(荆鹏飞)年产5000吨邻甲基苯甲酸装置的工艺设计

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各位老师和同学年产5000吨邻甲基苯甲酸装置的工艺设计班级：化学工程与工艺092班学号：20214540218姓名：荆鹏飞指导老师：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生产车间布置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，结构为:

目前，邻甲基苯甲酸〔OTA〕主要应用于农药、医药及有机化工原料的合成，特别是作为生产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,简单比照见下表：

2工艺概述钴催化剂

通过比较上述3种合成方法,可以看出用空气液相氧化法〔环烷酸钴〕生产邻甲基苯甲酸的工艺流程简单、环境污染小、生产本钱一般、产品质量好、对设备的腐蚀性小,最适合于工业化生产，并且具有较大的工业应用价值，所以本设计按照方案2-2进行工艺设计。2.1工艺物料流程图2.2生产控制参数〔1〕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：135℃；反响压力：0.3MPa；反响时间：6h。

3.1物料衡算物料衡算式：ΣG进=ΣG出+ΣG损+ΣG积式中：ΣG进——输入物料量总和； ΣG出——离开物料量总和；ΣG损——总的损失量；ΣG积——系统中积累量。本工艺为间歇操作，ΣG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局部，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)(2)中和反响釜物料衡算(Kg/批)(3)酸洗反响釜物料衡算(Kg/批)(4)离心机的物料衡算(Kg/批)(5)枯燥器的物料衡算(Kg/批)(6)总物料衡算(Kg/批)

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+101.02〕×100%=98.9%≥98.0%，符合产品质量标准。3.2热量衡算Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6式中：Q1—所处理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传递的热量〔符号规定加热剂参加热量为“+〞，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—设备部件所消耗的热量,KJ；Q6—设备向四周散失的热量，又称热损失,KJ；热量衡算的基准以每批处理物料即5555.56Kg/批为基准。热量衡算温度基准一般规定为25℃,热量衡算式中各项计算。从上式中可得：Q2=Q4+Q5+Q6－Q1－Q3注意：本设计主要对催化氧化阶段进行了热量衡算。氧化反响釜热量衡算结果一览表从上表中可以看出Q2＞０，说明催化氧化过程需要加热。外界需要输入氧化反响釜的热量为2.28×107KJ。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〕生产设备一览表〔1〕氧化反响釜的主要结构尺寸表

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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/T4717。〔3〕生产设备一览表5生产车间布置图6.1

生产班制定员6.2

投资估算6经济效益核算6.3生产本钱6.4经济效益评价其中：〔1〕销售收入=产量×价格=5000×27000=13500(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=13500-8343.08=5156.92(万元)所得税=利润总额×25%=5156.92×25%=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135℃，0.4MPa下反响6个小时，该工艺流程短，生产技术成熟可靠，对设备要求不高，产品质量和纯度都较高〔98%〕。2.通过物料衡算、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、减少浪费现象。

7结论3.此次工艺选择的是搅拌反响釜，选用的材料为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.采用间歇式生产工艺，设备简单，由经济核算得，工程建成后，总投资8343.08万元，年净利润为3867.69万元，投资回收期为一年零八个月，由此可看出本工艺收益较高，经济效益较好。5.本工艺在三废方面的处理是合理的，不会给