年产7200邻苯二甲酸二丁酯 毕业设计(4)

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

R0201-反应釜；R0202蒸馏塔；V0202-调配罐；V0203-粗酯罐；V0204-水洗釜；V0205分水罐；X0201过滤器；

M1-原料正丁醇；M2-催化剂；M3-原料混合液；M4-原料苯酐；M5-气相产物；M6-回收醇；M7-废水；M8-粗产品A；M9-粗产品B；M10-碱液；M11-中和水；M12-粗产品C；M13-脱出醇；M14-粗酯；M15-脱色剂；M16-滤渣；M17-DBP产品

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第三章 原料与产品指标 第三章 原料与产品指标

3.1 原材料的供应与指标

3.1.1 邻苯二甲酸酐

邻苯二甲酸酐，简称苯酐，是邻苯二甲酸分子内脱水形成的环状酸酐，为白色固体，因此假定苯酐纯度为100%。

苯酐目前广泛应用于化工、医药、电子、农业、涂料、精细化工等工业部门。我国的苯酐主要用于生产邻二甲酸脂类增塑剂，好用的苯酐约占苯酐总消费量的60%，染料和油漆占25%，不饱和树脂和其他产品占15%左右。苯酐是一种重要的有机化工原料，主要用于生产塑料增塑剂、醇酸树脂、染料、不饱和树脂以及某些医药和农药。

在中国规模以上(全部国有企业和年销售收入500万元以上的非国有企业，以下同)苯酐行业中，近年企业数量增加较快。2013年，共有苯酐制造规模企业48家，其中亏损企业11家，从业人员8300多人。

从苯酐供需情况看，国内仍是供小于求，但近年来随着国内苯酐产量不断提高、进口量持续下降，自给率已达90%以上。预计未来几年，国内苯酐需求以每年12%左右的速度增长，产量增速大体相当或稍高些，总的看苯酐的供应情况相当乐观。

3.1.2 正丁醇

目前，我国主要的正丁醇生产厂家有山东齐鲁石化、大庆石化、北京化学工业集团公司化工四厂、吉林化学工业公司、中国石化与德国BASF合资的扬子-巴斯夫公司。

由此可知，正丁醇的供应量也是相当足的。正丁醇纯度为95%。

3.1.3 辅助材料的供应

本项目采用浓硫酸为催化剂，本催化剂的用量小于0.3%，且来源充足，国内也有许多此类催化剂的厂家，足可满足本项目的需要。选择采用的浓硫酸纯度为93%（相对密度1.84）。

过滤装置中采用的部分活性炭、硅藻土作为过滤介质，活性炭在过滤装置中起着吸附的作用，对原料进行分离处理。厂区附近均有许多化工产品供应商供应，可以节省材料的运输费用。

3.2 产品标准及技术参数

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℃）：

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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

1.05 g/cm3，折光指数1.4900，闪点157℃（闭杯）。

工业邻苯二甲酸二丁酯应符合表2-1所示的技术要求，该要求引用自GB/T 11405-2006。

表3-1 工业DBP主要技术指标

指标

项目

优等品

外观

色度（Pt-Co） ≤ 纯度/% ≥ 密度（20℃）（/g/cm3） 酸值（mgKOH/g）≤ 闪点oC ≥ 水分/% ≤

0.10 0.07 20 99.5

一等品

透明、无可见杂质的油状液体

25 99.0 1.044~1.048

0.12 160 0.15

0.20 0.20 60 98.0 二等品

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第四章 物料衡算 第四章 物料衡算

相关数据：

①生产规模。设计任务规定邻苯二甲酸二丁酯的年产量：7200 t?a?1（100%）。 ②生产时间。每年300个工作日，间歇操作，反应时间为（升温0.5 h+醇解1 h+酯化6 h）7.5 h，按一天生产3釜（批）计算。

每天生产能力：（7200×1000）/300＝24000kg/d ③相关技术指标

按设计工艺要求使各原料的摩尔配比（摩尔）如下： 苯酐：正丁醇：硫酸催化剂＝1：3.0 ：0.025 质量标准：为方便计算，原料视为纯物质。

产品规格：本设计中生产的DBP均为优等品，纯度为99.5%。

产品损失：为方便计算，DBP在各工段的损失按每工段约0.5%的损失进行计算。 由于该酯化反应为可逆反应，其中正丁醇作为过量原料提高反应的转化率，转化率为95%。

④各组分相对分子质量如下表4-1：

表4-1 各组分相对分子质量

化合物 苯酐 正丁醇 中间产物 DBP 水 浓硫酸

分子式

相对分子质量

148 74 222 278 18 98

C8H4O3 C4H9OH C12H14O4

C16H22O4 H2O H2SO4

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物料衡算简图如下图4.1：

M17 图4.1 物料衡算简图 R0201-反应釜；R0202蒸馏塔；V0202-调配罐；V0203-粗酯罐；V0204-水洗釜；V0205分水罐；X0201过滤器；

M1-原料正丁醇；M2-催化剂；M3-原料混合液；M4-原料苯酐；M5-气相产物；M6-回收醇；M7-废水；M8-粗产品A；M9-粗产品B；M10-碱液；M11-中和水；M12-粗产品C；M13-脱出醇；M14-粗酯；M15-脱色剂；M16-滤渣；M17-DBP产品

M15 M10 M1 M2 V0202 M3 M4 R0201 M8 V0203 M9 V0204 M12 M13 R0202 M14 X0201 M16 M11 废水处理 M7 M5 V0205 M6 回收醇流程 4.1 反应釜（R0201）

该生产装置年产量7200 t，年开工7200 h即300 d，每天生产3批，DBP后处理（蒸馏、过滤）中产品损失率=2×0.5%=1.0%，水及正丁醇量较小，为计算方便，后处理过程损失率忽略不计。

7200?103每釜应生产的产品质量＝=8080.80kg?B?1

300?3??1?0.01?反应过程所涉及的化学变化：

在R0201（主反应釜）中由催化剂催化使原料发生反应，反应分两步进行，反应方程式如下：

110~130℃ C8H4O3?C4H9OH?????C12H14O4 —ⅰ

在工艺条件下反应转化率为99%。

C12H14O4?C4H9OH????DBP?H2O —ⅱ 催化剂

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130~150℃