年产邻苯二甲酸二丁酯毕业设计方案

1、摘要邻苯二甲酸二丁酯（DBP）是广泛用于塑料加工业中一种良好增塑剂DBP生产工艺重要有三种：间歇法，半持续法和持续法。本设计采用半持续法生产工艺，用邻苯二甲酸酐和正丁醇进行酯化反映，以硫酸作为催化剂，生产工艺涉及酯化、中和水洗、脱醇、脱色过滤、废水解决等五个重要过程。本设计阐明书重要简介了生产工艺选取与拟定，物料和能量衡算，主体设备选型与计算、厂址选取及厂房布置、以及环保与劳动安全。核心词：邻苯二甲酸二丁酯（DBP）；苯酐；酯化反映；工艺设计AbstractDibutylphthalate(DBP)iswidelyusedinplasticsprocessingindustryasagoodp

2、lasticizer.TherearethreemainprocessesproductionofDBP：intermittent，semi-continuousprocessandcontinuousprocess.Thisdesignusesthesemi-continuousprocess，withophthalmicanhydrideandn-butanesforetherificationtosulfuricacidasacatalyst.Itsproductionprocessesincludingfivemainprocesses：etherification，neutraliz

3、ationandwashed，alcohol，filteringandbleaching，andwastewatertreatment.Thisdesignspecificationmainlyintroducestheselectionanddeterminationofproductiontechnology，thebalanceofmaterialandenergy,thecalculationandselectionofmainequipment,thesiteselectionandlayoutofplant,andenvironmentalprotectionandlaborsaf

4、ety.KeyWords：DibutylPhthalate(DBP)；PhthalicAnhydride;EsterificationReaction；ProcessDesign目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 第一章概述0 HYPERLINK l bookmark6 邻苯二甲酸二丁酯（DBP）构造与性能0 HYPERLINK l bookmark8 增塑剂发展趋势1 HYPERLINK l bookmark10 产品需求1 HYPERLINK l bookmark12 PVC行业基本状况1 HYPERLINK l bookmark14 DBP国内外需

5、求状况2 HYPERLINK l bookmark16 第二章工艺流程选取4 HYPERLINK l bookmark18 2.1生产工艺拟定4 HYPERLINK l bookmark20 DBP合成原理4 HYPERLINK l bookmark22 催化剂选取5 HYPERLINK l bookmark24 对甲苯磺酸催化合成邻苯二甲酸二丁酯5 HYPERLINK l bookmark26 树脂催化合成邻苯二甲酸二丁酯5 HYPERLINK l bookmark28 无机盐催化合成邻苯二甲酸二丁酯5 HYPERLINK l bookmark36 杂多酸催化合成邻苯二甲酸二丁酯6 HYPE

6、RLINK l bookmark38 相转移催化合成邻苯二甲酸二丁酯7 HYPERLINK l bookmark40 催化剂拟定7 HYPERLINK l bookmark42 2.3工艺流程拟定8 HYPERLINK l bookmark44 生产工艺对比与选取8 HYPERLINK l bookmark46 工艺流程拟定9 HYPERLINK l bookmark48 工艺流程简介10第三章原料与产品指标12 HYPERLINK l bookmark54 3.1原材料供应与指标12 HYPERLINK l bookmark56 邻苯二甲酸酐12 HYPERLINK l bookmark58

7、 正丁醇12 HYPERLINK l bookmark60 辅助材料供应123.2产品原则及技术参数13 HYPERLINK l bookmark64 第四章物料衡算14反映釜（R0201）15调配罐（V0202）18粗酯罐（V0203）18水洗釜（V0204）18蒸馏塔（R0202）20过滤器（X0201）21分水罐（V0205）22 HYPERLINK l bookmark80 全装置物料衡算23 HYPERLINK l bookmark82 全装置物料平衡计算23 HYPERLINK l bookmark92 全装置物料平衡表23 HYPERLINK l bookmark94 第五章能量

8、衡算25反映釜（R0201）25 HYPERLINK l bookmark96 物料吸热25 HYPERLINK l bookmark98 反映热26 HYPERLINK l bookmark100 反映釜总吸热27热载体供热错误!未定义书签。水洗釜（V0204）28 HYPERLINK l bookmark102 热量衡算28冷却水用量29蒸馏塔（R0202）29 HYPERLINK l bookmark104 物料吸热29蒸馏塔总吸热30加热蒸汽供热30冷凝器冷却水用量305.3.5冷却水用量315.4全装置热量平衡31 HYPERLINK l bookmark106 第六章重要设备有关计

9、算及选型33搅拌反映釜336.1.1反映釜体积33 HYPERLINK l bookmark120 6.1.2反映釜直径和高度33 HYPERLINK l bookmark142 6.1.3壁厚35 HYPERLINK l bookmark146 6.1.4夹套35 HYPERLINK l bookmark158 搅拌器设计选型36 HYPERLINK l bookmark172 6.1.6搅拌轴设计37 HYPERLINK l bookmark200 6.1.7传动装置38 HYPERLINK l bookmark198 反映釜传热计算396.2水洗釜426.2.1水洗釜体积426.2.2水

10、洗釜直径和高度42 HYPERLINK l bookmark212 6.2.3壁厚436.2.4传动装置错误!未定义书签。6.3过滤器44 HYPERLINK l bookmark218 其他设备45 HYPERLINK l bookmark220 正丁醇原料储罐45正丁醇计量罐456.4.3搅拌配料罐45 HYPERLINK l bookmark228 6.4.4分液罐45 HYPERLINK l bookmark234 6.4.5混合气体（水、正丁醇）冷凝器46 HYPERLINK l bookmark236 DBP产品冷凝器46 HYPERLINK l bookmark240 正丁醇进料

11、泵46 HYPERLINK l bookmark248 联苯输送泵47 HYPERLINK l bookmark258 6.4.9料液输送泵486.6主设备一览表49 HYPERLINK l bookmark260 第七章厂址选取及厂区布置52 HYPERLINK l bookmark262 厂址选取52 HYPERLINK l bookmark266 厂址选取原则52 HYPERLINK l bookmark264 7.1.2厂址选取52厂房布置54 HYPERLINK l bookmark270 7.2.1总图布置选取原则54 HYPERLINK l bookmark272 7.2.2车间

12、平面布置阐明55 HYPERLINK l bookmark274 第八章环保与劳动安全56 HYPERLINK l bookmark276 8.1项目拟采用环保原则56环保办法568.3污染物排放及解决57 HYPERLINK l bookmark282 8.3.1废渣来源57废渣解决办法578.3.3废水与废气57 HYPERLINK l bookmark284 8.3.4噪声控制57 HYPERLINK l bookmark286 安全管理57 HYPERLINK l bookmark288 8.5消防办法和管理58 HYPERLINK l bookmark290 8.5.1消防办法58

13、HYPERLINK l bookmark292 8.5.2消防管理58 HYPERLINK l bookmark294 参照文献59第一章概述1.1邻苯二甲酸二丁酯(DBP)构造与性能构造DBP名为邻苯二甲酸二丁酯，分子式为C16H22O4，相对分子质量为278,构造式为：性能成品邻苯二甲酸二丁酯(DBP)是无色透明液体，可燃，具备芳香气味。凝固点-35C(238K)，沸点340C(613K)，着火点202C，蒸气压1.3Pa(20C)，密度(20C):1.05g/cm3，折光指数1.4900，闪点157C(闭杯)。邻苯二甲酸二丁酯(DBP)是产量和用量最大通用型增塑剂之一，重要用于聚氯乙烯、

14、纤维素、树脂等生产，具备色泽浅、毒性低、耐低温、化学稳定性好等特点；同步DBP可溶于醇、醚、苯等各种有机溶剂，可用作胶粘剂和油墨添加剂或杀虫剂，亦可用于合成橡胶、醋酸纤维等合成材料做软化剂，用途非常广泛，市场需求量大。邻苯二甲酸二丁酯对各种树脂具备很强溶解力。重要用于聚氯乙烯加工，可赋于制品良好柔软性。由于其相对价廉且加工性好，在国内使用非常广泛，几与DOP相称。但挥发性和水抽出性较大，因而制品耐久性差。该品是硝酸纤维素优良增塑剂，凝胶能力强。用于硝酸纤维素涂料，有较好软化作用。稳定性、耐挠曲性、粘着性和防水性皆优。此外，该品还可用作聚乙酸乙烯、醇酸树脂、乙基纤维素、氯丁橡胶以及丁腈橡胶增塑剂

15、、还可用于制造油漆、粘接剂、人造革、印刷油墨、安全玻璃、赛璐珞、染料、杀虫剂、香料溶剂、织物润滑剂等。最新研究成果表白，DBP在培养基上能抑制HL-60细胞生长，是一种具备抗癌功能试剂。1.2增塑剂发展趋势中华人民共和国塑料制品行业已持续十余年保持良好发展态势2，实现了稳定健康发展，而增塑剂是当代塑料工业最大助剂品种，同步，它也是世界产量与消费量最大塑料助剂之一。当前，全球塑料助剂用量预计约为1000万吨/年，其中增塑剂占塑料助剂总产量比例约为60%。当前增塑剂行业发展趋势重要有如下几种方面：1、生产方面，主增塑剂如DOP、DBP等趋于持续化大生产，而特殊增塑剂趋于多品种、小批量间歇生产。2、

16、产品方面，老式、便宜但安全风险较大邻苯二甲酸酯类增塑剂逐渐被新型、安全性相对较高DOTP（对苯二甲酸二辛酯）、偏苯三酸类增塑剂所取代，这一趋势在国外市场体现明显，而在国内由于价格等其他因素，邻苯二甲酸酯类增塑剂如DOP、DBP等仍将被大量使用。3、国内增塑剂行业通过几十年发展，已经形成一定规模。当前，国内从事塑料助剂生产公司已有约1000家，但正向规模化、集约化方向进行构造调节。4、增塑剂生产趋势向大型化、持续化、微机控制化发展，单套生产能力已经达到10万吨/年以上。多品种系列化生产具备适应市场能力强、生产灵活性大特点，以满足不同塑料加工制品对特殊功能增塑剂品种需求。产品需求1.3.1PVC行

17、业基本状况聚氯乙烯（PVC）是一类性价比优秀、用途广泛高分子合成材料，是世界上最早工业生产化树脂品种之一，也是五大通用型合成塑料之一。它具备良好物理及力学性能，当前全球使用量在各种合成材料中高居第二。-,全球聚氯乙烯（PVC）市场需求以年均4%速度迅速增长，特别是某些发展中华人民共和国家，基于基本设施建设迫切需求，市场需求呈现迅猛增长态势。作为一种发展中华人民共和国家，国内聚氯乙烯树脂需求也将保持迅速增长，特别是在建材方面，近年来正处在高速增长期。随着国内市场国际化步伐加大，聚氯乙烯树脂包装材料和管材在水泥、化肥、粮食、食品、饮料、药物、洗涤剂、化妆品等领域都将有辽阔发展空间，其需求量会有大幅

18、度增长；此外，汽车、通讯、交通等领域对聚氯乙烯树脂需求也呈高速增长，国内聚氯乙烯树脂工业仍有较大发展空间。DBP国内外需求状况国内增塑剂行业通过几十年发展，已经形成一定规模，当前是亚洲增塑剂生产和消费最大国家。其中，邻苯二甲酸酯类增塑剂惯用作PVC生产中主增塑剂，用量占增塑剂总量80%垄断地位。邻苯二甲酸二丁酯(DBP)与PVC相容性好，塑化效率高，毒性很小，是PVC树脂很重要主增塑剂之一，随着PVC等产品大量生产，DBP增塑剂需求量必然大幅增长。DBP用途4重要涉及：大量用于聚氯乙烯(PVC)塑料中作主增塑剂增长制品柔软性，特别是用作软质制品塑化剂，其中PVC人造革增塑剂用量约占其用量50%

19、。用作硝酸纤维素优良增塑剂，凝胶能力强。用作合成橡胶增塑剂。用作涂料添加剂。用于硝酸纤维素涂料，有较好软化作用。稳定性、耐挠曲性、粘着性和防水性皆优。用作聚乙酸乙烯、醇酸树脂、乙基纤维素、氯丁橡胶以及丁腈橡胶增塑剂。用于制造油漆、粘接剂、人造革、印刷油墨、安全玻璃、赛璐珞、染料、杀虫剂、香料溶剂、织物润滑剂等。DBP用途如此广泛，特别PVC行业对其需求量极大，因此咱们可以预测：一方面,随着国内工业化和都市化进程持续，必将带动建材、农用薄膜、电缆等PVC应用领域发展，这将会支撑国内PVC产品需求保持较快增速。此外一方面，当前各个发展中华人民共和国家大量基本设施建设对PVC产品需求量非常之大，对于

20、国内PVC产品出口外销方面有利。因而，咱们可以预测得到DBP在国内外需求量是相称大。第二章工艺流程选取2.1生产工艺拟定2.1.1DBP合成原理当前工业上DBP合成多用苯酐和正丁醇为原料，在催化剂作用下通过酯化反映合成。DBP合成是一种连串反映5-6，大体分为两步：第一步为邻苯二甲酸酐（苯酐）与正丁醇发生醇解反映，生成邻苯二甲酸单丁酯，如方程（1）所示，该反映为放热反映，无需催化剂，为不可逆反映，反映速度较快，在120C条件下20min左右即可完毕；第二步为邻苯二甲酸单丁酯与正丁醇脱水生成DBP，如方程（2）所示，该反映为可逆吸热反映，反映速度较慢，需在催化剂作用下才干完毕，是整个酯化反映控制

21、环节因而，大多数针对DBP合成研究及其催化剂开发都是针对方程（2）所示反映进行。（1）反映过程中，反映温度提高可引起副反映，温度越高，副产物越多，酯化过程中重要副反映：ROH*HjS04ROSftOH七0ROH+H2SO4（ROSOj-tHiO反映过程中，控制恰当反映温度和选取硫酸催化剂适当用量可以减少副产物生成。2.2催化剂选取当前，国内外惯用DBP合成办法是由邻苯二甲酸酐与正丁醇在硫酸作用下酯化而成，该办法具备硫酸催化剂价廉、工艺成熟、产品收率较高等长处。随着时代进步,科学技术发展和环境意识加强，人们广泛开展了新型催化剂研究，先后筛选出一批比硫酸腐蚀小、污染少、易于分离和操作合成邻苯二甲酸

22、二丁酯办法。下面就近期国内在邻苯二甲酸二丁酯合成催化剂方面某些研究予以综述。对甲苯磺酸催化合成邻苯二甲酸二丁酯对甲苯磺酸(p-CHCHSOH-HO)是一种强固体有机酸，其对设备腐蚀性和三36432废污染比硫酸小，同步不易引起副反映，价廉易得，易于保管、运送和使用，催化剂用量小，是一种适合于工业生产办法，其催化合成邻苯二甲酸二丁酯优化条件是：0.05mol(7.4g)邻苯二甲酐，0.20mol(18.3ml)正丁醇，在0.0026mol(0.5g)一水对甲苯磺酸作用下回流分水3h，产品收率可达98.1%，产品纯度较高。树脂催化合成邻苯二甲酸二丁酯强酸性阳离子互换树脂是一种高分子磺酸，价廉易得，对

23、设备不存在腐蚀，不污染环境，不会引起副反映。树脂可以回收、再生和重复使用。它不溶于反映体系，容易从反映体系中分离，操作以便，产品收率高，是工业生产有用办法。杨志成等采用大孔强酸性阳离子树脂催化合成了邻苯二甲酸二丁酯，该法采用DOOX大孔树脂，在醇、酸酐比为4.0:1，催化剂用量2.0%，反映温度140C150C，反映4h,酯产率达90%以上。该催化剂活性高，热稳定性好，选取性好，产品质量达到分析品级。阎道亮等运用磺酸型阳离子互换树脂催化邻苯二甲酸酐与正丁醇回流分水，也合成了邻苯二甲酸二丁酯，产品收率达94%以上，树脂重复使用4次，产品收率不减少。无机盐催化合成邻苯二甲酸二丁酯有相称一某些无机盐

24、自身具备酸性，或者自身是Lewis酸，或者金属原子具备缺电子构造，可以与邻苯二甲酸酐中羰基配位，形成配位化合物而催化酯化反映进行。当采用0.05mol(7.4g)邻苯二甲酸酐，0.20mol(18.3ml)正丁醇，0.011mol不同硫酸盐为催化剂，回流分水2h,发现这几种硫酸盐催化活性顺序为：NaHSO-HO(酯收率92.1%)Fe(SO)HO(85.6%)42242CuSO5HO(61.0%)MnSO7HO(46.7%)NiSO6HO(22.3%)424242这里NaHSO-HO催化作用最佳，是合成邻苯二甲酸二丁酯良好催化剂。同步发42现硫酸氢钠难溶于反映体系，留在反映瓶中固体仍有一定催化

25、活性，只是每次稍有损失，使产品收率逐渐下降。而背面几种硫酸盐，反映后溶液浑浊，需要通过滤后才干进行后解决，操作较麻烦。曾庆乐研究了四氯化锡对合成邻苯二甲酸二丁酯催化作用。当酸酐与丁醇物质比为1:2.4，SnCl用量为2.021%，回流分水90min,酯化率达99.54%；若4SnCl为2.581%，反映60min,酯化率达95.25%。陈锚等发现运用SnCl-2HO制成SnO442也能催化合成邻苯二甲酸二丁酯，当酸酐与丁醇物质比为1:4,SnO用量占5%,140C320C回流分水280min,酯化率达98.5%，并讨论了其反映机理。戴志晖等运用稀土氧化物为负载组分，制成稀土沸石分子筛催化剂DZ

26、H21,这是一种固体催化剂，具备重复催化性能。她们运用这种催化剂1.0%(对酸酐而言)，在醇酸摩尔比2.5:1.1,40C在釜式反映器中反映24h，酸酐转化率达97.64%,邻苯二甲酸二丁酯收率97.64%,催化剂选取性100%，未发既有单酯、烯、醚副产物，是合成邻苯二甲酸二丁酯良好办法。8-9杂多酸催化合成邻苯二甲酸二丁酯杂多酸是由两种以上无机含氧酸缩合而成多元酸总称。它不但具备多元酸和多电子还原能力，并且其酸性和氢化还原性可以变换构成元素在很大范畴内系统调节，它对许多反映具备高催化活性和选取性，并且不挥发，对热稳定，污染少，可以大大减轻对设备腐蚀，可以再生和重复使用。王恩波等运用杂多酸为催

27、化剂合成了邻苯二甲酸二丁酯。采用HPWO,HSiWO和-HSiWO为均相催化剂，AlPWO为非均相催3124041139411391240化剂以及以活性炭为载体，负载量为20%负载杂多酸为催化剂，在酸酐与丁醇摩尔比1:3.5状况下，在125C230C下进行回流分水，发现均相催化剂用量为1/1000,非均相催化剂用量为1/10000及负载催化剂选取性均在99%以上，催化活性97%以上。杨水金等对杂多酸催化剂进行了改进，合成了固载杂多酸盐TiSiWO/TiO为催化剂催化合成12402邻苯二甲酸二丁酯，也获得较好效果。10相转移催化合成邻苯二甲酸二丁酯相转移催化是20世纪70年代以来发展起来一种新型

28、办法，对于某些过去难以进行或反映速度很慢反映起了增进作用。曹国安等在无水条件下由邻苯二甲酸酐与正丁醇反映先生成单丁酯，经碱中和后，与溴丁烷在相转移催化剂(三乙基苄基氯化铵)存在下发生酯化反映，生成邻苯二甲酸二丁酯。在使用三种碱(NaCO,KCO和KOH)中，2323发现KCO效果最满意，酯收率达95%，同步发当前第二步反映中微量水存在并不发生23影响。11催化剂拟定上面简介了随着国内外对环保及节能降耗规定日益提高，国内众多公司和研究单位致力开发某些新型酯化催化剂，这些催化剂各自具备一定特点，产品收率均相称高，其中不少具备较大实用价值。只要通过进一步进行实验与筛选，将会找到很有实用价值生产办法，

29、并增进邻苯二甲酸二丁酯合成事业进一步发展。但是由于催化剂成本、回收、操作复杂性、有关工艺开发成熟度以及技术推广等因素，新型酯化催化剂获得实际工业化应用不多，国内市场上DBP生产仍重要通过硫酸催化进行。因而，本设计选用硫酸催化剂，使用硫酸催化合成DBP优势在于如下几种方面：(1)硫酸催化剂作为刚也上惯用“三酸两碱”之一，产量大，成本价廉；(2)采用硫酸催化合成邻苯二甲酸二丁酯，产率较高且工艺成熟；(3)仅需低压蒸汽即可完毕，工艺操作条件简朴。2.3工艺流程拟定2.3.1生产工艺对比与选取DBP生产工艺重要有两种，间歇法和持续法。按生产持续化限度又可细分为间歇、半持续、持续三种流程。（1）间歇流程

30、投资小、设备简朴、生产灵活、易于小批量多品种生产，劳动强度大，需严格控制生产时间及操作条以保证产品质量，是国内DBP生产重要办法。杨维之12等通过对丁醇回流位置进行改造，减少了原料丁醇投入量，从而减少了丁醇回收系统操作费用并大大缩短了酯化反映时间，提高了产品质量并减少了生产成本。除此以外，采用多效蒸发原理解决含醇废水，在提高醇回收同步减少蒸发能耗，以达到节能降耗目，在DBP工业生产中也获得了较好使用效果。（2）半持续法是在间歇基本上改进，常用做法是酯化反映采用间歇操作，别的工序采用持续操作，以减少劳动强度，提高工艺自动化操控水平并优化生产工序。史耕等13在其2万吨/年装置工艺设计上借鉴了国外D

31、OP生产技术，对DBP间歇工艺进行了改造。其整体工艺流程类似图1所示。重要改进有：酯化工序采用两个并联酯化釜交替操作并采用氮封系统，改进了粗酯冷却系统和酯化釜加热构造，以减少操作时间，提高酯化生产率和产品质量，并实现节能降耗；（ii）在脱醇工序米用真空双塔串联脱醇工艺以强化脱醇脱臭和干燥效果，减少活性炭用量；（iii）该工艺还在产品脱色、过滤、以及废水气提方面加以优化，在改进产品质量同步减少了废水排放，节约了能耗。该工艺在实际生产中获得了较优节能指标，并减少了环境污染。3）持续法生产自控水平高、质量稳定、劳动强度低、能耗低、生产量大，但设备复杂、投资高、生产不如间歇法灵活，多用于大规模工业化生

32、产。其中，持续酯化及副产物丁醚持续脱除是DBP持续化工艺核心。岳金彩等14基于酯化动力学，采用了如图2所示阶梯式串联酯化釜实现了酯化反映持续生产，其中新鲜丁醇采用分段进料，回收丁醇、硫酸、以及苯酐等只在第一种酯化釜进料。岳金彩等还拟定了持续酯化流程及操作条件，指出采用此流程其苯酐转化率可达99.8%以上；该工艺采用了双塔流程分离副产物丁醚，并可得到高附加值高纯度丁醚。由于国内DBP生产规模普遍较小，较高投资及复杂流程限制了其工业化应用；且与间歇法相比，生产品种受工艺流程制约，不如间歇法灵活。因而，持续化DBP工艺在国内应用较少。图2逹续DBP酯化工序工艺流程拟定综上所述，由于半持续式流程简朴，

33、易控制、易操作，且设备简朴，投资少，因而本设计采用半持续法生产DBP,该工艺流程并不复杂，生产DBP时，和间歇式流程同样重要分酯化、中和水洗、脱醇、过滤精制、废水解决5个工序。其中，酯化工序采用间歇操作，在酯化工序后加入一种中间储罐，其她工序采用持续操作。工艺流程框图如下:正丁醇，硫酸苯酐*酯化4分液罐废水解决冋收醇脱色剂滤渣图3工艺流程框图工艺流程简介原料丁醇与催化剂计量后送入调配罐（V0202），混合溶解后用泵送至反映釜。苯酐为白色粉末状固体，称量后从反映釜（R0201）上大口径加料口加入。反映釜加热介质为联苯，由加热炉提供加热，联苯进口温度为240C，升温0.5小时，使釜内物料温度达14

34、0C。反映经酯解1小时，酯化6小时后完毕反映。反映过程中产生某些水（H2O）及未反映正丁醇（1-BUT）在反映结束后由釜顶蒸出，经冷凝器冷凝至92.7C成液相后，送至分液罐（V0205）静置，由于正丁醇稍溶于水，因此在料液静置后即会产生分层，上层为轻组分正丁醇，用泵输送回流至原料段循环使用；下层则为醇水溶液，送至废水解决流程。反映釜反映完毕后，反映物料先经粗酯罐（V0203）再输送至送入水洗釜（V0204）加碱液进行中和水洗。水洗后静置一段时间，水层送至废水解决工序。水洗后酯层送入真空蒸馏塔（R0202）进行减压脱醇工序，绝大某些正丁醇和水由塔顶蒸出，经冷凝器冷凝至92.7C成液相后，再送至回

35、收醇解决流程。蒸馏塔塔底物料由泵加压输送至过滤器（X0201）过滤、脱色，滤渣为活性炭、硅藻土、中间产物与未反映废料等固体物，作焚烧或填埋解决。通过滤脱色后料液即为产品邻苯二甲酸二丁酯（DBP）。依照工艺流程框图画出工艺流程简图如图4：M21r图4工艺流程图R0201-反映釜；R0202蒸馏塔；V0202-调配罐；V0203-粗酯罐；V0204-水洗釜；V0205分水罐;X0201过滤器；M1-原料正丁醇；M2-催化剂；M3-原料混合液；M4-原料苯酐；M5-气相产物；M6-回收醇；M7-废水；M8-粗产品A；M9-粗产品B；M10-碱液；M11冲和水；M12-粗产品C；M13-脱出醇；M14

36、-粗酯；M15-脱色剂；M16-滤渣；M17-DBP产品第三章原料与产品指标原材料供应与指标邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐，简称苯酐，是邻苯二甲酸分子内脱水形成环状酸酐，为白色固体，因而假定苯酐纯度为100%。苯酐当前广泛应用于化工、医药、电子、农业、涂料、精细化工等工业部门。国内苯酐重要用于生产邻二甲酸脂类增塑剂，好用苯酐约占苯酐总消费量60%，染料和油漆占25%，不饱和树脂和其她产品占15%左右。苯酐是一种重要有机化工原料，重要用于生产塑料增塑剂、醇酸树脂、染料、不饱和树脂以及某些医药和农药。在中华人民共和国规模以上（所有国有公司和年销售收入500万元以上非国有公司，如下同）苯酐行业中，近年公司

37、数量增长较快。，共有苯酐制造规模公司48家，其中亏损公司11家，从业人员8300多人。从苯酐供需状况看，国内仍是供不大于求，但近年来随着国内苯酐产量不断提高、进口量持续下降，自给率已达90%以上。预测将来几年，国内苯酐需求以每年12%左右速度增长，产量增速大体相称或稍高些，总看苯酐供应状况相称乐观。3.1.2正丁醇当前，国内重要正丁醇生产厂家有山东齐鲁石化、大庆石化、北京化学工业集团公司化工四厂、吉林化学工业公司、中华人民共和国石化与德国BASF合资扬子-巴斯夫公司。由此可知，正丁醇供应量也是相称足。正丁醇纯度为95%。辅助材料供应本项目采用浓硫酸为催化剂，本催化剂用量不大于0.3%，且来源充

38、分，国内也有许多此类催化剂厂家，足可满足本项目需要。选取采用浓硫酸纯度为93%(相对密度1.84)。过滤装置中采用某些活性炭、硅藻土作为过滤介质，活性炭在过滤装置中起着吸附作用，对原料进行分离解决。厂区附近均有许多化工产品供应商供应，可以节约材料运送费用。产品原则及技术参数成品邻苯二甲酸二丁酯(DBP)是无色透明液体，可燃，具备芳香气味。凝固点-35C(238K),沸点340C(613K),着火点202C,蒸气压1.3Pa(20C),密度(20C):1.05g/cm3,折光指数1.4900，闪点157C(闭杯)。工业邻苯二甲酸二丁酯应符合表2-1所示技术规定,该规定引用自GB/T11405-。

39、表3-1工业DBP重要技术指标项目指标优等品一等品二等品外观透明、无可见杂质油状液体色度(Pt-Co)99.599.098.0密度（200/（g/cm3）1.0441.048酸值（mgKOH/g）160水分/%CHOi8434912144在工艺条件下反映转化率为99%。CHO+CHOHDBP+HOii1214449催化剂2反映转化率为95%。由反映方程式i可得：中间产物CH14O4质量二8080.80 x222=6792.65kgB-112144278x0.95未反映中间产物质量=8080.80 x222x0.05=339.63kgB-1278x0.95参加第i步反映正丁醇质量=8080.80

40、 x74=2151.01kgB-12788080.80 x18反映生成水质里一一523.22kgB-1278由上及反映方程式i可得：反映所需苯酐总质量=6792.65x148=4574.18kgB-1，即30.91kmolB-1222x0.99未反映苯酐质量=6792.65x148x0.01=45.74kgB-1222x0.99参加第i步反映正丁醇质量=6792.65x74=2264.22kgB-1222因此需正丁醇总质量=2151.01+2264.22=4415.22kgB-1故生成水质量=523.22kgB-1由原料配比可知加入催化剂摩尔数为30.91x0.025=0.7727kmolB-

41、1加入正丁醇摩尔数为30.91x3=92.7198kmolB-1即硫酸质量=0.7727x98=75.72kg-B-i,加入正丁醇总质量=92.7198x74=6861.26kg-B-i未反映正丁醇质量=6861.26-4415.22=2446.04kg-B-1酯化釜中：塔底至少剩余水质量=75.72/0.7-75.72=32.45kg-B-1塔顶气相产物中水质量=523.22-32.45=490.77kg-B-1气相产物中丁醇质量=490.77/0.422-490.77=672.19kg-B-1塔底剩余丁醇质量=2446.04-672.19=1773.85kg-B-1由上述数据可得各物料质量

42、如下：M3（原料混合液）含正丁醇6861.26kg-B-1，硫酸75.72kg-B-1,即M3=6861.26+75.72=6936.98kg-B-1M4（原料苯酐）=4574.18kg-B-1M5（气相产物）：气相中水质量=490.77kg-B-1；气相中正丁醇质量=672.19kg-B-1即M5=490.77+672.19=1162.96kg-B-1M8（粗产品）：未反映苯酐45.74kg-B-1，硫酸75.72kg-B-1,塔底剩余丁醇1773.85kg-B-1，塔底剩余水32.45kg-B-1,未反映中间产物339.63kg-B-1，含产品DBP8080.80kg-B-1即M8=45.

43、74+75.72+1773.85+32.45+339.63+8080.80=10348.20kg-B-1对反映釜R0201做全物料平衡计算：M3+M4=6936.98+4574.18=11511.66kg-B-1M5+M8=1162.96+10348.20=11511.66kg-B-1即M3+M4=M5+M84.2调配罐（V0202）由4.1计算可知：M1（原料正丁醇）=6861.26kg-B-iM2（催化剂）=75.72kg-B-1M3（原料混合液）=M1+M2=6861.26+75.72=6936.98kg-B-1粗酯罐（V0203）由4.14.2计算可知：M8（粗产品A）：未反映苯酐45

44、.74kg-B-1，硫酸75.72kg-B-1,塔底剩余丁醇1773.85kg-B-1，塔底剩余水32.45kg-B-1，未反映中间产物339.63kg-B-1，含产品DBP质量为8080.81kg-B-1即M8=45.74+75.72+1773.85+32.45+339.63+8080.81=10348.20kg-B-1M9（粗产品B）：未反映苯酐45.74kg-B-1，硫酸75.72kg-B-1，塔底剩余丁醇1773.85kg-B-1，塔底剩余水32.45kg-B-1，未反映中间产物339.63kg-B-1，含产品DBP质量为8080.81kg-B-1即M9=M8=10348.20kg-B

45、-1水洗釜（V0204）由4.14.3计算可知：由粗酯：碱液=4：1，则2.5%碱液质量二M9/4=10348.21/4=2587.05kg-B-1碱液含NaOH量=2587.05X2.5%=64.68kg-B-1碱液含水量=2587.05-64.68=2522.37kg-B-1中和后总水含量=2522.37+32.45=2554.82kg-B-1溶于水丁醇约为水含量20%，则溶于水丁醇=2554.82X20%=510.96kg-B-i釜中剩余丁醇质量=1773.85-510.96=1262.89kg-B-1釜中剩余水质量=2554.82X10%=255.48kg-B-1分出水质量=2554.

46、82-255.48=2299.34kg-B-1由上述数据可得各物料质量如下：M9（粗产品B）：未反映苯酐45.74kg-B-1，硫酸75.72kg-B-1，塔底剩余丁醇1773.85kg-B-1，塔底剩余水32.45kg-B-1，未反映中间产物339.63kg-B-1，含产品DBP质量为8080.81kg-B-1即M9=45.74+75.72+1773.85+32.45+339.63+8080.81=10348.20kg-B-1M10（碱液）：碱液含NaOH量=2587.05X2.5%=64.68kg-B-1碱液含水量=2587.05-64.68=2522.37kg-B-1即M10=64.68

47、+2522.37=2587.05kg-B-1M11（中和水）：NaOH质量64.68kg-B-1，硫酸75.72kg-B-1，溶于水丁醇510.96kg-B-1，分出水2299.34kg-B-1未反映中间产物339.63kg-B-1，未反映苯酐45.74kg-B-1，即M11=64.68+75.72+510.96+2299.34+339.63+45.74=3336.07kg-B-1M12（粗产品C）：釜中剩余丁醇1262.89kg-B-1，釜中剩余水质量255.48kg-B-1，含产品DBP质量为8080.81kg-B-1即M12=1262.89+225.48+8080.81=9599.18k

48、g-B-1对中和釜（V0204）做全物料平衡计算：M9+M10=10348.21+2587.05=12935.25kg-B-1Mll+M12=3336.07+9984.57=12935.25kg-B-1即M9+M10=M11+M124.5蒸馏塔（R0202）由4.14.4计算可知：塔底产品中：含DBP质量=8080.81x（1-0.5%）=8040.40kg-B-1具有水质量=8040.40/99.5%x0.1%=8.08kg-B-1,含丁醇质量=8040.40/99.5%x（1-99.5%-0.1%）=32.32kg-B-1脱出醇中：具有水质量=255.48-8.08=247.40kg-B-

49、1，含丁醇质量=1262.89-32.32=1230.57kg-B-1含工序损失DBP质量=8080.81x0.5%=40.40kg-B-1由上述数据可得各物料质量如下：M12（粗产品C）：釜中剩余丁醇1262.89kg-B-1，釜中剩余水质量255.48kg-B-1，含产品DBP质量为8080.81kg-B-1即M12=1262.89+225.48+8080.81=9599.18kg-B-1M13（脱出醇）：具有水质量247.40kg-B-1,含丁醇质量1230.57kg-B-1含工序损失DBP质量40.40kg-B-1即M13=247.40+1230.57+40.40=1518.37kg-

50、B-1M14（粗酯）：含DBP质量8040.40kg-B-1具有水质量8.08kg-B-1,含丁醇质量32.32kg-B-1即M14=8040.40+8.08+32.32=8080.80kg-B-1对蒸馏塔塔（R0202）做全物料平衡计算：M12=9599.18kg-B-1M13+M14=1518.37+8080.80=9599.17kg-B-1即M12=M13+M144.6过滤器（X0201）由4.14.5计算可知：活性炭质量=8080.80X2%=161.62kg-B-1工序损失DBP质量=8080.80 x0.5%=40.40kg-B-1剩余DBP质量=8040.40-40.40=800

51、0.00kg-B-1由上述数据可得各物料质量如下：M14（粗酯）：含产品DBP质量为8040.40kg-B-1,具有水质量为8.08kg-B-1,含丁醇质量为32.32kg-B-1即M14=8040.40+8.08+32.32=8080.80kg-B-1M15（脱色剂）：活性炭质量161.62kg-B-1即M15=161.62kg-B-1M16（滤渣）：含活性炭质量为161.62kg-B-1,含工序损失DBP质量40.40kg-B-1即M16=161.62+40.40=202.02kg-B-1M17（DBP产品）：含产品DBP质量8000.00kg-B-1,具有水质量为8.08kg-B-1,含

52、丁醇质量为32.32kg-B-1即M17=8000.00+8.08+32.32=8040.40kg-B-1对过滤器（X0201）做全物料平衡计算：M14+M15=8080.80+161.62=8242.42kg-B-1M16+M17=202.02+8040.40=8242.42kg-B-1即M14+M15=M16+M174.7分水罐（V0205）由4.14.6计算可知：M5（气相产物）：气相中水质量=490.77kg-B-1；气相中正丁醇质量=672.19kg-B-1即M5=490.77+672.19=1162.96kg-B-1M6（回收醇）：被回收正丁醇质量=672.19-98.15=574

53、.03kg-B-1,即M6=134.03kg-B-1M7（废水）：气相中水质量=490.77kg-B-1溶于水中正丁醇质量=490.77X20%=98.15kg-B-1即M7=490.77+98.15=588.92kg-B-1对分水罐（V0205）做全物料平衡计算：M5=1162.96kg-B-1M6+M7=574.03+588.92=1162.95kg-B-1即M5+M11=M6+M74.8全装置物料衡算全装置物料平衡计算M1+M2+M4+M10+M15=6861.2675.72+4574.18+2587.05+161.62=14259.83kg-B-1M6+M7+M11+M13+M16+M

54、17=574.03+588.92+3336.07+1518.37+202.02+8040.4=14259.83kg-B-1即M1+M2+M4+M10+M15=M6+M7+M13+M16+M17全装置进出物料相等，符合质量守恒定律，物料平衡见表4-2及表4-3。全装置物料平衡表表4-2工艺流程物料平衡表单位：kg-B-1物料号苯酐正丁醇硫酸中间产物水氢氧化钠活性炭DBP总计M16861.266861.26M275.7275.72M36861.2675.726936.98M44574.184574.18M5672.19490.771162.96M6574.03574.03M798.15490.77

55、588.92M845.741773.8575.72339.6332.458080.8010348.20M945.741773.8575.72339.6332.458080.8010348.20M102522.3764.682587.05M1145.74510.9675.72339.632299.3464.683336.07M121262.89255.488080.809599.18M131230.57247.440.41518.37M1432.328.088040.48080.80M15161.62161.62M16161.6240.4202.02M1732.328.0880008040.40

56、表4-3进出物料平衡表（单位;:kg-B-1)进料出料名称质量kg名称质量kgM16861.26M6574.03M275.72M7588.92M44574.18M113336.07M1010348.20M131518.37M15161.62M16202.02M178040.40共计14259.83共计14259.83第五章能量衡算以每釜料作为计算基准反映釜(R0201)物料吸热由化工手册查得各物料热容及潜热如下：苯酐：C二0.280kcal/kg-C；P1正丁醇(1)：C二0.723kcal/kg-C；P2正丁醇(g)：C=0.461kcal/kg-C；p3正丁醇汽化潜热：q=92.8kcal

57、/kg；H2S04：C=0.199kcal/kg-C；24P4进料温度：25C反映温度：140C反映釜温度由25C升至140C(涉及物料液体升温、汽化热及气体升温)时，各物料吸热量：苯酐：Q=mf200Cdt=584.53x0.280 x(200-25)=28641.97kcal1125p1正丁醇：Q=mf184.5Cdt+mq+mf200Cdt2225p222184.5p3=1187.32xb.723x(184.5-25)+92.8+0.461x(200-184.5)=255587.25kcalHSO：Q=mf200Cdt=4.93x0.199x(200-25)=171.69kcal2434

58、25p4物料总吸热：Qi=Q1+Q2+Q3=28641.97+255587.25+171.69=285450.15kcal5.1.2反映热燃烧热计算公式：Q=48970m+10500n+x(cal/mol)燃式中：m物质燃烧所需要氧原子数；n物质燃烧后生成水分子数；x一修正值则各物质燃烧热计算：苯酐：CHO+15/2O2T8CO+2HO84322Q=48970X15+10500X2+1812=757362cal/mol1正丁醇：CHOH+6O2T4CO+5HO4922Q=48970X2X6+10500X5+12=640150cal/mol2DBP：O人+39/2O2t16CO+11HO1622

59、422Q=48970X63+10500X19+1812=2027142cal/mol4反映2中生成水是放热反映，消耗热量=483.6kJ/mol=115533.47cal/mol总反映热为：AQ=工Q-工Q生成物反应物=100X(+3.47)-757362-200X640150=-96962cal/mol因此25C时每釜料反映热：AH=-96962X3.0444=-295191.11kcal2反映时在140C下进行，假设反映经历如下历程：由化工手册可查得：正丁醇：C=0.28p1kcal/kg-C；H2O(l)：C=0.67p2kcal/kg-C；H2O(g)C=0.42p3kcal/kg-C

60、；DBP：C二0.50kcal/kg-Cp4计算如下：AH=mJ25Cdt-Q=584.53X0.28X(25-200)-255587.25=-284229.22kcal11200p12AH(涉及DBP吸热，水汽化热及吸热)3AH=mJ197.5CdT+mq+mJ200CdT+mJ200CdT3225p222197.5p3425p4=180.00 x10.67x(197.525)+195+0.42x(200197.5)+1116.69x0.50 x(20025)=154662.73kcal故AH=AH+AH+AH=-284229.22-295191.11+154662.73=-424757.6