醇過(guò)量反應(yīng)，所以不應(yīng)該將這部分過(guò)量的醇帶入成品，影響質(zhì)量，因此按減壓蒸餾把過(guò)量的醇拿出來(lái)，以便保證產(chǎn)品質(zhì)量。減壓蒸餾釜空塔或小型填料塔真空裝置接收器。脫色釜 脫醇后的酯色值較高以活性炭吸附。攪拌釜，無(wú)傳熱構(gòu)件。離心機(jī) 除去活性炭和機(jī)械雜質(zhì) 三足式。4、不帶控制點(diǎn)工藝流程圖 任務(wù)04 DBP生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)一、酯

16、化工序1、備料，檢查設(shè)備，開(kāi)車2、先通入計(jì)量好的丁醇，然后投料口投苯酐，同時(shí)開(kāi)攪拌，再通硫酸，最后蓋好手孔蓋。3、升溫反應(yīng)：u 開(kāi)攪拌再打開(kāi)冷凝器的冷卻水，打開(kāi)分層器下方脫水罐放空閥，以便隨時(shí)排除體系內(nèi)不凝性氣體。然后打開(kāi)夾套，盤管進(jìn)汽閥通蒸汽慢慢升溫，先控制汽在一個(gè)水平。u 當(dāng)液溫升至110以上時(shí)，開(kāi)始沸騰（升溫約需20分鐘）。在不沖料的情況下，酯化反應(yīng)在此沸騰狀態(tài)下進(jìn)行，在氣相溫度94左右，丁醇-水共沸物經(jīng)酯化釜頂進(jìn)行冷凝器，經(jīng)分層器分層后（醇上水下），丁醇回流入酯化釜頂部，與汽化的共沸物進(jìn)行質(zhì)量交換后，流入酯化釜底，重新參與酯化反應(yīng)。u 分層后的水流入脫水罐，當(dāng)液溫達(dá)到125時(shí)，開(kāi)回流閥

17、門，由于酯化反應(yīng)過(guò)程中不斷脫水，到一定時(shí)間后，蒸出物的水量逐漸減少，液相溫度逐漸上升，當(dāng)液溫達(dá)到 145150時(shí)，反應(yīng)平穩(wěn)，出水甚少，反應(yīng)四小時(shí)開(kāi)始每隔30分鐘取一次樣，滴定酯化液酸度。u 當(dāng)酸度達(dá)到工藝值時(shí)，反應(yīng)完畢。停止蒸汽加熱關(guān)回流閥門，開(kāi)夾套冷卻水，當(dāng)液溫降至80左右時(shí)通知中和工序進(jìn)行打料。3、酯化反應(yīng)操作要點(diǎn)：升溫平穩(wěn)，不能充料。 補(bǔ)充酯化操作條件：一定要控制補(bǔ)充酯化操作條件：一定要控制 1蒸汽壓力： 夾套、盤管均為6kg/cm2 2酯化終點(diǎn)液溫：140左右 3酯化總時(shí)間：4.5-5小時(shí) 4控制要點(diǎn)：酸值低于2.0mgKOH/g以下，閃點(diǎn)大于160，色澤25APH左右。二、中和工序1

18、、配料：稱取一定量純堿加入配堿槽，然后升溫到5060。2、操作：堿液通過(guò)打堿泵打入高位計(jì)量槽，中和釜內(nèi)物料要控制702（冬天高2）然后開(kāi)攪拌，同時(shí)打開(kāi)半圈堿液閥門加堿中和，加完堿后攪拌，停攪拌靜止，放廢堿液，同時(shí)通過(guò)中控取樣，控制酸值。3、通入一定量的水洗滌中和釜，方法同上。 補(bǔ)充補(bǔ)充 中和控制重點(diǎn)：中和控制重點(diǎn)： 1中和酸度的終點(diǎn)：0.03mgKOH/g-0.05mgKOH/g以下 2中和后酯層中的堿水必須分凈。三、脫醇工序1、開(kāi)車前的準(zhǔn)備工作，烘脫醇塔，開(kāi)夾套及盤管蒸汽閥門開(kāi)系統(tǒng)真空，開(kāi)啟冷凝器的冷卻水，放凈中性酯貯槽中所帶酸度堿液，當(dāng)塔中135，塔底140時(shí)即可進(jìn)料。要求系統(tǒng)真空大于620mmHg柱。2、操作要點(diǎn)： a、當(dāng)塔頂溫度達(dá)135，塔中達(dá)1