(荆鹏飞)年产5000吨邻甲基苯甲酸装置的工艺设计

1、热烈欢迎 各位教师和同窗年产5000吨邻甲基苯甲酸安装的工艺设计班 级：化学工程与工艺092班 学 号：20214540218 姓 名：荆 鹏 飞 指点教师：王 延 飞副教授2021.05.31设计主要内容1 前言2 工艺概述3 物料和热量衡算4 工艺设备设计和选型5 消费车间布置6 经济效益分析7 结论8 致谢词 邻甲基苯甲酸OTA的分子式为C8H8O2，构造为: 目前，邻甲基苯甲酸OTA主要运用于农药、医药及有机化工原料的合成，特别是作为消费除草剂稻无草的主要原料；它也是杀菌剂灭锈胺、苯氧菌酯、肟菌酯及除草剂苄嘧磺隆的中间体；同时邻甲基苯甲酸OTA还可以用作农药杀菌剂磷酰胺、香料、氯乙烯聚

2、合引发剂MBPO、间甲酚、彩色胶片显影剂等有机合成中间体。1 前言 根据溶剂和钴催化剂的不同, 分为以下3种合成方法,简单对比见下表： 2 工艺概述序号合成方法工艺流程环境污染情况生产成本产品质量1硝酸氧化法一般严重很高很差2-1空气液相氧化法（醋酸钴）简单小较高较差2-2空气液相氧化法（环烷酸钴）简单很小一般好钴催化剂 经过比较上述3种合成方法,可以看出用空气液相氧化法环烷酸钴消费邻甲基苯甲酸的工艺流程简单、环境污染小、消费本钱普通、产质量量好、对设备的腐蚀性小,最适宜于工业化消费，并且具有较大的工业运用价值，所以本设计按照方案2-2进展工艺设计。2.1 工艺物料流程图2.2 消费控制参数1

3、投料配比质量比 邻二甲苯：环烷酸钴=100:0.3； 邻甲基苯甲酸OTA：氨=1:1.02； 邻甲基苯甲酸铵：硝酸溶液68%=2:1.03。2反响温度、压力和反响时间 反响温度：； 反响压力：0.3MPa； 反响时间：6h。 3.1 物料衡算物料衡算式：G进=G出+G损+G积式中： G进输入物料量总和；G出分开物料量总和； G损总的损失量； G积系统中积累量。本工艺为间歇操作，G积=0，衡算基准为Kg/批。 本设计包括催化氧化阶段、中和阶段、酸洗阶段、离心阶段和枯燥阶段五个部分，各阶段物料衡算表及总物料衡算表如下所示：(1)氧化反响釜物料衡算(Kg/批)输 入输 出序号物料名称质量序号物料名称

4、质量1邻二甲苯7101.361邻甲基苯甲酸5555.562空气13856.412邻二甲苯2769.533环烷酸钴21.303空气11709.384水735.305环烷酸钴21.306杂质188合 计20979.07合 计20979.07(2)中和反响釜物料衡算(Kg/批)输 入输 出序号物料名称质量序号物料名称质量1邻甲基苯甲酸5555.561邻甲基苯甲酸铵6244.502氨708.962水735.303水735.303邻二甲苯2769.534邻二甲苯2769.534剩余的氨13.90 5杂质6.12合 计9769.35合 计9769.35(3)酸洗反响釜物料衡算(Kg/批)输 入输 出序号物

5、料名称质量序号物料名称质量1邻甲基苯甲酸铵6244.501邻甲基苯甲酸5555.562硝酸溶液（68%）4358.792硝酸铵3266.733杂质6.123水735.304水735.304硝酸溶液1569.005杂质218.12合 计11344.71合 计11344.71(4)离心机的物料衡算(Kg/批)输 入输 出离心液序号物料名称质量滤饼滤液序号物料名称质量1邻甲基苯甲酸5555.561邻甲基苯甲酸5500.002杂质218.122杂质112.243水735.303水623.584硝酸溶液1569.001邻甲基苯甲酸55.565硝酸铵3266.732硝酸溶液1569.00洗水1水8345.

6、523水8457.244杂质105.885硝酸铵3266.73总 计19690.23总 计19690.23(5)枯燥器的物料衡算(Kg/批)输 入输 出滤饼序号物料名称质量产品序号物料名称质量1邻甲基苯甲酸5500.001邻甲基苯甲酸5444.452杂质112.24 2杂质101.023水623.58挥发物1邻甲基苯甲酸55.55 2杂质11.22 3水623.58总 计6235.82总 计6235.82(6)总物料衡算(Kg/批)输 入输 出序号物料名称质量序号物料名称质量1邻二甲苯7101.361邻甲基苯甲酸5555.562空气13856.412剩余邻二甲苯2769.533环烷酸钴21.3

7、03剩余空气11709.384氨708.964环烷酸钴21.305硝酸溶液4358.795剩余氨13.906洗水8345.526剩余硝酸溶液1569.007硝酸铵3266.738杂质112.249水9485.81合 计34392.34合 计34392.34 由以上物料衡算可以得到：每批产品的质量为5444.45纯产品。产品中邻甲基苯甲酸的质量分数为W=5444.45/5444.45+101.02100%=98.9%98.0%，符合产质量量规范。3.2 热量衡算Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6 式中： Q1所处置的物料带入设备总的热量,KJ； Q2加热剂或冷却剂与设备和物料

8、传送的热量符号规定加热剂参与热量为“+，冷却剂吸收热量为“-,KJ； Q3过程的热效率,(符号规定过程放热为“+；过程吸热为“-)KJ； Q4反响终了时物料的焓输出反响器的物料的焓KJ； Q5设备部件所耗费的热量,KJ； Q6设备向周围散失的热量，又称热损失,KJ； 热量衡算的基准以每批处置物料即5555.56 Kg/批为基准。 热量衡算温度基准普通规定为25,热量衡算式中各项计算。 从上式中可得： Q2 = Q4 + Q5 + Q6 Q1Q3留意：本设计主要对催化氧化阶段进展了热量衡算。 氧化反响釜热量衡算结果一览表输 入(KJ)输 出(KJ)Q1 7.84106Q41.09107 Q22.

9、28107 Q50Q3-3.06106 Q61.02106 合 计1.192107合 计1.192107 从上表中可以看出Q2，阐明催化氧化过程需求加热。外界需求输入氧化反响釜的热量为2.28107KJ。4 设备设计和选型 1氧化反响釜的设计与计算； 2冷凝器的设计与计算； 3消费设备一览表1氧化反响釜的主要构造尺寸表容积m3釜体材料00Cr17Ni14Mo2高合金钢钢板筒体直径mm夹套直径mm筒体高度m夹套高度m釜体的筒体和封头壁厚mm夹套的筒体和封头壁厚mm 16 2400 3 24 22600 10(2)冷凝器的设计与计算 选择固定管板式列管换热器,其型号为TB/T 4717。壳径，mm

10、 273 管子尺寸，m 252.5 公称压强，kPa 1.60103 管长，m 3公称面积，m2 4.8管子总数 32管程数 2管子排列方法 正三角形排列 序号设备名称规格、型号和材质数量（个）1氧化反应釜V16m3，材质为00Cr17Ni14Mo212中和反应釜V6m3，材质为不锈钢13酸洗反应釜V4m3，材质为Ocr13不锈钢14冷凝器TB/T 471715离心机SS800-N/G16离心泵50F-40A17离心泵50F-1618离心泵50F-16A19干燥器YZG-600210压缩机L2-10/8111空气贮槽V50m3，3120 x11917，不锈钢材质112邻二甲苯贮槽V25m3，3

11、120 x11917，不锈钢材质113邻甲基苯甲酸贮槽V15m3，2516x6760，不锈钢材质114液氨贮槽V5m3，1916x5165，材质为16MnR115硝酸贮槽V15m3，2516x6760，材质为玻璃钢13消费设备一览表 5 消费车间布置图 岗位 人数 备料投料12 氧化阶段9 中和阶段6 酸洗阶段6 离心阶段6 干燥阶段6 三废处理9 产品打包9 仓库管理6 维修技术人员12 总监1 总计82 估算投资资金/万元1.固定资产投资2132建筑工程350设备17822.工程建设及其他费用1123.流动资金500投资总计27446.1 消费班制定员6.2 投资估算6 经济效益核算序号项

12、目单位单价（元）年消耗生产成本（万元/年）1原辅材料1.1邻二甲苯吨45006391.262876.071.2环烷酸钴吨6500019.17124.612辅助材料2.1包装袋个2200000402.2木托盘个40200083燃料及动力3.1冷却水m33150000453.2电Kwh0.782300000179.43.3蒸汽m380700005604工资及福利费 2465制造费3905.1折旧费2805.2修理费 505.3摊销费05.4其它800生产总成本5599.086.3 消费本钱6.4 经济效益评价销售收入（万元）利润总额（万元）所得税（万元）年净利润（万元）投资回收期（月）135005

13、156.921289.233867.6920 其中： 1销售收入=产量价钱=500027000=00 (万元) ，邻甲基苯甲酸单价为27000元/吨。2利润总额=销售收入-总本钱=00-8343.08=5156.92 (万元) 所得税=利润总额25%=5156.9225%=1289.23(万元) 年净利润=利润总额-所得税=5156.92-1289.23=3867.69(万元) 注:所得税按利润总额的25%计。 3投资回收期=1+固定资产投资+折旧费/年净利润 =1+(2132.00+280.00)/3867.69 =1.62年(即1年8个月) 所以, 1年8个月即可收回本钱。 1.本设计采用以环烷酸钴为催化剂的空气液相氧化法来制备邻甲基苯甲酸OTA产品。在，0.4MPa下反响6个小时，该工艺流程短，消费技术成熟可靠，对设备要求不高，产质量量和纯度都较高98%。 2.经过物料衡算、能量衡算，本工艺的水和邻二甲苯可以循环利用，所以可大大地降低原料本钱、减少浪费景象。 7 结 论 3.此次工艺选择的是搅拌反响釜，选用的资料为00Cr17Ni14Mo2高合金钢钢板，反响釜的容积为16m3,反响釜筒体内径为2400mm，高度为3m。选用框式搅拌器，搅拌器的直径为2320mm。 4.采用间歇式消费工艺，设备简单，由经济核