化工课程设计概述

化工课程设计主要内容：（一）技术和经济可行性研究报告（二）工艺路线与流程设计（三）物料和能量衡算及公用工程（四）设计说明书（五）主要设备选型及设计计算（六）车间布置设计㈠技术和经济可行性研究报告产品的确定和背景资料总述邻苯二甲酸二辛酯（DOP）是重要的通用型增加塑剂，主要用于聚氯乙烯树脂的加工，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。市场销售状态为无色透明液体。目前，邻苯二甲酸二辛酯（DOP）的主要生产原料为邻苯二甲酸酐和辛酯。因为约有50%的邻苯二甲酸酐和64%的辛酯消耗在邻苯二甲酸二辛酯（DOP）的生产上，因此在可行性研究前期，找到合适廉价的高纯邻苯二甲酸酐和辛酯的供应是至关重要的。通过选用适当的催化剂，通过间歇法和连续法都可以得到不错的收率和产品，因而均为可行的候选方案。在操作应密闭操作，局部排风，因为邻苯二甲酸二辛酯（DOP）受热分解释出腐蚀性、刺激性的烟雾对眼睛和皮肤有刺激作用，并且暴露在空气中遇到高温、强氧化剂，有引起燃烧爆炸的危险。背景和目标化工厂设计的可行性研究中第一步是确定出待生产化学品的关键化学性质、突出的市场问题以及生产中潜在的困难。应该总结出该化学品的主要应用领域并确定出目前的市场需求。在此阶段还要找出可能的生产工艺，并且初步评价其可行性。本节目的是建立起对苯酐的总体印象。化学结构和物理性质邻苯二甲酸二辛酯（DOP）是一种酯类化合物，由邻苯二甲酸酐和辛酯经过两步酯化得到，反应式如下：在室温下邻苯二甲酸二辛酯（DOP）呈无色或淡黄色油状透明液体。色度（APHA）＜30。酸度（以邻苯二甲酸计）＜0.01%.酯含量99%～100%。相对密度0.980～0.986g/cm3(25℃)，粘度80mPa.s（20℃）,58mPa.s(25℃)。凝固点-53℃，沸点386℃（0.1MPa）。闪点（开杯法）216～218℃,折射率1.4830～1.4859（20℃）。在水中溶解度＜0.01%(长期接触邻苯二甲酸二辛酯（DOP）可能引起皮肤过敏和产生刺激反应，或可能损害肝脏、肾脏。环境中的微量邻苯二甲酸二辛酯（DOP）是一种足以扰乱生态平衡和损害人体健康的污染物。研究证明，玩具中的DOP对肝脏和肾脏有慢性危害的潜在源。长期受高剂量的DOP侵害，会导致体重减少，肝的重量增大，肝细胞病理组织学发生变化，肾脏也会发生变化，最终会引发肝癌。应用和用途邻苯二甲酸二辛酯(DOP)是邻苯二甲酸酯类中产能、产量、消费量最大的增塑剂品种。增塑剂总量的90%左右用于PVC加工制品中，其余约10%用于涂料、胶粘剂、橡胶加工、聚氨酯、醋酸纤维素等。其中通用级DOP，广泛用于塑料、橡胶、油漆及乳化剂等工业中。用其增塑的PVC可用于制造人造革、农用薄膜、包装材料、电缆等。电气级DOP，具有通用级DOP的全部性能外，还具有很好的电绝缘性能，主要用于生产电线和电。食品级DOP，主要用于生产食品包装材料。医用级DOP，主要用于生产医疗卫生制品，如一次性医疗器具及医用包装材料等。在我国，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)主要产品规格大多停留在工业级和电缆级，而食品级和医药级则有赖于进口。从需求的地区分布看，我国DOP需求集中在江、浙、闽、粤地区，占全国总需求的90%左右，主要消费领域为PVC人造革、电缆料、收缩膜和压延膜、PVC地板墙壁纸和管材等。从上世纪开始，由于塑料工业的快速发展，世界范围内的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的产量逐年呈稳定增长趋势，目前DOP全球产能为2700万t/a，在国内有大约13家企业生产在生产邻苯二甲酸二辛酯(DOP)，最大装置规模是10万吨（单套装置为2.5万吨），最小装置规模为3000吨/年。国内总产量22万吨左右，市场需求大约在50万吨，2004年进口DOP产品30万吨，主要是高端产品（用于电缆、食品包装材料用），因此利用国内的苯酐和辛醇资源，开发生产高端DOP产品具有非常大的市场拓展空间。近年来由于国际原油价格的上涨导致原料价格增长，最终使DOP市场价格一直上涨，2004年达到1.3~1.5万元/吨，目前工业级DOP实际成交价格大约1.06~1.15万元之间。电缆用和食品包装材料用DOP价格在1.25~1.30万元左右。但是由于邻苯二甲酸二辛酯(DOP)对人体具有一定的危害性，目前正受到无危害性增塑剂(DINP)的威胁,而且DOP价格与国际原油价格密不可分近两年国国际原油价格波动较大，而且很难预料，本报告暂按近十年国内增塑剂平均价格进行测算，取价为1.15~1.25万元左右。基础化学邻苯二甲酸二辛脂，简称DOP。分子式：C24H38O4分子量：390是由邻苯二甲酸酐和辛酯在一定的催化和控制条件下酯化生成邻苯二甲酸二辛酯(DOP)，并伴随有水的生成。反应历程是先进行单酯化，生成苯酐单辛酯，再进行双酯化，生成邻苯二甲酸二辛酯，由于存在醇内脱水或生成其他异构体，降低了每千克原料所能得到的最高产量。合成反应是在液相中进行的，是吸热反应，因此在设计反应器时必须考虑提供足够的反应所需要的热量。根据反应式计算得到的最高产率是2.64kg(邻苯二甲酸二辛酯)/kg(邻苯二甲酸酐)，而实际生产中，对各候选工艺过程的评价生产邻苯二甲酸二辛酯(DOP)目前最普遍的原料是邻苯二甲酸酐和辛酯。生产工艺的不同主要区别于催化剂的选择，传统的催化剂是以硫酸为主的酸性催化法，该类催化剂价格便宜，技术成熟可靠，催化剂活性高，能耗低，但对设备有腐蚀，废水处理较复杂，回收醇须处理再回用；目前邻苯二甲酸二辛酯(DOP)生产中使用最广泛的催化法是非酸触媒催化法，该法技术成熟可靠，产品质量好，废水量少且易处理，回收醇质量高，对设备腐蚀性少，总投资费用省，但催化剂活性低于硫酸，反应温度较高。设计中主要应考虑的是工艺路线采用的是间歇生产方法，还是采用连续生产方法。两种生产方法都是可行的，而且各有优缺点。根据国家国标GB11406—89规定，产品需要纯化到99.7%左右。原料和产品对皮肤、眼睛和肺都有刺激作用。工厂操作人员在有可能接触到有害物质的任何场合都应该配戴适当安全护具。结论在室温下邻苯二甲酸二辛酯（DOP）呈无色或淡黄色油状透明液体。它热分解释出腐蚀性、刺激性的烟雾对眼睛和皮肤有刺激作用，并且暴露在空气中遇到高温、强氧化剂，有引起燃烧爆炸的危险，因此需要配戴适当安全护具。邻苯二甲酸二辛酯（DOP）作为化学中间体，用来生产PVC、涂料、胶粘剂、橡胶加工、聚氨酯、醋酸纤维素等邻苯二甲酸二辛酯（DOP）是由邻苯二甲酸酐和辛酯来生产，该反应是吸热反应。世界范围内邻苯二甲酸二辛酯（DOP）的需求稳中有降，前景不容乐观，但由于其价格低廉，又增塑效果好在亚洲市场任占主导地位。对于新筹建的工厂，邻苯二甲酸酐和辛酯的来源是可行性研究的一项重要内容。2可行性研究和市场评价总述进行了邻苯二甲酸二辛酯（DOP）生产的初步可行性研究，内容包括：市场评价：确定近年来邻苯二甲酸二辛酯（DOP）在全球范围、区域范围、国内范围的需求情况；固定投资、操作费用和原材料费用的初步估算：用以确定产品的销售是否有竞争力。在此阶段，项目看起来是可行的。2.1市场评价国外生产现状到1999年底,全球增塑剂生产能力为766万t，其中北美144万t，欧洲229万t，亚洲359万t,分别占全部的18.8%、29.9%、46.9%。到1999年底,全球的实际产量约为510万t,其中北美113万t,欧洲163万t,亚洲213万t分别占全部的22.2%、32%、41.8%。美国、西欧、日本增塑剂已发展到成熟期,近几年增长缓慢。国外主要增塑剂生产厂家见表国外主要增塑剂生产厂家1999年单位:万t地区公司能力品种美国埃克林公司34.50邻苯酯类、已二酸酯、偏苯三酸酯伊斯曼化学公司22.50邻苯酯类、已二酸酯、对苯酯、偏苯三酸酯ArstechChemialCo.9.50邻苯酯、已二酸酯、对苯酯、偏苯酯西欧荷兰埃克林公司30.00邻苯酯7.70邻苯酯埃尔夫·阿托3.20邻苯酯BP化学公司7.00邻苯酯BASF公司22.00邻苯酯、已二酸酯、聚合型、马来酸酯NesteOx6AB3.00邻苯酯类日本协和油化公司17.00邻苯酯窒素石化7.00邻苯酯类、已二酸酯三菱化学7.50邻苯酯三菱瓦斯化学6.00邻苯酯、偏苯三酸酯新日本化学11.60邻苯酯、偏苯三酸酯积水化学12.00邻苯酯、已二酸酯、偏苯三酸酯东邦理化5.00邻苯酯(注:数据由化学工业部规划院提供)国外市场现状及预测1998年美国、西欧、日本增塑剂的消费量分别为94.5万t，111.6万t，50.2万t，其消费结构如表美国、西欧、日本增塑剂消费结构单位:万t名称美国西欧日本消费量结构(%)消费量结构(%)消费量结构(%)邻苯二甲酸酯类65.5069.30101.2090.7041.1081.90脂肪类化合物8.809.303.202.903.106.20环氧酯类5.305.60—*—*1.903.80偏苯三酸酯3.904.101.501.301.402.80磷酸酯类2.502.702.202.001.503.00聚合物类2.402.601.801.601.202.40其他6.106.101.701.50——合计94.50100.00111.60100.0050.20100.00(注:*包括在其它类中,数据由化学工业部规划院提供)1998年,美国DOP消费约65.5万t，消费结构为:建筑应用为45%，消费品为30%,医疗用品为25%。1998年日本邻苯二甲酸酯类消费41万t，其中:薄膜、片材用14.2万t，电线电缆用11.5万t建筑材料用4.2万t，垫圈/油管用2.7万t，PVC纤维/合成革用2.6万t，机械/工具用2.1万t，消费品用0.9万t，其它用2.9万t。DOP主要应用于PVC软制品，如薄膜、人造革、壁纸、地板、电线、电缆、鞋类、血袋等,故DOP的市场需求与PVC的软制品消费量紧密相关。1999年PVC全球消费量达2400，其中软制品占33%,，消费增塑剂达440万t,约占增塑剂消费总量的90%左右。1999年美国、西欧、日本的增塑剂生产及消费情况见1999年美国、西欧、日本增塑剂供消情况单位:万t名称美国西欧日本生产能力127191.482实际生产能力10115051消费量94.512850.2其中DOP消费量11.640.6824.7（注:数据由化学工业部规划院提供）美国、西欧、日本的增塑剂已发展到成熟期，亚洲是增塑剂最大的消费市场，也是增塑剂能力增加最多的地区。亚洲对邻苯酯类需求预测单位:万t项目1995年2000年2005年DOP120160200C9-10303550其他202530（注:数据由化学工业部规划院提供）从需求预测可看出，亚洲仍将以DOP为主导，占增塑消费量的70%以上国内生产现状1999年,我国DOP生产能力达到48万t,约占增塑剂生产总能力的50%,国内主要生产厂家生产能力及产量见表1。1999年至2000年间,广东有3家企业投产,每年新增生产能力约17万t,详见表2。以上13个生产厂家1999年的DOP生产能力已经达到了年产48万t,再加上广东新上装置的生产能力,国内的年产能力达65万t的水平。另外,由于看好大陆市场,台湾联城石化公司加快在大陆投资,首先将台中的年产12万t邻苯二甲酸二辛酯(DOP)全厂转移到广东省中山县,大林园的一条邻苯二甲酸酐生产线也加紧迁移,以供应大陆下游厂家的需求。若考虑1999年进口DOP27万t的量,我国每年实际DOP的市场供应能力约100万t。表1国内主要DOP生产厂家(1999年)单位:万t序号生产厂家能力产量1齐鲁增塑剂股份公司10.006.962山东宏信化工7.003.523金陵石化一厂7.004.604天津溶剂厂4.001.305北京华颖化工3.003.156哈尔滨化工四厂3.000.347哈尔滨化工试剂厂0.500.248福州医疗化工总公司1.000.509湖北博德化学公司2.000.3910杭州大自然1.000.6011河南庆安化工集团公司5.001.1312江苏化工农药集团2.000.3613浙江华泰精细化工公司1.351.35(注:数据由市场调研取得)表21999～2000年我国DOP新增生产能力单位:万t厂家规模品种备注广东中山市10DOP台湾联城石化公司聚合物化学品公司独资广东东莞3DOP与新加坡、日本合资广东-埃克森公司4DINP与埃克森公司合作国内市场现状及预测国内增塑剂主要消费于PVC软制品。以化工部规划院提提供的1998年消费情况为例,软质PVC制品量250万t,其中薄膜消费增塑剂约占24%,电线电缆料占6%,人造革占12.9%,鞋料占26.7%,玩具5.2%,地板、壁纸占18.3%,其它领域占7%,。当年共消费增塑剂约58万t。1998年共消费增塑剂58万t,其中DOP约34.5万t(当年产量18.85万t,净进口15.6万t)。国内PVC软制品应用领域不断扩展,使软制品在一段时间内仍处于主导地位。农业生产中的薄膜、塑灶布、棚布需要大量的PVC,且农用地膜的生产和消费仍是塑料制品发展的重要方面。预计未来5年,其年产量将达到100万t以上。制革业、箱包、沙发家具、电缆料对PVC需求也很旺盛。相应的增塑剂需求也不断增长。吹塑玩具、医用输液管、血袋等也需用大量食品级及医药级的DOP产品。根据PVC树脂的发展趋势,并考虑合成橡胶、醋酸纤维、皮革化工、油漆等行业的发展需求,我国DOP增塑剂需求量2001年达47万t,2005年将达51万t,2021年将达56万t。由于国内DOP产品规格大多停留在工业级和电缆级,因此进口产品中食品和医药级的产品占有相当比例。1999年进口DOP27万t,2000年进口30.6万t,成逐年上升趋势。国内厂家虽然生产能力较大,但深加工程度不够,无法满足特殊用户要求。我国加入WTO后邻二甲苯、苯酐、DOP、DBP的协议进口关税分别降至2.0%和6.5%,实施时间分别为2005年、2002年和2001年。进口产品将对国内市场形成巨大压力,国内企业将直接面对国外生产商的竞争。国外公司凭借资金、市场、技术及品牌等方面的优势直接进入我国,将进一步挤占我国增塑剂市场,严重威胁国内企业的生存与发展。另外，研究表明DOP类增塑剂对环境和人体健康有一定影响,这又不利于DOP的快速发展。世界绿色和平组织已经提出禁止销售软塑料玩具的建议,以防止软塑料中的邻苯二甲酸酯类增塑剂分子进入人体造成危害。目前,欧洲有关部门正在讨论是否应该采取统一行动,禁止销售软塑料玩具，这种影响必然会使DOP的消费量减少。尽管DOP的环境问题会制约其发展,但DOP的多功能、多用途已经对人类做出了难能可贵的贡献但在医疗器械、电子工业、交通运输、服装鞋业、包装、建筑装饰等众多领域,DOP的发展和应用前景仍然十分广阔。目前和未来的价格2006年前三季度国内DOP价格呈振荡上扬趋势，甚至在8月份出现了疯涨，屡次刷新历史记录，其主要动力来源于高价原油引导下的辛醇持续走高。由于2005年开始的辛醇反倾销事件一直悬而不决，而今年9月15日商务部又将对原产于韩国、沙特、日本、欧盟和印度尼西亚等进口辛醇的反倾销调查期限延长6个月，即截止日期延迟到2007年3月15日；加上今年国内辛醇装置曾在3～4月份集中检修，原料一直偏紧，导致DOP厂家开工多限制在50%～70%。此外包括温州三维、天津溶剂厂、湖州华达等厂家今年一直没有开工，广东榕泰在下半年才开始生产，国内产量比上年同期略有下降。第一季度（平稳期）

1～3月份国内DOP行情波澜不大，总体看3个月里涨幅仅有1000元/t。一方面包含着春节假日对行情的先后缓冲作用，另一方面上下游因素还没有发生突变，市场人士都静观其变，谨慎运作。第二季度（起涨期）

相比第一季度，DOP行情在第二季度里上了一个台阶，行情最高点达到12000元/t，这是在2005年中都未曾达到的。第三季度（速涨期）

第三季度DOP行情表现极度活跃，在7～8月份里出现2次大的上涨高潮，将DOP从12000元/t的价格先后推涨到14500元/t和17000元/t的历史高位。第四季度（转型期）

进入第四季度后，DOP从上涨开始转为下跌，9月份随着上游原油持续下滑以及下游PVC制品用户需求的走软，DOP成交压力凸显。影响DOP市场的主要因素分析:高位油价铺就高价化工行情今年原油市场异常活跃，年初交易价在57～58美元/桶，但后来因伊朗核问题和中东政治关系紧张不断，导致原油大涨，最高点达到75～76美元/桶。高价原油引起芳烃、醇类等上游产品步步走高，对市场心态影响颇大。大家对一系列化工产品看涨心切，市场炒作也搀杂盛行，这对处于中间环节的DOP影响度力可想而知，DOP价格能达到如此高位与高价原油作底层铺垫密不可分。辛醇是推涨因素中的主力军辛醇在DOP生产成本中占到65%的比例，历来辛醇行情的波动对DOP的影响举足轻重，今年辛醇对DOP的影响尤为突出：（1）今年是对原产于韩国、沙特阿拉伯、日本、欧盟和印度尼西亚辛醇反倾销调查的一年，在结果没有出台之前，贸易商对辛醇的进口均持谨慎态度，截至8月份国内辛醇进口量共计17.12万t，比去年同期下降了30.18%。而在今年9月15日，商务部又发布公告称，鉴于对原产于韩国、沙特阿拉伯、日本、欧盟和印度尼西亚的进口辛醇进行反倾销调查的特殊性和复杂性，决定将调查期限延长6个月。辛醇反倾销问题的悬而未决预示着辛醇产销之间的瓶颈问题仍无法很好的解决。（2）辛醇生产能力有限，目前国内辛醇产能为57.8万t/a（见表4），扬巴公司11万t/a的装置2005年投产后对缓解国内辛醇市场紧张有一定积极作用，但仍有较大缺口。正是由于国内辛醇供不足需，我国对进口辛醇进行反倾销处理争议颇大，进口量的下降也是今年我国辛醇供应持续紧俏的原因之一。（3）辛醇装置运行不稳定或计划外检修现象突出，在很大程度上影响辛醇产量，使供应紧张的状况加剧。下游厂家需求受压下游一些用户面对节节攀高的DOP望价兴叹，在4～5月份上涨中还有所备货，但到了7～8月份行情大幅跳涨到来时，下游消化明显放慢，成本压力已经无法承受，导致开工率被迫下降，所以市场行情虽然还在上涨，但已经看不到下游积极的提货动向。9月份下游需求的明显萎缩，对高价的抵触情绪日益升高，进而导致DOP价格因成交艰难而回跌。2005年国内辛醇装置产能分布情况

万t/a企业名称所在地区规模北化四北京5.0吉林石化吉林12.0大庆石化黑龙江5.0齐鲁石化山东省24.8扬巴公司江苏省11.0未来市场充满变数今年DOP上涨的高峰期已基本结束，虽然未来仍有可能出现上涨行情，但高价的原油已经大幅回落，且国内外辛醇装置检修基本完毕，供应压力将有所缓解，这些都增加了DOP市场的利空因素。从历史角度看，目前我国DOP仍处于较高水平，预计市面促涨因素将减弱。（1）今年DOP每一次上涨基本都由原料引起，包括辛醇和苯酐。苯酐在7月份也曾出现大幅上扬行情，一度代替辛醇成为推动DOP价格上涨的主要因素。但从整体看，辛醇对DOP的影响机会更多。下游软制品企业处于被动地位，源于下游需求提升的上涨行情很少见。（2）国内DOP价格从9月份开始下跌，10月中旬后因需求见好行情有所反弹。11～12月份，我国DOP需求将进入淡季。目前DOP因下游备货和辛醇价格上涨又开始出现上扬，中间商也投机寻货，市场炒作气氛比较浓厚。10月将尽，在需求疲软状态下的上涨行情将会很快出现疲软状态，难以再次达到17000元/t的高位。但由于冬季油价可能会有一定的提升，会给DOP行情增添利好因素。综合分析，年底前DOP行情将在14500～16000元/t振荡整理。（3）远期看，2007年DOP市场充满着变数。辛醇反倾销问题将在2007年3月15日得出结果：如果反倾销成功，则意味着国内辛醇供应面临更加紧张的局面。但由于辛醇反倾销问题“特殊而复杂”，则很有可能出现特殊的结果，即反倾销失败，那么，明年DOP进口资源将相对充裕，价格起伏也将相对平缓。此外国内DOP新建项目不多，但下游制品工厂的需求仍在加大，预计2007年DOP行情上涨的机会仍然较多需求邻苯二甲酸二辛酯（DOP）主要用作塑料增塑剂，但是是由于邻苯二甲酸二辛酯(DOP)对人体具有一定的危害性，所以现在无毒性增塑剂的开发利用已经成为市场形式，预计未来几年内，全球邻苯二甲酸二辛酯(DOP)市场将面临无毒性增塑剂（DINP）的挑战。在市场上，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)一直占有价格优势，而近一段时间DOP的低价优势有所削弱，无毒性增塑剂（DINP）生产商以有竞争力的价格在西欧市场出售无毒性增塑剂（DINP）。产品价格下降主要是DINP的原料乙醇异王酷价格比邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的原料2－乙基己醇（2－EH）具备更低的转化成本。业内人士表示，随着INA产能的增加，DINP的价格有望降到DIP的价格水平，从而更具竞争力。但是由于邻苯二甲酸二辛酯（DOP）在价格比较低廉，而且增塑效率高，挥发性小，耐紫外光，耐水抽出，迁移性小，而且耐寒性、柔软性和电性能等也良好，所以在亚洲还有很大的市场。而随着无毒性增塑剂（DINP）的开发和成本的降低，相信邻苯二甲酸二辛酯（DOP）的市场份额将会逐渐减小。邻苯二甲酸二辛酯（DOP）由于近年塑料业的长足发展，所以引发了增塑剂邻苯二甲酸二辛酯（DOP）产量的迅速提高在1993-2003年间我国DOP表观消费量年平均增长率为17.50％。由于产品本身所具有毒性，而2007年6月1日

，欧盟REACH法规正式生效，REACH将欧盟市场上约3万种化工产品和其下游的纺织、轻工、制药等500多万种制成品全部纳入注册、评估、许可3个管理监控系统。欧盟自己生产的、用于出口的和从国外进口的所有化工及其下游制品都必须进行注册并被许可后，才能在欧盟市场流通。由于所有物质检测和注册的费用均由企业承担，保守估计我国企业每年为REACH所要负担的成本为5亿至10亿美元。欧盟是中国塑料制品的重要采购商，REACH法案生效，中国塑料制品的生产商如果要承担REACH法规规定下的检测和注册费用，势必导致产品成本大幅度提高、产品竞争力减弱，因此，大部分塑料制品生产厂家产品出口数量势必受到影响，塑料制品工厂对原料DOP的采购也将减弱。中国的进出口我国增塑剂工业，置身于全球最大增塑剂消费市场中，进入2l世纪以后，我国增塑剂工业仍有巨大发展空间，同时要防止重复建设，造成资金和资源的浪费，影响在国际上的整体竞争能力。邻苯二甲酸二辛酯(DOP)是邻苯二甲酸酯类产销量最大的品种。从表可知，该产品进口量已达40万吨，它也是我国进口量最大的增塑剂品种，占邻苯二甲酸酯类进口量的80％左右。中国邻苯二甲酸二辛酯进口统计表单位：t国别地区2001年2002年2003年2004年韩国162638166848166761169644中国台湾78399104739123800125524日本44594574505664950499新加坡791223182562126575马来西亚780313889182308702印度尼西亚12659893149594006伊朗0311028648915德国174267811143118以上小计324310385096399027393983其他27国2265434428063661合计326575389440401833397644我国增塑剂净进口量比较很大，但出口数量太小，只占进口数量5％左右，不足国内产量5％，进出口比例严重失调。在出口数量中，80％于销往香港，真正走出国门的数量少得可怜。中国邻苯二甲酸二辛酯出口统计表单位：t国别地区2001年2002年2003年2004年香港452410285106342996朝鲜81126195405其他20计635410946108953500从表3可知，最近4年来我国DOP年出口量在3000吨到10000吨徘徊，而且其中90％是输出到香港，这和日本形成强烈反差，并且日本原油对国际依存度比中国大得多，其中的原因值得从业者思考。从表2可知，全球有34个国家和地区向中国提供DOP，值得注意的另一个倾向是，亚太很多发展中国家，例如伊朗、马来西亚等，甚至取代德国等发达国家，向中国出口DOP作为一个增塑剂大国，如果我们能向其他发展中国家出口增塑剂，则我国增塑剂工业发展空间就更大了，其他发展中国家做到的，我们也应当能做到。从DOP的进口量来看，我国的进口量比较大，如果在国内建立DOP生产厂，借助本国邻苯二甲酸酐和辛酯为基础，通过多年来引进吸收的外国先进生产经技术，同时又有国家政策的扶植，生产同国际接轨的高端DOP产品，应该比进口的DOP更有市场竞争力，而我国进口量巨大，拥有广阔的市场。则新的邻苯二甲酸二辛酯工厂是可以在国内找到市场的。生产规模在我国，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)主要产品规格大多停留在工业级和电缆级，而食品级和医药级则有赖于进口。目前而言工业级和电缆级的生产量比较大，国内市场也比较稳定，新建工厂不容易抢得市场，食品级和医药级在我国同样拥有很大市场，但因为我国目前生产的DOP达不到标准所以全赖进口，采用最新的非酸性连续法生产前期投入比较大，而且耗能较大，但生产的产品纯度高，达到了食品级和医药级的标准，同样的生产食品级和医药级的DOP售价比较高，有利于打开市场回收成本。连续化生产有利于大规模和自动化生产，结合国内现有的大型DOP生产厂家如山东齐鲁增塑剂股份和金陵石化化工一厂的规模建议生产规模为10万t/a左右。厂址选择和建厂条件以及厂区布局厂区总平面布置因原材料直接来自工业区内广西石化炼油厂，距离近运输方便。总平面布置图见附平面布置图。建厂条件指标年产5000吨DOP，所需厂房面积80亩，其中建筑面积60亩。建厂地区的选择建厂地选择在广西某地，此地应具备的条件有：原材料供应：该地区及其附近地区拥有大型石油炼油厂，原料供应充足。供水：临河建厂，由河抽水提供生产用水。

供电：工业区内为化工项目拉有专线完全有能力保障项目电力供应。厂址的选择本厂拟建在广西北部湾钦州工业开发区，有以下几点原因：①在土地价格方面来说，当地政府为了吸引投资，以低价转让国有土地，扶植工业园内新建工厂项目，我厂属于扶植项目，所以购买土地价格比较优惠，根据当地政府报价，80亩地约需200万元左右。②从周围环境来讲，由于工业园内有广西石化大型化工企业，同时有其他石油中间产物加工厂，这就为DOP的原料提供了丰富的来源，下游又有聚丙烯生产厂家，为DOP的销售也提供了市场。而且为了实现可持续发展，建设“绿色化工工业园”，当地政府引进进口污水处理系统，可以使污水排放达到国家一级标准，可以省去污水处理系统，节约了项目投资。③从政策方面来讲，为了响应国家西部大开发的战略，发展北部湾，当地政府为外地投资的新建项目实行税收优惠政策，新建厂前5年免税，5年后按15%的税率征收后年终返还一半，从赢利后的第一年开始按15%的税率征收，减少了建厂初期资金压力。2.7生产组织机构、劳动安全及人员定额生产定员方案（附生产定员表）生产定员表（单位：人）职务班次每班人数合计一、工艺生产人员1.值班长3132生产操作人员38243.装卸人员35154.产品包装人员3515二、行政技术人员1．BOSS(销售)1112．会计1113．产品检测员111三、后勤人员1.保安人员2482清洁工1223消防人员333合计73其他如技术支持人员、维修人员等可以与其他化工厂共同聘请，避免资源浪费。人员培训规划及费用估算，对在厂所有生产职工进行专门的岗前培训一个月,估计需8万元。项目实施计划和建设进度初步估算项目建设和设备安装期为1.5年，建成和安装完善后，对设备进行试车，检验各种装置有无泄露，确保正常运行后即可投入生产。安全生产和劳动保护本工艺生产中所用到的原材料以及中间产物都是可燃性物质，能与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高温、氧化剂有火灾危险，遇硝酸立即燃烧。在生产过程中如发生火灾，可用泡沫、干粉、二氧化碳、1211灭火剂或沙土进行灭火扑救。原材料和产品贮藏注意事项：储存于阴凉通风棚库内，应与氧化剂、硝酸隔离堆放，远离火种、热源。桶装不可过满，应留有5%的空容积，以防热天膨胀溢出。堆垛应留有柱距、墙距、顶距及必要的走道。搬运时轻装轻卸，防止泄露。安全防护措施：对在厂职工进行专门的岗前培训一个月，提高职工的安全生产意识，在各种存在安全隐患的地方注明“禁止烟火”、“高危险区”等标志。同时制定相关的安全手册，安全标准等组织职工认真学习，从根本上解决问题。2.8经济评价经济评价的文件依据及基础数据总投资估算（见总投资估算表）b.资金筹措、利息及偿还方式工厂董事会筹措8000万元，向银行贷款6000万元，分两年贷款，其中第一年贷4000万元，第二年贷2000万元，年利息为6%年。估算偿还期为6.5年（其中含建设期两年）。c.生产成本预测生产成本=直接支出+制造费用直接支出包括：直接原材料支出、直接人工支出和其他直接支出（福利等）。制造费用包括：车间管理人员工资、折旧费、修理费、维护费和其他制造费用。以生产每吨DOP，消耗原材料苯酐、QS—6催化剂、辛醇，以及生产用水、用电等等计算，生产成本约为1.2356万元/吨。建设期——建设期为两年（含设备安装）投资分配项目估算总投资为13618万元，其中用于购置土地费200万元，购置生产设备630万元，购买原材料以及用水、电力消耗13000万元，设备安装费86万元等等，其他投资详见总投资估算表。年产量——年产5000吨DOP（食品级），投产第一年产即可达到目标5000t/a。d.税金前5年免税，5年后按15%的税率征收后年终返还一半，从赢利后的第一年开始按15%的税率征收.e.职工人数——估算职工人数为73人，详见生产定员表。财务分析投资回收期（Ｔp）Ｔp=[累计净现金流量开始出现正值的年份数]-1+上年累计现金流量绝对值/当年净现金流量=7-1+（7796+2.14）/108313.4=7.27（年）社会效益分析本项目年产5000吨DOP生产工厂的建设，是积极响应国家西部大开发的号召，发展轻化工业，充分利用了北部湾地区的本地资源，实现了邻二苯/苯酐/DOP的产业链，同时可以增加就业岗位，大约可提供60个左右的就业岗位，平时也需要请临时工等，可以为当地带来良好的社会效益。结论美国、西欧、日本增塑剂已发展到成熟期,近几年增长缓慢，亚洲是增塑剂最大的消费市场，也是增塑剂能力增加最多的地区。我国DOP生产能力达到48万t,约占增塑剂生产总能力的50%，我国DOP增塑剂需求量2001年达47万t,2005年将达51万t,2021年将达56万t。由于原料价格受国际原油价格影响，辛醇价格一度高于DOP价格，而下游市场需求又比较稳定，使DOP的价格受到限制，年底前DOP行情将在14500～16000元/t振荡。由于DOP对人体有危害作用，导致其他无毒性增塑剂开始对DOP市场造成威胁，同时由于欧盟等国家法律的制定限制了含DOP的塑料产品的进口，也是DOP市场早场威胁，但由于DOP做为传统的增塑剂，物美价廉，在亚洲还有很大的市场，需求量还很大。由于我国生产的DOP品质不高，满足国内需求困难，使我国成为DOP进口大国，DOP进口量已达40万吨。而出口方面，我国DOP出口量不大，还主要出口到香港等地，所以由于需求量和产量的差距使在国内建设DOP新厂成为可能。决定将厂址选择在北部湾经济开发区钦州工业园。生产人员定额为73人，其他非必要人员可以与工业园内其他厂家一起聘请。开始生产前将对生产人员进行为期一个月的培训，重点培训安全生产方面的知识。通过经济上的分析，可以得知此项目在经济上是可行的。（二）工艺路线与流程设计3工艺的选择总述找出并评价了苯酐生产的各种可能工艺路线。采用邻苯二甲酸酐和辛酯作为原料；倾向于采用连续化DOP生产技术；选择非酸性催化法，这样可个提高产品品质，减少废水处理量和处理难度，降低投资费用。DOP生产用最主要的设备是酯化釜、汽提塔和过滤机等。3.1产品生产工艺和发展趋势

我国的非酸催化反应在增塑剂合成中的应用始于20世纪80年代，现在已经在一些增塑剂生产企业中得到广泛应用，虽仍无法达到污水零排放，但较之上两种方法已有一定的进步。随着国内外对环保要求的日益提高。采用更为新型的催化剂替代传统的酸性催化剂已势在必行，这在资源开发、节省能源、降低原料生产成本等方面都有很重要的意义。目前主要研究集中在寻找新的固体催化剂和开发新的催化工艺，清洁生产工艺已成了国内大公司企业研究的技术热点，其中寻找的突破重点是酯化催化剂。(1)固体超强酸无论从催化剂的制备、理论探索、结构表征，还是工业应用领域研究都有了新的发现，固体超强酸由于其特有优点和广阔的工业应用前景，已受到国内外学者的广泛关注。已成为固体酸催化剂研究的热点。随着人们其研究的不断深入，催化剂的种类也从液体含卤素超强酸发展为无卤素固体超强酸、单组分固体超强酸、多组分复合固体超强酸。(2)稀土固体酸催化剂我国稀土资源丰富，利用稀土氧化物作为合成DOP催化剂的主要有Gd203、Lu203等。(3)固载杂多酸固体催化剂 (4)其它固体酸催化剂

用A1

O3与NaOH、LiOH

复合，四价钛氧化物、SnO、ZnO用于DOP的酯化反应，作用越来越引起人们的重视。原料生产邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的主要原料是邻苯二甲酸酐，辛酯和钛酸酯催化剂。而邻苯二甲酸酐和辛酯都是石油化工的中间产物，所以直接受到国际原油价格的制约。今年以来，国际原油像脱僵的野马,一度突破99.8美元的历史新高,涨幅高达50%,拉动下游化工原料价格的攀升,挤压了下游产品的利润空间,特别是增塑剂产品,原材料辛醇价格一直高于DOP价格，作为产业链中不可忽视的重要一环，辛醇目前在国内货源紧缺，进口量逐年递增；大石化垄断，生产企业利润丰厚，价格一直居高不下。而在苯酐方面，由于产业结构不合理，受其上游产品邻苯的的限制，价格也在稳定上涨。由于国内苯酐市场的常年稳定，所以原料主要是受到辛醇的影响。在07年辛醇进口数量较06年大幅增加

据海关总署统计，2007年1-11月中国辛醇进口量达到了26.9万吨，较去年同期增长17.50%。辛醇进口数量的增加，一是由于2007年国内辛醇总产量比去年降低。今年7月开始，大庆石化丁辛醇装置进行了为期一月的检修，8月初重启之后又因装置故障，停车5天；今年10-12月扬子——巴斯夫丁辛醇装置故障、开工情况不稳定，预计第四季度总共减产1万吨左右；据估计，2007年国内辛醇总产量较2006年减产30000吨以上。1998-2004年辛醇的产需状况，万吨

年份

产量

进口量

出口量

表观消费量

产量/表观消费量%

进口/表现消费量%

辛醇1998

13.60

8.500.0022.00

61.8238.601999

18.7016.600.0034.00

55.0048.80

2000

25.5821.800.2047.15

54.2546.24

2001

24.0625.900.0349.93

48.1851.87200223.8931.090.0454.9443.4856.58200324.9732.330.0957.2143.6456.52200427.0730.420.2457.2547.2853.142005（1-4）/

8.91/

65.00*//由上表可以看出，近年来我国丁辛醇一直处于产不足需的状况，产品的自给率低，但市场的需求却在不断增长，为满足需要每年都要大量进口。这样就导致了DOP生产原料价格的偏高，是生产成本增加，利润减小。各候选工艺路线分析DOP的生产过程可以根据催化剂和工艺路线分类。催化剂的选择在报告前面已经讨论过，将选用非酸性催化剂，根据非酸性催化法，工艺路线可以分为，间歇法和连续法。间歇法，半连续化法和全连续化法的生产工艺可以说是各具特色。间歇法是历史上比较成熟的生产方法，其优点在于设备简单、改变生产品种方便，操作条件改变灵活，对原料要求不很苛刻。但间歇式也存在明显的缺点，如消耗定额高，劳动生产率低，产品质量不稳定等。间歇式生产适合小批量、多品种的企业。与之相比，半连续化规模较大，劳动生产率有所提高，而比全连续方式设备费用又要低些，操作也不复杂，但同样存在质量不稳定的问题。全连续生产产品质量均匀稳定，原料及能源消耗少，劳动生产率高，易于自动化；但显然设配庞大，系统结构复杂，对原料的质量要求也十分严格。工艺选择由于是假设设计，已经规定好了年产量为5000tDOP，由以上资料可以看出，产量比较小，比较适合间歇法生产，但同时因为间歇法自身存在的明显缺点，即消耗定额高，产品质量不稳定等因素与我们开始定的将产品打向高端市场的初衷不符合。要将产品打向高端市场，达到食品级和医药级就必须使产品质量稳定可靠，便于扩大生产。而在全连续化生产中，比较流行的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德国ＢＡＳＦ公司开发的酯化—脱醇—中和水洗—汽提干燥—过滤;②日本ＣＨＩＳＳＯ公司开发的酯化—中和水洗—脱醇—汽提干燥—过滤。二者比较,ＢＡＳＦ公司技术因为采用了先脱醇，后中和水洗。再汽提的流程，有效的避免了在中和过程中酯—醇、醇—水的乳化，对产品质量和消耗都起到了有效控制，具有公用工程消耗低,热能利用合理,可以生产多牌号的ＤＯＰ产品。根据以上信息，在国内建设新的DOP工厂项目做出以下决策：采用非酸性催化法为生产方法使用全连续化生产工艺采用德国ＢＡＳＦ公司开发的酯化—脱醇—中和水洗—汽提干燥—过滤为工艺路线生产工艺流程由于近年来我国DOP市场发展迅速，20世界80年代，山东齐鲁增塑剂股份和金陵石化化工一厂，从BASF公司引进了两套5万t/年DOP的生产装置，其工艺流程如非酸性连续酯化法生产工艺流程金陵石化化工一厂经过十几年的努力和消化吸收，根据引进的德国BASF公司的装置，结合我国具体国情，开发出一套由国产化设备构成的系统。该系统工艺流程采用德国ＢＡＳＦ公司的工艺流程,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。故此，我们将采用金陵石化化工一厂开发的国产化装置。3.6设备流程图DOP装置主要设备DOP装置主要设备表序号名称规格及形式数量材质备注1酯化反应釜带搅拌器加热管5不锈钢2酯化塔1不锈钢3催化剂罐1不锈钢4蒸汽加热器1不锈钢5冷凝器6不锈钢6分离器4不锈钢7醇回收槽1不锈钢8粗酯槽2不锈钢9降膜蒸发器1不锈钢10换热器6不锈钢11液封罐3不锈钢12中和釜1不锈钢13碱液罐1不锈钢14搅拌槽1不锈钢15贮罐1不锈钢16汽提塔1不锈钢17干燥塔1不锈钢18加热器1不锈钢19精制釜1不锈钢20芬达过滤机2不锈钢21精密过滤机1不锈钢22班产贮罐3不锈钢23泵类30不锈钢设备流程图（见附图）（三）物料和能量衡算以及公用工程4物料和能量衡算总述在辛醇过量的情况下进行苯酐的酯化，可以得到DOP，需要吸收大量的热（3.680×105kJ）。过量的辛醇进行回收利用，最后的粗酯经过脱醇、中和水洗、汽提和过滤得到符合要求的产品。物料和能量主要集中在反应和回收两个部分，所以需要制定出详细的热量集成方案以便使公用工程需求最小，使高品位热能的输出最大。4.1物料衡算小时生产能力按年工作8000h，DOP的年生产能力是5000吨/a（折算为99.75%的DOP），DOP的损失率为1%。酯化釜反应转化率为99.78%进料比PA:2-EH=1：2.30（wt）催化剂：0.03%酯化釜进口原料中各组分流量苯酐148×629.7/（390×0.9978）=239.5Kg/h辛醇239.5×2.30=550.9Kg/h催化剂（239.5+550.9）×0.03%=0.2371Kg/h酯化釜出口原料中各组分流量单酯酸：278×0.5269/148=0.9798Kg/h消耗辛醇：130×0.5269/148=0.4628Kg/h×629.7/390=130.64Kg/hDOP：629.7Kg/h水：629.7×18/390=29.06Kg/h其中3%辛醇，6%水进入填料塔即辛醇：130.64×3%=3.933Kg/h水：29.06×6%=1.744Kg/h则出口辛醇：130.64-3.933=126.7Kg/h水：29.06-1.744=27.316Kg/h酯化釜的物料平衡表流流量和组成组分酯化釜进口进入填料塔酯化釜出口Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）苯酐239.530.290000催化剂0.23710.03000.23710.03辛醇550.969.683.93369.3126.716.1DOP0000629.780.2水001.74430.727.3163.48单辛酯00000.98970.13其它杂质00000.0230.003合计790.61005.677100784.9100填料塔填料塔的物料平衡表流流量和组成组分底部进口顶部入口顶部出口Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）辛醇3.93369.35010053.93396.8水1.74430.7001.7443.2总计5.6771005010055.677100降膜蒸发器能将醇脱至1%，设辛醇的残余量为xKg/hx/[784.9-(126.906-x)]=1%x=6.646则蒸发器顶出口辛醇：126.7-6.646=120.06Kg/h水蒸出97%：27.3160.97=26.496Kg/h其它杂质：0.023Kg/h蒸发器底出口催化剂：0.2371Kg/h辛醇：6.646Kg/hDOP：629.7Kg/h水：27.316-26.496=0.82Kg/h单辛酯：0.9897Kg/h蒸发器的物料平衡表流流量和组成组分蒸发器入口蒸发器顶出口蒸发器底出口Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）催化剂0.23710.03000.23710.04辛醇126.716.1120.0681.96.6461.04DOP629.780.200629.798.64水27.3163.4826.49618.080.820.13单辛酯0.98970.13000.98970.15其它杂质0.0230.0030.0230.0200总计784.9100146.58100638.39100酯气分离器去醇回收罐辛醇：120.06Kg/h水：26.496Kg/h去低沸物储罐低沸杂质：0.023Kg/h中和釜NaOH溶液：0.3（wt%），NaOH单耗0.22Kg/tDOP进口催化剂：0.2371Kg/h辛醇：6.646Kg/hDOP：629.7Kg/h水：0.824Kg/h单辛酯：0.9897Kg/hNaOH溶液：0.22×629.7/（1000×0.3%）=46.178Kg/h其中NaOH：0.138Kg/h水：46.04Kg/h出口单辛酯：0.9897-278×0.138/40=0.0306Kg/h单酯酸盐：300×0.138/40=1.035Kg/h水：46.04+0.82+18×0.138/40=46.92Kg/h中和釜的物料平衡表流流量和组成组分中和釜进口中和釜出口Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）催化剂0.23710.030.23710.03辛醇6.6460.976.6460.97DOP629.791.98629.791.98水46.866.8546.926.85单辛酯0.98970.140.03060.004单酯酸盐001.0350.15NaOH0.1380.0300总计684.58100684.57100水洗釜水洗釜水的流量为1000Kg/h水洗釜的物料平衡表流流量和组成组分水洗釜入口釜底废液水洗釜出口Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）辛醇6.6460.39006.6461.03DOP629.737.3900629.797.98水1046.9262.161040.5799.96.350.99单辛酯0.03060000.03060单酯酸盐1.0350.061.0350.100总计=SUM(ABOVE)1684.36100=SUM(ABOVE)1041.6100=SUM(ABOVE)642.7100汽提塔粗酯量：汽提蒸汽量=10：1（wt）粗酯量：642.9Kg/h蒸汽量：642.9/10=64.29Kg/h汽提塔的物料平衡表流流量和组成组分汽提塔入口蒸汽入口汽提塔顶出口汽提塔底出口Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）辛醇6.6461.03006.6469.9700DOP629.797.970000629.798.34水6.350.9964.291006089.9810.641.66单辛酯0.03060000.03060.0500总计642.7310064.2910066.68100640.34100干燥塔干燥塔出口的酯含水量为0.02%（wt），设含水xKg/hX=0.126干燥塔的物料平衡表流流量和组成组分干燥塔入口干燥塔出口吸收水Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）DOP629.798.34629.799.9700水10.641.660.1260.0310.51100总计640.34100629.82610010.51100炭酯混合釜活性炭加入量0.05%（wt）活性炭：629.826×0.05%=0.315Kg/h炭酯混合釜的物料平衡表流流量和组成组分混合釜入口混合釜出口Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）DOP629.799.93629.799.93水0.1260.020.1260.02活性炭0.3150.050.3150.05总计630.141100630.141100芬达过滤器芬达过滤器的过滤效率可达99.9%以上过滤活性炭0.315×0.999=0.314Kg/hDOP损失0.1%629.7×0.1%=0.629Kg/h出口活性炭0.315-0.314=0.001Kg/h出口DOP629.7-0.629=629.07Kg/h芬达过滤器的物料平衡表入口滤渣出口Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）DOP629.799.930.6366.7629.0799.8水0.1260.02000.1260.002活性炭0.3150.050.31433.30.0010总计630.1411000.944100629.197100精过滤器精过滤器中DOP损失0.5%629.07×0.5%=3.15Kg/h精过滤器的物料平衡表流流流量量和和组组成成组组分分入口滤液出口Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）Kg/h%（wt）DOP629.0799.80.31599.7625.9299.9水0.1260.002000.1260.1活性炭0.00100.0010.300总计629.1971000.316100626.0461004.2能量衡算DOP生产的主要反应式如下:上述单酯化过程无需催化剂即可完成,且是不可逆过程,双酯化过程需有催化剂存在,且为可逆过程。以5kt/aDOP的新工艺生产量为例,采用连续生产,每釜投料量为:苯酐(固)1293.592kg,2-乙基己醇(液)2905.582kg,酯化温度每个酯化釜不同，依次为190℃,200℃,210℃,220℃,230℃,进料温度:苯酐,2-乙基乙醇均为20℃,出口温度230℃以反应釜3为例，据此应用盖斯定律,根据投料初态与酯化终态可选用如下的计算途径图1酯化框图框图中的Q1是加料后反应物苯酐在醇中成液态时所需热量;Q2是反应液从25℃到达正常反应温度210℃所需的热量;Q3为在反应温度下使原料转变成单酯、产物DOP所需的热量;Q热量计算.1Q1的计算Q1包含苯酐固体升温至25℃吸收的热、苯酐熔融热和辛醇升温至25℃吸收的热。苯酐固体的吸收热:分子式为C8H4O3,计算固体苯酐在常温下的热容:式中,C为化合物的热容量,kJ/kg原子·℃。CHOCis1.82.34.0∴C苯酐(固)=1/M[niCis]=1/148(8×1.8+4×2.3+3×4.0)=0.24kcal/kg·℃=1.005kJ/kg·℃Q苯酐(固)=C·G·ΔT=1293.592×1.005(25-20)=6.500×103kJ苯酐的熔融热∵ΔHM=1530.430kJ/kg∴Q熔=ΔHM·G=153.43×1293.592=1.985×105kJ辛醇升温吸热:此温度下辛醇比热为C辛醇=67.21kcal/kmol·℃=2.166kJ/kg·℃∴Q醇=C·G·Δt=2905.582×2.166(25-20)=3.147×104kJ体系中0.03%的催化剂吸热很少,可忽略不计。∴Q=Q苯酐+Q熔+Q醇=6.500×103+1.985×105+3.147×104=2.365×105kJ.2Q2的计算Q2即为25℃的标准反应热,∴生成DOP的标准反应热为:则每釜生成DOP的标准反应热为:即此酯化反应吸热量为3.680×105kJ由于非酸钛酸酯催化剂催化,苯酐转化率极高(99.78%),残存的单酯量极少,可以忽略不计。.3Q3的计算以反应釜3为计算依据：反应釜内物料反应的最终温度为210℃,求各部分物料升温过程中吸收的热量∵DOP在50～150℃的平均比热CDOP=0.57cal/g·℃=2.388J/g·℃∴DOP由25℃升温至210℃QDOP=G·C·Δt=3381.3×2.388×(210-25)=1.494×106kJ基团结构值:75℃100℃单位(cal/mol·—CH310.9511.55—CH27.157.4—CH6.356.7—OH14.7517.0则75℃时CP=(CH3)×2+(CH2)×5+(CH)+(OH)=10.95×2+7.15×5+6.35+14.75=78.75cal/mol·K=329.852J/mol·K100℃时CP=11.55×2+7.4×5+6.7+17.0=83.8cal/mol·K=351.005J/mol·K117.5℃时的比热CCP=365.812J/mol·K故升温过程中2-乙基己醇吸收热量酯化反应水分离出系统的温度为40℃,则平均温度:.在32.5℃时水的CP=4.174kJ/kg∴升温过程中水吸热Q水=G·CP·Δt=150×4.174×(40-25)=9.392×103kJ故整个升温过程吸热:Q3=QDOP+Q辛醇+Q水=1.49×106+3.284×105+9.392×103=1.832×106kJ.4Q4的计算此热量即为冷却水带走的热量,由于实此热量即为冷却水带走的热量,由于实际生产过程中,辛醇和反应生成水共沸温度为180℃,整个酯化反应过程沸腾回流带出生成水150kg查汽化热:v辛醇=12456cal/mol=401.332kJ/kgv水=2258kJ/kg查比热:C辛醇=85.88cal/mol·℃=2.767kJ/kg·℃C水=1.01kcal/mol·℃=4.230kJ/kg·℃∴Q4=G汽·ΔH汽+G醇·ΔH醇+(G水·C水+G醇·C醇)×(t共沸-40)=579×2258+1072.5×401.332+(150×4.230+1072.5×2.767)×(180-40)=2.242×106kJ.5Q5的计算Q5应包括塔损和釜损。塔和釜的表面积F由实际生产所用的塔和釜决定,本设计所用塔表面积为F塔=15.74m2,釜表面积为F釜生产周期为每釜反应时间7h。塔损计算:由实际生产过程知:平均塔温度为160℃、空气温度20℃、传热系数K=1.6kcal/m2·h∴Q塔损=K·Δt塔·F塔·t反应时间=1.6×(160-20)×15.74×7×4.187=1.033×105kJ釜损计算:实验生产过程中,平均釜温为240℃,空气温度20℃,传热系数K=1.6kcal/m2·h∴Q釜损=K·Δt釜·F釜·t反应时间=1.6×(240-20)×19.62×7×4.187=2.024×105kJ故Q5=Q塔损+Q釜损=1.033×105+2.024×105=2.091×105kJ酯化阶段所需总热量Q总=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=2.365×105+3.680×105+1.832×106+2.242×106+2.091×105=4.8876×106kJ每小时酯化反应所需平均供热量为:Qh=Q总/7=4.8876×106/7=6.9823×105kJ/h4.3公用工程方案给排水方案考虑到本项目还是有一定污染，为保护坏境，本厂址周围5km范围内，不涉及饮用水水源保护区和重要渔业水域，珍稀水生生物栖息地等区域。给水：自临港工业区的供水管线引入生产厂区，由厂区供水站供给到本项目装置区。循环水：由全厂循环水系统供应，循环水最大量685立方米排水：本项目排水采取雨污分流制，雨水经雨水收集系统收集后排入市政雨水管网，污水中生活污水则由装置区支管汇入全厂生活污水总干管后排入全厂污水处理站，DOP装置装生产废水经单独管网排入当地污水处理站，地面冲洗水经单独管网排入全厂污水处理站调节池。供电方案自工业园区引一路独立电源至全厂供电系统总变电站，再由总变电站引入聚甲醛装置区内设有的一座变配电所，其内设一座10/6kV等级开关所，其二回路10/6kV电源分别来自总降压变电站，其10/6kV开关所母线为单母线分段运行，并设有26台高压开关柜，负责向丁辛醇、DOP等装置变压器和高压电动机提供10/6kV电源。蒸汽方案本项目蒸汽由本厂与工业园区其他企业共同建造的热源站经管道提供，蒸汽规格为4.4MPa（G）和0.5MPa（G）两种。辅助生产设施除过与其他厂家共用检测中心等设施外，还必须建设有其他辅助生产设施，如电讯、外管、仪表空压站、仓库、机修中心等，保证了生产的正常运行。服务性工程和生活福利工程厂区内设有办公楼、保卫处、职工活动中心，其他如医院、食堂等可以使用工业区内公共设施，保障职工的后勤。招聘数名清洁工，负责厂区内的清洁卫生工作。土建工程本项目在建设时充分考虑了防火、防爆、防风、防水、抗震等因素，符合广西的实际情况。4.4结论●反应部分的物质流量大约是精制部分的10倍●工厂的反应部分是能量高度集中的地方。●辛醇进入所需要加热到的温度可以和热的粗笨进行热交换，这样可以减少热量的流失。●因为工厂处于大型工业园区内，所以公用工程等都可以与周围的厂家进行合作。（四）设计说明书5.1设计任务项目名称：邻苯二甲酸二辛酯(DOP)生产工艺设计产品名称：邻苯二甲酸二辛酯（DOP）项目负责人：李星年生产能力：5000吨/年产品规格：食品级DOP产品用途：本品是塑料加工中使用最广泛的增塑剂之一。增塑效率高，挥发性小，耐紫外光，耐水抽出，迁移性小，而且耐寒性、柔软性和电性能等也良好，是一类比较理想的增塑剂。本品广泛用于聚氯乙烯、氯乙烯共聚物、纤维素树脂的加工、制造薄膜、人造革、电线和电缆包皮、片材、板材、模塑品、增塑糊等。用于硝酸纤维素漆，可提高漆膜的弹性和抗张强度。本品也可作为合成橡胶如丁腈橡胶的软花剂，能够改善制品的回弹性，降低压缩永久变形，而且对胶料的硫化无影响5.2车间设计统一要求DOP生产车间要为全封闭式车间，设有中央空调，内墙壁有窗台，各干墙角均为圆角装修，地面采用水泥光面，通风系统采用高效过滤装置。通风大于排风量，保持车间正压，换气次数符合洁净级别要求，所有装饰材料均符合ＧＭＰ规范要求，同时装有空气质量检测系统，随时保持苯酐和DOP空气含量在规定范围内。根据工艺流程和环境保护设计原料仓库：因原料苯酐的尘雾既有毒性（浓度低于1%时），又有爆炸性（1.5%~10.5%）所以苯酐的储罐应和其他装置分置，而且应特别标识出高危区域，并在该区域配备空气质量检测器，及时探测空气质量。辛醇在常态是液体，但在遇到明火或者高温时可能会发生爆炸，所以辛醇储罐周围应注意防火防爆。②化验室：该车间要维持高度清洁，常杀菌。③自动包装车间：该车间为清洁作业区，自动计量，灌装，封口，打码工作在此完成。④包装库：设计在车间末端上下越层。⑤作业区包括化验室、提纯车间、反应区、包装区、装卸区等为准清洁区，相对湿度≤75%，保持高度通风。5.3生产工艺流程采用德国BASF公司的典型生产工艺流程采用德国ＢＡＳＦ公司开发的酯化—脱醇—中和水洗—汽提干燥—过滤，具体流程图如下：5.4流程叙述：物料流向和主要工艺参数物料流向将苯酐自管外网送到酯化反应釜。辛醇经板式换热器与来自降膜蒸发器的粗酯换热，再经醇加热器被加热到稍低于沸点后进入酯化反应釜，存于催化剂槽的催化剂经计量泵进入酯化反应釜。从酯化反应釜中溢流出的物料依次进入另外四个酯化釜继续酯化。各酯化釜中的水与醇形成共沸物，离开反应釜后一起进入填料塔，其中一部分醇流回酯化反应釜中，另一部分出塔经冷凝器及冷却器进入分离器。在分离器中醇水分离，水从底部去中和工艺的水收集罐，醇从上部溢流至循环醇储槽，经泵打回填料塔作回流液。将粗酯罐的粗酯打入降膜蒸发器中，在真空条件下连续脱醇。醇从顶部排除、经冷凝后进入醇收集槽，重复使用；粗酯依次收集在粗酯罐中，送到板式换热器与来自原料罐区的辛醇进行换热，再去中和釜，与氢氧化钠水溶液中和，然后进入分离器中，分离出的废水由罐底排出送污水处理装置，分离出的有机相溢流至水洗釜，注入脱盐水进行水洗。混合液溢流至分离器中，分离出的水相进入水槽，酯相流到粗酯罐中。将粗酯从罐用泵抽出经换热器、加热器加热后去汽提塔，进行真空汽提。从塔底流出经干燥塔在高真空下进一步提纯，经热交换后进入搅拌釜。在此与活性炭混合后，送到芬达过滤器进行粗过滤，滤液再进入精过滤器进行精过滤。滤液经冷却后送至产品罐。主要工艺参数.1酯化工序苯酐和辛醇按比例在5个串联阶梯形的酯化釜中，在QS-6催化剂的作用下进行酯化反应生成粗酯，主要工艺参数确定如下：进料温度及5釜的反应温度见表1。(2)投料比:w(PA)∶w(2-EH)=1∶2.30;(3)催化剂量:w(cat)=0.03%;(4)酯化压力:常压(带氮封);(5)各釜过量醇及酸值见表2进料温度及釜反应温度PA2-EH催化剂釜1釜2釜3釜4釜5202020190200210220230各釜过量醇及酸值参数釜1釜2釜3釜4釜5过量醇wt%2921191816酸值KOHmg/DOP40102.20.50.2(6)停留时间:约7ｈ,酯化釜体积未知(7)酯化釜搅拌器转速:74r/min(8)总转化率:99.78%.2脱醇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:16%～17%(3)降膜脱醇真空度:3kPa(4)加热蒸汽压力:2000kPa.3中和、水洗工序由于在酯化过程中会生成一些酸性杂质,如单酸酯等,本设计采用加入NaOH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)NaOH水溶液浓度:30%(2)水洗温度:95℃(3)粗酯∶碱=6∶1(vol)(4)中和搅拌转速:180r/min(5)水洗搅拌转速:50r/min(6)NaOH单耗:0.22kg(7)中和水洗后酸值:0.01～0.02KOHmg/DOP.4汽提工序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)粗酯入塔温度:140～160℃(2)汽提塔顶部真空度:4kPa(3)干燥塔顶部真空度:9.9kPa(4)粗酯量∶汽提蒸汽量=10∶1(wt)(5)干燥塔出口酯中含水量:0.01%～0.05%(wt).5过滤工序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:0.05%(wt)(3)芬达过滤器粗滤周期:48h(4)精滤后DOP色值:10～15(HAZEN)5.5设计基础⑴年操作时间受到介质腐蚀性强弱，生产过程中的结焦，聚合现象，设备备用系数的高低，建厂地区管理和操作水平，工艺成熟程度和例行检修等因素的影响，本厂连续化生产的年操作时间为8000小时。⑵原料规格邻二甲苯辛醇特性保证值特性保证值外观透明色号≤10纯度≥95%密度非芳烃≤0.5%纯度≥99%C9以上重芳烃≤1.0%酸值≤0.01%苯乙烯≤500ppm羰基化合物≤0.10%色号≤20水含量≤0.20%总硫含量≤5%硫酸显色≤35⑶产品规格项目名称食品级外观无色透明液体、无悬浮物气味无味纯度/%≥99.5粘度(20℃)/(mPa·s77~82密度(20℃)/(g/cm30.983~0.985酸值/(mgKOH/g)≤0.02水含量/%≤0.1折射率nD20≤1.486~1.487色度(钴-铂)20⑷主要原料及公用工程规格和消耗定额名称规格消耗定额，kg/t产品苯酐≥99.75381辛醇≥99.5674蒸汽4MPa521循环水0.4MPa，△t=124198脱盐水二级39公用工程规格如表所示：电名称单位规格容许波动范围回路数/双回路/电压V/高压电6000±7%频率Hz50±3%或±3%，-5%短路容量不定不定不定电气设备使用电压电动机/正常照明V380/220/事故照明V/直流电220/电气部分控制信号及继电保护V/直流电220/冷却水仪表电源V100或24/供水温度℃25/供水压力MPa0.50/回水温度℃42/回水压力MPa0.45/污垢系数㎡·℃/W0．000143/蒸汽超高压MPa(G)5.0/高压MPa(G)4.0/中压MPa(G)2.0/低压MPa(G)0.4,0.5,0.6,1.3,1.6/工艺和热用MPa(G)1.8～4.2/仪表用空气正常压力MPa(G)0.7/最高压力MPa(G)0.9/最低压力MPa(G)0.4/露点℃-55/普通压缩气压力MPa(G)0.3/5.6相关环境问题总述本节考虑了由于日常操作而造成的环境影响以及由于事故或泄露而造成的潜在环境破坏。对拟建的DOP工厂向环境的潜在排放分为3个部分进行评价：废气排放、废水排放和固体废物。废气中将含有低浓度的苯酐以及其他有机物，它们可以通过位