化学工程工艺专业毕业论文

化学工程与工艺专业毕业论文化学工程与工艺专业毕业论文题目年产8万吨邻苯二甲酸二辛酯生产车间初步工艺设计学院材料与化工学院专业化学工程与工艺化学工程与工艺专业毕业论文摘要邻苯二甲酸二辛酯,简称DOP。分子式CHO是重要的通用型增24384塑剂是目前国内外用量最大的增塑剂之一广泛用于橡胶、塑料和医药工业用途广泛在国民经济中占有十分重要的地位。经过分析比较各种生产原料、合成工艺后本设计工艺流程是采用串联多釜反应器连续酯化技术催化剂是采用氧化铝与辛酸亚锡以11比例复配催化剂年产8万吨邻苯二甲酸二辛酯以满足国内需求。本设计遵循“技术成熟、工艺先进、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、工艺流程和设备配置基础上。选用是从苯酐和异辛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辛酯。设计的重点是生产工艺设计论证、工艺计算及设备设计选型，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。最后部分考虑环境保护和劳动安全以达到减少“三废”排放加强“三废”治理确保安全生产消除并尽可能减少工厂生产对职工的伤害。关键词DOP异辛醇苯酐工艺设计工艺计算设备选型CHABSTRACTDIOCTYLPHTHALATE,REFERREDTOASDOP,MOLECULARFORMULAOITISIMPORTANTTOGENERALPURPOSEPLASTICIZERANDHAS24384BECOMETHELARGESTAMOUNTUSEDOFPLASTICIZERTHEATHOMEANDABROAD,NOWITISWIDELYUSEDINRUBBER,PLASTICSANDPHARMACEUTICAL化学工程与工艺专业毕业论文INDUSTRY,PLAYSANIMPORTANTROLEINTHENATIONALECONOMYAFTERANALYSISANDCOMPARISONOFVARIOUSRAWMATERIALS,SYNTHESIS,THEDESIGNPROCESSISTHEUSEOFMULTITANKREACTORSINSERIESCONTINUOUSESTERIFICATIONTECHNOLOGY,THECATALYSTISALUMINAWITHA11RATIOOFSNCATALYSTCOMPOUNDANNUALOUTPUTOF100,000TONSDIOCTYLPHTHALATE,TOMEETDOMESTICDEMANDTHEDESIGNFOLLOWSTHE“MATURETECHNOLOGY,ADVANCEDTECHNOLOGY,EQUIPMENTCONFIGURATIONSCIENTIFIC,ENVIRONMENTALSAFETY,ECONOMICEFFICIENCY,“THEPRINCIPLEOFRECIPROCITYAFTERCOMPARINGDOMESTICANDFOREIGNADVANCEDPRODUCTIONMETHODS,PROCESSANDEQUIPMENTCONFIGURATION,THECHOICESARESTARTINGFROMPHTHALICANHYDRIDEANDISOOCTANOLAFTERESTERIFICATION,DEALCOHOL,REFINEDBYPRODUCTLINEPRODUCTIONPROCESSOCTYLPHTHALATEDESIGNFORPRODUCTIONPROCESSDESIGNARGUMENT,THEDESIGNOFFACILITIESANDPROCESSSELECTION,WITHAFLOWCHARTWITHCONTROLPOINTS,THEMAINPRODUCTIONEQUIPMENTANDSIZECHART,WORKSHOPEQUIPMENTCONFIGURATIONDIAGRAMTHELASTPARTISABOUTENVIRONMENTALPROTECTIONANDLABORSAFETY,INORDERTOACHIEVEREDUCTIONOFTHE“THREEWASTES“EMISSIONS,STRENGTHENTHE“THREEWASTES“TREATMENT,TOENSURESAFEPRODUCTIONPURPOSESKEYWORDDOPETHYLHEXANOLPHTHALICPROCESSDESIGNPROCESSCALCULATIONEQUIPMENTSELECTION化学工程与工艺专业毕业论文目录一总论71概述711增塑剂DOP的性质712产品用途713DOP在国民经济中的重要性714DOP的市场需求82设计的目的和意义83设计依据和原则831设计依据832设计原则84设计范围95DOP生产能力及产品质量标准951生产能力952产品质量标准9二生产工艺流程设计与论证101生产工艺选择与论证102工艺参数的确定1121酯化工序1122中和、洗涤工序1123脱醇工序1224干燥、过滤工序123产工艺流程图及其说明1331DOP生产工艺流程图1332生产工艺流程说明13三工艺计算141物料衡算14化学工程与工艺专业毕业论文11设计生产能力1412二级酯化段釜1物料计算1513酯化工段物料衡结果162热量衡算17四主要设备设计与选型181反应釜的设计与选型1911反应釜体积确定1912反应釜高度与底面直径2013反应釜温度与压力2014反应釜壁厚度计算2115搅拌器的设计及选型22151搅拌器型式适用条件表23152搅拌器的选用及尺寸23153搅拌功率的计算2316夹套传热面积的计算与核算23161被搅拌液体侧的对流传热系数23162夹套冷却水对流传热系数24163夹套传热面积2517反应釜的主要技术特性汇总262冷凝器的设计与选型2721选择换热器的类型2822流动空间及流速的确定2823传热面积的确定2824冷凝器工艺尺寸的计算29241管子数N的确定29242管子的排列方式管间距的确定30化学工程与工艺专业毕业论文243壳体直径的确定30244折流板30245接管3025壳体厚度3126换热器封头的确定3127容器法兰的选择3128开孔补强3129支座31210冷凝器设计汇总31五环境保护与劳动安全321DOP三废处理322DOP安全生产33六设计结果评析与总结34致谢35参考文献35化学工程与工艺专业毕业论文1概述11增塑剂DOP的性质一总论DOP化学名为邻苯二甲酸二辛酯是一个带有支链的侧链醇酯无色油状液体有特殊气味。比重0986120/20,熔点55沸点370常压不溶于水溶于乙醇、乙醚、矿物油等大多数有机溶剂。与二丁酯DBP相比DOP的挥发度只有DBP的1/20与水的互溶性低并有良好的电性能但也有其不足点其在热稳定性、耐迁移性、耐寒性和卫生性方面稍差。12产品用途邻苯二甲酸二辛酯是重要的通用型增塑剂主要用于聚氯乙烯树脂的加工还可用于化纤树脂、醋酸树脂、ABS树脂及橡胶等高聚物的加工也可用于造漆、染料、分散剂等。通用级DOP广泛用于塑料、橡胶、油漆及乳化剂等工业中。用其增塑的PVC可用于制造人造革、农用薄膜、包装材料、电缆等。电气级DOP具有通用级DOP的全部性能外还具有很好的电绝缘性能主要用于生产电线。品级DOP主要用于生产食品包装材料。医用级DOP主要用于生产医疗卫生制品如一次性医疗器具及医用包装材料等。主要用途DOP是通用型增塑剂主要用于聚氯乙烯脂的加工、还可用于化地树脂、醋酸树脂、ABS树脂及橡胶等高聚物的加工也可用于造漆、染料、分散剂等、DOP增塑的PVC可用于制造人造革、农用薄膜、包装材料、电缆等。本品是一种多种树脂都有很强溶解力的增塑剂,能与多种纤维素树脂、橡胶、乙烯基树脂相溶有良好的成膜性、粘着性和防水性。常与邻苯二甲酸二乙酯配合用于醋酸纤维素的薄膜、清漆、透明纸和模塑粉等制作中。少量用于硝基纤维素的制作中。亦可用作丁腈胶的增塑剂。本品还可用作驱蚊油原油、聚氟乙烯涂料、过氧化甲乙酮以及香料人造麝香的溶剂。可以作为酯交换法生产邻苯二甲酸二环己酯和邻苯二甲酸高碳醇酯以及其他有机合成的原料。13DOP在国民经济中的重要性邻苯二甲酸二辛酯DOP是目前使用最广泛的增塑剂约占我国增塑剂总量45化学工程与工艺专业毕业论文是重要的通用型增塑剂任何增塑剂都是以它为基准来加以比较的技术经济上占有绝对优势。据有关资料报道近年来国外增塑剂生产能力超过了6400KTA国内增塑剂需求增长率为8左右产品具有质量高、品种多、环境污染少的特点。在石油化学工业、医药工业、轻纺工业、生物化工以及能源、交通运输行业均有广泛用途在国民经济中占有十分重要的地位。14DOP的市场需求随着我国国民经济快速增长增塑剂作为基础化工合成材料助剂的市场需求量将大幅提高。在用量大的新领域国内市场需求将强劲增长。但由于邻苯二甲酸二异壬酯DINP在某些应用领域的性能超过了DOP预计未来几年内全球DOP市场将面临DINP的挑战。在市场上DOP一直占有价格优势而未来时间估计DOP的低价优势会有所削弱。2设计的目的和意义通过本课程设计力求达到以下目的和意义1在学习掌握所学的化学工艺学、化工机械设备基础、化工原理等课程的基本理论和基础知识的基础上通过这次课程设计培养我们综合运用这些知识分析和解决实际问题的能力以及协作攻关的能力训练我们使用文献资料和进行技术设计、运算的能力提高文字和语言表达能力为以后的学习和毕业论文设计打下基础。2通过完成设计可以知道DOP的用途基本掌握苯酐和异辛醇制DOP的生产工艺了解国内外DOP工业的发展现状以及DOP工业的发展趋势。3项目设计依据和原则31设计依据本化工课程设计以设计任务书为基础综合文献检索、资料收集综合分析以最新科研成果和实际经验为依据搏众家之长选择合适设计方案。32设计原则本课题遵循的设计原则和指导思想如下1按技术先进、成熟可靠、经济合理的原则对技术方案进行论证以确定最佳方案2尽可能采用节能工艺和高效设备充分发挥规模效应降低能耗、物耗和生产成本提高项目的经济效益和社会效益化学工程与工艺专业毕业论文3考虑“三废”治理和综合利用副产物充分重视环保防污、科学生产、生产安全和提高社会效益为原则主体。4设计范围本设计范围包括1工艺生产方法确定、生产流程设计与论证2工艺计算包括物料衡算热量衡算3酯化合成工艺主要生产设备设计与选型4安全生产与环保治理措施5设计绘图设计重点生产工艺设计与论证工艺计算设备设计与选型设计绘图。5DOP生产能力及质量标准51生产能力该项目年产8万吨DOP年开工日为330天全天候日产DOP24242吨。52产品质量标准本产品质量规格为一级品执行产品质量国标GBL14068标准见表1所示。表1DOP质量指标二、生产工艺流程设计1生产工艺选择与论证生产过程操作分为间歇式和连续操作。间歇式生产的优点是设备简单改变生产品指标项目优级品一级品合格品外观透明液体无悬浮物酯含量99099509950密度20G/CM309810986酸度以对苯二甲酯计00150020闪点210205色度铂钴号50100200加热减量0102025体积电阻率1011M2105化学工程与工艺专业毕业论文种容量缺点是原料消耗定额高能量消耗大劳动生产效率低产品质量不稳定。间歇式生产方式适用于多品种、小批量的生产。而连续法生产能力大适合于大吨位的DOP的生产。由于本设计产品生产量较大故采用连续法生产。酯化反应设备分塔式反应器和串联多釜反应器两类。前者结构复杂但紧凑投资较低操作控制要求高动力消耗少。而反应釜流动形式接近返混釜内各部分组成和温度完全一致多釜串连后可使停留时间分布特性向平推流转化。并且DOP等主增塑剂的需要量很大且全连续化生产的产品质量稳定原料及能量消耗低劳动生产率高比较经济。因此本设计采用串联多釜反应器全连续化生产工艺。催化剂分为酸性催化剂和非酸性催化剂由于采用非酸性催化剂可以免去中和和水洗两道工序且通过过滤即可除去跟酸性催化剂相比优越性在于能生产出高质量的增塑剂产品和减少污染。因此本设计采用的是非酸性催化剂。非酸性催化剂又分为单催化剂和复配型催化剂由于单催化剂催化反应时间长不适合做酯化反应催化剂相反复配型催化剂催化反应时间短转化率高酸值降低幅度大比较适合做酯化反应催化剂。氧化铝与辛酸亚锡以11比例复配非酸性催化剂合成DOP效果最佳力求达到流程简单设备少热能利用合理产品质量高。根据国内在引进装置上成功使用国产催化剂的经验选用国产催化剂既满足了工艺和产品质量的要求又节约了外汇可以收到良好的经济效果。连续非酸性催化酯化工艺是上世纪80年代初开始成功应用于工业化生产的先进技术其典型的工艺流程有两种1、酯化脱醇一中和水洗一汽提干燥一过滤2、酯化一中和水洗一脱醇汽提干燥一过滤。二者比较第种技术用采用氧化铝与辛酸亚锡11比例复配催化剂酯化反应具有反应时间短、酯收率高、产品质量好酸值低、色度低、热稳定性好、体积电阻率大、处理条件简单等优点。并且公用工程消耗低热能利用合理可以生产多牌号的DOP产品结合国内条件和生产操作经验故拟采用类典型工艺流程设计国产化新的工艺流程。综上分析本设计选用酯化脱醇一中和水洗一汽提干燥一过滤工艺流程采用串联多釜反应器连续酯化技术催化剂采用氧化铝与辛酸亚锡以11比例复配型催化剂。2工艺参数的确定化学工程与工艺专业毕业论文21酯化工序苯酐和辛醇按比例在5个串联阶梯形的酯化釜中在氧化铝与辛酸亚锡以11比例复配催化剂作用下酯化反应生成粗酯主要工艺参数确定如下1进料温度及5釜的反应温度见表2。2投料比PA2一EH1230WT3催化剂量003WT4酯化压力常压带氮封表2进料温度及与釜反应温度5停留时间约7H酯化釜体积274M36酯化釜搅拌器转速74RMIN7总转化率约99522脱醇工序由于酯化反应是在过量醇的条件下进行的必须将粗酯中的醇脱除回收重复利用。本设计采用真空降膜脱醇工艺热能利用合理脱醇效率高可脱醇至1左右。脱醇工艺参数确定如下1进料粗酯温度2302进料粗酯含醇量16173降膜脱醇真空度30MBAR4加热蒸汽压力20BA23中和、水洗工序由于在酯化过程中会生成一些酸性杂质如单酸酯等本设计采用加入NA0H水溶液进行中和生成可溶于水的钠盐与酯分离。中和水洗工艺参数确定如下1NA0H水溶液浓度03WT2水洗温度953粗酯碱61VO14中和搅拌转速180RMIN5水洗搅拌转速50RMINPA2一EH催化剂釜1釜2釜3釜4釜517017520190200210220230化学工程与工艺专业毕业论文6NAOH单耗04KGTDOP7中和水洗后酸值001002KOHMGDOP24汽提工序汽提是通过直接蒸汽减压蒸馏除去粗酯中的醇和有气味的低沸物本设计采用过热蒸汽直接减压汽提工艺。汽提干燥工艺参数确定如下1粗酯人塔温度140160C2汽提塔顶部真空度40MBAR3干燥塔顶部真空度99MBAR4粗酯量汽提蒸汽量101WT5干燥塔出口酯中含水量001005WT25过滤工序在粗酯中加入吸附剂和助滤剂脱除粗酯中含色素的有机物和吸附脱除残存的催化剂和其它机械杂质以保证DOP产品外观的透明度和纯度。本设计采用二级过滤工艺粗滤采用时间程控的芬达过滤器精滤采用多层滤纸。过滤工序工艺参数确定如下1粗酯温度902芬达过滤器粗滤周期48H3精滤后DOP色值1015HAZEN3生产工艺流程图及其说明31DOP生产工艺流程简图见图1苯酐、异辛醇催化剂、N2NAOH无离子水助滤剂一级酯化二级酯化中和水洗汽提脱醇干燥过滤废水滤液产品图1DOP工艺流程方块图0化学工程与工艺专业毕业论文32生产工艺流程说明参考CAD图纸工艺流程图熔融苯酐和辛醇以一定的摩尔比122125在130150先制成单酯,再经预热后进入四个串联的阶梯式酯化釜的第一级非酸化催化剂也在此加入第二级酯化釜温度控制不低于180,最后一级酯化温度为220230,酯化部分用39MPA的蒸汽加热邻苯二甲酸单酯的转化率为995999。为了防止反应混合物在高温下长期停留而着色并强化酯化过程在各级酯化釜的底部都通入高纯度的氮气氧含量10MG/KG中和水洗是在一个带搅拌的容器中同时进行的。碱的用量为反应混合物酸值的35倍。使用20的NAOH水溶液当加入无离子水后碱液浓度仅为03左右。因此无需在进行一次单独的水洗。非酸性催化剂也在中和、水洗工序被洗去。然后物料经脱醇132267KPA,5080、干燥132KPA,5080后送至过滤工序。过滤工序不用一般的活性炭而用特殊的吸附剂和助滤剂。吸附剂成分为SIO2、AL2O3、FE2O3、MGO等助滤剂硅藻土成分为SIO2、AL2O3、FE2O3、CAO、MGO等。该工序的主要目的是通过吸附剂和助滤剂的吸附脱色作用保证产品DOP的色泽和体积电阻率两项指标同时除去DOP中残存的微量催化剂和其他机械杂质。最后得到高质量的DOP。DOP的收率以苯酐或以辛醇为993。回收的辛醇一部分直接循环到酯化部分使用另一部分需进行分馏和催化加氢处理。生产废水COD值7001500MHG/L用活性污泥进行生化处理后再排放。本工艺流程特点原料简单工艺流程短物料循环使用生产效率高。三、工艺计算1、物料衡算11DOP设计生产能力DOP年生产能力为年生产30000吨/年设工作日为330天30000吨年生产日330天日产DOP300003309090吨化学工程与工艺专业毕业论文每小时DOP的产量生要求DOP的生产规格产品规格一等品DOP909024379吨含量995每小时要得纯DOP为379995377吨设整个过程之中DOP损失量为4则实际每小时产纯DOP为37714393吨分子量苯酐14812异辛醇1300DOP3903H2O1812一级酯化段物料计算根据一级酯化反应式二级酯化反应式第一步酯化转化率为100第二步酯化转化率为995一小时一级酯化反应釜进釜苯酐的量为3931000390309951012KMOL根据投料比苯酐异辛醇123异辛醇投入量为1012222328KMOL异辛醇一部分作为带水剂与水一起出釜异辛醇经冷凝器冷却再回流至反应釜中经测定回流比为25设回流异辛醇量XKMOL则出釜异辛醇为25XKMOL总异辛醇量2328XKMOL出釜异辛醇量为25X23281012XH2O化学工程与工艺专业毕业论文X877KMOL总异辛醇为23288773205KMOL出釜异辛醇为2193KMOL单酸酯的量1012KMOL12二级酯化段釜1物料计算进釜异辛醇2193KMOL单酸酯的量1012KMOL氧化铝与辛酸亚锡复配催化剂量012KMOLN23M/H出釜设转化率为X第一釜DOP产量为1012XKMOL第二釜DOP产量为1012X1XKMOL第三釜DOP产量为1012X1XKMOL第四釜DOP产量为1012X1X1XKMOL第五釜DOP产量为1012X1X1X1XKMOL所以1012X1012X1X1012X1X1012X1X1012X1X1012X0523即反映的转化率为X0523DOP的物质的量ND10120523529KMOL/H异辛醇量为NB21935291664KMOL/H单酸酯的量1012529483KMOL/H323化学工程与工艺专业毕业论文氧化铝与辛酸亚锡复配催化剂量012KMOL产生的水的物质的量N水10120523529KMOL/H异辛醇一部分作为带水剂与水一起出釜异辛醇经冷凝器冷却再回流至反应釜中经测定NBN水251。所以NB529251323KMOL/H831430315每一小时将有P101500排出反应釜。13酯化工段物料衡结果表4一级酯化段物料衡算表表5二级酯化段釜1物料衡算表入塔苯酐异辛醇单酸酯出塔苯酐异辛醇单酸酯量KMOL/H269680860量KMOL/H053902696摩尔含量2507500摩尔含量0666733333101500N3M/H,转化为摩尔流量0121KMOLNRT01215291323831447315V72246M化学工程与工艺专业毕业论文2热量衡算表6各物质比热容物质C/KJ/MOLKC/KJ/MOLKP,M303KP,M423KCP,M/KJ/MOLKFHM298K/K异辛醇苯酐邻苯二甲酸一辛酯028560255904523034540282905347031550269404935J/MOL3732672611206注A苯酐B异辛醇C邻苯二甲酸一辛酯1预热器显热计算预热器采用39MPA蒸汽将原料先预热到150C6QANACP,MAT101226941503027315107210KJQBNBCP,MBT3205315512027315397510KJ2反应釜热量的衡算以一级酯化反应釜为例连续釜式反应器可看成为一敞开物系根据热力学第一定律其热力学衡算式可表达为HQ式中H物系焓变及反应焓变KJ入釜异辛醇单酸酯氧化铝与辛酸亚锡N2水DOP量KMOL/H5390269603203221600出釜异辛醇单酸酯氧化铝与辛酸亚锡N2水DOP量KMOL/H398012860320322161410141006化学工程与工艺专业毕业论文Q物系与环境交换的热。由于反应是在恒温下进行所以物系焓变为零。反应焓变的计算如下AL42315KBL,42315KH7CL,4235KH1H4AL40475KH2H6AS40475KH3H5AS29815KBL,29815KCL,2985KH1NACP,MT101226944231540475050210由于在恒温恒压下进行所以H232KJ/HKJ/HH3NACP,MTKJ/H6H4NBCP,MT320531154231529815124810KJ/H6H5NCFHMCFHMAFHMB10121120667263732075710H6NCCP,MCT101249354231529815062410KJ/H所以H7H1H2H3H4H5H617310KJ/H6KJ/H故反应物系将放出17310KJ/H为保持反应在恒温下进行需在夹套中冲一定流量的冷却水。3换热器的热量衡算分子量苯酐14812异辛醇1300DOP3903H2O18由于反应温度在200C以下进行两流体温度变为热流体进入换热器的温度为190C出口温度定为70C冷流体循环水进口温度为25C出口温度为60C。PMANAMA166413021632KG/H5101226944047529815029110666000000QMCT,T130CA异丙醇B水CN化学工程与工艺专业毕业论文MNM529189522KG/HBBBMNM0121141694CCCP553995525372312416978960788843KJ/H表10入冷凝器的气体的比热容表11冷凝液组分气化热和液体热容Q16646199100052940691000210315136215250112467637KJ/H冷凝放出总热Q210315136215250112467637KJ/HQ总Q1Q26078884312467637185465213KJ/H51518KW组分异辛醇水N22000C600C2000C600C2000C600C比热容222517324505418207960746组成KMOL16645290121产生热Q1KJ/H5539952553723124169789组分异辛醇水气化热WRKJ/MOL61994069液体比热容KJ/KG22944178组成KMOL/H1664529冷凝放热KJ/H103151362152501QMCT21632197130952243413016940771130化学工程与工艺专业毕业论文故冷却水用量W水Q总C水T1854652134178351268312KG/H四、主要设备设计与选型1、反应釜的设计与选型11反应釜体积确定为方便起见以下用A表示苯酐用B表示异辛醇。物料在反应过程中的体积基本不变。由于搅拌速度较大反应物料在反应器内的流动状况可视为呈全混流在定态时在等温等容条件下对整个反应器作A的物料衡算反应釜容积按下式计算VRQ0T18Q0QAQB9QANAMA/AT10式中NA单位时间内1小时处理的苯酐摩尔数MA苯酐的分子量苯酐密度1527G/CMT单位时间1HQ和Q分别为苯酐和异辛醇的体积流量AAB为搅拌容器的备用系数一般取01015取01。3QANAMA/T10121000148121527360027268CM/S同理异辛醇体积流量QB异辛醇密度B08176G/CMQBNBMB/BT320510001300081763600141556M/SQ0QAQB27268141556168824CM/S单级酯化反应釜中物料的平均停留时间为6955137HVRQ0T13333化学工程与工艺专业毕业论文168824137360011925M装料系数根据实际生产条件或实验结果而定若搅拌状态平稳或物料的粘度较高可取08085。本设计物料搅拌状态较平稳取085。故搅拌釜的有效体积为VVR/085925/0851088M12反应釜高度与底面直径反应釜的高度与底面直径关系H13DI底面直径1313314H13DI1322286M故液面深度H4VR/DI49253142222243M当DI2200MM查表166得各参数如表6所示表6所查得的各参数曲面高度H1550MM直边高度H240MM13反应釜温度与压力查表45设计温度15020170PTGHPW混合液平均密度NAMA/NAMANBMBANBMB/NAMANBMBB334V41088332化学工程与工艺专业毕业论文已知P02646152708176073541005G/M01015MPAW则工作压力T1005109812430101510000000125MPA设计压力为工作压力的110则设计压力为PC11PT110125MPA01375MPA设备选材由于原料和产物对钢材的腐蚀不大温度为150压力为常压本设计从满足生产工艺需要及保证酯化釜使用寿命的角度出发酯化釜的材质选用高合金钢0CR18NIL2MO2TI。14厚度计算PC01375MPAT170DI2200MM104MPA10双面焊对接100探伤腐蚀裕量C22MM计算厚度如下C2104MPA1001375MPA146MM设计厚度SD如下D2146MM2MM346MMD43查表49负偏差C1025MMDC1371MM圆整后为4MM即名义厚度N4MM复验N6024MM10为湍流NP,为功率因数NP为功率数查图RUSHTON算图当RE4710时NP63故搅拌功率NNPND6310051207310002268W16夹套传热面积的计算与核算选用螺旋板夹套环隙E100MM螺距P50MM。161被搅拌液体侧的对流传热系数J布尔马金式110010300500锚式110011001000螺杆带022N60379由于0379035,因此符合全档板条件。23,46463535化学工程与工艺专业毕业论文采用佐野雄二推荐的关联式计算NUJ0512D/PRD/DIB/DI200834N/DIH,式中N2268W,DI220M,1005KG/M,H286M故42268/31422222861005021W/KG/3510/100534810M/SDI/02122/421410359100110JDI/0512D/PRD/DB/D05123591007103300907610故J01107610/22380W/MC162夹套冷却水对流传热系数采用下式计算DE/0027REPRV135DE/DC即0027REPRV135DE/DC/DE冷却水进入夹套温度25C,冷却水出夹套温度55C则其定性温度T40C在此温度下水的相关物性如下比热容CP4174KJ/KGC导热系数6338密度9922KG/M黏度0000656PAS。由于反应物系放出热量Q117310KJ/H48056KW搅拌功率N2268W故搅拌槽需移出热QQ1N48272KW。所以冷却水质量流量MQ/CPT2T148272/417430385KG/S。夹套中水流速UM/PE385/992200501078M/SDE4E04MDC22M43022703305247243022742102274CP2239000035PR0714302270330520084033052008442O0803301408033014OOOO3CPPR41740000656/6338432106化学工程与工艺专业毕业论文REDEU/040789922/0000656047106338DE/0027REPRV135DE/DC当液体被加热时105WDE/0027REPR135DE/DC608503360140027047104321010513504/22931500361007164553855386338/0487751W/MC所以总传热系数1/K1/J1/1/3801/8775100027K3704W/MC163夹套传热面积由QKFTMLNT1/T2LN125/95得FQ/KTM4827210/37041095119MC需要核算一下夹套可能传热面积是否满足传热要求。由于搅拌槽能提供的最小传热面积DIH314222861976M。该面积大于所需传热面积F119M因此夹套设计符合要求。CP41740000656PR4321008033014BV1050803302O2OT1T21502515055TM109532O22化学工程与工艺专业毕业论文图2反应釜基本构造17反应釜的主要技术特性汇总表9反应釜的主要技术特性项目符号设计计算数据及选型搅拌形式六片平直叶圆盘涡轮式搅拌器叶轮直径D11M叶轮宽度B02M叶轮距釜底高度C073M搅拌转速N12R/S化学工程与工艺专业毕业论文反器桨叶数Z6搅拌功率N2268W搅拌挡板数NB6附件挡板宽度W02M搅拌釜全容积不包括封头部分V291M3液面深度H243M应搅拌釜实际高度H286M釜搅拌釜内经DI22M工作压力PT014MPA搅拌釜厚度N5MM夹套形式螺旋板夹套螺旋板螺距P005M夹套环隙E010M夹套内冷却水流速U199M夹套冷却水每小时移出热量Q48272KW被搅拌液体侧的对流传热系数J380W/MC2O化学工程与工艺专业毕业论文由于釜内介质具有一定的腐蚀性,要求对釜体及釜盖内表面进行搪铅处理铅层厚68并衬耐酸瓷板二层。考虑到搪铅工艺的实施和搪铅时的铅中毒釜体和釜盖须采用法兰连接。此外还考虑到釜内介质的反应速度难以控制以及介质的腐蚀性设备不宜采用安全阀作超压泄放装置故设置了一泄放口径为200MM的爆破片厚3MM的铅制平板型爆破片内衬厚2MM的耐酸橡胶板作为设备的超压泄放装置。2、冷凝器的设计与选型对于二级酯化反应由于是可逆反应过程中有水生成从而会影响反应的进行程度。所以需要将水带出反应釜促进反应向产物方向进行。反应液中异辛醇将作为带水剂把水从反应釜中带出而这样必将浪费原料因此在反应釜上安装一个换热器加一个分离器用于排水和回流异辛醇。这里将以二级反应第一个釜为例进行换热器的计算与选型。21选择换热器的类型由于反应温度在200C以下进行两流体温度变为热流体进入换热器的温度为190C出口温度定为70C冷流体循环水进口温度为25C出口温度为60C。该换热器用循环冷却水冷却冬季操作时进口温度会降低考虑到这一因素估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式式换热器。22传热面积的确定选用2525的碳钢管两股流体的进出口温度为热流体出换热器气20070夹套侧冷却水对流传热系数87751W/M2OC搅拌槽总传热系数K3704W/M2OC所需夹套面积F119M200000化学工程与工艺专业毕业论文故传热推动力冷流体水6525TM逆2006570257025724修正系数R热流体的温降冷流体的温降1303537P冷流体的温度两流体的最初温度3517502初步假设采用单壳程偶数管的固定板换热器经查表08808所以假设可行采用单壳程偶数管的固定板换热器TMTM逆088724637初步估计传热系数K3704W/则由公式QAKTM可得ATM51518/63737042183MQ/K表2列管换热器参数表4计算管程、壳程的对流传热系数和压降41管程的对流传热系数和压降为了充分利用的热量采用液体走管程、水走壳程。1管程流通面积AI/4DINT/NP/4002106/400083外壳直径D450管程数N4P公称面积00083管数NT106公称压力MPA10管子排列方式正三角形管子尺寸MM2525管中心距MM32管长M3计算换热面积24120065LN222化学工程与工艺专业毕业论文假设物料流速05M/SI混合物被冷却所以I00205100503510287104I0023IDIREIPRI03002301100228700U08223903510011303421W/M2C管程压降为PILD3FINII2I取管壁粗糙度015MM/D00075经查图可得摩擦系数0034D20022B壳程选用缺口高度为25的弓形挡板取折流板间距B03DI,则B135MM。B0135003236000S03600992200133正三角排列的当量直径为D0002500000656DUII322UIIP3FN003431445710PAL3故折流挡板数为N11220025流道面积SHD1DT0135045100133MW1268312水流速U027M/S334TD4003200252424D00202MDUE003RE82510化学工程与工艺专业毕业论文PR0CP41740000656432105壳中原油被加热取00556338W014105所以0036DERE0PR03W10366338002028250055000004323105613553W/M2C壳程压降0B01901172825000019031045221027299223P00DE20410020227610PA计算传热面积计101I忽略管壁热阻则计A计1421K计Q00025439397W/M2C2053M2且K计TM39397637A实计24120531174即传热面积有174的裕度。25壳体厚度1DN2U1传热系数K11K613553515180A化学工程与工艺专业毕业论文壳体材料选用20R钢计算壁厚的公式为SPCDI/2PC式中PC计算压力取PC为11111MPADI450MM085局部无损检测130MPA取壳体温度为8045011/2130085011381MM取C22MMC1025MM圆整后取6MM复验66036025故最终取C1025MM故6MM26换热器封头的确定上下封头均采用标准椭球形封头根据封头为DN14005。曲面高度H1100MM直边高度H225MM材料选用20R钢。27容器法兰的选择材料选用16MNR钢根据JB/47032000标准选用PN16MPADN400MM的榫槽密封面长颈对焊法兰。28开孔补强换热器封头和壳体上的接管都需要补强在开孔外面焊接上一块与容器壁材料和厚度都相同的即5MM厚的20R钢板。29支座选用型号JB/471292鞍座BI700F。三、换热器的主要结构尺寸和计算结果设备结构参数形式固定板管式公称面积00083壳体内径/MM450折流挡板数22管子尺寸/MM2525管中心距/MM32管长/M3材质碳钢管子排列方式正三角形计算换热面积241T80化学工程与工艺专业毕业论文物料参数计算结果五环境保护与劳动安全1DOP生产过程“三废”处理生产过程中工业废水的主要来源是酯化反应中生成的水经多次中和后含有单酯钠盐等杂质的废碱洗涤粗酯用的水脱醇时汽提蒸汽的冷凝水它们的组成大致如下面所示表12酯化液与中和废水的组成参数管程壳程流量/KG/H31044104进/出口温度/200/7025/6密度/KG/M310059922定压比热容/KJ/KG2484178导热系数/W/M0116338粘度/PAS0000350000656管程壳程压降/PA57007600传热系数/W/K421613553计算面积A计/2053裕度174酯化反应液中和废碱液MG/L化学工程与工艺专业毕业论文治理的办法首先应从工艺上减少废水的排放量象本设计采用的是非酸催化剂则可革除中和水洗两个工序其次当然也不可避免地要进行废水处理。一般说全部处理过程分为回收和净化两级。回收时必须考虑经济效益如果回收有效成分的费用很大就不如用少量碱将其破坏除去。对于本设计回收的辛醇一部分直接循环到酯化部分使用另一部分需进行分馏和催化加氢处理。而产生的废水COD值7001500MHG/L可以用活性污泥进行生化处理后再排放。2、DOP生产过程安全事项化工产品生产是一项具有高风险性的行业因此在整个化工生产中设备安装、施工、操作等等都必要要考虑各方面安全因素设计过程中要周密考虑最大程度的消除安全隐患使事故概率降低到最小。在设计中流程上要考虑的安全因素主要是避免设备和管道内截止的压力超过允许的超做压力而造成灾难性事故的发生。一般利用安全泄压装置来及时排放管道内的介质使管道内截止的压力迅速下降。设备及管道中可以采用的安全泄压装置主要有爆破片和安全阀或在管道上加安全水封和安全放空管。介质的易燃与易爆是相互关