对苯二甲酸DOTP的合成工艺

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1、课程设计题 目对苯二甲酸二辛酯工艺设计学 院专 业班 级学 生学 号指导教师化学工程系课程指导小组学院化学化工学院专业 学生 学号设计题目对苯二甲酸二辛酯工艺设计一、课程设计的内容主要内容为年产 3000 吨对苯二甲酸二辛酯工艺设计。通过物料衡算和能量衡算，确定关键 设备的选型和材料，绘制出工艺流程图、反应釜、车间布置图等相关图纸，对生产过程中的安全 技术、综合利用提出了合理的要求，并进行经济核算。二、课程设计的要求1. 查阅国内外的相关文献不得少于5 篇，完成课程设计任务。2. 独立完成给定的设计任务后编写出符合要求的课程设计说明书，要求工艺设计合理，将研 究、开发的技术及过程开发的成果与过

2、程建设、经济核算衔接起来；绘制出必要的设计图纸。3. 综合应用化学工程和相关学科的理论知识与技能，分析和解决实际问题。4. 完成课程设计的撰写。三、文献查询方向及范围1 利用学校的清华同方数据库、万方学位论文全文数据库、ScienceDirect、ACS（美国化学学会）数据库查询卟啉在流动注射化学中的应用等中英文文献与硕博论文。2.主要参考文献1 孙永泰.对苯二甲酸二辛酯（DOTP）的合成工艺及应用M.塑料制造,2008年4月刊.2 沈晓洁.由聚酯废料合成DOTPJ.抚顺石油学院学报,1998年6月第2期18卷3 汪多仁DOTP的非酸催化合成与应用J.塑料助剂,1998年第3期.4 王良、陶红

3、侠，富氧化合物SnO2-ZnO催化废聚醋合成DOPT的研究M.吉林师范大学 学报（自然科学版）， 2006年5月第6期5 Kiyoko Takamura, Takatoshi Matsumoto. Characterization of a titanium（IV）-porphyrin complex as a highly sensitive and selective reagent for the determination of hydrogen peroxide: a computational chemistry approach and a critical reviewJ. A

4、nal Bioanal Chem, 2008, 391: 951-961.目录1 前言. .11.1 性质及用途.11.2 产品特性.11.3 DOTP 对苯二甲酸现状.21.4 产品工艺介绍.21.4.1 直接酯交换 .21.4.2 直接酯化 .31.4.3 影响酯化反应的主要因素 .42 工艺设计 .62.1 工艺路线设计.62.2 生产工艺.62.2.1 工艺流程图 .62.2.2 生产操作.63 可行性分析 103.1 工艺可行性分析 .103.2 经济效益可行性分析 .10 结论.12参考文献 . .13附录. . . . .141 前言1.1 性质及用途增塑剂是加入高聚物（ 如橡胶

5、、塑料、涂料等） 中使加工成型时增加其可塑性能 和流动性能并使成品具有柔韧性。DOTP是一种性能优良的增塑剂，由于结构上的不 同，DOTP除塑化性能略低于邻苯二甲酸二辛酯外，其它物理机械性能均优于DOP, 因此DOTP具有更广阔的应用领域。目前，DOTP主要用于耐温70C电缆料，也可用 做普通增塑剂。上个世纪七十年代初， DOTP 首先由美国研制成功并在 1976 年正式 进入工业应用领域。我国的研制工作从八十年代初开始，开始时主要以酯交换合成工 艺为主，由于电缆料耐温标准由65C级变为70C级国际标准的改变，以及我国高碳 醇（碳9碳10 醇）的生产基本处于空白，因此对苯二甲酸二辛酯的研制成功

6、既解决 了耐温70C级电缆料的生产用增塑剂问题，原材料又可立足国内，这样DOTP的应用 迅速推开。从1985年开始国内着手于直接酯化工艺研究， 1990年后实现工业化生产 直接酯化原材料来源广，成本也比较低，产品质量可靠，因此很有发展前途1。1.2 产品特性1. DOTP电、热性能好，在PVC塑料电用线护套中可替代DOP，也可用于人造革 膜的生产。此外，具有优良的相容性，也可用于丙烯腈衍生物，聚乙烯醇缩丁醛、丁 腈橡胶、硝酸纤维素等的增塑。并起着提高制品硬度和变形性的作用，在丁腈橡胶、 氯丁橡胶、三元乙丙橡胶等制品中可用作软化剂。特别用在电缆料上具有较好的增塑 效果和低挥发性，广泛用于要求耐热

7、、高绝缘的各种制品，是生产耐温70C电缆料 及其它要求耐挥发 PVC 制品的理想增塑剂。2. DOTP用于轿车内的PVC制品，能解决玻璃车窗起雾问题。DOTP还用于高级家 具和室内装饰的油漆、涂料及精密仪器的优质润滑剂或润滑添加剂，硝基清漆助剂， 纸张软化剂，聚酯酰胺双向拉伸薄膜，膜塑工艺品，血浆储存袋等。3由于DOTP的线型分子结构和DOS、DOA相似，其耐寒性也较好。4. DOTP的体积电阻率较DOP高10-20倍，而且乃迁移性优异。5. 由于DOTP不含邻苯二甲酸盐，不在欧盟及其他国家限制使用的16种含邻苯二 甲酸增塑剂范围内，因此，是一种优良的环保型增塑剂。1.3 DOPT原料对苯二甲

8、酸现状DOTP的原料精对苯二甲酸（PTA）是一种重要的中间休，主要用于PTB树脂、纤 维、薄膜、 PTB 瓶及生产绝缘漆、染料的中间体等。据统计，世界PTA总生产能力为1200万t/a,到2000年生产能力年均增长速率 为 12%, 总能力将达到 2100 万 t/a 。亚州生产能力增长迅速 , 到 2005 年亚州所占比 率将达到世界总量的 70%。到 2000 年世界 PTA 将严重过剩, 从而使 PTA 成为低价而 充裕的原料。由于PTA新装置还在陆续建成，到2000年亚太地区过剩量将达500万 t。1995年PTA国内产量为76万t,进40.1万t。由于产不足需、扬子石化公司拟 将45

9、万t/a扩至60万t/a ,上海石化股份有限公司将25万t/a扩至50万t/a ,天 津石化公司正建25万t/a装置，辽阳石化公司拟将23万t/a扩到35万t/a，济南 化纤总公司将建设35万t/a装置，乌鲁木齐拟建25万t/a装置，洛阳石化总厂将建 25 万 t/a 装置。此外，镇海炼化股份有限公司 50 万 t/a, 海南 35 万 t/a, 汕头 25 万t/a装置都将先后开始建设。到2000年，国内新增能力为250万t/a，总产能可 达400万t/a，社会总需求量400万t/a。利用PTA原料易得的优势，发展新增塑剂 的生产将会恰逢其时。1.4 产品工艺介绍目前使用的 DOTP， 一般

10、都是以对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯为原料的工艺路 线合成的， 这种方法虽然具有产品纯度高、后处理较简单等优点， 但对苯二甲酸及其 酯均为紧俏化工原料，且价格比较贵，从而限制了 DOTP的生产和使用。1.4.1 直接酯交换3对苯二甲酸（TPA）和辛醇在催化剂存在下直接酯化而成。过程如图（1）图（1）即反应物在催化剂，高温、常压下进行酯交换反应，直到反应物酸值降到0.2mgKOH/g 以下时酯交换反应已基本完成，然后经过后处理（ 中和、脱醇等）即得成 品。反应条件反应时间：58 小时；反应温度：180220C；反应压力：常压；供热方式：油锅炉供热；投料配比：DMT：辛醇=1： 2 2.5（重量比）

11、;催化剂加量： 0.10.2%（ 全部投料 量的重量比）。技术指标（如表 1 ）表 1：色泽 （碘比色）酸值(mg KOH/g)闪点（开口杯，C）体积电阻 （Q, cm）加热减量（125C, 2小时）W2*W0.05210$2X10130.21.4.2 直接酯化3对苯二甲酸二甲酯酯（DMT）或聚对苯二甲酸乙二醇酯废料与辛醇在催化剂存在下进行酯交换反应。过程如图（2）图（2）即反应物在催化剂存在下高温常压进行反应，直到反应体系酸值降到0.2mgKOH/g 下，说明反应已完成，再经中和，脱醇一系列工序即得成品。反应条件反应时间： 812 小时；反应温度：180230C；反应压力：常压；催化剂用量：

12、总物料量的0.10.2%反应物配比：对苯二甲酸：辛醇=1： 22.5（ 重量比）。产品技术指标（如表 2）XX 大学课程设计 主要原材料消耗 苯二甲酸 450kg/T； 辛醇 685kg/T。表2色泽 （碘比色）酸值(mg KOH/g)闪点（开口杯，C）体积电阻 （Q， cm）加热减量 （125C，2小时）W2*0.05210$2X10130.21.4.3 影响酯化反应的主要因素酯交换反应为一均液相（升温DMT即熔化），反应主要受温度、催化剂加量、原 料配比等因素影响，此反应属常见类型， 不累述【1】。直接酯化由于反应原料对苯二甲酸特殊的物理、化学性质，高温时易升华，熔点 为425C且不溶于醇

13、及酯化物中，反应过程中有相变化，其反应的动力学特征也不同 于一般均液相反应。对苯二甲酸酯化反应对苯二甲酸在催化剂存在下加热进行酯化反 应分两步进行。第一步，对苯二甲酸与辛醇反应生成单酯；第二步，单酯与辛醇反应（即DOTP）。反应式如下：O OCgHOH+HOCCOH” HOOC 彳COOC% + 气0CH OH+HOOC COOC H C H OOC_ 一 _COOC H +H O8178178178172反应生成的水和过量的辛醇形成共沸物，蒸出后，经冷凝醇水分离，醇回流入反 应系统继续参与反应。反应初期主要是固状的对苯二甲酸与液状的辛醇生成单酯的反 应，在搅拌情况下，反应混合物呈固液悬浮状态，属非均相反应。而反应第一步是决 定反应速度的步骤，由于生成的单酯可溶于辛醇中呈均相反应，故非均相反应速度应 与相界面的大小及相间扩散速度有关。相界消失，体系中所进行的反应，又以双酯化 均相反应为主，双酯化的反应速度与反应物浓度、反应温度、催化剂等有关即为动力学控制过程，因此在对苯二甲酸酯化的小试结果进行工业生产放大时，应充分考 虑到两者的差异。反应条件【3】催化剂：在对苯二甲酸酯化过程中催化剂的加量、“选择、物理状态都会对反应 产生影响。我厂选择液体催化剂B-Ti;该催化剂属非酸性催化剂，加量为总物料量的 0.1%0.2%