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1、毕 业 设 计系 别： 化学工程技术系 课题名称：500吨/200天邻苯二甲酸二异辛酯工艺设计 班 级： 学生姓名： 指导教师： 2011 年 1 月目 录1 总论11.1 设计依据11.2 建设规模11.2.1 产品品种、规格、数量11.2.2 主要原料、产品的物理化学性质、规格、来源11.3 产品方案31.3.1 产品的用途31.3.2 工艺路线的确定31.3.3 工艺流程简述42 工艺计算52.1 物料衡算52.1.1 基础数据52.1.2 原料、产品的技术规格52.1.3 物料衡算62.2 热量衡算162.2.1 基础数据162.2.2 动力（水、电、汽、气）技术规格162.2.3 热
2、量衡算16设备选型计算212.3 反应设备的选型说明及计算212.4 贮罐的选型说明及计算242.5 换热器的选型说明及计算262.6 塔设备的选型说明及计算272.7 泵的选型说明及计算302.8 其他设备选型说明及计算323 设备布置63.1 设备布置原则63.2 车间建筑要求63.3 设备布置64 消耗定额、控制指标、定员64.1 原材料、动力消耗定额及消耗量64.2 生产控制分析74.3 定员75 三废处理及环境保护85.1 车间三废排量及组成85.2 三废处理措施及效果86 安全生产与劳动保护86.1 危险性物质物性一览表86.2 消防安全措施97 节能措施10致 谢101 总论1.
3、1 设计依据本化工课程设计，以设计任务书为基础，综合文献检索、资料收集，老师指导，小组讨论，综合分析，以实际经验为依据，搏众家之长，选择合适设计方案。1.2 建设规模1.2.1 产品品种、规格、数量产品品种：邻苯二甲酸二异辛酯,简称DIOP规格：99% 工业合格品 数量：500吨工业合格品的相关指标，见下表。1质量标准GB114062001质量指标 优等品一等品合格品色度/（铂-钴）号 3040 60304060纯度/% 99.599.099.0密度/（g/cm3）(20)0.9820.998酸度（以苯二甲酸计）/% 0.01 0.0150.030水分/% 0.100.15 0.150.100
4、.150.15闪点 196192192体积电阻率/（109m）1.01.01.2.2 主要原料、产品的物理化学性质、规格、来源（1）异辛醇又名：2-乙基己醇。分子量： 130.23。分子式：C8H18O 。物化性质：它是无色特殊气味的可燃性液体。具强刺激性，具致敏性。相对密度0.831(水=1)，沸点183.5，熔点为 -76，闪点为77。水溶性：不溶于水，可与多数有机溶剂互溶。溶解度（20）：辛醇在水中0.1%（重量），水在辛醇中2.6%（重量）；共沸组成（760mmHg）：醇20%，水80%，共沸点为99.1危险特性：遇明火、高热可燃。与氧化剂可发生反应。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆
5、炸的危险。健康危害：本品属于低毒类。摄入、吸入或经皮肤吸收后对身体有害。对眼睛有强烈刺激作用，可致眼睛损害；可引起皮肤的过敏反应。燃爆危险： 本品可燃，具强刺激性，具致敏性。注意事项：高温、强氧化剂有燃烧的危险。 可用镀锌铁桶或槽车盛装，常温下贮运，防止曝晒。 规格:99.5工业一级品，见下表。2产品标准外观 透明液体，无悬浮物密度/g.cm-30.8290.8340.8290.834沸程（馏出100%体积）/ 179187179187含量/%99.799.7酸含量/%0.0250.025醛含量/%0.20.20.05烯类含量/%0.05硫酸试验 合格15号色泽（铂-钴比色）15号（2）苯酐又
6、名：邻苯二甲酸酐。分子量： 148.12。 分子式：C8H4O3物化性质：外观为白色鳞片状或结晶性粉末，白色微带其它色调的鳞片状或结晶性粉末。具有轻微的气味。熔点为131.6，沸点为295，相对密度为1.527(水=1)，相对蒸气密度为5.10(空气=1)，饱和蒸气压为0.13 kPa (96.5)，引燃温度为570，闪点为151.7。水溶性：不溶于冷水，溶于热水、乙醇、乙醚、苯等多数有机溶剂。危险特性：遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧的危险。健康危害：中等毒性。对皮肤有刺激作用，空气中最大允许浓度为2 mg/L。规格:99 工业一级品，见下表。2产品标准外观 白色鳞片状，块状或结晶性粉
7、末总酸度/%99.799.7凝固点/130.5130.5苯二甲酸/0.60.6色泽（按P-CO标准色号 ）60(3)硫酸 硫酸，俗称：98酸。化学式为H2SO4。相对分子质量：98.08g/mol物化性质：浓硫酸是一种无色无味油状液体，是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。20时的密度为1.836g/cm3，相对密度：1.84，沸点：338, 溶解性：与水和乙醇混溶, 凝固点：无水酸在10，98%硫酸在3时凝固。结晶温度0.7，它可以与水任何比例混合并放出大量热。它具有强烈的腐蚀性、氧化性、吸水性，能与多种金属和非金属发生作用。（5）纯碱分子式：，分子量：106物化性质：白色
8、粉末状结晶，与酸起中和反应，易溶于水。碳酸钠YQB-13项 目指 标优等品一等品合格品外观白色结晶粉末总碱量（以计），% 99.298.898.0（4）邻苯二甲酸二异辛酯又名邻酞酸二异辛酯，简称DIOP。化学式：C24H38O4。分子质量390.56 。物化性质：无色或浅黄色粘稠液体，微具气味。色泽（APHA）50，酯含量99%，水含量0.1%，相对密度0.986(20)。粘度0.0530.083Pas(20)。凝固点-45。沸点235。折光率(n20D)1.4860。闪点210。在水中的溶解度(25) 0.01，水在本品中的溶解度为(25)0.4。饱和蒸气压(kPa)为0.027(150)，
9、溶于脂肪烃、芳香烃和大多数有机溶剂，完全溶于汽油、矿物油。微溶于甘油、乙二醇和一些胺类，不溶于水。毒性与卫生性：本品毒性低，毒性系数T=200，大白鼠经口LD50为22.6ml/kg，本品对动物的生长、繁殖均无影响，亦无致癌性。由于本品易被油脂抽出，故含有本品的容器不宜长期存放油脂含量大的食品。3规格:99%，工业一级品1.3 产品方案1.3.1 产品的用途邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)作为塑料、皮革、橡胶的主增塑剂，它具有良好的综合性能：挥发性较低、增塑效率高、混合性能好、耐紫外光强、耐水抽出、迁移性小、低温柔软性好、电气性能高、耐热性和耐候性良好等优点在工业上广泛用作聚氯乙烯、氯乙烯共聚和
10、纤维树脂的增塑剂对各种软质制品的加工，如制造薄膜、模板、人造革、电缆料、模塑品、片材增塑糊等；与除醋酸纤维素、聚乙酸乙烯以外的几乎所有的工业用树脂和橡胶有良好的相容性，性能与邻苯二甲酸二辛酯（DOP）类似，但电性能、增塑效率、低温性能较DOP稍差。可用作聚氯乙烯，氯乙烯共聚物，纤维素树脂和合成橡胶的主增塑剂。本品是DOP的有效代用品，主要用途与DOP相同，本品在增塑糊中特别适用，其初始粘度低，而且贮存过程中粘度的变化小。31.3.2 工艺路线的确定（1）生产过程采用间歇法生产方法：由苯酐与异辛醇酯化而成。生产过程有间歇法和连续法两种。连续式生产间歇式生产优点1)产品质量好，且质量稳定 2)能耗
11、、物耗低，经济效益好 3)工艺先进，劳动生产率高 4)自动化水平高，劳动强度小1)投资少，建设快 2)产品切换容易，可生产多种增塑剂 3)工艺技术简单，人员素质易满足 缺点1)建设周期长，一次性投资大 2)主要设备制作加工比较困难 3)产品切换困难，不适合多品种增塑剂的生产 4)对工人的素质要求高 1)产品质量波动大，不太稳定 2)工艺落后，劳动强度大 3)能耗物耗高 连续式生产适合原料来源有保证，有较高生产管理水平和较高人员素质的大规模生产。 间歇式生产适合于小规模、多种增塑剂的生产，投资少见效快。并且三废排放最低，对环境污染小。由于每年500吨200天，产量小，所以选用间歇法更好。间歇法是
12、将苯酐、异辛醇、硫酸和活性碳进行酯化反应，反应液用纯碱中和，经水洗、脱醇、压滤而得（2）酯化催化剂选用硫酸酸催化法以硫酸等为催化剂，其活性顺序为：硫酸对甲苯磺酸苯磺酸2-萘磺酸氨基磺酸磷酸。一般在常压下进行酯化反应，反应产物经中和、水洗、真空蒸馏，回收醇后脱色、压滤，即得成品。缺点为反应时间长，收率低，产品质量差，废水量大，污染环境，腐蚀设备。非酸性催化法:以钛酸酯类、硅酸酯、铝酸钠、金属氧化物（如）为催化剂。优点为副反应少，反应混合物着色性低，产品精制过程简单，质量好（酸值低、色度低、热稳定性好、体积电阻率大），无腐蚀问题，废水少，工艺简单，设备投资省。惟酯化温度较高，且需纯氮保护。非催化酯
13、化法为不用催化剂及水的共沸物，而以单酯本身起自催化作用的方法，转化率可达97.598，产品酸度0.05，色度10.废水少，污染轻。但有混合物停留时间长、需用大容量反应器、占地面积大、动力消耗高、产品质量不稳定、产品需分离、工艺复杂等问题，故采用者尚不多。在七十年代以前，国外生产邻苯二酸酯类增塑剂，几乎全是采用硫酸之类的酸性催化剂进行酯化反应。因此采用硫酸为催化剂的技术很成熟。4我们采用硫酸为催化剂。因为硫酸活性高，价格便宜，是应用最普遍的酯化催化剂，且采用硫酸为催化剂的技术成熟。1.3.3 工艺流程简述（1）酯化反应:在酯化釜中加入邻苯二甲酸酐，异辛醇以1：2（摩尔）的比例，在0.25%硫酸（按总物料量下）催化下于150左右进行酯化，酯化在减压（80Kpa）下进行。利用水蒸汽间歇加热。（2）中和：酯化液冷却到80左右，与5%碳酸钠水溶液进行中和，以除去其中的硫酸及未反应的苯酐，澄清后，分去水层。（3）水洗：用清水洗涤两次，
