年产5万吨邻苯二甲酸二辛酯（dop）生产初步设计 毕业设计

1、酒 泉 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 2009 级 应用化工生产技术 专业题 目： 年产5万吨邻苯二甲酸二辛酯（DOP） 生产初步设计 毕业时间： 年 月 学生姓名： 刘晓臣 指导教师： 李丽 班 级： 09应化(5)班 年 月 日酒泉职业技术学院 09 届各专业毕业设计（论文）成绩评定表姓名刘晓臣班级09应化(5)班专业应用化工生产技术指导教师第一次指导意见1 整个格式严格按照学院的毕业设计格式要求排版；2 摘要上面不要题目，题目只写在封面上。3 关键字之间缺少符号。 2011年 6月 7 日指导教师第二次指导意见 年 月 日指导教师第三次指导意见 年 月 日 指导教师评语及评分 成

2、绩： 签字（盖章） 年 月 日答辩小组评价意见及评分 成绩： 签字（盖章） 年 月 日教学系毕业实践环节指导小组意见签字（盖章） 年 月 日学院毕业实践环节指导委员会审核意见签字（盖章） 年 月 日摘要 邻苯二甲酸二辛酯,简称DOP。分 子 式：C24H38O4 是重要的通用型增塑剂，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1：1比例复配催化剂年产5万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

3、、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。格式严格按照学院新的格式要求排版关键词：DOP ;异辛醇标点； ; 苯酐 ; 目录第一章 概述61.1增塑剂DOP的性质61.2产品用途61.3 DOP在国民经济中的重要性71.4 DOP的市场需求7第二章 生产工艺流程设计82.1生产工艺选择82.2生产工序991010112.3生产工艺流程图及其说明111112第三章 工艺计算133.1物料衡算13 设计生产能力1314153.2反应釜高度与底面

4、直径183.3反应釜温度与压力18第四章 设计结果评析与总结19参考文献.21致谢不列入目录里第一章 概述1.1增塑剂DOP的性质太简单，补充 邻苯二甲酸二辛酯， 又名邻苯二甲酸双 (2- 乙基己 ) 酯，简称 DOP，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0.9861(20/20 )，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；不溶于水，溶于乙醇、乙醚、矿物油等大多数有机溶剂。摄入有毒。对眼睛和皮肤有刺激作用。受热分解释出腐蚀性、刺激性的烟雾。有良好的电性能，但也有其不足点，

5、其在热稳定性、耐迁移性、耐寒性和卫生性方面稍差。   1.2产品用途邻苯二甲酸二辛酯是一种重要的增塑剂，主要用作 PVC 、赛璐珞的增塑剂、有机溶剂、合成橡胶软化剂,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。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。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45%

6、，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。1.4 DOP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。

7、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生产发展。第二章另起一页，之前加上生产原理，工艺条件 生产工艺流程设计2.1生产工艺选择 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

8、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

9、酸亚锡以1：1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1种技术用采用氧化铝与辛酸亚锡1：1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。

10、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，故拟采用第1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1：1比例复配催化剂。2.2生产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：230(2)进料粗酯含醇量：1617(3)降膜脱醇真空度：30 mbar(4)加热蒸汽压力：20ba由于在酯化

11、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：(1)Na0H水溶液浓度：0.3(wt)(2)水洗温度：95(3)粗酯：碱=6：1(vo1)(4)中和搅拌转速：180rmin(5)水洗搅拌转速：50rmin(6)NaOH单耗：04kgt DOP(7)中和水洗后酸值：001002KOH mgDOP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：1401600C(2)汽提塔顶部真空度：40mbar(3)干燥塔顶部真空度：99

12、mbar(4)粗酯量：汽提蒸汽量：10：1(wt)(5)干燥塔出口酯中含水量：001 005 (wt)在粗酯中加入活性炭，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：90(2)活性炭加入量：005 (wt)(3)芬达过滤器粗滤周期：48h(4)精滤后DOP色值：1015(HAzEN)2.3生产工艺流程图及其说明苯酐、异辛醇助滤剂无离子水NaOH催化剂、N2汽提脱醇过滤干燥中和水洗二级酯化一级酯化滤液产品废水 图1 DOP工艺流程

13、方块图 生产工艺流程说明附上生产工艺流程图，简述熔融苯酐和辛醇以一定的摩尔比(1:2.21:2.5)在130-150,最后一级酯化温度为220230）。 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0.3%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（1.322.67 kPa,5080）、干燥（1.32 kPa,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）

14、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99.3%。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7001500mg氧/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。第三章 工艺计算3.1物料衡算 设计生产能力 DOP年生产能力根据设计任务规定为年生产50000吨/年，取

15、工作日为330天，此规模采用连续操作比较合理。DOP      50000吨 年生产日        330天 日产DOP 50000？计算过程中，每一个设备，先要列出进、出料的组成，最后用表格形式显示计算结果/330=151.52吨 每小时生产      151.52/24=6.31吨 要求达到最后产品达规格产品规格：一等品 DOP  含量99.5%故每小时要得纯DOP为：6

16、.31×99.5%=6.28吨设整个过程之中DOP损失量为4%则实际每小时产纯DOP为6.28/（14%）=6.54吨分子量：苯酐 148.12 异辛醇130.0 DOP 390.3 H2O 18 根据一级酯化反应式： + H2O二级酯化反应式：第一步转化率为100%，第二步转化率为99.5%.一小时一级酯化反应釜 进釜 苯酐的量为：6.54×1000/390.3/0.995=16.84kmol 根据投料比 苯酐：异辛醇=1 : 2.2 异辛醇投入量为16.84×2.2=37.05 kmol 回流 异辛醇量13.47 kmol 总辛醇量37.05 +13.47 =

17、50.52kmol 出釜 异辛醇量为37.0516.84 + 13.47 =33.68kmol 邻苯二甲酸一辛酯的量 16.84kmol 进釜 异辛醇33.68 kmol 邻苯二甲酸一辛酯的量 16.84 kmol 氧化铝与辛酸亚锡复配催化剂量0.2kmol N2 5m3/h 出釜 第一釜的转化率XA=0.523 DOP的物质的量 异辛醇量为 邻苯二甲酸一辛酯的量16.84 8.81=8.03 氧化铝与辛酸亚锡复配催化剂量0.2 kmol 产生的水的物质的量n水= 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 nB:n水=2.5:1。所以nB=8.812.5=

18、22.02kmol/h N2 5m3/h,转化为摩尔流量：每一小时将有：3排出反应釜。 第四章 设计结果评析与总结经过一段时间的资料查询、文献搜索、设计整理，在老师的指导和同学的帮助下，我顺利地完成了本次课程设计。本次设计以“工艺先进、技术可靠、系统科学、经济合理、安全环保”为原则，依据课程设计任务书，遵循工程设计的规则与要求来完成，设计思路清晰，能结合生产实际辅助设计，引用资料和相关公式准确，设计数据和设计结果可靠，自我感觉本次课程设计完成比较理想。 本设计在比较了现行国内工业生产上DOP，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

19、过滤。由于第有公用工程消耗低，热能利用合理，可以生产多牌号的DOP产品等种优点，并且，结合国内条件和生产操作经验，在借鉴第1类典型工艺流程基础上，采用的是非酸催化剂，可革除中和不洗两个工序，设计国产化新的工艺流程。是一种较适合我国国情的生产方法。 本工艺设计与一般工艺相比，优势在于： （1）原料预热处理步骤提高了原料的转化率，使苯酐在一级酯化釜转化率接近100%。 （2）采用的是氧化铝与辛酸亚锡1：1比例复配非酸催化剂，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，同时可革除中和水洗两个工序。 （3）酯化反应在常压操作进行，对传统工艺的改进使得其能量消耗大为减少，生产过程的稳定性和连续性大为提高，符合现代工艺绿色高效生产的要求。 （4）进行废水处理分为回收和净化两级。根据实际情况，最大限度地回收利用，变废为宝。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