年产3万吨邻苯二甲酸二环己酯的工艺设计.docx

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年产3万吨邻苯二甲酸二环己酯的工艺设计

本科毕业设计（论文）

题目:

年产3万吨邻苯二甲酸二环己酯（DCHP）生产工艺设计

学院名称　化学与制药工程学院

　　　　　专业班级　化工11-1　

　　　　　学生姓名　郑婷　

　　　　　导师姓名　刘磊力

2015年5月26日

年产3万吨林本二酸二环己酯（DCHP）生产工艺设计

作者姓名郑婷

专业化工11-1

指导教师姓名刘磊力

专业技术职务教授

目录

摘要1

ABSTRACT1

第一章绪论2

1．概述2

1.1增塑剂DCHP的性质2

1.2DCHP的用途2

1.3DCHP工业的发展与应用现状2

2．设计的目的2

3.1设计依据2

3.2设计原则3

4．设计内容3

5．DCHP生产能力及质量标准3

5.1生产能力3

5.2产品质量标准3

第二章生产工艺流程设计4

1．生产工艺的选择4

2．制备工艺4

2.1投料4

2.2酯化工序4

2.3中和水洗4

2.4减压脱醇5

2.5放料5

3.生产工艺流程简图及其说明5

3.1DCHP生产工艺流程简图（见图一）5

3.2生产工艺流程说明（参考CAD图纸Ⅰ：

工艺流程图）5

第三章工艺计算5

1、所需反应釜的数量6

2、物料衡算6

3.热量衡算7

3.1酯化过程7

3.2脱醇过程10

3.3结晶过程10

3.4回收乙醇过程11

3.5整个过程中所需热量与释放热量11

第四章主要设备设计与选型11

1.反应釜的设计与选型11

1.1反应釜体积11

1.2反应釜高度与底面直径12

1.3反应釜温度与压力12

1.4厚度计算13

1.5搅拌器的选用及尺寸13

1.6搅拌功率的计算13

1.7夹套传热面积的计算与核算14

1.8反应釜的主要技术特性汇总15

2.换热器的设计与选型16

2.1传热面积的确定16

2.2管子数n及排列方式17

2.3壳体直径的确定18

2.4壳体厚度18

2.5换热器封头的确定18

2.6换热器设计汇总18

3.中和釜的设计18

4.结晶釜的设计19

5.离心机的设计19

6.工艺工程中设备设计汇总19

第五章结论与经济效益核算19

第六章环境保护与生产安全20

1.DCHP生产过程“三废”处理20

1.1废水的处理20

1.2废气的处理20

1.3废渣的处理20

2.生产安全注意事项20

致谢22

参考文献23

附图：

1.带控制点的工艺流程图

2.主要生产设备结构尺寸图

3.生产车间的设备配置布置图

4.厂房总布置图

摘要

邻苯二甲酸二环己酯,简称DCHP。

分子式：

C20H26O4是通用型增塑剂，广泛用于橡胶、医药和塑料工业用途广泛，在国民经济中占有重要的地位。

本设计遵循“工艺先进、技术成熟、设备配置科学、环保安全、经济效益”等原则，在比较国内外各种先进生产方法和工艺流程基础上，选用是从苯酐和环己醇出发经过酯化反应、脱醇、精制得到产品的工艺路线生产邻苯二甲酸二环己酯。

设计进行了生产工艺设计论证、物料衡算、能量衡算及设备设计选型，附有带控制点的工艺流程图、主要生产设备结构尺寸图、生产车间的设备配置图和厂房布置图。

最后对经济效益进行核算，然后对安全和环境保护问题提出建议。

关键词：

DCHP环己醇苯酐工艺设计工艺计算设备选型

ABSTRACT

dicyclohexylphthalate,referredtoasDCHP,MolecularFormula:

C20H26O4.Itisthegeneral-purposeplasticizer,andnowitiswidelyusedinrubber,pharmaceuticalandplasticsindustry,playsanimportantroleinthenationaleconomy.Thisdesignfollowstheadvancedtechnology,maturetechnology,equipmentconfigurationscientific,environmentalsafety,economicefficiency,theprincipleofreciprocity.Aftercomparingdomesticandforeignadvancedproductionmethodsandprocess,chosenfromphthalicandcyclohexanoldepartureafteresterification,alcohol,refinedbyroutingproductsdicyclohexylphthalate.Thedesignoftheproductionprocessdesigndemonstration,materialbalance,energybalanceandthedesignoffacilitiesandprocessselection,withaflowchartwithcontrolpoints,themainproductionequipmentandsizechart,workshopequipmentconfigurationdiagram,plant layout.Finally,accountingforeconomicbenefits,wehaveproposalsaboutsafetyandenvironmentalprotection.

Keyword:

DCHPCyclohexanolPhthalicProcessDesignProcessCalculationEquipmentSelection

第一章绪论

1．概述

1.1增塑剂DCHP的性质

邻苯二甲酸二环己酯，简称DCHP，是一种具有芳香气味的白色结晶粉末。

邻苯二甲酸二环己酯可以溶于甲苯、乙醚、丙酮、正丁醇、等有机溶剂[1]，但不溶于水。

DCHP具有较好的耐火、耐油性、光稳定性和耐迁移性；但耐寒性和塑化效率差。

1.2DCHP的用途

邻苯二甲酸二环己酯一种固体增塑剂，也可用作聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸树脂及硝酸纤维素的助增塑剂，与其它增塑剂并用，可使塑料表面收缩致密，起到防潮和防止增塑剂挥发的作用，使制品表面光洁、手感好[1]。

也可与硝基纤维素及一些天然树脂并用，制造防潮涂料；还可用作合成树脂胶粘剂、添加剂，提高其粘合力、耐油性及耐久性；也可用作防潮玻璃纸及纸张防水助剂。

1.3DCHP工业的发展与应用现状

邻苯二甲酸二环己酯,其制备是由邻苯二甲酸酐与环己醇在催化剂存在下酯化而得,国际上已有研制,如美国的Monsanto、Hatcal等公司,日本的大阪有机公司都已有产品销售[2-5],国内一些使用邻苯二甲酸二环己酯作为增塑剂生产塑料的企业，对DCHP的需求大多数是依靠进口。

随着国内对塑料制品质量要求的提高，以及DCHP有较好的经济效益和市场潜力，因此开展了以环己醇、苯酐作原料生产DCHP的制备工艺研究,进行了催化剂选择及相应的工艺条件试验,研究出了较为理想的采用新型催化剂制备DCHP的生产工艺。

邻苯二甲酸二环己酯的生产工艺所用的原料是邻苯二甲酸酐和环己醇。

国际市场邻苯二甲酸酐生产能力趋于过剩，国内邻苯二甲酸酐生产能力和产量逐年上升，市场供应量偏高，抑制了邻苯二甲酸酐价格上涨的空间。

2006年度我国苯酐行业生产情况良好，产量增幅较大，达到了历史最好水平，苯酐进口量大幅度下降，降幅为历年最大，表明我国苯酐自给能力得到明显增强[6]。

环己醇是一种重要的有机化工原料，生产工艺有苯加氢-环己烯氧化法、苯酚加氢法、苯部分加氢-环己烯水合法，环己烯水合法是近年来发展起来的一种新工艺，工艺较为简单[7]。

因此环己醇的市场供应量也比较高。

2．设计的目的

（1）在掌握所学的化学工艺学、化工机械设备基础和化工原理等课程的理论知识的基础上，开展本次课程设计。

把课本上的理论知识综合运用到实际问题上，培养解决实际问题的能力；并且在开展设计过程中，提高查阅文献资料和进行技术设计论证的能力。

（2）对DCHP的性质和用途有个基本的了解；掌握生产DCHP的生产工艺，对生产工艺过程计算；对设备进行选型；并对工厂进行经济核算，提出安全环保建议。

3.设计依据和原则

3.1设计依据

本次毕业设计，先进行资料收集、文献检索，综合分析搜集到的生产工艺方法，从而选择最合适的设计方案，编写设计说明书。

3.2设计原则

（1）确定最佳方案时首先要考虑：

技术先进、安全可靠性；经济合理性。

（2）选择设备时要考虑：

节能高效；成本费用低；能耗、物耗和生产成本低；全面考虑经济效益和社会效益。

（3）考虑生产过程中“三废”的处理并综合利用反应的副产物[8]，注意生产过程中污染物的处理、环境的保护，以及物料的回收利用。

4．设计内容

（1）掌握DCHP的主要生产工艺和操作办法。

（2）选择合适的DCHP的工艺流程，绘制带控制点的工艺流程图。

（3）对DCHP生产工艺过程进行工艺计算，包括物料计算和能量计算。

（4）根据工艺计算结果，对主要设备和其他设备进行选型，并对主要设备进行详细的设计计算；绘制设备装配图。

（5）进行车间布置设计和厂区布置设计，绘制生产车间布置图和厂区布置图。

（6）进行工厂经济核算，提出安全环保建议。

5．DCHP生产能力及质量标准

5.1生产能力

年产DCHP：

3万吨，每年工作日：

330天，每釜每次产DCHP：

15吨。

5.2产品质量标准

本产品质量规格为一级品，检测指标见表一所示；企业指标见表二所示。

表一邻苯二甲酸二环己酯检测指标

项目

分析结果

分析方法

外观

白色粉末晶体

熔体色泽

200

铂-钴比色

酸值

0.072mgKOH/g

GB1669-81

熔点℃

62~65

GB1662-81

酯含量％

99.3

GB1665-81

加热减量％

0.19

GB1669-81

表二邻苯二甲酸二环己酯企业指标

指标名称

一级品

二级品

含量％≧

99.0

99.0

熔点℃

63~65

62~65

灰分％≦

0.02

—

酸度％≦

0.017

0.03

第二章生产工艺流程设计

1．生产工艺的选择

生产过程操作分为间歇式和连续式操作。

间歇式生产操作：

生产过程比较简单，投资费用低，生产灵活性高，产品的投产比较容易[9]。

因此本设计采用间歇式操作。

酯化反应设备选择串联多釜反应器。

因为反应釜中流动形式接近返混，釜内各部分组成和温度都相同，多釜串连后，可使停留时间分布特性向平推流转化。

酯化反应用催化剂分为酸性催化剂和非酸性复合催化剂。

在酸性催化剂中，有浓硫酸、甲苯磺酸、氨基磺酸、磷酸、固体超强酸[10]，其中浓硫酸催化活性最高，价格最便宜。

但是浓硫酸不仅会腐蚀设备，而且还能与醇发生副反应，生成的副产物影响产品质量[7]。

为了保证反应的的高效性；并且尽可能的抑制副反应的发生，保证产品质量，催化剂选用非浓硫酸