年產(chǎn)5萬(wàn)噸鄰苯二甲酸二辛酯（dop）生產(chǎn)初步設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、酒 泉 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2009 級(jí) 應(yīng)用化工生產(chǎn)技術(shù) 專業(yè)題 目： 年產(chǎn)5萬(wàn)噸鄰苯二甲酸二辛酯（DOP） 生產(chǎn)初步設(shè)計(jì) 畢業(yè)時(shí)間： 年 月 學(xué)生姓名： 劉曉臣 指導(dǎo)教師： 李麗 班 級(jí)： 09應(yīng)化(5)班 年 月 日酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 09 屆各專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定表姓名劉曉臣班級(jí)09應(yīng)化(5)班專業(yè)應(yīng)用化工生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)教師第一次指導(dǎo)意見1 整個(gè)格式嚴(yán)格按照學(xué)院的畢業(yè)設(shè)計(jì)格式要求排版；2 摘要上面不要題目，題目只寫在封面上。3 關(guān)鍵字之間缺少符號(hào)。 2011年 6月 7 日指導(dǎo)教師第二次指導(dǎo)意見 年 月 日指導(dǎo)教師第三次指導(dǎo)意見 年 月 日 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及評(píng)分 成

2、績(jī)： 簽字（蓋章） 年 月 日答辯小組評(píng)價(jià)意見及評(píng)分 成績(jī)： 簽字（蓋章） 年 月 日教學(xué)系畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)小組意見簽字（蓋章） 年 月 日學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)委員會(huì)審核意見簽字（蓋章） 年 月 日摘要 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。經(jīng)過(guò)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)5萬(wàn)噸鄰苯二甲酸二辛酯，以滿足國(guó)內(nèi)需求。本設(shè)計(jì)遵循“技術(shù)成熟，工藝先進(jìn)

3、、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(guò)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。格式嚴(yán)格按照學(xué)院新的格式要求排版關(guān)鍵詞：DOP ;異辛醇標(biāo)點(diǎn)； ; 苯酐 ; 目錄第一章 概述61.1增塑劑DOP的性質(zhì)61.2產(chǎn)品用途61.3 DOP在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性71.4 DOP的市場(chǎng)需求7第二章 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)82.1生產(chǎn)工藝選擇82.2生產(chǎn)工序991010112.3生產(chǎn)工藝流程圖及其說(shuō)明111112第三章 工藝計(jì)算133.1物料衡算13 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1314153.2反應(yīng)釜高度與底面

4、直徑183.3反應(yīng)釜溫度與壓力18第四章 設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)析與總結(jié)19參考文獻(xiàn).21致謝不列入目錄里第一章 概述1.1增塑劑DOP的性質(zhì)太簡(jiǎn)單，補(bǔ)充 鄰苯二甲酸二辛酯， 又名鄰苯二甲酸雙 (2- 乙基己 ) 酯，簡(jiǎn)稱 DOP，是一個(gè)帶有支鏈的側(cè)鏈醇酯，無(wú)色油狀液體，有特殊氣味。比重0.9861(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。與二丁酯（DBP）相比，DOP的揮發(fā)度只有DBP的1/20；不溶于水，溶于乙醇、乙醚、礦物油等大多數(shù)有機(jī)溶劑。攝入有毒。對(duì)眼睛和皮膚有刺激作用。受熱分解釋出腐蝕性、刺激性的煙霧。有良好的電性能，但也有其不足點(diǎn)，

5、其在熱穩(wěn)定性、耐遷移性、耐寒性和衛(wèi)生性方面稍差。   1.2產(chǎn)品用途鄰苯二甲酸二辛酯是一種重要的增塑劑，主要用作 PVC 、賽璐珞的增塑劑、有機(jī)溶劑、合成橡膠軟化劑,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。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。1.3 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%

6、，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)。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，近年來(lái)國(guó)外增塑劑生產(chǎn)能力超過(guò)了6400kta，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)。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。1.4 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。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)。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(guò)了DOP，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年內(nèi)，全球DOP市場(chǎng)將面臨DINP的挑戰(zhàn)。

7、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)有所削弱生產(chǎn)發(fā)展。第二章另起一頁(yè)，之前加上生產(chǎn)原理，工藝條件 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)2.1生產(chǎn)工藝選擇 生產(chǎn)過(guò)程操作分為間歇式和連續(xù)操作。間歇式生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單改變生產(chǎn)品種容量；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。間歇式生產(chǎn)方式適用于多品種、小批量的生產(chǎn)。而連續(xù)法生產(chǎn)能力大，適合于大噸位的DOP的生產(chǎn)。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)。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。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。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

8、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。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)。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。 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。因此本設(shè)計(jì)采用的是非酸性催化劑。 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。氧化鋁與辛

9、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。 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。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：1、酯化脫醇一中和水洗一汽提干燥一過(guò)濾；2、酯化一中和水洗一脫醇-汽提-干燥一過(guò)濾。 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)。

10、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)，故擬采用第1類典型工藝流程，設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化新的工藝流程。 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)配催化劑。2.2生產(chǎn)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。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。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：1617(3)降膜脫醇真空度：30 mbar(4)加熱蒸汽壓力：20ba由于在酯化

11、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。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：180rmin(5)水洗攪拌轉(zhuǎn)速：50rmin(6)NaOH單耗：04kgt DOP(7)中和水洗后酸值：001002KOH mgDOP汽提是通過(guò)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(guò)熱蒸汽直接減壓汽提工藝。汽提干燥工藝參數(shù)確定如下：(1)粗酯人塔溫度：1401600C(2)汽提塔頂部真空度：40mbar(3)干燥塔頂部真空度：99

12、mbar(4)粗酯量：汽提蒸汽量：10：1(wt)(5)干燥塔出口酯中含水量：001 005 (wt)在粗酯中加入活性炭，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。本設(shè)計(jì)采用二級(jí)過(guò)濾工藝，粗濾采用時(shí)間程控的芬達(dá)過(guò)濾器，精濾采用多層濾紙。過(guò)濾工序工藝參數(shù)確定如下：(1)粗酯溫度：90(2)活性炭加入量：005 (wt)(3)芬達(dá)過(guò)濾器粗濾周期：48h(4)精濾后DOP色值：1015(HAzEN)2.3生產(chǎn)工藝流程圖及其說(shuō)明苯酐、異辛醇助濾劑無(wú)離子水NaOH催化劑、N2汽提脫醇過(guò)濾干燥中和水洗二級(jí)酯化一級(jí)酯化濾液產(chǎn)品廢水 圖1 DOP工藝流程

13、方塊圖 生產(chǎn)工藝流程說(shuō)明附上生產(chǎn)工藝流程圖，簡(jiǎn)述熔融苯酐和辛醇以一定的摩爾比(1:2.21:2.5)在130-150,最后一級(jí)酯化溫度為220230）。 中和，水洗是在一個(gè)帶攪拌的容器中同時(shí)進(jìn)行的。堿的用量為反應(yīng)混合物酸值的35倍。使用20%的NaOH水溶液，當(dāng)加入無(wú)離子水后堿液濃度僅為0.3%左右。因此無(wú)需在進(jìn)行一次單獨(dú)的水洗。非酸性催化劑也在中和、水洗工序被洗去。然后物料經(jīng)脫醇（1.322.67 kPa,5080）、干燥（1.32 kPa,5080）后送至過(guò)濾工序。過(guò)濾工序不用一般的活性炭，而用特殊的吸附劑和助濾劑。吸附劑成分為SiO2、AL2O3、Fe2O3 、MgO等，助濾劑（硅藻土）

14、成分為SiO2、AL2O3、Fe2O3 、CaO、MgO等。該工序的主要目的是通過(guò)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)。最后得到高質(zhì)量的DOP。DOP的收率以苯酐或以辛醇為99.3%?；厥盏男链家徊糠种苯友h(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。生產(chǎn)廢水（COD值7001500mg氧/L）用活性污泥進(jìn)行生化處理后再排放。 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。第三章 工藝計(jì)算3.1物料衡算 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 DOP年生產(chǎn)能力根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)定為年生產(chǎn)50000噸/年，取

15、工作日為330天，此規(guī)模采用連續(xù)操作比較合理。DOP      50000噸 年生產(chǎn)日        330天 日產(chǎn)DOP 50000？計(jì)算過(guò)程中，每一個(gè)設(shè)備，先要列出進(jìn)、出料的組成，最后用表格形式顯示計(jì)算結(jié)果/330=151.52噸 每小時(shí)生產(chǎn)      151.52/24=6.31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99.5%故每小時(shí)要得純DOP為：6

16、.31×99.5%=6.28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6.28/（14%）=6.54噸分子量：苯酐 148.12 異辛醇130.0 DOP 390.3 H2O 18 根據(jù)一級(jí)酯化反應(yīng)式： + H2O二級(jí)酯化反應(yīng)式：第一步轉(zhuǎn)化率為100%，第二步轉(zhuǎn)化率為99.5%.一小時(shí)一級(jí)酯化反應(yīng)釜 進(jìn)釜 苯酐的量為：6.54×1000/390.3/0.995=16.84kmol 根據(jù)投料比 苯酐：異辛醇=1 : 2.2 異辛醇投入量為16.84×2.2=37.05 kmol 回流 異辛醇量13.47 kmol 總辛醇量37.05 +13.47 =

17、50.52kmol 出釜 異辛醇量為37.0516.84 + 13.47 =33.68kmol 鄰苯二甲酸一辛酯的量 16.84kmol 進(jìn)釜 異辛醇33.68 kmol 鄰苯二甲酸一辛酯的量 16.84 kmol 氧化鋁與辛酸亞錫復(fù)配催化劑量0.2kmol N2 5m3/h 出釜 第一釜的轉(zhuǎn)化率XA=0.523 DOP的物質(zhì)的量 異辛醇量為 鄰苯二甲酸一辛酯的量16.84 8.81=8.03 氧化鋁與辛酸亞錫復(fù)配催化劑量0.2 kmol 產(chǎn)生的水的物質(zhì)的量n水= 異辛醇一部分作為帶水劑與水一起出釜，異辛醇經(jīng)冷凝器冷卻再回流至反應(yīng)釜中，經(jīng)測(cè)定 nB:n水=2.5:1。所以nB=8.812.5=

18、22.02kmol/h N2 5m3/h,轉(zhuǎn)化為摩爾流量：每一小時(shí)將有：3排出反應(yīng)釜。 第四章 設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)析與總結(jié)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的資料查詢、文獻(xiàn)搜索、設(shè)計(jì)整理，在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，我順利地完成了本次課程設(shè)計(jì)。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(lái)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。 本設(shè)計(jì)在比較了現(xiàn)行國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)上DOP，其典型的工藝流程有兩種：1、酯化脫醇一中和水洗一汽提干燥一過(guò)濾；2、酯化一中和水洗一脫醇-汽提-干燥一

19、過(guò)濾。由于第有公用工程消耗低，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。是一種較適合我國(guó)國(guó)情的生產(chǎn)方法。 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%。 （2）采用的是氧化鋁與辛酸亞錫1：1比例復(fù)配非酸催化劑，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)，同時(shí)可革除中和水洗兩個(gè)工序。 （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(guò)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。 （4）進(jìn)行廢水處理分為回收和凈化兩級(jí)。根據(jù)實(shí)際情況，最大限度地回收利用，變廢為寶。對(duì)于本設(shè)計(jì)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。而產(chǎn)生