年产7200邻苯二甲酸二丁酯 毕业设计(2)

第一章 概述 第一章 概述

1.1 邻苯二甲酸二丁酯（DBP）的结构与性能

（1）结构

DBP名为邻苯二甲酸二丁酯[1]，分子式为C16H22O4，相对分子质量为278，结构式为：

（2）性能

成品邻苯二甲酸二丁酯（DBP）是无色透明液体，可燃，具有芳香气味。凝固点-35 ℃（238 K），沸点340 ℃（613 K），着火点202℃，蒸气压1.3Pa（20℃），密度（20℃）：1.05 g/cm3，折光指数1.4900，闪点157℃（闭杯）。

邻苯二甲酸二丁酯（DBP）是产量和用量最大的通用型增塑剂之一，主要用于聚氯乙烯、纤维素、树脂等的生产，具有色泽浅、毒性低、耐低温、化学稳定性好等特点；同时，DBP可溶于醇、醚、苯等多种有机溶剂，可用作胶粘剂和油墨添加剂或杀虫剂，亦可用于合成橡胶、醋酸纤维等合成材料做软化剂，用途非常广泛，市场需求量大。

邻苯二甲酸二丁酯对多种树脂具有很强溶解力。主要用于聚氯乙烯加工，可赋于制品良好的柔软性。由于其相对价廉且加工性好，在国内使用非常广泛，几与DOP相当。但挥发性和水抽出性较大，因此制品耐久性差。该品是硝酸纤维素的优良增塑剂，凝胶能力强。用于硝酸纤维素涂料，有很好的软化作用。稳定性、耐挠曲性、粘着性和防水性皆优。此外，该品还可用作聚乙酸乙烯、醇酸树脂、乙基纤维素、氯丁橡胶以及丁腈橡胶的增塑剂、还可用于制造油漆、粘接剂、人造革、印刷油墨、安全玻璃、赛璐珞、染料、杀虫剂、香料溶剂、织物润滑剂等。

最新的研究结果表明，DBP在培养基上能抑制HL-60细胞的生长，是一种具有抗癌功能的试剂。

1.2 增塑剂的发展趋势

中国塑料制品行业已连续十余年保持良好的发展态势[2]，实现了稳定健康的发展，而增塑剂是现代塑料工业最大的助剂品种，同时，它也是世界产量与消费量最大的塑料

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广东石油化工学院本科毕业设计：7200吨/年邻苯二甲酸二丁酯工艺设计

助剂之一。目前，全球塑料助剂的用量估计约为1000万吨/年，其中增塑剂占塑料助剂总产量的比例约为60%。目前增塑剂行业的发展趋势主要有以下几个方面：

1、生产方面，主增塑剂如DOP、DBP等趋于连续化大生产，而特殊增塑剂趋于多品种、小批量间歇生产。

2、产品方面，传统的、廉价的但安全风险较大的邻苯二甲酸酯类增塑剂逐渐被新型的、安全性相对较高的DOTP(对苯二甲酸二辛酯)、偏苯三酸类增塑剂所取代，这一趋势在国外市场表现显著，而在国内由于价格等其它因素，邻苯二甲酸酯类增塑剂如DOP、DBP等仍将被大量使用。

3、我国增塑剂行业经过几十年发展，已经形成一定的规模。目前，我国从事塑料助剂生产的企业已有约1000家，但正向规模化、集约化的方向进行结构调整。

4、增塑剂生产趋势向大型化、连续化、微机控制化发展，单套生产能力已经达到 10 万吨/年以上。多品种系列化生产具有适应市场能力强、生产灵活性大的特点，以满足不同塑料加工制品对特殊功能增塑剂品种的需求。

1.3 产品需求

1.3.1 PVC行业基本情况

聚氯乙烯(PVC)是一类性价比优异、用途广泛的高分子合成材料，是世界上最早工业生产化的树脂品种之一，也是五大通用型合成塑料之一。它具有良好的物理及力学性能，目前全球使用量在各种合成材料中高居第二。

2008-2014年，全球聚氯乙烯（PVC）的市场需求[3]以年均4%的速度快速增长，尤其是一些发展中国家，基于基础设施建设的迫切需求，市场需求呈现迅猛增长的态势。作为一个发展中的国家，我国聚氯乙烯树脂需求也将保持快速增长，特别是在建材方面，近年来正处于高速增长期。随着我国市场国际化的步伐加大，聚氯乙烯树脂包装材料和管材在水泥、化肥、粮食、食品、饮料、药品、洗涤剂、化妆品等领域都将有广阔的发展空间，其需求量会有大幅度增长；另外，汽车、通讯、交通等领域对聚氯乙烯树脂的需求也呈高速增长，我国的聚氯乙烯树脂工业仍有较大的发展空间。

1.3.2 DBP国内外需求情况

我国增塑剂行业经过几十年发展，已经形成一定的规模，目前是亚洲增塑剂生产和消费最大的国家。其中，邻苯二甲酸酯类增塑剂常用作PVC生产中的主增塑剂，用量占增塑剂总量80%的垄断地位。邻苯二甲酸二丁酯（DBP）与PVC相容性好，塑化效率高，毒性很小，是PVC树脂很重要的主增塑剂之一，随着PVC等产品的大量生产，DBP增塑剂的需求量必然大幅增长。

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第一章 概述 DBP的用途[4]主要包括：

（1）大量用于聚氯乙烯(PVC)塑料中作主增塑剂增加制品柔软性，尤其是用作软质制品的塑化剂，其中PVC人造革增塑剂用量约占其用量的50%。

（2）用作硝酸纤维素的优良增塑剂，凝胶能力强。 （3）用作合成橡胶的增塑剂。

（4）用作涂料添加剂。用于硝酸纤维素涂料，有很好的软化作用。稳定性、耐挠曲性、粘着性和防水性皆优。

（5）用作聚乙酸乙烯、醇酸树脂、乙基纤维素、氯丁橡胶以及丁腈橡胶的增塑剂。 （6）用于制造油漆、粘接剂、人造革、印刷油墨、安全玻璃、赛璐珞、染料、杀虫剂、香料溶剂、织物润滑剂等。

DBP的用途如此广泛，尤其PVC行业对其需求量极大，所以我们可以预测：一方面，随着我国工业化和城市化进程的持续，必将带动建材、农用薄膜、电缆等PVC应用领域的发展，这将会支撑我国PVC产品需求保持较快的增速。另外一方面，目前各个发展中国家的大量基础设施建设对PVC产品的需求量非常之大，对于我国PVC产品的出口外销方面有利。因此，我们可以预测得到DBP在国内外的需求量是相当大的。

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第二章 工艺流程的选择

2.1 生产工艺的确定

2.1.1 DBP的合成原理

目前工业上DBP的合成多用苯酐和正丁醇为原料，在催化剂作用下通过酯化反应合成。DBP的合成是一个连串反应[5-6]，大体分为两步：

第一步为邻苯二甲酸酐(苯酐)与正丁醇发生醇解反应，生成邻苯二甲酸单丁酯，如方程（1）所示，该反应为放热反应，无需催化剂，为不可逆反应，反应速度较快，在~120℃条件下20min左右即可完成；

第二步为邻苯二甲酸单丁酯与正丁醇脱水生成DBP，如方程（2）所示，该反应为可逆吸热反应，反应速度较慢，需在催化剂作用下才能完成，是整个酯化反应的控制步骤。因此，大多数针对DBP合成的研究及其催化剂开发都是针对方程（2）所示的反应进行的。

（1）

（2）

反应过程中，反应温度的提高可引起副反应，温度越高，副产物越多，酯化过程中主要副反应：

反应过程中，控制适当的反应温度和选择硫酸催化剂的合适用量可以减少副产物的生成。

2.2 催化剂的选择

目前，国内外常用的DBP合成方法是由邻苯二甲酸酐与正丁醇在硫酸作用下酯化而成，该方法具有硫酸催化剂价廉、工艺成熟、产品收率较高等优点。随着时代的进步,科学技术的发展和环境意识的加强，人们广泛开展了新型催化剂的研究，先后筛选出一

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