年產(chǎn)5萬噸鄰苯二甲酸二辛酯（dop）生產(chǎn)初步設計 畢業(yè)設計

1、酒 泉 職 業(yè) 技 術 學 院畢 業(yè) 設 計 2009 級 應用化工生產(chǎn)技術 專業(yè)題 目： 年產(chǎn)5萬噸鄰苯二甲酸二辛酯（DOP） 生產(chǎn)初步設計 畢業(yè)時間： 年 月 學生姓名： 劉曉臣 指導教師： 李麗 班 級： 09應化(5)班 年 月 日酒泉職業(yè)技術學院 09 屆各專業(yè)畢業(yè)設計（論文）成績評定表姓名劉曉臣班級09應化(5)班專業(yè)應用化工生產(chǎn)技術指導教師第一次指導意見1 整個格式嚴格按照學院的畢業(yè)設計格式要求排版；2 摘要上面不要題目，題目只寫在封面上。3 關鍵字之間缺少符號。 2011年 6月 7 日指導教師第二次指導意見 年 月 日指導教師第三次指導意見 年 月 日 指導教師評語及評分 成

2、績： 簽字（蓋章） 年 月 日答辯小組評價意見及評分 成績： 簽字（蓋章） 年 月 日教學系畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)指導小組意見簽字（蓋章） 年 月 日學院畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)指導委員會審核意見簽字（蓋章） 年 月 日摘要 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，廣泛用于橡膠、塑料和醫(yī)藥工業(yè)用途廣泛，在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位。經(jīng)過分析比較各種生產(chǎn)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(chǎn)5萬噸鄰苯二甲酸二辛酯，以滿足國內需求。本設計遵循“技術成熟，工藝先進

3、、設備配置科學、環(huán)保安全、經(jīng)濟效益”等原則，在比較國內外各種先進生產(chǎn)方法、工藝流程和設備配置基礎上，選用是從苯酐和異辛醇出發(fā)經(jīng)過酯化反應、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。格式嚴格按照學院新的格式要求排版關鍵詞：DOP ;異辛醇標點； ; 苯酐 ; 目錄第一章 概述61.1增塑劑DOP的性質61.2產(chǎn)品用途61.3 DOP在國民經(jīng)濟中的重要性71.4 DOP的市場需求7第二章 生產(chǎn)工藝流程設計82.1生產(chǎn)工藝選擇82.2生產(chǎn)工序991010112.3生產(chǎn)工藝流程圖及其說明111112第三章 工藝計算133.1物料衡算13 設計生產(chǎn)能力1314153.2反應釜高度與底面

4、直徑183.3反應釜溫度與壓力18第四章 設計結果評析與總結19參考文獻.21致謝不列入目錄里第一章 概述1.1增塑劑DOP的性質太簡單，補充 鄰苯二甲酸二辛酯， 又名鄰苯二甲酸雙 (2- 乙基己 ) 酯，簡稱 DOP，是一個帶有支鏈的側鏈醇酯，無色油狀液體，有特殊氣味。比重0.9861(20/20 )，熔點-55，沸點370 （常壓），不溶于水，溶于乙醇、乙醚、礦物油等大多數(shù)有機溶劑。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)有機溶劑。攝入有毒。對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，

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在國民經(jīng)濟中的重要性 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來加以比較的，技術經(jīng)濟上占有絕對優(yōu)勢。據(jù)有關資料報道，近年來國外增塑劑生產(chǎn)能力超過了6400kta，國內增塑劑需求增長率為8左右，產(chǎn)品具有質量高、品種多、環(huán)境污染少的特點。在石油化學工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、輕紡工業(yè)、生物化工以及能源、交通運輸行業(yè)均有廣泛用途，在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位。1.4 DOP的市場需求隨著我國國民經(jīng)濟快速增長，增塑劑作為基礎化工合成材料助劑的市場需求量將大幅提高。在用量大的新領域，國內市場需求將強勁增長。但由于鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)在某些應用領域的性能超過了DOP，預計未來幾年內，全球DOP市場將面臨DINP的挑戰(zhàn)。

7、在市場上，DOP一直占有價格優(yōu)勢，而未來時間估計DOP的低價優(yōu)勢會有所削弱生產(chǎn)發(fā)展。第二章另起一頁，之前加上生產(chǎn)原理，工藝條件 生產(chǎn)工藝流程設計2.1生產(chǎn)工藝選擇 生產(chǎn)過程操作分為間歇式和連續(xù)操作。間歇式生產(chǎn)的優(yōu)點是設備簡單改變生產(chǎn)品種容量；缺點是原料消耗定額高，能量消耗大，勞動生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品質量不穩(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)。由于本設計產(chǎn)品生產(chǎn)量較大，故采用連續(xù)法生產(chǎn)。酯化反應設備分塔式反應器和串聯(lián)多釜反應器兩類。前者結構復雜，但緊湊，投資較低，操作控制要求高，動力消耗少。而反應釜，流動形式接近返混，釜內各部分組成和溫度完全

8、一致，多釜串連后，可使停留時間分布特性向平推流轉化。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)品質量穩(wěn)定，原料及能量消耗低，勞動生產(chǎn)率高，比較經(jīng)濟。因此本設計采用串聯(lián)多釜反應器全連續(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，且通過過濾即可除去，跟酸性催化劑相比，優(yōu)越性在于能生產(chǎn)出高質量的增塑劑產(chǎn)品和減少污染。因此本設計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配型催化劑，由于單催化劑催化反應時間長，不適合做酯化反應催化劑，相反，復配型催化劑催化反應時間短，轉化率高，酸值降低幅度大，比較適合做酯化反應催化劑。氧化鋁與辛

9、酸亞錫以1：1比例復配非酸性催化劑合成DOP效果最佳，力求達到流程簡單，設備少，熱能利用合理，產(chǎn)品質量高。 根據(jù)國內在引進裝置上成功使用國產(chǎn)催化劑的經(jīng)驗，選用國產(chǎn)催化劑，既滿足了工藝和產(chǎn)品質量的要求，又節(jié)約了外匯，可以收到良好的經(jīng)濟效果。連續(xù)非酸性催化酯化工藝，是上世紀80年代初開始成功應用于工業(yè)化生產(chǎn)的先進技術，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濾；2、酯化一中和水洗一脫醇-汽提-干燥一過濾。 二者比較，第1種技術用采用氧化鋁與辛酸亞錫1：1比例復配催化劑酯化反應具有反應時間短、酯收率高、產(chǎn)品質量好(酸值低、色度低、熱穩(wěn)定性好、體積電阻率大) 、處理條件簡單等優(yōu)點。

10、并且公用工程消耗低，熱能利用合理，可以生產(chǎn)多牌號的DOP產(chǎn)品，結合國內條件和生產(chǎn)操作經(jīng)驗，故擬采用第1類典型工藝流程，設計國產(chǎn)化新的工藝流程。 綜上分析，本設計選用酯化脫醇一中和水洗一汽提干燥一過濾工藝流程，采用串聯(lián)多釜反應器連續(xù)酯化技術，催化劑采用氧化鋁與辛酸亞錫以1：1比例復配催化劑。2.2生產(chǎn)工序由于酯化反應是在過量醇的條件下進行的，必須將粗酯中的醇脫除，回收重復利用。本設計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)進料粗酯溫度：230(2)進料粗酯含醇量：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、過程中會生成一些酸性雜質，如單酸酯等，本設計采用加入Na0H水溶液進行中和，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)中和攪拌轉速：180rmin(5)水洗攪拌轉速：50rmin(6)NaOH單耗：04kgt DOP(7)中和水洗后酸值：001002KOH mgDOP汽提是通過直接蒸汽減壓蒸餾，除去粗酯中的醇和有氣味的低沸物，本設計采用過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物和吸附脫除殘存的催化劑和其它機械雜質，以保證DOP產(chǎn)品外觀的透明度和純度。本設計采用二級過濾工藝，粗濾采用時間程控的芬達過濾器，精濾采用多層濾紙。過濾工序工藝參數(shù)確定如下：(1)粗酯溫度：90(2)活性炭加入量：005 (wt)(3)芬達過濾器粗濾周期：48h(4)精濾后DOP色值：1015(HAzEN)2.3生產(chǎn)工藝流程圖及其說明苯酐、異辛醇助濾劑無離子水NaOH催化劑、N2汽提脫醇過濾干燥中和水洗二級酯化一級酯化濾液產(chǎn)品廢水 圖1 DOP工藝流程

13、方塊圖 生產(chǎn)工藝流程說明附上生產(chǎn)工藝流程圖，簡述熔融苯酐和辛醇以一定的摩爾比(1:2.21:2.5)在130-150,最后一級酯化溫度為220230）。 中和，水洗是在一個帶攪拌的容器中同時進行的。堿的用量為反應混合物酸值的35倍。使用20%的NaOH水溶液，當加入無離子水后堿液濃度僅為0.3%左右。因此無需在進行一次單獨的水洗。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）后送至過濾工序。過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指標，同時除去DOP中殘存的微量催化劑和其他機械雜質。最后得到高質量的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）用活性污泥進行生化處理后再排放。 本工藝流程特點：原料簡單，工藝流程短，物料循環(huán)使用，生產(chǎn)效率高。第三章 工藝計算3.1物料衡算 設計生產(chǎn)能力 DOP年生產(chǎn)能力根據(jù)設計任務規(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？計算過程中，每一個設備，先要列出進、出料的組成，最后用表格形式顯示計算結果/330=151.52噸 每小時生產(chǎn)      151.52/24=6.31噸 要求達到最后產(chǎn)品達規(guī)格產(chǎn)品規(guī)格：一等品 DOP  含量99.5%故每小時要得純DOP為：6

16、.31×99.5%=6.28噸設整個過程之中DOP損失量為4%則實際每小時產(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)一級酯化反應式： + H2O二級酯化反應式：第一步轉化率為100%，第二步轉化率為99.5%.一小時一級酯化反應釜 進釜 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配催化劑量0.2kmol N2 5m3/h 出釜 第一釜的轉化率XA=0.523 DOP的物質的量 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配催化劑量0.2 kmol 產(chǎn)生的水的物質的量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釜中，經(jīng)測定 nB:n水=2.5:1。所以nB=8.812.5=

18、22.02kmol/h N2 5m3/h,轉化為摩爾流量：每一小時將有：3排出反應釜。 第四章 設計結果評析與總結經(jīng)過一段時間的資料查詢、文獻搜索、設計整理，在老師的指導和同學的幫助下，我順利地完成了本次課程設計。本次設計以“工藝先進、技術可靠、系統(tǒng)科學、經(jīng)濟合理、安全環(huán)?！睘樵瓌t，依據(jù)課程設計任務書，遵循工程設計的規(guī)則與要求來完成，設計思路清晰，能結合生產(chǎn)實際輔助設計，引用資料和相關公式準確，設計數(shù)據(jù)和設計結果可靠，自我感覺本次課程設計完成比較理想。 本設計在比較了現(xiàn)行國內工業(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濾；2、酯化一中和水洗一脫醇-汽提-干燥一

19、過濾。由于第有公用工程消耗低，熱能利用合理，可以生產(chǎn)多牌號的DOP產(chǎn)品等種優(yōu)點，并且，結合國內條件和生產(chǎn)操作經(jīng)驗，在借鑒第1類典型工藝流程基礎上，采用的是非酸催化劑，可革除中和不洗兩個工序，設計國產(chǎn)化新的工藝流程。是一種較適合我國國情的生產(chǎn)方法。 本工藝設計與一般工藝相比，優(yōu)勢在于： （1）原料預熱處理步驟提高了原料的轉化率，使苯酐在一級酯化釜轉化率接近100%。 （2）采用的是氧化鋁與辛酸亞錫1：1比例復配非酸催化劑，反應時間短、酯收率高、產(chǎn)品質量好(酸值低、色度低、熱穩(wěn)定性好、體積電阻率大) 、處理條件簡單等優(yōu)點，同時可革除中和水洗兩個工序。 （3）酯化反應在常壓操作進行，對傳統(tǒng)工藝的改進使得其能量消耗大為減少，生產(chǎn)過程的穩(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）進行廢水處理分為回收和凈化兩級。根據(jù)實際情況，最大限度地回收利用，變廢為寶。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(chǎn)生