制藥工程課程設計--年產8萬噸萬噸鄰苯二甲酸二辛酯的車間工藝設計

1、<p><b>　　課程設計</b></p><p>　　一 設計課題：年產8萬噸萬噸鄰苯二甲酸二辛酯的車間工藝設計</p><p><b>　　二 概述：</b></p><p>　　鄰苯二甲酸二辛酯,簡稱DOP。分 子 式：C24H38O4 是重要的通用型增塑劑，是目前國內外用量最大的增塑劑之一，廣泛用于橡

2、膠、塑料和醫(yī)藥工業(yè)用途廣泛，在國民經濟中占有十分重要的地位。經過分析比較各種生產原料、合成工藝后，本設計工藝流程是采用串聯(lián)多釜反應器連續(xù)酯化技術，催化劑是采用氧化鋁與辛酸亞錫以1：1比例復配催化劑年產8萬噸鄰苯二甲酸二辛酯，以滿足國內需求。設計的重點是生產工藝設計論證、工藝計算及設備設計選型，附有帶控制點的工藝流程圖，主要生產設備結構尺寸圖，生產車間的設備配置圖。最后部分考慮環(huán)境保護和勞動安全，以達到減少“三廢”排放，加強“三廢”治理，

3、確保安全生產。</p><p><b>　　四 目錄</b></p><p>　　1 物料衡算———————————————1</p><p>　　2 熱量衡算———————————————3</p><p>　　3 三廢及綜合處理————————————5</p><p>　　4 參考文獻———

4、————————————7</p><p><b>　　1 物料衡算</b></p><p>　　A 一級酯化段物料計算</p><p>　　第一步酯化轉化率為100%，第二步酯化轉化率為99.5%.</p><p>　　一小時一級酯化反應釜 </p><p>　　進釜 苯酐的量為：10

5、.47×1000÷390.3÷0.995=26.96kmol</p><p>　　根據投料比 苯酐：異辛醇=1 : 2.2</p><p>　　異辛醇投入量為26.96×2.2=59.31 kmol</p><p>　　又回流 異辛醇量21.55 kmol</p><p>　　總異辛醇量59.31 +2

6、1.55=80.86 kmol</p><p>　　出釜 異辛醇量為59.31－26.96 + 21.55 =53.90 kmol</p><p>　　單酸酯的量 26.96 kmol</p><p>　　B 二級酯化段釜1物料計算 </p><p>　　進釜 異辛醇 53.90 kmol</p>&l

7、t;p>　　單酸酯的量 26.96 kmol</p><p>　　氧化鋁與辛酸亞錫復配催化劑量0.32 kmol</p><p>　　N2 8 m3/h</p><p>　　出釜 第一釜的轉化率XA=0.523</p><p><b>　　DOP的物質的量</b></p><p>

8、;<b>　　異辛醇量為</b></p><p>　　單酸酯的量 26.96 －14.10=12.86</p><p>　　氧化鋁與辛酸亞錫復配催化劑量0.32 kmol</p><p>　　產生的水的物質的量n水=</p><p>　　異辛醇一部分作為帶水劑與水一起出釜，異辛醇經冷凝器冷卻再回流至反應釜中，經測定 n

9、B:n水=2.5:1。所以nB=14.102.5=35.25kmol/h </p><p>　　N2 8m3/h,轉化為摩爾流量：</p><p>　　∴每一小時將有：3排出反應釜。</p><p>　　C 酯化工段物料衡結果</p><p>　　一級酯化段物料衡算表</p><p>　　二級酯

10、化段釜1物料衡算表</p><p><b>　　2 熱量衡算</b></p><p><b>　　各物質比熱容</b></p><p>　　注：A------苯酐；B-----異辛醇;C------鄰苯二甲酸一辛酯</p><p><b>　　預熱器顯熱計算：</b></

11、p><p>　　預熱器采用3.9MPa蒸汽將原料先預熱到1500C</p><p>　　QA =nA=6kJ</p><p><b>　　QB=6kJ</b></p><p><b>　　反應釜熱量的衡算</b></p><p>　　以一級酯化反應釜為例：</p>

12、<p>　　連續(xù)釜式反應器可看成為一敞開物系，根據熱力學第一定律，其熱力學衡算式可表達為：</p><p>　　式中：————物系焓變及反應焓變，kJ;</p><p>　　q————物系與環(huán)境交換的熱。</p><p>　　由于反應是在恒溫下進行，所以物系焓變?yōu)榱恪?lt;/p><p>　　反應 焓變的計算如下：</p>

13、<p>　　A(l，423.15K)+ B(l,423.15K) C(l,423.5K)</p><p>　　A(l，404.75K) </p><p>　　A(s，404.75K)</p><p>　　A(s，298.15K)+ B(l,298.15K) C(l,298.5

14、K)</p><p><b>　　6kJ/h</b></p><p>　　由于在恒溫恒壓下進行，所以=-32 kJ/h</p><p><b>　　6kJ/h</b></p><p><b>　　6kJ/h</b></p><p><b>　　

15、6kJ/h</b></p><p><b>　　6kJ/h</b></p><p><b>　　所以：6kJ/h</b></p><p>　　故反應物系將放出6kJ/h，為保持反應在恒溫下進行，需在夾套中沖一定流量的冷卻水。</p><p>　　3三廢處理及綜合治理</p>

16、<p>　　1、生產過程“三廢”處理</p><p>　　生產過程中工業(yè)廢水的主要來源是酯化反應中生成的水；經多次中和后含有單酯鈉鹽等雜質的廢堿；洗滌粗酯用的水；脫醇時汽提蒸汽的冷凝水，它們的組成大致如下面所示：</p><p>　　酯化液與中和廢水的組成</p><p>　　治理的辦法，首先應從工藝上減少廢水的排放量，象本設計采用的是非酸催化劑，則可革

17、除中和水洗兩個工序；其次，當然也不可避免地要進行廢水處理。一般說全部處理過程分為回收和凈化兩級?；厥諘r必須考慮經濟效益，如果回收有效成分的費用很大，就不如用少量堿將其破壞除去。 對于本設計回收的辛醇一部分直接循環(huán)到酯化部分使用，另一部分需進行分餾和催化加氫處理。而產生的廢水（COD值700～1500mHg/L）可以用活性污泥進行生化處理后再排放。</p><p>　　DOP生產過程安全事項</p>

18、<p>　　化工產品生產是一項具有高風險性的行業(yè)，因此在整個化工生產中，設備安裝、施工、操作等等都必要要考慮各方面安全因素，設計過程中要周密考慮，最大程度的消除安全隱患，使事故概率降低到最小。</p><p>　　在設計中，流程上要考慮的安全因素主要是避免設備和管道內截止的壓力超過允許的超做壓力而造成災難性事故的發(fā)生。一般利用安全泄壓裝置來及時排放管道內的介質，使管道內截止的壓力迅速下降。設備及管道中可

19、以采用的安全泄壓裝置主要有爆破片和安全閥，或在管道上加安全水封和安全放空管。</p><p>　　介質的易燃與易爆是相互關聯(lián)的，防爆的首要措施是防火，所以DOP生產的安全，首要先從防火做起。根據DOP生產的特點，應采取下列防火措施：</p><p>　　貯存輸送原料及產品的貯罐、管線附近嚴禁火源，并有明顯的指示牌和標志。</p><p>　　廠房內不存放易燃物質，地

20、溝保持通暢，防止可燃氣體、液體積聚，加強廠房里通風。</p><p>　　電氣設備須選用防防爆型，電纜、電源絕緣良好，防止產生電火花。接地牢靠，防止產生靜電。</p><p>　　備有必須的消防器材。</p><p>　　對于DOP生產防爆應該注意如下幾點：</p><p>　　嚴格執(zhí)行受壓容器、受壓設備使用、管理有關規(guī)定，操作人員必須經過嚴

21、格訓練。</p><p>　　不準任意改變運行中的工藝參數，不得超溫、超壓及提高設備的使用等級。</p><p>　?。?） 受壓容器、管線的安全設施齊全，且證明確實靈敏可靠，如安全閥、壓力表、防爆板及各種連鎖信號、自動調節(jié)裝置等。</p><p>　　嚴格執(zhí)行防火規(guī)定及安全技術措施，嚴格控制可爆介質不得上升到爆炸范圍。</p><p>&l

22、t;b>　　4 參考文獻</b></p><p>　　[1] 王延吉.化工產品手冊.第四版.有機化工原料.化學工業(yè)出版社.54.</p><p>　　[2] 汪壽建.天然氣的綜合利用技術.第1版.化學工業(yè)出版社,2003.</p><p>　　[3] 宋維端，房鼎業(yè).甲醇工學.第1版.化學工業(yè)出版社,1991.</p><p&

23、gt;　　[4] 王延吉.化工產品手冊.第四版.有機化工原料.化學工業(yè)出版社.55.</p><p>　　[5] 薛榮書,譚世語.化工工藝學.第二版.重慶大學出版社.238-239.</p><p>　　[6] 吳志泉,涂晉林.工業(yè)化學.華東理工大學出版社.35-36.</p><p>　　[7] 王永全.甲醇精餾技術簡述「J」.化肥設計,2004,42(5):22

24、～25.</p><p>　　[8] 梁紅濤主編.最新化工生產工藝設計與化工產品檢測技術手冊.銀聲音像出版社,2004.</p><p>　　[9] 刁玉瑋,王立業(yè)編著.化工設備機械基礎.第5版.大連理工大學出版社,2003.</p><p>　　[10]劉道德等編著.化工廠的設計和改造.第二版.中南大學出版社,2005.</p><p>　

25、　[11]婁愛娟等編著.化工設計. 第1版.華東理工大學出版社,2002.</p><p>　　[12]柴誠敬等編著.化工原理. 第1版.天津大學出版社,2003.</p><p>　?。?3］宋維端, 房鼎業(yè). 甲醇工學.第1版.化學工業(yè)出版社, 1991.</p><p>　　［14］楊春生, 韓福順編. 中小型合成氨廠生產操作問答，2001: 326～327.

26、</p><p>　?。?5］王永全. 甲醇精餾技術簡述[J]. 化肥設計，2004，42(5): 22～25.</p><p>　?。?6］劉志臣, 孫貞濤. 三塔甲醇精餾技術的應用[J]. 小氮肥, 2004,（1）: 11～12.</p><p>　?。?7］劉志臣, 孫貞濤. 三塔甲醇精餾技術的應用. 小氮肥, 2004年, （1）: 6～7.</p&

27、gt;<p>　?。?8］許波. 粗甲醇的雙塔精餾和三塔精餾[J]. 小氮肥設計技術, 1998, 19（3）:15～17.</p><p>　?。?9］楊春生, 韓福順編. 中小型合成氨廠生產操作問答. 2001: 328～329.</p><p>　?。?0］宋維端, 房鼎業(yè).甲醇工學. 第1版. 化學工業(yè)出版社, 1991.</p><p>　　

28、［21］梁紅濤主編. 最新化工生產工藝設計與化工產品檢測技術手冊. 銀聲音像出版社, 2004.</p><p>　?。?2］刁玉瑋, 王立業(yè)編著. 化工設備機械基礎. 第5版. 大連理工大學出版社, 2003.</p><p>　?。?3］唐宏青. GSP工藝技術[J]. 中氮肥, 2005, （2）: 14～18.</p><p>　?。?4］劉道德等編著. 化

29、工廠的設計和改造. 第二版. 中南大學出版社, 2005.</p><p>　　［25］馮元琦主編. 聯(lián)醇生產. 第2版. 化學工業(yè)出版社, 1994.</p><p>　?。?6］劉道德等編著. 化工廠的設計和改造. 第二版. 中南大學出版社, 2005.</p><p>　?。?7］胡松濤. 甲醇工業(yè)污水深度處理及回用的研究. 黑龍江大學碩士學位論文, 2006