邻苯二甲酸二异辛酯工艺设计说明书

1、隼卅工程藏凄枝彬孥院早业强什系 别：化学工程技术系课题名称 :500吨/200天邻苯二甲酸二异辛酯工艺设计班 级：学生姓名:指导教师：20111总论11.1 设计依据11.2 建设规模1io 2.1产品品种、规格、数量11.2.2主要原料、产品的物理化学性质、规格、来源1lo 3产品方案313.1产品的用途31.3.2工艺路线的确定4lo 3o 3工艺流程简述52工艺计算52。1物料衡算52.1o 1基础数据52.1o 2原料、产品的技术规格62.1.3物料衡算62.2热量衡算162o 2o 1基础数据162o 2.2动力（水、电、汽、气）技术规格182o 23热量衡算错误!未定义书签。设备选

2、型计算2123反应设备的选型说明及计算212。4贮罐的选型说明及计算252.5换热器的选型说明及计算272。6塔设备的选型说明及计算282。7泵的选型说明及计算302.8其他设备选型说明及计算333 设备布置63.1设备布置原则63o 2车间建筑要求63。3设备布置64消耗定额、控制指标、定员74o 1原材料、动力消耗定额及消耗量79 KWMVK VOS1271|4。2生产控制分析74O 3定员85三废处理及环境保护85.1车间三废排量及组成85o 2三废处理措施及效果96安全生产与劳动保护错误!未定义书签。6.1 危险性物质物性一览表96.2 消防安全措施97节能措施11致谢111总论1总论

3、1.1 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，老师指导, 小组讨论，综合分析，以实际经验为依据，搏众家之长，选择合适设计方案。1.2 建设规模1.2.1 产品品种、规格、数量产品品种：邻苯二甲酸二异辛酯，简称DIOP规格99%工业合格品数量：500吨工业合格品的相关指标，见下表。1质量标准GB114062001质量指标优等品一等品合格品色度/ （钳-钻）号304060纯度/%99 o 599 o 099o 0密度/ (g/cm3) (20C)0. 982'0. 998酸度（以苯二甲酸计）/%0o 010.0150. 030水分/%0o 100. 150o

4、15闪点196192192体积电阻率/（l（T9m）2lo 0122主要原料、产品的物理化学性质、规格、来源（1）异辛醇又名：2一乙基己醇。分子量：130. 23o分子式：C8H18。o物化性质：它是无色特殊气味的可燃性液体。具强刺激性，具致敏性。相对 密度0.831 （水=1）,沸点183。5,熔点为一76C,闪点为77。水溶性：不溶于 水，可与多数有机溶剂互溶.溶解度（20）：辛醉在水中0.1$ （重量），水在辛醇中 2o 6% （重量）；共沸组成（760mmHg）：醇20%,水80%,共沸点为99. 1C危险特性：遇明火、高热可燃。与氧化剂可发生反应。若遇高热，容器内压 增大，有开裂和爆

5、炸的危险。健康危害：本品属于低毒类。摄入、吸入或经皮肤吸收后对身体有害。对眼 睛有强烈刺激作用，可致眼睛损害；可引起皮肤的过敏反应。燃爆危险：本品可燃，具强刺激性，具致敏性。注意事项：高温、强氧化剂有燃烧的危险.可用镀锌铁桶或槽车盛装，常温 下贮运，防止曝晒。规格：299.5%工业一级品，见下表。2 产品标准透明液体，无悬浮物0.8290. 834179187W99。7W0.025W0.2W0。05合格15号外观密度/g.cm3沸程（镭出100%体积）/含量/%酸含量/%醛含量/%烯类含量/%硫酸试验色泽（钳一钻比色）（2）苯好又名：邻苯二甲酸酊。分子量：148o 12o分子式：C8H4。3物

6、化性质：外观为白色鳞片状或结晶性粉末，白色微带其它色调的鳞片状或结晶 性粉末.具有轻微的气味。熔点为131. 6,沸点为295C,相对密度为1。527 （水=1）, 相对蒸气密度为510（空气=1）,饱和蒸气压为0.13 kPa （96. 5c ）,引燃温度为570, 闪点为151。7c.水溶性：不溶于冷水，溶于热水、乙醇、乙醛、苯等多数有机溶 剂.危险特性：遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧的危险。健康危害：中等毒性.对皮肤有刺激作用，空气中最大允许浓度为2mg/L。白色鳞片状，块状或结晶性粉末299.72130。5W0.660规格：299% 工业一级品，见下表。2 产品标准总酸度飓凝固

7、点/苯二甲酸/色泽（按PCO标准色号）硫酸硫酸，俗称：98酸.化学式为H2s04。相对分子质量：98。08g/mol1总论物化性质：浓硫酸是一种无色无味油状液体，是一种高沸点难挥发的强酸,易溶于 水，能以任意比与水混溶.20时的密度为L836g/cm3,相对密度：1。84,沸点：338C, 溶解性：与水和乙醇混溶，凝固点：无水酸在10C, 98%硫酸在3时凝固。结 晶温度0。7C,它可以与水任何比例混合并放出大量热。它具有强烈的腐蚀性、氧化 性、吸水性，能与多种金瓜和非金屈发生作用。(5)纯碱分子式：Na .CO 3,分子量：106物化性质：白色粉末状结晶，与酸起中和反应，易溶于水。碳酸钠YQ

8、B-13项目指 标优等品 一等品 合格品外观总碱量(以Na?8j计)，%(4)邻苯二甲酸二异辛酯白色结晶粉末99o 298.898.0乂名邻酿酸二异辛酯，简称DIOP。化学式：C：1H3S0JO分子质量390。56。物化性质：无色或浅黄色粘稠液体，微具气味.色泽(APHA) V50,酯含量99%,水含 量V0.M,相对密度 0。986(20)o 粘度 0。0530。083Pa - s (20C).凝固点 <-45.沸点235C。折光率(n20D) 1。4860。闪点210。在水中的溶解度(25C) <0o 01,水在本品中的溶解度为(25C) 0. 4o饱和蒸气压(kPa)为0。0

9、27 (150), 溶于脂肪烧、芳香烧和大多数有机溶剂，完全溶于汽油、矿物油。微溶于甘油、 乙二醇和一些胺类，不溶于水。毒性与卫生性：本品毒性低，毒性系数T=200,大白鼠经口 LD50为22.6ml/kg, 本品对动物的生长、繁殖均无影响，亦无致癌性。由于本品易被油脂抽出，故含有本品 的容器不宜长期存放油脂含量大的食品。3规格：299%工业一级品13产品方案1.2.2 产品的用途邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)作为塑料、皮革、橡胶的主增塑剂，它具有良好的 综合性能：挥发性较低、增塑效率高、混合性能好、耐紫外光强、耐水抽出、迁移性 小、低温柔软性好、电气性能高、耐热性和耐候性良好等优点,在工业上

10、广泛用作聚 氯乙烯、氯乙烯共聚和纤维树脂的增塑剂对各种软质制品的加.1,如制造薄膜、模板、人造革、电缆料、模塑品、片材增塑糊等;与除醋酸纤维素、聚乙酸乙烯以外的几乎 所有的工业用树脂和橡胶有良好的相容性，性能与邻苯二甲酸二辛酯（DOP）类似，但 电性能、增塑效率、低温性能较DOP稍差.可用作聚氯乙烯，氯乙烯共聚物，纤维素树 脂和合成橡胶的主增塑剂。本品是DOP的有效代用品，主要用途与DOP相同，本品 在增塑糊中特别适用，其初始粘度低，而且贮存过程中粘度的变化小。31.2.3 工艺路线的确定（1）生产过程采用间歇法生产方法：由苯好与异辛醇酯化而成。生产过程有间歇法和连续法两种。间歇式生产1）投资

11、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）能耗物耗高连续式生产西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。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。并且三废排 放最低，对环境污染小.由于每年500吨200天，产量小，所以

12、选用间歇法更好.间歇法是将苯好、异辛醇、硫酸和活性碳进行酯化反应，反应液用纯碱中和，经水洗、脱醇、压滤而得.（2）酯化催化剂选用硫酸酸催化法以硫酸等为催化剂，其活性顺序为：硫酸对甲苯磺酸苯横酸2-蔡 磺酸氨基磺酸磷酸。一般在常压下进行酯化反应，反应产物经中和、水洗、真空蒸 储，回收醇后脱色、压滤，即得成品.缺点为反应时间长，收率低，产品质量差，废水 量大，污染环境，腐蚀设备。非酸性催化法：以钛酸酯类、硅酸能、铝酸钠、金属氧化物（如SO）为催化剂. 优点为副反应少，反应混合物着色性低，产品精制过程简单，质量好（酸值低、色度 低、热稳定性好、体积电阻率大），无腐蚀问题，废水少，工艺简单，设备投资省

13、.惟酯 化温度较高，且需纯氮保护c非催化酯化法为不用催化剂及水的共沸物，而以单酯本身起自催化作用的方法，转A t 和角，院一ccr2 工艺计算化率可达97。5%98%,产品酸度0.05,色度V10。废水少，污染轻。但有混合物 停留时间长、需用大容量反应器、占地面积大、动力消耗高、产品质量不稳定、产品 需分离、工艺复杂等问题，故采用者尚不多。在七十年代以前，国外生产邻苯二酸酯类增塑剂，几乎全是采用硫酸之类的酸性 催化剂进行防化反应.因此采用硫酸为催化剂的技术很成熟。4我们采用硫酸为催化剂。因为硫酸活性高，价格便宜，是应用最普遍的酯化催化 剂,且采用硫酸为催化剂的技术成熟。1.2.4 工艺流程简述

14、（1）酯化反应:在酯化釜中加入邻苯二中酸酢，异辛醇以1： 2（摩尔）的比例，在 0.25%硫酸（按总物料量下）催化下于150C左右进行酯化，酯化在减压（80Kpa）下进 行。利用水蒸汽间歇加热。（2）中和：醋化液冷却到80c左右，与5%碳酸钠水溶液进行中和，以除去其中 的硫酸及未反应的苯酢，澄清后，分去水层。（3）水洗：用清水洗涤两次，使酯层酸值低于0。02 mg.koH/g,同时乂不得呈碱 性.（4）脱醇：中和后的酯液在脱醇釜内减压（V150,真空下）加热，利用水蒸 汽加热，除去其中过量的异辛醇及水分，（5）脱色压滤：脱色后的酯若色泽不好，需加0.1%的活性炭，用活性炭吸附，在 60条件下搅

15、拌，后经板框式压滤机除去机械杂质而得到产品.2工艺计算2.1 物料衡算2.1.1 基础数据年产量500吨邻苯二甲酸二异辛酯,规格为99.0% （wt）；年开工时间200天；每天 3批，每批操作周期8小时。酯化工序：酯化温度150；酯化压力80Kp：投料比（苯好：异辛醇）为1： 3 （摩 尔比）;98% H2SO4 ：占物料的0。25 （wt）;苯好的转化率:100%；双酯的转化率:80%中和工序:中和温度60, 5% Na£0且过量2%水洗工序：水洗温度80C,等量软水，水洗两次脱醇工序：操作温度150c下，压力为80Kp（绝压）；水、异辛醇均可从塔顶蒸出, 一部分为水、异辛醇的恒沸

16、混合物；另一部分为含水2% （wt）的异辛醇，双酯损失 0.5%脱色过滤工序:操作温度60,活性炭加入量占进料量的0。1%,吸附杂质98%（wt）, t cr2 工艺计算双酯损失0。5%双酯在水中溶解度V0.01%(25C);异辛醇在水中溶解度0。1C (20)；水在双酯 中的溶解度0。4% (25)：水在异辛醇中的溶解度2.6% (25)计算基准：间歇反应操作过程以Kg/批为基准2.1.2 原料.、产品的技术规格表2-错误!未定义书签。原料、产品的技术规格序号名称规格物 性备注1异辛醇299.5%易燃、易爆2苯好299%易燃、有毒3浓硫酸298%腐蚀性、氧化性、吸水性4Na2cCh溶液25%

17、溶于水5邻苯二甲酸酸二异辛酯99 o 0%低毒2.1.3 物料衡算1、酯化釜物料衡算酯化釜物料衡算如图11所示进料系统需要纯的双酯：500X99.0%=495t每批所需纯的双酯：495/(200X3) =0. 825t/批=825Kg/批 所需纯双酯产量扩大5%:825X 105%=866。25 Kg/批 主反应：390866.2518zosaukM0rM»: toKxmc xaeoscF2工艺计尊院即列：2L = JL = A= 86625278 130 18390得：需转化的单酯x为617。4808 Kg；消耗异辛醇y为288.75 Kg：水z为39.9808J114813027

18、8mn617o 48084-0.8根据单酯转化率为80%,则单酯的总质量为617。4808-r80%=771.8510Kg即列：_ _ 771.8510148 130 -278得：纯苯酊m=410.9135Kg：消耗的异辛醉n=360.9375 Kg根据99%的纯苯酊为410。9135 Kg则苯酎总量为 410。9135-?99%=415.0641 Kg苯好中含有 1%的杂质：415o 0641-410.9135=4.1506 Kg因为苯酢：异辛醇为L 3 （摩尔比）则 m异= 410 9135.1130 148- 3得99。5%的异辛醇为1082. 8126 Kg异辛醇总量：1082。812

19、64-99. 5%=1088.2539 Kg异辛醇中 0.5%的杂质 1088.2539-1082。8126=5. 4413 Kg浓比SO4总量.（415。0641 十 1088。2539）X0.25%=3.7583 Kg其中 98%的纯硫酸37583x0。98=3 <> 6831 Kg硫酸中 2%的水：3。 75833.6831=0.0752 Kg在主反应中生成水量为39.9808 Kg,而硫酸中生成0.0752 Kg的水，共有水量 40.0560 Kg出料系统双酯总量:866 o 25 Kg单酯总量:771.8510-617.4808=154o 3702 Kg纯硫酸36931

20、Kg水中异辛醇40.0560x0。3%=0.1202 Kg （异辛醇在水中溶解度0.1 % 20*C,温 度综合60c左右，溶解度扩大3倍，设异辛醇在水中溶解度0.3 %）流出的纯异辛醇1088。2539-0。1202-360.9375-288.75=4330 0049 Kg（360o 9375和288。75为反应掉的异辛爵）杂质：4.1506+5o 4413=9.5919 Kg （杂质来向苯酊和异辛醇）整理上述计算结果列下表:组分Kg/批w原料99%苯酊410.913527o 27%进苯酢1%杂质4o 1506Oo 28%原料99. 5%异辛醇1082o 812671.85%料异辛醇Oo 5

21、%杂质5.4413036%原料浓硫酸98%浓硫酸3。 68310.24%2%水Oo 07520进料总计1507.0763100%水400 05602o 66%水中异辛醇0.12020.01%出单酯154。 370210.24%双酯866.2557.48%料纯硫酸3。 68310o 24%异辛醇4330 004928o 73%杂质9. 59190.64%出料总计609.1918100%2、中和器物料衡算中和器物料衡算图如图12所示5a2CO3肝辛醉异辛醇 单酯油仁12SOI杂质小Na2c03 单酯钠盐Na2s04来质水层永 异辛醇 双酯 N32CO3 单酯钠盐 5s04中和反应式:ZgC?<

22、;»一。匚工fU<»a t » «»Zn55610660044182工艺计尊2工艺计尊M 15473702列等式:X_Y_Z_M_ 154,3702556 -W6- 600- 4418求得：反应消耗Na2c03 X为29。4303 Kg,得到单酯钠盐Y为166。5865 Kg, 得到二氧化碳Z为12。2163 Kg,得到水M为4.9976 Kg（2） H2so4+Na2c03>Na2SO4+H2O+CO29810614218 443.6831HILG列等式：JL = _L = _L = £= 3 6831106 142 1

23、8 4498求得：反应消耗Na2co3 H为3。9838 Kg ；生成Na2so4 I为5.3367 Kg；生产H2OL 为 0。6765 Kg：生成 CO2 G 为 1。6536 Kg进料系统已知反应掉的纯 Na2co3=3。9838十29.4303=33.4141 Kg需要的 Na2c03 总量：33.41415%=668.2820 Kg总 Na2c03 要求超量 2%： 668.2820X 102% =681.6476 Kg其中总 Na2c03 中含有的水：681o 6476X95%=647.5653 Kg总的纯 Na2c03： 681o 6476-647。5653=34。0823 Kg

24、总的水量49976+0.6765十647.5653=653。2394 Kg (包括Na2c03中的水、生成的 两部分水)出料系统设水层中的异辛醇为xl,油层中的水为x2,异辛醇总量为433.0049 Kg （已知） 水层中的双酯为yl,油层中的双酯为y2,双酯总量为866.23 Kg （已知） 水层中的水为nil,油层中的水为m2,水的总量为653.2315 Kg （已求）列方程组：C 03% ml=xl|-xl+x2=433.0049Kg, Oo 03% ml= ylJ yl+y2=866.25 KgI 7o 8%x2+1.2% y2=in2 1ml+m2=653。2394 Kg（温度在60

25、c左右,溶解度扩大3倍,即为0.03%）由方程式可知x2=433.0049-xl y2=866.25-ylL m2=653 o 2394-ml代入方程式7o 8% x2十1.2% y2= m2中得到：7.8% （433.0049-xl）+ 1.2% （866.25-yl） =653。2394-ml7.8%(433o 0049-0.3% ml) +1.2% (866.25-0.03% ml) =653.2394-ml求得：ml=609.1918Kg根据 ml+m2=653.2394 ，求得 m2=44。0476 Kg由 Oo 03% m 1= yl yl+ y2=866.25可得：yl=0.18

26、28 Kg y2=866.0672 Kgml= xl x2=433.0049可得:xl=L8276 Kg x2=431.1773 Kg由于Na2co3、Na2so4、单酯钠盐都溶于水中已知R=水层中的水:油层中的水=609。19184-44. 0476=13. 8303 Kg设溶于水相中的Na2SO4质量为bl,溶于油相中的Na2SO4质量为b2立方程国'l+b2=5。3367 （己求）J）l/b2= R=13. 8303得:b 1=4.9768 Kg b2=0.3599 Kg同理，可求得单酯钠盐的分布，溶于水层中155.3537 Kg,溶于油层11.2329 KgNa2CO3的分布，

27、溶于水层中0.6231 Kg.溶于油层中0.0451 Kg反应中生成的CO2： 1.6536十12.2163=13。8699 Kg （反应中产生的） 整理上述结果列下表：组分Kg/批w原料异辛醇433.004921.15双酯866.2540 c 32单酯154。 37027.18纯 H：SO.3o 68310o 17原料95%水647o 565330.14Na2CO3 5%Na2CO334.0823l0 59杂质9o 59190o 45进料总计2148.5477100异辛醇431.177320o 07油双酯866.067240.31水44.04762o 05相Na2SO4111Oo 35990

28、.02出单酯钠盐11.23290o 52Na2c03Oo 04510杂质9o 59190o 45料水609.191828o 35异辛醇1.82760o 09水双酷Oo 182802工艺计算Na2SO44.97680o 23单酯钠盐155。 35377o 23Na2c030o 62310.3相CO213.87000.65出料总计2148o 54771003、水洗工序物料衡算异车双醋水洗水洗工序物料衡算图如图1-3所示水Na2CO3鳗赚杂质(1) 一次水洗工序已知：进入水洗工序的物质有异辛醇431。1773 Kg,双酷866.0672 Kg,水44.0476 Kg,Na2so40。3599Kg，单

29、酯钠盐 11。2329Kg, Na2co30.0451,杂质 9。5919Kg，进 入水洗工序的总量为1362.5219 Kg,则等量软水为1362。5219 Kg总水量(进入的水十软水尸1362.5219十44。0476=1406.5695 Kg设水层中的异辛醇为XI,油层中的异辛醇为X2,异辛醇总量为431。1773Kg (已 知)水层中的双酯为Y1,油层中的双酯为Y2,双酯总量为866.0672 Kg (己知)水层中的水为Ml,油层中的水为M2,水的总量为1406。5695 Kg (己求)列方程组：3).5%M1=X 1r X 1+X2=431o 1773 KgOo 05%Ml=Yl且，

30、 Yl+Y2=866o 0672 Kg113% X2+2% Y2= M2I M1+ M 2=1406。5695Kg(其中,0。05%为双酯在水中的溶解度扩大5倍，Oo 5%为异辛醇在水中溶解度扩 大5倍。13为水在异辛醇中的溶解度扩大5倍，2%为水在双酯中的溶解度扩大5倍)解：代入方程式13% X2+2%Y2=M2中得至|J:13%(43L1773-X1) +2% (866。0672-Yl) =1406。5695-M113% (431o 1773-0o 5%Ml) +2%(866.0672-0.05%Ml) =1406。5695-M1求得：M 1=1334.1291 Kg t根据 Ml+M2=

31、1406。5695 ,求得 M2=72.4404 Kg由了0。05% M1=Y1(Y1 + Y2=866。0627可得：Yl=0o 6671 Kg , Y2=865.4001 Kg由 J 0o 5% X1=X1(Xl+X2=1406.5695可得：Xl=6o 6706 Kg X2=424o 5067Kg已知水中的水/油中的水=1334。1291 + 72.4404=18。4169设溶于水相中的Na2SO4质量为B1,溶于油相中的Na2SO4质量为B2,总Na2SO4 为 0。3599 Kg (已求)立方程组:J Bl+B2=0.3599|_B1/B2=R=18.4169得：Bl=0o 3414

32、 Kg B2=0o 0185 Kg同理，总单酯钠盐为IK 2329 Kg,溶于水层I55o 3537 Kg,溶于油层11。2329 Kg 总Na2c03为0o 0451 Kg,溶于水层中0.6231 Kg,溶于油层中0。0451 Kg 整理上述结果列下表：一次水洗组分Kg/批w异辛醇431。 177315.82%双酯866。 067231o 78%进水44- 0476lo 62%Na2SO4Oo 35990o 01%单酯钠盐11.23290.42%Na2CO30.04510料杂质9.59190.35%软水1362o 521950%进料总量2725.0438100%水1334.129148.99

33、%水异辛醇6o 67060o 24%双酯0.66710o 02%出相Na2SO4Oo 34140o 01%单酯钠盐10= 65440.39%Na2c03Oo 04280异辛醇424o 506715o 58%油双酯865.400131.76%水72o 44042.66%料Na2SO4单酯钠盐相 Na2c03杂质出料总量0o 0185Oo 5785 0.0023 9o 5919 2725- 04382工艺计尊0一000o 35%100%（2）二次水洗工序由图表可知：异辛醇 424.5067 Kg,双酯 865.4001 Kg,水 72.4404 Kg.Na2so40。0185 Kg,单酯钠盐 0。

34、5785 Kg.Na2CO30o 0023 Kg,杂质 9.5919 Kg,总进料为 1372。5384 Kg,则软水为 1372.5384 Kg水总量为（软水十进入水洗器的水）=1372。5384+72o 4404=1444。9788 Kg设水层中的异辛醇为xl,油层中的异辛醇为x2,异辛醇总量为424。5067 Kg （已 知）水层中的双酯为yl,油层中的双酯为y2,双酯总量为865.4001 Kg(已知) 水层中的水为ml,油层中的水为m2,水的总量为1444。9788 Kg (己求)列方程组:0o 5% ml= xlxl+x2=424o 5067KgX 0.05% ml=yl且Jyl+

35、y2=865.4001 KgL 13% x2+2% y2= m2 L ml+m2=1444。9788 Kg 由方程式可知 x2=424.5067-xl,y2=865。4001-yl , ni2=1444.9788-ml 代入方程式13% x2+2%y2=ni2中 得到:13% (424O 5067-xl)十2% (865。4001-yl) =1444.9788-ml7o 8% (433.0049-0.5%ml)+l.2% (865。4001-0o 05% ml)=14440 9788-ml 求得：ml=1373o 4463 Kg根据 nil+m2=1444.9788,求得应=71。5325 K

36、g由 0。03% ml= yl ,yl+ y2=865.4001 ；可得：yl=0.6867 Kg y2=864.7134 Kg 由 0.3%ml=xl, xl+x2=424.5067,可得：xl=6.8672 Kg x2=417.6395Kg 由于Na2c03、Na2so4、单酯钠盐都溶于水中 己知R=水层中的水：油层中的水=1373.4463 + 71.5325 =19. 2003 Kg 设溶于水相中的Na2SO4质量为bl,溶于油相中的Na2SO4质量为b2 立方程组:bl+b2=0。0185 (己求) bl/ b2=R=19o 2003 得:bl=0。0176Kgb2=0.0009 K

37、g同理，总单酯钠盐0。5785 Kg,溶于水层中0° 5499 Kg,溶于油层0。0286Kg 总Na2co30。0023 Kg,溶于水层中0.0022 Kg,溶于油层中0.0001 Kg 整理上述结果列下表：第二次水洗异辛醇424.506715o 46%组分Kg/批w,院i2 -E艺计算双酯865.400131.53%进水72.44042o 64%Na2SO4Oo 01850单酯钠盐Oo 57850o 02%料Na2c030.00230杂质9o 59190o 35%软水1372 o50%5384进料总计2745.0768100%水1373 o50o 0354463水异辛醇6.867

38、20o 25%出双酯0.68670o 03%相Na2SO4Oo 01760单酯钠盐0.54990.02%Na2c03Oo 00220异辛醇417o 639515o 21%料双酯864o 712531。50%油水7E 53252o 61%相Na2SO4Oo 00090单酯钠盐Oo 02860Na2c030.00010杂质9.59190.35%出料总计2745.0768100%天、异辛醇的恒沸混合物 含水2%的异辛醇异辛醇杂质酯质 双朵一4、脱醇工序物料衡算脱醇匚序物料衡算图如图1-4所示进入脱醇工序的物质有异辛醇417。6395 Kg,双酯864。7125 Kg，水71。5325 Kg, 杂质9

39、.5919, Na2so4、单酯钠盐、Na2c03少量存在，可忽略不计。设水、异辛醉的恒沸混合物中水xl,异辛醇Y1；含水2%的异辛醇中水x2,异辛醇立方程组Jxl=4yl且 C xl+x2=71.53251x2=1/49 y2yl+y2=417o 6395即得方程组:4 yl+l/49 y2=71.5325yl+y2=417.6395得到：水、异辛醇的恒沸混合物中水xl为63.3324 Kg,异辛醇yl为15.8331Kg；含水2%的异辛醇中水x2为8.2001 Kg 2,异辛醇y2为401。8064Kg 整理上述结果列下表：组分Kg/批W (%)异辛醇417.639530。63进双酯864

40、.713463.42水71.53255.25料杂质9.59190o 70进料总量1363。 4773100恒沸混水63o 33244.64合物异辛醇15.8331lo 17出含水水8o 20010.60料2%的异辛醇401o 806429.47异辛醇双酯4o 32360o 32双酯860389863.10杂质9o 59190o 70出料总量1363.47731005、脱色工序物料衡算脱色工序物料衡徵图如图15所示双酯活性炭,双酯一杂质己知:进入脱色工序的物质有双酯、杂质和活性炭。双酯860o 3898 Kg,杂质9。5919 Kg.活性炭加入量占进料量的 0. 1%,即 0.1% X (860

41、.3898+9o 5919)=0.8700 Kg活性炭吸附杂质 98%(wt),则 9.5919X98%=9.4001 Kg废渣：9.4001+0.8700-10.2701 Kg(活性炭和吸附于活性炭的杂质)双酯中存在的杂质为9。59199。4001=0o 1918 Kg川工院W2 艺计算双酯损失 0.5%,则 860。3898X0.5%=4.3019Kg(随废渣出)得至IJ的双酯£60.38984。3019=856.0879 Kg验证:856。0879Kg>825Kg (纯双酯)所以双酯量符合要求双酯纯度:w=856.0879/ (856.0879+0.1918) =99。9

42、8% 符合要求整理上述结果列下表：组分Kg/批w进料双酯860.389898o 80%杂质9o 59191.10%活性炭0.87000o 10%进料合计870.8517100%出废料杂质9.4001lo 08%活性炭0.87000.10%损失双酯4.30190.49%料双能纯双防856。 087998 o 31%杂质0o 19180o 02%出料合计870.8517100%2.2热量衡算2.2.1基础数据水在不同温度下的比热容查温度比热容(Cp) kJ/ (kg.k)25604o 1786 4o 178804o 195850.0755各物质的比热容Cp (KJ/Kg.K)温度c60808510

43、0120异辛醇2.3902.53622o 5354231220 6417苯肝1.6560o 23822.8376双防lo 96621.671单酯0.4483硫酸lo 48lo 7异辛醇的蒸发潜热值KJ/Kg温度93 o 5150异辛醇450. 4470408o 0183水蒸气在80KPa下的汽化潜热为：H=2275KJ/kg*基础数据计算(1)热容的计算*9稣工和寿院? 2 工艺计算 例：计算异辛醇在56。75(329.75)时的液体热容。使用Missenaid法2 (-CH3) +5(CH2一)十(一CH一)十(一0H一) Cp0=2 X 9.5+5 X 6.6+80 0+5.7=65.7c

44、al/inol.k查化工工程手册P182页2一乙基己醉可查出:Tc=613kPc=27o 2atm Tb=457o 8k Ti=329° 75/613=0。5379求偏心因子：使用Edmistei法w=2._-lgpr-l( 0 = Tb/Tc)7 1 + 6=3/7XOo 7468/( 1-0o 7468) Xlg27。2-1=0o 8134Cpl - CpO0.436t % t t 0 296R1-Trl-TrJmW' = 2.564- 0436 4-0.813<2.91-f4.28(1 -0.5379) % (0.5379)-1 + 0296 1.9871-0.5

45、3791-0.5379求出 Cpl=88.3424 caVmol.k=2.8445KJ/Kg.k(2)蒸发潜热的计算例：计算异辛醇在93。5c(366。5K)和150c (423K)时的蒸发潜热查化工工程手册P182页2一乙基己醇Tc=613k,Pc=27.2atm, Tb=457.8k, 1=329.75/613=0.5379, Pc=27.2atmHb= RoTc<> Tbrx 3.978T/?r3.938+L555xh】Pc01.07-TbrHb=lo 987X613X0. 7468 X3.978x0.7468-3.938+1.555xIn27.21.07-0.7468=11

46、734o 1493 cal/mol 366.51 *i Tr911734.1493x( -)038 Hb2=HblJ- 172 0.38 =. 457.8=13989. 5321 cal/mol=450.4470 KJKgi11734.1493x(-L)038A Hb3=AHbl (上型=457.8y1-寸=12671. 8238 caVmol=408.0183 KJ/Kg(3)溶解热的计算例：苯肝的溶解热,K =空 13 5=36。8514Kcal/Kg=154o 2545 KJ/KgM 1 1482工艺计尊（4）生成热的计算例：计算单酯在理想气体298k的生成热。解：由表可查出结构值如下：

47、基团ABX100基团ABX100(4) CH4X3.7684X( - 0 o-CHS-8.948-0o 436167)(2) C2X5.4372X0.037(7) -CH2-4« 240X7-0o 235X7co-31。5050o 007-COOH94.488-0o 063o-24.2000o 000162.875-2.731 Hfo=A+BT=-162. 875+2o 731X0。01XT=-162. 875+2. 731X0. 01X 298=-171.0134kcal/mol=-715。8367 KJ/mol 2.2.2动力（水、电、汽、气）技术规格表2-错误!未定义书签。技术

48、规格序号名称规格1蒸汽6Kg/cm32循环冷却水20 3电380V（二）热量衡算1、酯化釜的热量衡算（1）假设第一阶段:由室温（20°C）lh内升至共沸点（93.5C）,物料所含水在10分钟 内完全蒸发.已知：异辛醇的量为1088o2539 Kg（含杂质），苯好的量为415.0641 Kg（含杂质）.98% 的硫酸为3。7583 Kg（含水）.硫酸中含水0。0752Kg,共沸出的异辛醇为水的1/4,即 0.0188 Kg.生成水为Q1=L CpmiAT+E AHim- Q苯酊溶解热十Q设备损十Q热损其中 ECpiniZkT = ,K不不、人下（Cp异m升+笨酊 m乐川+ cp硫酸-n

49、i）xAT=2.390X 1088.2539+1 o 656X415.0641+1 o 48X3。7583）X（93.5-20） =242096o 8912KJE AHim=人父 ,人父=450o 4470 X 0. 0752 X 1/4+2275 X 0 .» 0752=179。5484 KJQ苯好溶解热=4Hm苯酢Xm苯酢KBXT2 Ji 艺计算中”Xfl t二 154.2545 X 415.0641=64025。5052KJ则Qi=ECpuu+ E Hini十Q苯酊溶解热+ Q设备横+ Q热损=(242096.8912+179。5484+64025。5052) X110%=33

50、6932o 1393 KJ加热速率288798。9765 KJ/h(2)假设第二阶段：物料由93。5c, 1小时升温至150cQ2=LCpim+Q设备损+ Q热损E Cpini = - 、人下(cp异+ Cp笨好 m军仰+ Cp硫酸 uh酸)xAT= 2o 6417X (1088.2539-0。0752X1/4)+20 8376X415.0641+1« 7X3.6831X (150-93.5)=229324。 3370 KJ则 Q2=229324.3370X 110=252256.7707 KJ加热速率：252256.7707/11(3)假设第三阶段：物料在150C下反应3h,假设生

51、成水完全气化。Q3= ZAHi由+ Q反应热+ Q回流+ Q损其中 EzHini=江一 Afjknu + AHMlik=450.4470 X (39.9808 X 1/4)+2275 X 39 o 9808=95458.6279 KJQ回流=_Cp - m异 AT=2. 5362X (39o 9808-39. 9808X0o 3%) X (93. 5-60)=839o 0276 KJ反应热的计算：QI 热=四B 西F + (Up 四H - Cprtf - Up%)丁一715。8367- (-371o 7036-365o 4667)+ (0。4483-0.2382-0。3296)X (150-25)=6o 3961 KJ/mol< 'Mil 17OH< >< aMll 172 J2艺计算州xH t和的，院Hf双酯一AHf水一AHf单酯一AHf异+ (至一7一5工一西Q ATQ2 热=-740.2728241.9422 (一715。8367365.4667)+(0.7668十0.0755-0。4483- 0o 3296)X(150-25)=107,1384 KJ/molm=m 苯ffl7M 苯肝=410。9135 +148=2. 7764 X 10A3 mol112=111 双酯/M 双酯=866.2500 + 390=2。2212