化工设计作业

1、湖 北 大 学化学化工学院化工设计 癸二酸二辛酯（DOS）生产中脱醇车间的设计学生姓名 钟 敏 学 号 2005221106200067专 业 化学工程与工艺年 级 05 级 指导老师 杨世芳 日 期 2008-12-29 一 总论1.概述癸二酸二辛酯（DOS）是一种非常重要的化工产品，为优良的耐寒增塑剂，主要用于聚氯乙烯电缆料、薄膜、人造革的制品，亦可用作合成润滑油、精密机械油溶剂和合成橡胶软化剂。现在为#公司设计癸二酸二辛酯（DOS）生产装置一套。癸二酸二辛酯（DOS）可以由癸二酸和辛醇在硫酸催化下生成。生产流程见下图：图一 DOS生产方框图将癸二酸和辛醇在硫酸催化剂存在下在酯化罐中进行减

2、压酯化，同时加入一定量的活性炭。酯化温度为130-140，真空度约为93.326kPa 。粗酯经烧碱液中和，沉降，在70-80下在水洗罐中进行水洗，然后送入水洗沉降器沉降，分出废水后，送到脱醇塔于95.992-97.325kPa下脱去过量的醇；脱醇后的粗酯经压滤即得成品。2.文献综述癸二酸二辛酯（DOS）为优良的耐寒增塑剂，主要用于聚氯乙烯电缆料、薄膜、人造革的制品，亦可用作合成润滑油、精密机械油溶剂和合成橡胶软化剂。化学品中文名称： 癸二酸二辛酯 化学品英文名称： dioctyl sebacate 中文名称2： 皮脂酸二辛酯 英文名称2： bis(2-ethylhexyl)sebacate

3、技术说明书编码： 1406 CAS No.： 122-62-3 分子式： C26H50O4分子量： 426.66 健康危害： 目前，未见职业中毒的报道资料。燃爆危险： 本品可燃。 皮肤接触： 脱去污染的衣着，用流动清水冲洗。 眼睛接触： 提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。 吸入： 脱离现场至空气新鲜处。就医。 食入： 饮足量温水，催吐。就医。 危险特性： 遇明火、高热可燃。 有害燃烧产物： 一氧化碳、二氧化碳。 灭火方法： 尽可能将容器从火场移至空旷处。喷水保持火场容器冷却，直至灭火结束。处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音，必须马上撤离。灭火剂：雾状水、泡沫、干粉、二氧

4、化碳、砂土。 应急处理： 迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自吸过滤式防毒面具（全面罩），穿一般作业工作服。尽可能切断泄漏源。防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏：用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。也可以用不燃性分散剂制成的乳液刷洗，洗液稀释后放入废水系统。大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容。用泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。 主要成分： 纯品 外观与性状： 淡黄色液体。 pH： 熔点()： -55 沸点()： 248(1.20kPa) 相对密度(水=1)： 0.91 相对蒸气密度(空气=1)： 14.7 饱和蒸气压(

5、kPa)： 1.20(248) 溶解性： 不溶于水，溶于醇、苯、醚等。 主要用途： 用作塑料增塑剂。 禁配物： 强氧化剂。二。生产流程的确定在此负责由水洗沉降器后至成品包装前这一工段的工艺及装置的设计，即设计癸二酸二辛酯（DOS）生产中的脱醇车间。大致包括脱醇塔、塔顶冷凝器、塔底再沸器、压滤机等装置的设计。图二 生产流程简图三。工艺计算1.设计条件设计分离癸二酸二辛酯（DOS）与辛醇二元混合物连续操作的精馏塔（即脱醇塔）。已知条件如下生产能力 F=5 kg/s（按原料混合物计）；原料混合物中辛醇组分含量%（质量）；馏出液中辛醇组分含量%（质量）；釜残液中辛醇组分含量%（质量）；分凝器的蒸汽空间

6、压强 p=0.1MPa ；拟用填料塔，填充陶瓷拉西环填料。2.塔的物料衡算和操作回流比的确定（1）精馏塔的全塔物料衡算 由总物料衡算和易挥发性物料衡算可得如下两式由此二式求得釜残液量为并求得馏出液量为（2）最小回流比 将相组成由质量分数换算成摩尔分率同理可以求得最小回流比为（3）实际回流比令，称之回流剩余系数。给定不同的回流剩余系数，求出相应的回流比，用图解法在平衡线和操作线之间绘梯级求理论级数N，并计算N(R+1) ，列于表1所示。按表列数据，标绘N(R+1)与R的曲线，如图3所示表1 之间的关系1.071.361.742.333.305.26R1.802.282.933.925.558.8

7、3N231714.512.511.510.0N(R+1)64.455.857.061.575.398.3图三 图解法求实际回流比如图3 所示，最小乘积N(R+1)对应的回流比R=2.1 ，这时的回流过剩系数：1.68=1.25在图上画出R=2.1的精馏段和提馏段的操作线和浓度变化的梯级。3.精馏段与提馏段的质量流量（1）液体平均质量流量馏出液的摩尔质量可以认为等于易挥发组分辛醇的摩尔质量。精馏段的液体平均摩尔组成为精馏段的液体摩尔质量精馏段的液体平均质量流量提馏段的液体平均摩尔组成为提馏段中液体的平均摩尔质量为提馏段中液体的平均质量流量为（2）蒸汽平均质量流量精馏段中蒸汽平均摩尔组成为精馏段中

8、蒸汽平均摩尔组成为精馏段中蒸汽平均质量流量为提馏段中蒸汽的平均摩尔组成为提馏段中蒸汽的平均摩尔质量为提馏段中蒸汽的平均质量流量为四。主要设备的工艺计算和设备选型1.脱醇塔的塔径的计算取操作速度u 为蒸汽极限速度 的 70% ，则故精馏段的塔径为提馏段的塔径为选取上下塔两段为相同的筒体标准直径d=1.56 m 。（2）塔中整齐的实际操作速度分别为蒸汽极限速度的52%和60% 。（3）填料层高度填料层高度可按理论板数×等板高度求得。由以上过程可得，精馏段的理论板数为9 块，提馏段（再沸器除外）为10 块。关于液泛时等板高度，可以用下式计算式中 填料的比表面积； 填料的自由容积 平衡线平均

9、正切。对精馏段，=0.627 ；对提馏段=1.63 。A。精馏段填料层高度 的估算如下将有关参数代入上式，可得由于实际操作并不是在液泛下进行，因此，1.313 m 只是估算值。B。提馏段填料层高度的估算如下将有关参数代入等板高度计算式，可得C。塔中填料层总高度H 的估算如下一节填料层高取3 m ，则塔的填料层总节数为7 节，其中，精馏段为4 节，提馏段为3 节。表二 塔径与填料上、下方离空间高度塔径 d /mm /mm /mm400-100060015001200-220010002000240014002500（4）精馏塔的总高度精馏塔的总高度可以按下式计算式中Z 每节填料层高度；N 填料层

10、高度； 相邻两节填料层间的距离，m ，其间装有液体分布器，取 = 0.5 m ； 填料上方分离空间的高度 ； 填料与塔底间的距离 。故塔的总高度为（5）脱醇塔的工艺参数经过以上的综合计算，可的如表三所示的工艺参数 表三 脱醇塔的工艺参数项目参数蒸汽空间压强0.1MPa馏出物量1.73kg/s最小回流比1.68实际最小回流比2.1液体的平均质量流量9.29kg/s精馏段中蒸汽平均质量流量5.58kg/s精馏段中蒸汽平均质量流量6.04kg/s精馏段液泛时蒸汽的极限空塔速度1.96m/s提馏段液泛时蒸汽的极限空塔速度1.59m/s填料塔的塔径1.6m精馏段塔中蒸汽的实际操作速度1.02m/s提馏段塔中蒸汽的实际操作速度1.06m/s精馏段的填料层高度1.313m提馏段的填料层高度8.78m塔中填料层总高度20.6m脱醇塔的总高度27.5m五。脱醇塔的操作流程图四 脱醇塔的操作流程六 参考文献（1） 薛荣书等.化工工艺学.第二版.重庆：重庆大学出版社，2004（2） 韩冬