八万吨DOP邻苯二甲酸二辛酯工艺的设计论文

1、八万吨DOP邻苯二甲酸二辛酯工艺的设计摘要邻苯二甲酸二辛酯，简称DOP。分子式:C24H38O4是一种重要的通用增塑剂，是目前国外应用最广泛的增塑剂之一。它广泛应用于橡胶、塑料和制药行业，在国民经济中占有十分重要的地位。经过对各种生产原料和合成工艺的分析比较，设计工艺采用串联多反应器连续酯化技术，催化剂由氧化铝和辛酸亚锡按1: 1的比例复配而成，年产邻苯二甲酸二辛酯8万吨，满足国家需求。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”的原则，在比较国外各种先进生产方法、工艺流程和设备配置的基础上，选择苯酐和异辛醇酯化、脱醇、精制生产邻苯二甲酸二辛酯的工艺路线。设计重点是生产工

2、艺设计、工艺计算和设备设计选型的论证，有带控制点的工艺流程图、主要生产设备的结构和尺寸图、生产车间的设备配置图。最后考虑环境保护和劳动安全，以减少“三废”的排放，加强“三废”的处理，保证安全生产，消除和最大限度地减少工厂生产对员工的危害。关键词:DOP异辛醇苯酐工艺设计，工艺计算设备选择目录 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548046 一总论七 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548047 1概述七 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548048 1.1增塑剂DOP的性质七 HYPERLINK l _RefHe

3、ading_Toc262548049 1.2产品用途七 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548050 1.3DOP在国民经济中的重要性七 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548051 1.4的市场需求 DOP八 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548053 2设计的目的和意义八 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548056 3设计依据和原则八 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548057 3.1设计依据八 HYPERLINK l _RefHeading_T

4、oc262548058 3.2设计原则八 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548059 4设计围九 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548064 5DOP生产能力与产品质量标准九 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548065 5.1生产能力九 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548066 5.2产品质量标准九二。生产工艺流程的设计和演示1.生产技术的选择和示范2.工艺参数的确定2. HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548080 1酯化工序.112. HYP

5、ERLINK l _RefHeading_Toc262548081 2中和、洗涤工序.112. HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548082 3脱醇工序.12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548083 2.4干燥、过滤工序.123.生产工艺流程图及其说明3.1 DOP生产工艺流程图3.2生产过程描述三。过程计算1.物料平衡1.1设计生产能力1.2第二酯化釜1中物料的计算1.3酯化工段物料平衡结果2.热量平衡主要设备设计和选择1.反应釜的设计和选择1.1反应器容积的确定1.2反应器高度和底部直径201.3反应釜温度和压力1.4反应器壁厚

6、的计算1.5搅拌器的设计和选择1.5.1搅拌器类型适用条件表1.5.2搅拌器的选择和尺寸1.5.3搅拌功率的计算1.6导管架传热面积的计算和核算1.6.1搅拌液体侧的对流传热系数1.6.2水套冷却水的对流换热系数1.6.3导管架传热面积1.7反应釜主要技术特征概述2.冷凝器的设计和选择2.1选择热交换器的类型2.2流动空间和流速的确定2.3传热面积的确定2.4冷凝器工艺尺寸的计算2.4.1管道数量n的确定2.4.2管道布置、管道间距的确定2.4.3壳体直径的确定2.4.4挡板2.4.5接管2.5.壳体厚度2.6热交换器压头的确定2.7容器法兰的选择2.8开口加固2.9轴承2.10冷凝器设计总结

7、 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548142 五环境保护与劳动安全 .32 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548158 1DOP三废处理.32 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548162 2.DOP安全生产.33 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548185 六设计结果评析与总结.34 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548186 致.35 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548187 参考文献.35附图1.带控制点的工艺

8、流程图主要生产设备结构尺寸图热交换器示意图生产车间设备配置布局DOP工厂总平面布置图一.概述1.概观1.1增塑剂DOP的性能DOP化学名为邻苯二甲酸二辛酯，是一种带支链的侧链醇酯。它是一种无色油状液体，有特殊气味。比重0.9861(20/20)，熔点-55，沸点370(大气压)，不溶于水，溶于乙醇、乙醚、矿物油等大部分有机溶剂。与二丁酯(DBP)相比，DOP的挥发性仅为DBP的1/20。与水的相容性较低，具有良好的电性能，但也存在热稳定性差、耐迁移性差、耐寒性差、卫生等缺点。1.2产品使用邻苯二甲酸二辛酯是一种重要的通用增塑剂，主要用于PVC树脂、化纤树脂、醋酸树脂、ABS树脂、橡胶等高聚物的

9、加工，以及涂料、染料、分散剂等。通用DOP，广泛用于塑料、橡胶、涂料和乳化剂行业。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具有一般级DOP的所有性能，还具有良好的电绝缘性能，主要用于生产电线。DOP级主要用于生产食品包装材料。一级DOP主要用于生产医疗卫生产品，如一次性医疗器械和医用包装材料。主要用途:DOP是一种通用增塑剂，主要用于加工聚氯乙烯、化工树脂、醋酸树脂、ABS树脂和橡胶等高聚物、油漆、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。本品是一种对各种树脂溶解性很强的增塑剂，可与各种纤维素树脂、橡胶、乙烯基树脂相溶，具有良

10、好的成膜性、粘接性和防水性。它与邻苯二甲酸二乙酯一起用于生产醋酸纤维素薄膜、清漆、透明纸和模塑粉。生产中使用了少量的硝化纤维素。也可用作丁腈橡胶的增塑剂。本品还可用作驱蚊油(原油)、聚氟乙烯涂料、过氧化甲乙酮、香水(人工麝香)的溶剂。可作为酯交换法生产邻苯二甲酸二环己酯和邻苯二甲酸高级醇的原料，与其他有机化合物合成。1.3 DOP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的45%。它是一种重要的通用增塑剂。任何增塑剂和DOP比，在技术和经济上都有绝对优势。据有关资料显示，近年来，国外增塑剂产能已超过6 400 kt/a，我国增塑剂需求增长率约为8

11、%。产品具有质量高、品种多、环境污染少的特点。它广泛应用于石油化工、医药工业、纺织工业、生化工业、能源和交通运输业，在国民经济中占有十分重要的地位。1.4 DOP的市场需求随着我国国民经济的快速增长，增塑剂作为基础化学合成材料添加剂的市场需求将会大大增加。在消费量大的新领域，中国市场的需求将强劲增长。然而，由于邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)在某些应用领域优于DOP，预计未来几年全球DOP市场将面临DINP的挑战。在市场上，DOP一直有价格优势，但估计未来DOP的低价优势会减弱。2.设计的目的和意义通过本课程的设计，我们力求达到以下目的和意义:(1)在学习和掌握化工工艺学、化工机械与设备基础、化

12、工原理等课程的基础理论和基本知识的基础上。，通过本课程设计，培养我们综合运用这些知识分析和解决实际问题以进行合作攻关的能力，培养我们运用文献资料、设计计算技术的能力，提高写作和语言表达能力，为以后的学习和毕业论文(设计)打下基础。(2)通过完成设计，我们可以知道DOP的目的；掌握由苯酐和异辛醇生产DOP的工艺；了解国外DOP行业的发展状况；随着DOP行业的发展趋势。3.项目设计的依据和原则3.1设计基础化工原理这门课程设计是在设计任务书的基础上，综合文献检索、资料收集和综合分析，并以最新的科研成果和实践经验为基础，博采众长，选择合适的设计方案。3.2设计原则本课题的设计原则和指导思想如下:(1

13、)按照技术先进、成熟、可靠、经济、合理的原则对技术方案进行论证，确定最佳方案；(2)尽可能采用节能技术和高效设备，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；(3)考虑“三废”治理和副产品综合利用，充分重视环境保护和污染防治，以科学生产、安全生产和提高社会效益为主要原则。4.设计周长该设计范围包括:(1)工艺生产方法的确定、生产工艺的设计和论证(2)工艺计算(包括物料平衡和热量平衡)(3)酯化合成工艺中主要生产设备的设计和选择(4)安全生产和环境保护措施(5)设计和绘图设计重点:生产工艺的设计与论证、工艺计算、设备设计与选型、设计与绘图。5.DOP生产能力和质量标

14、准5.1生产能力该项目年产DOP 8万吨，年开工日期330天(全天候)，日产DOP 242.42吨。5.2产品质量标准该产品质量规格为一等品，执行国家产品质量标准GBL 1406-8，如表1所示。表1 DOP质量指标项目指数优等品一级品合格制品外部透明液体，无悬浮物。酯含量，% 99.099.5099.50密度(20)，克/立方厘米0.981-0.986酸度(以对苯二甲酸二甲酯计)% 0.0150.020闪点，210205色度(铂钴)号50100200加热减量，% 0.10.20.25体积电阻率，1011？。m2一个0.5二、生产流程设计1.生产技术的选择和论证生产过程操作分为批量操作和连续操

15、作。批量生产的好处是设备简单改变生产品种的产能；缺点是原材料消耗定额高，能耗高，劳动生产效率低，产品质量不稳定。间歇生产模式适合多品种小批量生产。而连续法生产能力大，适合大吨位DOP的生产。由于本设计产品生产能力大，采用连续生产方式。酯化设备分为塔式反应器和串联多釜反应器。前者结构复杂，结构紧凑，投资少，运行控制要求高，功耗低。但在反应釜中，流态接近返混，釜内各部分的组成和温度完全一致。多个反应器串联后，停留时间分布特性可转化为活塞流。此外，DOP等主要增塑剂的需求量很大，全连续生产的产品质量稳定，原料和能耗低，劳动生产率高，相对经济。因此，本设计采用串联多反应器全连续生产工艺。催化剂分为酸性

16、催化剂和非酸性催化剂。由于非酸性催化剂可以避免中和和水洗，并且可以通过过滤除去，因此与酸性催化剂相比，具有生产高质量增塑剂产品和减少污染的优点。因此，本设计使用非酸性催化剂。非酸性催化剂分为单一催化剂和复合催化剂。由于其催化反应时间长，单一催化剂不适合酯化反应。相反，复合催化剂催化反应时间短，转化率高，酸值降低幅度大，适合酯化反应。氧化铝和辛酸亚锡以1: 1的比例复配的非酸性催化剂对DOP的合成效果最好，力求工艺简单、设备少、热能利用合理、产品质量高。根据我国进口装置使用国产催化剂的成功经验，选用国产催化剂既满足工艺和产品质量要求，又能节约外汇，并能取得良好的经济效果。非酸催化酯化工艺是80年

17、代初成功应用于工业生产的先进技术。有两种典型的工艺流程:1 .酯化-脱醇-中和及水洗-汽提-干燥-过滤；2.酯化、中和、水洗、脱醇、汽提、干燥和过滤。与两者相比，第一种工艺，以氧化铝和辛酸亚锡按1: 1的比例进行酯化反应，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。此外，公用工程消耗低，热能利用合理，可生产多种DOP产品。考虑国内条件和生产运行经验，拟采用典型工艺流程，设计新的国内工艺流程。综上所述，本设计选择酯化-脱醇-中和及水洗-汽提-干燥-过滤的工艺流程，采用多釜串联连续酯化技术。催化剂为氧化铝和辛酸亚锡的复合催化剂，氧化铝和辛酸

18、亚锡的比例为11。2.工艺参数的确定2.1酯化过程将苯酐和辛醇按比例在五个串联的阶梯状酯化釜中进行酯化，在1: 1的氧化铝和辛酸亚锡的作用下生成粗酯。主要工艺参数确定如下:(1)第五釜的进料温度和反应温度见表2。(2)进料比:PA: 2-EH = 1: 2.30(重量)(3)催化剂用量:0.03%(重量)(4)酯化压力:常压(带氮气密封)表2进料温度和带釜反应温度巴拿马1呃催化剂1个水壶2水壶3水壶水壶45水壶17017520190200210220230(5)停留时间:约7h，酯化釜容积为27.4m3(6)酯化釜搅拌器转速:74r/min(7)总转化率:约99.5%2.2脱醇过程因为酯化反应

19、是在过量醇的条件下进行的，所以粗酯中的醇必须除去并回收。本设计采用真空空降膜脱醇工艺，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:230(2)进料粗酯的酒精含量:16% 17%(3)降膜脱醇的真空度:30毫巴(4)加热蒸汽压力:20ba2.3中和及洗涤过程由于酯化过程中会产生一些酸性杂质，如单酯，本设计采用Na0H水溶液进行中和，会产生水溶性钠盐来分离酯。中和工艺参数确定如下:(1)1)Na0H水溶液的浓度:0.3(重量%)(2)洗涤温度:95(3)粗酯碱= 61(VO1)(4)中和搅拌速度:180转/分(5)洗涤和搅拌速度:50r/min(6)6)氢

20、氧化钠单耗:0.4千克/tdop(7)中和和水洗后的酸值:0.01 0.02 KOH mg/DOP2.4剥离过程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。剥离工艺参数确定如下:(1)粗酯塔温度:1401600(2)汽提塔顶部真空度:40毫巴(3)干燥塔顶真空度:99毫巴(4)粗酯量:汽提蒸汽量:10: 1(重量)(5)干燥塔出口酯中的水含量:0.01% 0.05%(重量)2.5过滤过程在粗酯中加入吸附剂和助滤剂，通过吸附作用除去粗酯中含色素的有机物和残留的催化剂等机械杂质，保证DOP产品的透明和纯度。本设计采用两级过滤工艺，粗过滤采用时控芬达

21、过滤器，精过滤采用多层滤纸。过滤工艺参数确定如下:(1)粗酯温度:90(2)芬达过滤器的粗滤周期:48h。(3)精滤后的DOP色值:10 15(哈森)3.生产工艺流程图及其说明3.1 DOP生产工艺流程图(见图1)烧碱去离子水助滤剂邻苯二甲酸酐、异辛醇催化剂，N2初级酯化二次酯化中和汽提脱醇干燥的过滤器废水产品过滤图1 DOP工艺流程框图3.2生产工艺流程描述(参见CAD图一:工艺流程图)将熔融的苯酐和辛醇在130 150按一定的摩尔比(1:2.2 1:2.5配制成单酯，然后预热送入串联的四个阶梯式酯化反应器的第一级。这里还加入了非酸化催化剂。第二级酯化反应器温度控制在不低于180，最后一级酯

22、化温度为220 230，酯化部分用3.9MPa蒸汽加热。为了防止反应混合物在高温下长时间停留和着色，并加强酯化过程，在每个酯化釜底部通入高纯氮气(氧含量 C1=0.25mm进行复检，所以最终取C1=0.25mm。因此，电抗器可采用5mm 0Cr18Nil2M-o2Ti高合金钢板制造。水压检查:根据的说法:因此，=180，所以其强度满足要求。1.5搅拌器的设计和选择表8搅拌器类型的适用条件搅拌器类型流动搅动目的搅拌容器的容积(m3)旋转速度(转/分)最大粘度(p)对流环流湍流扩散剪切流低粘度混合高粘度液体混合传热反应分散溶解固体悬浮液气体吸收透明的热传递液相反应涡轮类型零号零号零号零号零号零号零

23、号零号零号零号零号零号110010300500桨式零号零号零号零号零号零号零号零号零号零号12001030020推动式零号零号零号零号零号零号零号零号零号1100010500500叶片开启涡轮式零号零号零号零号零号零号零号零号1100010300500伯马克的风格零号零号零号零号零号零号零号零号110010300500锚类型零号零号零号110011001000螺旋式零号零号零号1500.5501000螺旋带式零号零号零号1500.5501000注:如果有,则合适；如果有空白，那就是未知或者不适合。1.5.1搅拌器的选择和尺寸搅拌器的选择应根据搅拌目的、物料粘度和搅拌容器的容积综合考虑。参考上表

24、，为了实现物料的均匀混合和返混，本设计选用了六片平叶片的圆盘涡轮搅拌器。根据化工原理教材中的表4-1，叶轮直径d/Di=0.33，即d=0.99m，叶片宽度b=0.2m，转速n=1.2r/s，叶轮到罐底的高度c d/3 = 0.99m。为了消除可能出现的旋流现象，强化传热传质，安装nb=6的挡板，宽度W为0.1Di，即0.32m，整个挡板判断如下:1.2 。N=1.26=0.42，因为0.420.35，因此，满足全挡板要求。1.5.2搅拌功率计算采用永田公式法计算。Re=(d2n)/公式中:d = 0.99m米，n = 1.2r/秒，平均密度= 1.28克/立方厘米，= 3.510-4pas因

25、此，Re=5.31106104为湍流，=Np，为功率因数，Np为幂数。查查拉什顿的图，算算。当Re=4.7106时，=Np=6.2。因此，搅拌功率n = N=Npn3d5=13041.3W1.6夹套传热面积的计算和核算选择螺旋板夹套，环隙E=100mm，节距P=50mm。1.6.1搅拌液体侧的对流传热系数使用佐野雄二推荐的相关公式计算:努杰= 0.512(D4/3)0.227普拉0.33(迪拜/迪拜)0.52(迪拜/迪拜)0.08= 4N/(Di2H)，其中n = 13041.3w，di = 2.99m， = 1280kg/m3，h = 4.32m因此，=0.34W/kg=/= 3.510-4

26、/1280 = 2.7310-7m 2/s(第4/第3)0.227=1.1104Pr=迪/D4 = 0.512(/3)0.227普拉0.33(每日)0.52(每日)0.08=0.5121.11040.710.330.330.520.200.08=2.5104因此，= 0.112.5104/2.99 = 919 w/(m2 . oc)1.6.2水套冷却水的对流传热系数以下公式用于计算:DC德/= 0.027 re 0.8 pr 0.33v 0.14(1+3.5(德/)即DC = 0.027 re 0.8 pr 0.33v 0.14(1+3.5(德/)/德冷却水套入口温度为25，冷却水套出口温度为

27、55，为定性温度。T=40oC，在此温度下，水的相关物理性质如下:比热容cp=4.174kJ/(kg.oC)导热系数=63.38密度= 992.2千克/立方米粘度= 0.000656帕秒Pr=4.32由于反应物体系释放的热量Q1 = 6kJ/h = 1225.00 kw，搅拌功率N = 13041.3W因此，需要从搅拌罐中移除热量Q=Q1+N=1238.04kW。因此，冷却水的质量流量m = q/CP(T2-t1)= 1238.04/(4.17430)= 9.88千克/秒水在夹套中的流速u = m/(PE)= 9.88/(992.20.050.1)= 1.99米/秒，德=4E=0.4m直流=2

28、.9mRe =德乌/= 0.41.99992.2/0.000656 = 1.2010610-5德/= 0.027里0.8 Pr0.33 (1+3.5(德/直流)0=0.027(1.20106)0.8(4.3210-5)0.33(1+3.50.4/2.9)=106.04= 106.0463.38/0.4 = 16802.8 w/(m2 . oc)所以总传热系数:1/K = 1/+1/= 1/919+1/16802.8 = 0.00115K=869.6W/(m2.oC)1.6.3夹套传热面积其中Q=KF= oC得到f = q/k= 1238.04103/(869.6109.5)= 23.3需要检查

29、夹套的可能传热面积是否能满足传热要求。由于搅拌槽提供的最小传热面积:DIH = 3.14 2.99 4.32 = 40.6m2，该面积大于要求的传热面积F=23.6m2，因此夹套设计满足要求。图2反应器的基本结构1.7反应釜主要技术特征概述表9反应器的主要技术特征项目标志设计数据和类型选择妨碍混合并搅拌用具搅拌形式六叶片平叶片圆盘涡轮搅拌器叶轮直径d1.1米叶轮宽度b0.2米叶轮距釜底的高度c0.99米搅拌速度n1.2r/秒叶片数量z六搅拌力普通13041.3W传播附件数字挡板铌六挡板宽度w0.32米计数器应该做大锅搅拌罐的全部容积(不包括顶部)V29.1立方米液位深度h3.32米搅拌罐的实际

30、高度H4.32米搅拌釜经典数据输入(Data Input)(英)国防情报局(Defence Inteligence)密度指示器(Density Indicator)2.99米工作压力体育锻炼0.14兆帕搅拌罐厚度锡5毫米短上衣剪辑形式螺旋护套螺距P0.05米衣领缝隙E0.10米水套冷却水速度u1.99米冷却水每小时带走热量。Q1189.32千瓦搅拌液体侧的对流传热系数890瓦/(平方米摄氏度)夹套侧冷却水的对流传热系数16802.8瓦/(平方米摄氏度)搅拌槽总传热系数K869.6瓦/(平方米摄氏度)要求的护套面积F23.3平方米由于釜内介质具有一定的腐蚀性，要求釜体和釜盖表面应衬铅(铅层厚度为

31、6-8层)并衬两层耐酸瓷片。考虑到搪铅工艺的实施和搪铅过程中的铅中毒，釜体和釜盖必须用法兰连接。此外，考虑到釜式介质的反应速度难以控制，对介质有腐蚀性，安全阀不宜作为本设备的超压泄放装置，因此本设备的超压泄放装置选用泄放直径为200mm的爆破片(3mm厚的铅平爆破片和2mm厚的耐酸橡胶板)。2.冷凝器的设计与选择对于第二阶段酯化反应，由于是可逆反应，过程中会生成水，会影响反应的进程。因此，需要将水从反应釜中取出，以促进反应向产物方向进行。在反应液中，异辛醇会带水出反应釜，作为带水剂，会浪费原料。因此，在反应釜上安装热交换器和分离器，以排出和回流异辛醇。这里以二次反应第一釜为例进行换热器的计算和

32、选择。2.1选择热交换器的类型。当反应温度低于200时，两种流体的温度变为:进入换热器的热流体温度为190，出口温度为600；冷流体(循环水)入口温度250C，出口温度550C，换热器采用循环冷却水冷却，冬季运行时入口温度会降低。考虑到这一因素，估计换热器的管壁温度与壳壁温度相差较大，初步确定选用带膨胀节的固定管板式换热器。2.2流动空间和流速的确定由于循环冷却水容易结垢，为了方便除垢，循环冷却水走管道，热流体走壳程。选用碳钢管，管道流速为0.5m/s2.3传热面积的确定两种流体的进出口温度为:热流体(来自换热器的气体)20060冷流体(水)55 25因此，传热的驱动力:Tm =77.46分子

33、量:邻苯二甲酸酐148.12异辛醇130.0dp390.3H2O 18表10进入冷凝器的气体比热容成分异辛醇水N2比热KJ/(kg。)2000年c600摄氏度2000年c600摄氏度2000年c600摄氏度2.2251.7154.5054.1780.7960.745成分kmol35.2514.100.32216产生热量Q1千焦/小时1263853.5154262.21016.6Q1=mcpT，T=1400Cq1=1263853.5+154262.2+1016.6=1419132.3kj/h表11凝析油组分的汽化热及液体的热容成分异辛醇水气化热wr KJ/mol61.9940.69液体比热KJ/

34、(kg。)2.2944.178成分kmol/h35.2514.10放热kJ/h2185147.657372.9总冷凝热Q2 = 2185147.6+57372.9 = 2758876.6 kj/h总q = Q1+Q2 = 1419132.3+2758876.6 = 4178008.9 kj/h = 1160.6 kw因此，冷却用水量:W水=总传热系数K=869.6W/(m2.oC)管道流体的定性温度t=(55+25)/2=40oC，循环冷却水的物性数据密度= 992.2千克/立方米恒压比热容cp=4.174KJ/(kg。)导热系数为0.6338瓦/(平方米摄氏度)粘度为0.000656帕秒由公

35、式Q=AK Tm可得a = Q/(kTM)= 116060/(77.46869.6)= 25.47 m2。考虑到15%的余量，a = 1.15a = 29.3m2。2.4工艺尺寸的计算2.4.1确定管道数量n选用碳钢管，管流量0.5m/s，按单管程计算管字数:carbon steel pipe is selected, and the pipe flow rate is 0.5m/s. Calculate the number of pipe words by single pipe pass:对于四个管程，l = L1/4 = 1.5米管道数量n1=4n=2402.4.2管道的布置和管道间距

36、的确定设计成正三角形排列，管间距a=32mm。2.4.3壳体直径的确定壳体直径:Di=t(nc-1)+2do式中:di换热器直径，mm；Nc穿过管束中心线的管子数，呈正三角形排列，；Do 换热管的外径，mm；所以Di=32(19-1)+225=625mm，四舍五入为700mm。挡板采用拱形挡板，拱形挡板的圆形缺口高度为壳体直径的25%，因此圆形缺口截断高度为:h=175mm。取挡板间距B=0.3Di，则B=210mm。挡板数量NB=L/B -1 =6.767，挡板圆形面水平组装。根据化工设备力学基础，挡板最小厚度为4mm，挡板外径为696mm，挡板开口直径为 25.80+0.41，材质为Q23

37、5-A钢。选用 16拉杆，共6根，材质为Q235-AF钢。接管壳体流体进出口管道:管道的热流体流速为5m/s管道流体进出口连接:当连接管的冷却水流量为2.99米/秒时，连接管径为标准直径是90毫米。2.5.蛋壳厚度壳体由20R钢制成，壁厚计算公式为:s = PcDi/(2t-Pc)式中:PC为计算压力，取Pc为11.1 = 1.1 MPa；Di = 700mm毫米；=0.85“”80 = 130 MPa(假设壳体温度为80)s = 7001.1/(21300.85-0.11)= 3.18毫米C2 = 2mm；C1=0.25mm，四舍五入后S=6mm，复检后6 6% = 0.36 0.25，所以

38、最终取C1=0.25mm。因此S=6mm2.6热交换器压头的确定上下封头采用标准椭圆封头，封头尺寸为DN14005。曲面高度h1=100mm，直边高度h2=25mm，材料选用20 R钢。2.7容器法兰的选择材料采用16MnR钢，按/4703-2000标准选用PN1.6Mpa、DN400mm的榫槽密封面长颈焊接法兰。2.8孔洞加固换热器封头和壳体上的管口需要加强，在开口外侧焊接一块与容器壁材质和厚度相同的20R钢板，即5mm厚。2.9支持选择型号/4712-92鞍式BI 700 F。2.10冷凝器设计总结表12冷凝器设计总结主体直径(毫米)700隔板数字七壁厚(毫米)六间距(毫米)210端盖(椭

39、圆形)半径(毫米)700高度(毫米)175高度(毫米)100直边高度(毫米)25装管管长1630拉杆尺寸(毫米)16数字300数字六尺寸(毫米)252.5接管壳体流体进出口管公称直径:410mm，厚度4mm不凝气体排放喷嘴公称直径:20mm，厚度3mm管道流体进出口管公称直径:90毫米，厚度4毫米通过次数四动词 （verb的缩写）环境保护和劳动安全1.1 .“三废”的处理。DOP生产工艺生产过程中工业废水的主要来源是酯化反应产生的水；多次中和后含有单酯钠盐等杂质的废碱；洗涤粗酯的水；脱醇过程中汽提蒸汽的冷凝水，其成分大致如下:表12酯化液和中和废水成分酯化反应溶液%中和废碱液毫克/升圆形容器9

40、0.4圆形容器2000邻苯二甲酸酐7.83邻苯二甲酸酐2000单邻苯二甲酸辛基酯0.065单邻苯二甲酸辛基酯钠1000硫酸单辛酯1.16单辛基硫酸钠23000硫酸单辛酯0.19单辛基硫酸钠4000这种处理方法首先应该减少生产过程中废水的排放。例如，如果在本设计中使用非酸性催化剂，则可以省去中和和水洗两个过程；其次，当然废水处理是不可避免的。一般来说，整个处理过程分为回收和净化两个层次。回收时必须考虑经济效益。如果回收有效成分的成本很高，不如用少量的碱破坏掉。本设计回收的辛醇一部分直接循环到酯化部分，另一部分需要分馏和催化加氢。生产废水(COD值700 1500 mhg/L)可经活性污泥处理后排

41、放。DOP生产过程中的安全问题化工产品生产是一个高危行业，所以在整个化工生产中，必须考虑设备安装、施工、操作等各个方面的安全因素。，并在设计过程中进行周密考虑，最大限度地消除安全隐患，将事故概率降到最低。在设计中，工艺中要考虑的安全系数主要是避免设备和管道的截止压力超过允许超压而造成灾难性事故。一般采用安全泄压装置同时排放管道内的介质，使管道的截止压力迅速下降。可用于设备和管道的安全泄压装置主要有爆破片和安全阀，也可在管道上加装安全水封和安全放空管。介质的易燃性和爆炸性是相互联系的，防爆的首要措施是防火，所以DOP生产的安全首先要从防火入手。根据DOP生产的特点，应采取以下防火措施:输送原料和

42、产品的罐体和管道附近严禁火源，并有明显的标志和标牌。车间内不得存放易燃物品，保持地沟畅通，防止易燃气体和液体积聚，并加强车间通风。电气设备应防爆，电缆和电源应绝缘良好，以防止电火花。安全接地以防止静电。有必要的消防设备。DOP生产中防爆应注意以下几点:严格执行压力容器和承压设备使用管理的有关规定，操作人员必须经过严格培训。运行中不随意改变工艺参数，不超温超压，提高设备服务水平。(3)压力容器和管道的安全设施齐全，灵敏可靠，如安全阀、压力表、防爆板、联锁信号和自动调节装置等。严格执行防火规定和安全技术措施，严格控制爆炸介质不升至爆炸区域。不及物动词设计结果的评估和总结经过一段时间的资料查询、文献

43、检索和设计安排，在老师的指导和同学的帮助下，我们小组顺利完成了本次课程设计。本设计本着“技术先进、技术可靠、系统科学、经济合理、安全环保”的原则，根据课程设计任务书，遵循工程设计的规则和要求。设计思路清晰，能结合生产实际辅助设计，引用的数据和相关公式准确，设计数据和设计结果可靠，感觉本次课程设计比较理想。本设计对比了目前国内工业生产中的DOP，有两种典型的工艺流程:1。酯化-脱醇-中和及水洗-汽提-干燥-过滤；2.酯化、中和、水洗、脱醇、汽提、干燥和过滤。具有公用工程消耗低、热能利用合理、可生产多种品牌的DOP产品等优点。此外，根据国内条件和生产运行经验，在借鉴第一类典型工艺流程的基础上，采用

44、非酸性催化剂，可省去中和、免洗涤两道工序，设计了新的国内工艺流程。是一种更适合中国国情的生产方式。与一般工艺相比，本工艺设计具有以下优点:(1)原料的预热处理提高了原料的转化率，苯酐在一级酯化釜中的转化率接近100%。(2)氧化铝与辛酸亚锡的比例为1: 1，是非酸性催化剂。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。同时可以省去中和和水洗两道工序。(3)酯化反应在常压下进行，通过对传统工艺的改进，能耗大大降低，生产过程的稳定性和连续性大大提高，符合现代工艺绿色高效生产的要求。(4)废水处理分为回收和净化两个层次。根据实际情况，最大化回收

45、利用，变废为宝。本设计回收的辛醇一部分直接循环到酯化部分，另一部分需要分馏和催化加氢。产生的废水经活性污泥处理后排放，对环境无污染。既符合环保要求，又降低了综合生产成本。由于本设计是初步设计，在投入生产实践之前还需要更多的讨论和研究，这将改进技术，提高生产效率。在撰写设计的过程中，我们对本设计说明书进行了多次修改，但由于时间和水平的原因，错误是不可避免的。请各位老师指正。七。 HYPERLINK l _RefHeading_Toc262548186 致在设计和写作期间，本次设计得到了德拉老师的悉心指导，老师严谨的治学态度，我精益求精的工作作风，朴实无华，平易近人的人格魅力对我影响很深。本次设计的顺利完成离不开老师和同学们给予的指导和关心，尤其是我们设计团队全体成员的通力合作，迎难而上的精神值得发扬。在此，向