毕业设计（论文）-年产一万吨DOP间歇式生产工艺设计.doc

年产一万吨DOP间歇式生产工艺设计作 者 姓 名 刘飞 专 业 化学工程与工艺 指导教师姓名 苑庆忠 专业技术职务 教 授 山东轻工业学院2009届本科生毕业设计目 录摘 要3ABSTRACT2第一章 总论21.1概述21.2文献综述31.3设计任务的来源31.4其他3第二章 生产流程方案的确定4第三章 生产流程简述53.1生产过程需要以下几步：53.2工艺流程说明及操作步骤：53.3反应原理：63.4 产品的几个性质7第四章 工艺计算74.1 物料恒算74.1.1酯化阶段74.1.2中和水洗94.1.3脱醇94.1.4蒸馏（精制）104.2能量恒算104.2.1酯化阶段104.2.2脱醇阶段：154.2.3精馏阶段17第五章 主要设备的设计和设备选型175.1搅拌式反应器的设计185.1.1、筒体几何尺寸的计算185.1.2 反应釜壁厚的计算215.1.3罐体法兰245.1.4接管及其法兰选择245.1.5开口补强255.1.6 支座选取255.1.7搅拌轴、搅拌器及传动装置等的设计和选择265.2设备选型275.2.1中和器275.2.2水洗塔275.2.3脱醇塔275.2.4精馏塔285.2.5换热器选型295.2.7 储罐33第六章 原材料及动力消耗34第七章 成本估算34第八章 环境保护与安全措施358.1化工环保358.2生产人员的健康和安全368.3防火378.3.1厂房的耐火等级378.3.2 防火安全措施378.4防爆378.4.1防爆安全措施378.4.2杜绝火源38第九章 设计体会38致谢38参考文献38 3 2019-11-19山东轻工业学院2009届本科生毕业设计摘 要增塑剂是一种加入到材料中以改变它们的加工性、可塑性、柔韧性、拉伸性的物质。邻苯二甲酸酯类增塑剂是目前使用最广、产量最大的主增塑剂，具有色泽浅、毒性低、电性能好、挥发性小、气味小等优点，其消耗量占增塑剂总消耗量的80%左右。本文主要介绍了邻苯二甲酸二辛酯（DOP）的生产工艺流程及流程的选择，产品国内外的发展状况，生产过程中的物料和能量计算，主要设备的设计及部分设备的选型，产品的经济效益，部分设备选型。在整个的设计中，最主要是工艺条件的合理确定及设备的设计和选型。关键词：增塑剂 邻苯二甲酸二辛酯 DOPABSTRACTPlasticizer is a join materials to change their machining, plasticity, flexibility, drawing material. Phthalate plasticizers is currently the most widely used, the output of the Lords colour, plasticizer, low toxicity, electric, volatile odor, the advantages of small, its consumption accounts for about 80% of the total consumption plasticizers.This paper mainly introduces the phthalic acid ester (DOP) essien two of the production process and process of choice, product development, production and material and energy in the process of calculation, the main equipment design selection of equipment, the product of the economic benefits, selection of equipment. In the design, the main technological conditions are determined, and the reasonable design and selection of equipment.Key words：plasticizer dioctylphthalate DOP第一章 总论1.1概述产品性能：DOP（增塑剂）是一种加入到材料中以改变它们的加工性、可塑性、柔韧性、拉伸性的物质，加入增塑剂可以降低熔体粘度、玻璃化转变温度和产品的弹性模量而不会改变被增塑材料的基本化学性质，其作用主要是减弱树脂分子间的次价键（即范德华力），增加树脂分子键的移动性，降低树脂分子链的结晶性，增加树脂的可塑性。重要性：邻苯二甲酸酯类增塑剂是目前使用最广、产量最大的主增塑剂，具有色泽浅、毒性低、电性能好、挥发性小、气味小等优点，其消耗量占增塑剂总消耗量的80%左右，用各种醇与邻苯二甲酸酐反应，可得到品目繁多的邻苯二甲酸酯同系物。，DOP，即邻苯二甲酸二辛脂，是一种通用增塑剂。产品用途：本品是塑料加工中使用最广泛的增塑剂，除了醋酸纤维素、聚醋酸乙烯外，与绝大多数工业上使用的合成树脂和橡胶均有良好的相容性。本品具有良好的相容性，混合性能好，增塑效率高，挥发性较低，耐水抽出，电气性能高，耐热及耐气候性良好。本品作为一种主增塑剂广泛应用于聚氯乙烯，各种软质制品的加工与食物接触的包装材料，但由于易被脂肪抽出，故不宜用于脂肪性食物的的包装材料。本品也可用作合成橡胶的软化剂，能够改善制品的回弹性，降低压缩永久变形，而且对橡胶的硫化无影响。1.2文献综述国内外现状及趋势：我国的增塑剂（以DOP居多）工业生产开始于20世纪50年代，在当时只有少数几套硫酸催化的DOP、DBP间歇生产装置，随着PVC树脂产耗量的提高和软制品应用领域的拓宽，国内增塑剂的生产能力和品种数量迅速增加。特别是20世纪80年代以后，一批万吨级非酸催化的邻苯二甲酸酯增塑剂生产线相继投产，使我国增塑剂的生产能力和产量以年均10%左右的速度持续增长。据统计，到1999年，我国增塑剂生产能力已达到90万吨/年左右，产量月50万吨。我国增塑剂工业除了少数装置外，基本上都是依靠自己的力量研究、开发、设计和建设的。而且我国的邻苯二甲酸酯类增塑剂的生产技术已经开始向国外输出。近年来我国增塑剂工业的生产能力有了很大提高，但是人不能满足塑料加工业的需求，每年都需要从国外进口大量的增塑剂来满足国内需求。我国增塑剂工业与发达国家相比存在很大差距。主要表现为：通用品种单产能力低;各类产品内在品质差，原材料消耗高，环境污染严重；产品结构不尽合理，尽管邻苯二甲酸酯类有较大幅度的发展，DOP/DBP的消费比例不断提高，但长碳链高碳醇酯、直链醇酯的产耗量十分有限，国外已大量使用的二元酸酯类、聚酯类增塑剂在我国才刚刚起步。我国增塑剂行业在今后要加快产品结构调整速度，在原材料和靠近市场的地区建设或扩建规模的生产装置，增强市场竞争力。 为了提高塑料制品的特殊性能，磷酸酯类、环氧酯类、脂肪酸酯类、聚酯类、偏三酸酯类增塑剂的份额会快速增加，应尽快发展，建议建设万吨级规模的专用型增塑剂生产装置。1.3设计任务的来源由指导教师指定的课题1.4其他环境污染：现在，增塑剂的生产与消费量很大，用途很广，这些返回到大自然的物质，也必然对环境造成不同成都的污染和危害。据报道，现在每年大约有增塑剂生产总量的1%-2%流入到大自然。其中，邻苯二甲酸酯约占60%-70%。毒性：由于增塑剂可以通过吸入、静脉注射、皮肤吸收和环境污染等多种途径进入人体，因此凡用作与食品接触的器具、薄膜及医用器械必须无毒，也不能对皮肤产生刺激反应。第二章 生产流程方案的确定邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的生产有以下几种方法：（1）间歇式生产工艺间歇式生产的优缺点：优点1)投资少，建设快2)产品切换容易，可生产多种增塑剂 3)工艺技术简单，人员素质易满足缺点 1)产品质量波动大，不太稳定2)工艺落后，劳动强度大 3)能耗物耗高间歇式生产适合于小规模、多种增塑剂的生产，投资少见效快。（2）半连续化生产工艺半连续化生产较适合于规模适中、多品种增塑剂的生产。生产品种灵活是半连续式生产的一大优点。（3）连续化生产工艺连续式生产的优缺点：优点1)产品质量好，且质量稳定2)能耗、物耗低，经济效益好 3)工艺先进，劳动生产率高4)自动化水平高，劳动强度小缺点1)建设周期长，一次性投资大2)主要设备制作加工比较困难 3)产品切换困难，不适合多品种增塑剂的生产 4)对工人的素质要求高连续式生产适合原料来源有保证，有较高生产管理水平和较高人员素质的大规模生产。由于间歇法是历史上比较成熟的生产方法，其优点在于设备简单、改变生产品种方便，操作条件改变灵活，对原料的质量要求不很苛刻，本设计采用间歇式生产方法。第三章 生产流程简述3.1生产过程需要以下几步：、酯化 酯化是生产过程中的关键工序，是邻苯二甲酸酐与相应的醇在催化剂、负压、210左右下酯化反应生成邻苯二甲酸酯的过程、中和水洗 用碳酸钠水溶液，在中和釜中将粗酯中的单酯酸中和为单酯酸盐，然后再在水洗釜中用95左右的热水将中和生成的单酯酸盐等无机盐离子溶于水中使其与主物料分离。、脱醇 在真空条件下和用蒸汽提供的的热量，通过蒸发器将过量醇蒸发，通过脱醇，过量醇下降到1%左右。、蒸馏 在真空下，对物料进一步分离、精制。3.2工艺流程说明及操作步骤：1.间歇酯化反应将3875.73Kg苯酐、7751.46Kg2-乙基己醇（质量比约为1：2）和9.69Kg催化剂浓硫酸加入搅拌器的酯化釜中，其中2-乙基己醇过量，在反应中同时做水的共沸剂，在15Kpa（绝压）真空下加热酯化，温度在150左右，反应生成的水随2-乙基己醇一同馏出，冷凝分水后，2-乙基己醇返回酯化釜中，至水分出尽，酯化结束。2.后处理将酯化液加入连续中和槽中，以5%的碳酸钠溶液进行中和，在进入水洗塔，用95左右的热水洗涤，以除去硫酸钠，碳酸钠，硫酸氢钠，硫酸单烷基酯钠和邻苯二甲酸单烷基酯钠盐，后进入脱醇塔，除去水和醇，醇水混合物经处理后，醇可以循环利用，物料再进入精馏塔，以除去少量的杂质，进一步精制，得DOP（邻苯二甲酸二辛脂）流程简图：图31 流程简图3.3反应原理：主反应（总反应式）：实际反应分两步进行:第一步：是苯酐与醇生成单酯酸的反应，此反应进行很快，不需催化剂，是放热反应第二步：是单酯酸与醇生成双酯的过程，此步反应很慢，需加催化剂，是吸热反应。副反应：由于使用的选择性很高的催化剂，副反应很少，约占总质量的1%左右。 副反应主要是：醇分子内脱水生成烯烃醇分子间脱水生成醚生成缩醛生成异丙醇生成正丁醇3.4 产品的几个性质性质描述: 无色透明液体，有特殊气味。熔点-55，沸点386.9，222-230（0.53kPa），相对密度0.986（20/4），折射率1.4852，闪点217，着火点241，粘度81.4mPas，蒸气压（200）176Pa。25时该品在水中溶解度 0.01%，水在该品中的溶解度0.2%。溶于大多数有机溶剂和烃类，微溶于甘油、乙二醇。与大多数工业用树脂有良好的相容性。与醋酸纤维素、聚醋酸乙烯酯部分相容。该品是使用最广、产量最大的增塑剂，是邻苯二甲酸酯类增塑剂中最重要的品种。其次是邻苯二甲酸二丁酯（DBP，87-74-2）、邻苯二甲酸二异癸酯（DIDP，19269-67-1）、邻苯二甲酸二异辛酯（DIOP，27554-26-3）。在增塑剂领域内，如果不加说明，“辛酯”习惯上是指2-乙基己酯。邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DOP）习惯上称为邻苯二甲酸二辛酯，它的异构体除邻苯二甲酸二异辛酯（DIOP）外，邻苯二甲酸二正辛酯（DnOP）也是实际应用的增塑剂，另外还有邻苯二甲酸二仲辛酯（DCP）。 第四章 工艺计算4.1 物料恒算4.1.1酯化阶段工艺条件：纯度为99.3%的苯酐与纯度为99.7%的辛醇按1：2的质量比加入反应釜，苯酐转化率为99.6%，在15kpa（绝压），210条件下反应，过量的辛醇同时做水的共沸剂，质量为苯酐0.2%-0.5%的硫酸作为催化剂，酯化时间为4小时，C8H4O3+C8H18O=C16H22O4-完全反应分子量 148 130 278C16H22O4+C8H18O=C24H38O4-可逆反应分子量 278 130 390年产1万吨DOP，每次需生产：10000000/330/3=10101.02（全年有效生产天数按330天，每天生产按3次计算）设苯酐质量为m，则解得 m=3875.73则 辛醇的质量为2m=7751.46反应生成的水：反应结束后剩余的单酯质量：酯化过程消耗的辛醇质量：假设副反应中有1%的辛醇被消耗掉，则反应后剩余的辛醇质量为：7751.460.997-6747.53-7751.460.00997=903.39由上而得表41酯化阶段进料量第9页 共43页 2019-11-19山东轻工业学院2009届本科生毕业设计种类质量（）苯酐3875.73辛醇7751.46催化剂9.69表42酯化阶段出料量种类质量（）DOP10101.02单酯28.92水466.2辛醇903.39其他140.694.1.2中和水洗表43 中和水洗进料量种类质量（）DOP10101.02单酯28.92辛醇903.39其他140.69物料用泵打入处理容器，用5%的碳酸钠溶液中和，并用95左右的热水洗涤，以除去硫酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸单烷基酯钠和邻苯二甲酸甲烷基钠盐，同时中和水洗后又混入部分杂质，绝大部分为水，忽略主要产物的损失。表44中和水洗出料量种类质量（）DOP10101.02辛醇903.39其他（主要为：水）1004.1.3脱醇中和水洗后的物料用泵打入脱醇塔（绝压5KPa），回收未反应的过量醇，使醇的含量下降到1%左右，回收的辛醇经过进一步精制后除去大部分水可以送入酯化阶段，循环利用。脱醇进料：中和水洗后的出料（见表44）表45 脱醇出料量种类质量（）塔顶辛醇700水95塔釜DOP10101.02辛醇200其他8.394.1.4蒸馏（精制）蒸馏进料：脱醇塔塔底出料（见表45）表46 蒸馏出料量种类质量（）塔顶DOP10101.02 辛醇200其他塔釜高沸点物质8.394.2能量恒算4.2.1酯化阶段 图41酯化阶段状态变化 计算Q1：Q1中包含苯酐固体升温至25吸收的热量，苯酐熔融热和辛醇升温至25吸收的热量。苯酐固体吸收的热量：苯酐结构式：分子式为C8H4O3，计算苯酐固体在常温下的热熔：式中，C为化合物的热容量，kJ/kg原子表47 部分原子热熔CHO1.82.34C苯酐（固体）=C苯酐（固体）=cal/ kg1.005 kJ/kgQ苯酐（固体）=CGH=1.0053875.73(25-20)=1.948104KJ苯酐的熔融热：Hm153.43kJ/kgQ熔HmG=153.433875.73=5.946105kJ辛醇升温吸热：平均=此温度下辛醇的比热为：C辛醇2.166 kJ/kg所以Q辛醇GCt=7751.462.166（2520）8.395104 kJ体系中0.1的催化剂吸热很少，可忽略不计。Q1= Q苯酐（固体）+ Q熔+ Q辛醇=1.948104+5.946105+8.395104=6.980105kJ 计算Q2Q2即为25时的标准反映热，反应式如下：图42 反应式H=(vi H)产物-（vi H）反应物液态苯酐生成热：H-462.505 kJ/mol液态DOP生成热：H-1085.266kJ/mol液态水的生成热：H-286.144kJ/mol液态辛醇生成热：H-433.227kJ/mol所以生成DOP的标准反应热为：H(-1085.266)（-286.144）(-462.505)+2(-433.227)=-42.451kJ/mol则每釜生成DOP的标准反应热：Q反NDOPH 1.099106 kJ即此酯化反应吸收热量1.099106 kJ忽略催化剂的稀释热则Q2Q反 计算Q3：反应釜内物料反应的最终温度为210，求各部分物料升温过程吸收的热量：DOP在25210的平均比热容CDOP2.388J/gDOP由25升温至210吸热近似为：QDOPGCt 10101.022.388（21025） 4.462106 kJ此时辛醇的平均温度为117.5辛醇的比热可以用Missenard法计算已知，液态2乙基己醇的结构式：表48 部分基团的热熔75100CH310.9511.55单位cal/molKCH27.157.4CH6.356.7OH14.7517.0则75时：Cp（CH3）2（CH2）5(CH) (OH) 10.9527.1556.3514.75 78.75 cal/molK 329.852J/molK100时Cp11.5527.456.717.0 83.8 cal/molK 351.005 J/molK115时的比热容：Cp365.812 J/molK故升温过程中2乙基己醇吸收的热量为：Q辛醇GCpt 365.812（21025） 4.703103kJ酯化反应水分离出系统的温度为40，则平均温度为： 32.5在32.5时水的比热容为：Cp水4.174 kJ/kg升温过程中水吸热：Q水GCp水t 466.24.174（4025） 2.9104kJ故整个升温过程中吸热：Q3QDOP+ Q辛醇+ Q水 4.462106+4.703105+2.9104 4.799106 kJ 计算Q4此热量即为冷凝水带走的热量，由于实际生产过程中，辛醇和水的共沸温度为180，整个酯化反应过程沸腾回流带出水466.2 kg共沸剂用量的计算：辛醇与水的质量比：0.88（查取）对辛醇（M）做物料恒算M（M+466.2）0.88M3418.18Kg查取汽化热：H辛醇401.322kJ/kgH水2019kJ/kg查取比热：C辛醇2.767kJ/kgC水4.230kJ/kgQ4G汽H汽G醇H醇（G水C水G醇C醇）（t共沸40） （466.220193418.8401.332）（466.24.233418.82.767）（18040） 3.9106kJ 计算Q5Q5包括塔损和釜损。釜表面积F釜30m2，F塔23m2。生产周期取4小时。釜损计算：平均釜温取240，空气温度为20，传热系数K6.701KJ/m2hQ釜损Kt釜F釜t 6.701220304 1.769105 kJ塔损计算，平均塔温取160，空气温度为20，传热系数K6.701KJ/m2hQ塔损Kt塔F塔t 6.701140234 8.631104 kJQ5Q釜损Q塔损 1.7691058.631104 2.6321105 kJ 酯化阶段所需总热量：Q总Q1Q2Q3Q4Q5 6.9801051.099106+4.7991063.91062.6321105 1.06107 kJ约合蒸汽量：t（300过热蒸汽）4.2.2脱醇阶段：图42 脱醇阶段状态变化 计算Q1Q1为混合物料升温至104吸收的热量DOP吸收的热量：用Kopp定律估算DOP（C24H38O4）的比热容表49 元素的热容（KJ/KmolK）CHO11.718.025.1则DOP的热容为11.724183825.141065.2 KJ/KmolK则DOP吸收的热量QDop3.86105KJ辛醇吸收的热量辛醇结构式：用基团贡献法计算辛醇比热容：基团 值（KJ/KmolK） 个数 CH2 30.4 5 CH3 36.84 2 | CH 18.42 1 OH 44.8 1则辛醇的比热容：30.4536.84218.42144.81288.9KJ/KmolK则辛醇吸收的热量：Q辛醇2.81104 KJ水吸收的热量：Q水1004.3146.02103 KJ则Q1QDopQ辛醇Q水 3.861052.811046.02103 3.89106KJ约合蒸汽量：t（300过热蒸汽） 计算Q2Q2为塔顶换热器带走的热量辛醇与水汽化吸收的热：Q汽化=G水H水G醇H醇+（G水C水+ G醇C醇）（t-40） =952019+700401.332+（954.2+7002.767）（104-40） =6.22105KJ则Q2= Q汽化=6.22105KJ约合蒸汽量：t（300过热蒸汽）4.2.3精馏阶段进料温度取104，在绝压5Kpa压力下，辛醇沸点为104，Dop沸点为280。不计各物性随温度的变化。则DOP的升温过程吸热：Q1=GDopCdop(t2-t1) =4.86106 KJ塔顶换热器带走的热量：Q2=G醇H醇+ GDopH dop+ G醇C醇(t1-t3)+ GDopCdop(t2-t3) =1.13107 KJ精馏阶段需热量：Q= Q1+ Q2 =4.86106+1.13107 =1.616107 KJ约合蒸汽量：t（300过热蒸汽）经过能量计算，得蒸汽总用量约为11.6t（300过热蒸汽）第五章 主要设备的设计和设备选型5.1搅拌式反应器的设计表51 设计参数表设计参数容器内夹套内工作压力，MPa0.015（绝压）0.2（表压）设计压力，MPa0（绝压）0.22（表压）工作温度,210250设计温度,250300介质有机溶剂水蒸汽全容积，m313操作容积，m311设计压力按下表取值表52 压力选取标准类型设计压力内压容器无安全泄放装置1.01.10倍工作压力装有安全阀不低于安全阀开启压力装有爆破片取爆破片设计爆破压力加制造范围上限真空容器夹套内为内压的带夹套真空容器容器（真空）设计压力按无夹套真空容器规定选取夹套（内压）设计压力按内压容器选取外压容器设计外压力取不小于在正常工作情况下可能产生的最大内外压力差5.1.1、筒体几何尺寸的计算确定筒体内径m式中 V工艺条件给定的容积 i长径比，i，按物料类型选取表53 几种搅拌釜的长径比i值种类设备内物料种类i一般搅拌釜液固相或液液相11.3气液相物料12发酵罐类1.72.5D1（i取1.2） 2.399m 将D1圆整到公称直径系列：D1取2.4m查化工设备机械基础课程设计指导书表54以内径为公称直径的椭圆封头的尺寸公称直径，mm曲边高度h1mm直边高度 h2mm内表面积A，m2容积 V，m32400600256.43231.9227确定筒体封头尺寸封头选取标准椭圆型封头，内径与筒体内径相同确定筒体高度反应釜容积V通常按下封头和筒体两部分之和计算，则筒体高度H1按下式计算，并进行圆整。查化工设备机械基础课程设计指导书表55 筒体的容积、面积公称直径DN，mm1米高的容积V，m31米高的内表面积FB，m224004.5247.55m式中 封头容积，m3一米高筒体容积，m3/mH1（131.923）/4.524 2.448m圆整后取2.5mH1/D11.04（符合表中i的取值范围）按圆整后的筒体高度修正实际容积，则式中 封头容积，m3 一米高筒体容积，m3/m H1.圆整后的筒体高度，mV正2.5 4.5241.923 13.233m3确定夹套内径夹套内径D2可根据筒体内径D1选取，见下表表56 夹套与筒体内径关系D1500600700180020003000D2D150D1100D1200D224002002600mm确定夹套高度 m式中 封头容积，m3 一米高筒体容积，m3/mH2（111.923）/4.524 2.006m圆整后取2.1m夹套封头夹套下封头同样选取标准椭圆封头，其内径与夹套内径相同（2600mm）夹套所包围的表面积式中 F筒筒体表面积，F筒H2F1m，m2 F封封头表面积，m2 F1m同前，m2/m则 F6.4322.17.55 22.287 m25.1.2 反应釜壁厚的计算制造材料选取Q235A，焊接系数0.85夹套计算厚度（内压计算）设计温度下56MPa，忽略罐体内液柱的静压力，P2c=P2以内压计算其厚度计算厚度S26.02mm取厚度负偏差C10.25mm，腐蚀裕量C21mm则S2nSC1C27.25mm圆整后取8mm水压实验(取实验温度与设计温度相同，PPc)则 Pt1.25 0.220.275Mpa，SeSnC81.256.75mm，235Mpa则 57.06Mpa0.90.90.85235179.78Mpat0.22Mpa筒体厚度（按外压计算筒体厚度）计算外压力P1c0.32Mpa假设筒体名义厚度S1n8mm则D1oD12Sn2400+282416 S1eSnC6.75mm计算长度LH12（h2h1/3） 25002（25600/3） 2950mmL/ D12950/24161.2，D1o/ S1e=2416/6.75=286查化工设备机械基础附录21 得A0.000165查化工设备机械基础图58，此点落在温度线左方，则用公式计算查化工设备机械基础附表2得Et1.83105Mpa则P0.05Mpa0.32Mpa，需重设厚度假设筒体名义厚度S1n14mm则D1oD12Sn24002142428mmS1eSnC12.75mm计算长度LH12（h2h1/3） 25002（25600/3） 2950mmL/ D12950/2428=1.21, D1o/ S1=2428/12.75=190.4查化工设备机械基础图55得A0.00047查化工设备机械基础图58，此点落在温度线右侧，得B63Mpa许用外压力用下式计算则P63/190.40.330.33Mpa0.32Mpa,比较接近，可以考虑采用厚度为16mm的钢板做筒体。筒体封头厚度计算（按外压力计算）1.筒体上封头假设上封头名义厚度S1n=14mm查资料化工设备机械基础课程设计指导书附表4-2，曲边高度h1=600mm则D0=D1+2Sn=2400+214=2428mm Se=SnC=141.25=12.75mmh0= h1+ Sn=600+14=614mmD0/2 h0=2828/(2614) 2.3查化工设备机械基础表5-3（内插法）得K=1.035则R0=KD0=1.0352828=2926.98mm R0/ Se=2926.98/12.75230由式计算A值（查化工设备机械基础）则A=0.00054查化工设备机械基础图5-8，此点落在温度现右方，且得B=70Mpa则许用压力0.3Mpa0.2Mpa，比较接近，可考虑选取16mm钢板。2.筒体下封头因下封头外压力高于上封头，故假设下锋头名义厚度S2n=16mm查资料化工设备机械基础课程设计指导书附表4-2，曲边高度h1=600mm则D0=D1+2Sn=2400+216=2832mm，Se=SnC=161.25=14.75mmh0= h1+ S2=600+16=616mmD0/2 h0=2832/（2616）=2.3查化工设备机械基础表5-3（内插法）得K=1.035所以R0=KD0=1.0352832=2931.12mmR0/ Se=2931.12/14.75=198.72由式计算A值则A=0.00063查化工设备机械基础图5-8，此点落在温度现右方，且得B=80Mpa则许用压力0.4Mpa0.32Mpa表57 壁厚一览表筒体壁厚，mm筒体上封头，mm筒体下封头，mm夹套壁厚，mm夹套封头，mm161616885.1.3罐体法兰根据工艺温度、压力及釜径采用乙型平焊法兰，根据操作温度及压力，从化工设备机械基础表6-4中查的，若采用Q235-A板材，釜体上封头按PN0.25Mpa查取它的尺寸（化工设备机械基础附表33），由于压力不高，可采用榫槽密封面，从表6-3中查取垫片宽度为25mm。以下为个部分的尺寸：表58法兰尺寸（化工设备机械基础附表33）公称直径DN （mm）法兰螺栓2400DD1D2D3D4bHtaa1d规格数量256025152476245624539234016211827M2468图51法兰简图5.1.4接管及其法兰选择接管均采用无缝钢管，接管法兰采用板式平焊法兰表58 接管尺寸钢管法兰PN（Mpa）DN（mm）加热蒸汽进出口253.51.032物料进出口4041.065温度压力接管253.51.0405.1.5开口补强最大开孔为人孔，选用回转盖快开人孔，DN600，PN1.0，带颈人孔接管：DN6308校核计算：开孔直径：d=600mm开孔补强宽度：B=2d=2600=1200mm开孔补强高度：h=95mm Snt接管名义厚度需补强的面积A=此处fr取1 S计算厚度 =0.560012 =3600mm2可作为补强的面积A1=(Bd)（SeS）=6004=2400mm2 SeS接管厚度附加量A2h1（Set-St） fr取1 =295（13-6） =1330mm2则Ae= A1+ A2 =2400+1330 =3700mm2显然AeA,同样计算其他接管与壳体的焊接面积，开孔补强的强度足够5.1.6 支座选取选用长臂、带垫板（A）的耳式支座，尺寸如下（化工设备机械基础表6-18）：表59 耳座尺寸支座载荷适用公称直径高度H底板筋板垫板地脚螺栓支座质量l1b11s1l2b22l3b33ed规格A型250200040006004803602614538038016720600167236M30120.45.1.7搅拌轴、搅拌器及传动装置等的设计和选择搅拌轴轴材料选用45号钢设备选用推进式搅拌器，其直径Do=0.332400=720mm，圆整取700mm查化工设备机械基础表9-2，取单位体积功率为0.09HP/m3(66.2w)则总功率P=66.213.233876w取1Kw，转数50r/min轴所传递的扭矩T=则T=191Nmm材料许用剪切应力=35Mpa轴直径，系数A0=112则 d30.4mm开两个键槽，直径扩大7%则d=30.53mm，圆整取50mm搅拌器选择直径700mm，轴径50mm的搅拌器，标记符号为搅拌器700-50，HG5-220-65电机选择设整个系统的总效率为0.9，则电机功率为P=1/0.95=1.1Kw，取电机功率为1.5KW。选用Y90L-4，V1型安装形式的电动机。连轴器选择此反应釜为立式反应器，且搅拌器转速不是太高，故可选用JQ型夹克式连轴器，标记符号为JQ-40。机座选择由于搅拌轴轴向力不大，连轴器为夹克式，选用J-A-40型机座。轴封装置为了密封可靠，选用单端面小弹簧平衡型机械密封。5.2设备选型5.2.1中和器中和器采用类似于夹套式反应釜类型的容器（无夹套），带有搅拌设备。工艺条件描述如下：设计及操作压力为常压，设计及操作温度为210，全容积为13m3，操作容积为11m3，制作材料：Q235-A。参考以上搅拌式夹套反应釜的设计，内径D为2400mm，筒体高H为2500mm，壁厚：此时容器并不承受大气压，为常压容器，仅承受物料的静压力（远小于大气压），可按化工设备机械基础中壁厚的规定，选取最小钢板厚度3mm，搅拌设备采用推进式。5.2.2水洗塔水洗过程为一萃取过程，根据中和后的盐类物质在水与DOP、辛醇等有机物中的不同分配系数（水中的较大），静止后去除水相而除去盐类物质。此水洗塔可用反应阶段带搅拌设备的酯化釜代替，全容积为13m3，制作材料：Q235-A。参考以上搅拌式夹套反应釜的设计，内径D为2400mm，筒体高H为2500mm，壁厚：此时容器并不承受大气压，为常压容器，仅承受物料的静压力（远小于大气压），可按化工设备机械基础中壁厚的规定，选取最小钢板厚度3mm，搅拌设备采用推进式。5.2.3脱醇塔最小理论塔板数：（A辛醇，B其他）Nm=，D塔顶，W塔底 相对挥发度 = 9.8（取10） 塔径D：，c负荷因子，m/s；液体密度，Kg/m3;气体密度,Kg/m3。 =0.80.2 =0.16m/sD=，气体体积流量3/s=0.846m参考化工原理课程设计，塔径D取0.9m根据塔径D，参考化工原理课程设计表5-1，塔板间距HT取400mm则有效塔高H=，总板效率; HT踏板间距/mm = =4.6m5.2.4精馏塔此过程采用简单精馏，是一种不稳定单级蒸馏过程。混合液通过蒸汽加热在蒸馏釜中逐渐汽化，产生的蒸汽随即进入冷凝器，所得的留出液分别流入三个不同的储罐。由于易挥发组分的气相组成y大于液相组成x，因而随着蒸馏过程的进行，x将逐渐降低。这使得与x平衡的汽相组成y（即留出液组成）亦随之降低，釜内溶液的沸点亦逐渐升高。由于留出液的组成开始时最高，随后逐渐降低，故设几个接收器，随时间先后，分别得到不同组成的馏出液。5.2.5换热器选型a.酯化阶段传热量Q=9.75105KJ/h=2.71105W热量恒算式:Q=Ms1Cp1(T2T1)=Ms2Cp2(t2t1)=1.59104Kg/h计算逆流平均温差高温介质 T1 T2 180 40低温介质 t2 t1 40 25温差 140 15则 56按逆流计算的平均温差应乘以校正系数，选择换热器的流动类型为1壳程、偶数管程，计算参数P及R=0.097=9.3查化工原理图519（a）得修正系数，由于难于从该图上查取，需进一步计算：=0.0979.30.9=1/9.30.11得=0.87所以=0.8756=48.72查化工原理课程设计表4-6a，K值范围为250600，此处取550所以，传热面积10.11m2安全系数取1.04则Ae=10.111.04=10.51m2选定换热器型号两流体温差较大，又由于便于冷凝液体的流出，高温蒸汽走壳程，冷凝水走管程，参考化工原理表6-1，管内流速取1m/s，设所需单管程数为n，25mm2.5mm的管径为0.02m，管内流量得n=14 根，又由传热面积=10.51m2、可得单管程长9.56m若选用6m长的管子，则需用2管程，管