化学工程工艺专业毕业论文

1/41毕业论文题目：年产8万吨邻苯二甲酸二辛酯生产车间初步工艺设计学院：潍坊学院____专升本20151900262/41摘要的通邻苯二甲酸二辛酯,简称DOP.分子式CO用型增H是重要244和医药有十分重要的地位.经过分析比较各种生用串联多釜反应器连续酯化技苯二甲酸二辛酯以满足国内需求.置科学、环保安全、经济配置基有带控制点的工艺流程图主要生产设备结构尺图.最后部分考虑环境保护和劳动安全以达"三废"治理确保安全生产消除并尽可能减少工厂生产对职工的伤害.DOP型stractCHO.Itisimportanttogeneral-purposeplasticizerandhas3/4124384ntusedofplasticizertheathomeandabroadplasticsandpharmaceutical4/41risonofvariousrawmaterialssynthesisthedesignprocessistheuseofmulti-tankreactorsinseriesuminawitharatioofSncatalystpoundannualoutputoftonsDioctylphthalate,tomeetdomesticdemand.cedificenvironmentalfterngdomesticandforeignadvancedproductionmethodsipmentconfigurationthechoicesarestartingfromphthalicanhydrideandiso-octanolafteresterification,deproductlineproductionprocessoctylphthalateDesignforproductionprocessdesignargument,thedesignofcilitiesandprocessselectionwithaflowchartwithcontroltsthemainproductionequipmentandsizechartworkshoppmentconfigurationdiagramThelastpartisaboutfetyinordertoachievetionofthethreewastesemissionsstrengthenthethreewastes"treatment,toensuresafeproductionpurposes.rdDOPEthylhexanolPhthalicProcessDesignlculationEquipmentSelection5/41 6/41 反应釜高度与底面直径 20反应釜温度与压力 20反应釜壁厚度计算 21搅拌器的设计与选型 22搅拌器型式适用条件表 23.2搅拌器的选用与尺寸 23搅拌功率的计算 23夹套传热面积的计算与核算 23.1被搅拌液体侧的对流传热系数 23夹套冷却水对流传热系数 24 反应釜的主要技术特性汇总 262冷凝器的设计与选型 272.1选择换热器的类型 282.2流动空间与流速的确定 282.3传热面积的确定 282.4冷凝器工艺尺寸的计算 29 7/41 8/41一总论DOP色油状液体乙机溶剂.与二丁酯DBP相比DOP的挥发度只有性、耐迁移性、耐寒性和卫生性方面稍差.邻苯二甲酸二辛酯是重要的通用型增塑剂主要用于聚氯乙烯树脂的加工还可分散剂等.C用于制造人造革、农用薄膜、包装材料、电缆等.于生产电线.P树脂都有很强溶解力的增塑剂,能与多种纤维素树脂、橡胶、乙烯基树脂相溶有良造麝香的溶剂.可以作为酯交换法生产邻苯二甲酸二环己酯和邻苯二甲酸高碳醇酯以与其他有机合成的原料.9/41在国民经济中占有十分重要的地位.增长.但由于邻苯二甲酸二异壬DINP超过了DOP预计未来几年内全球DOP市场将面临有所削弱..3项目设计依据和原则.10/41、、3考虑"三废"治理和综合利用副产物充分重视环保防污、科学生产、生产安全和提高社会效益为原则主体.图酯含量%≥密度20℃g/cm3酸度以对苯二甲酯计%≤优级品一级品合格品透明液体无悬浮物99.099.5099.500.9810.9860.020200.0202052002521021色21加热减量%≤体积电阻率×1011?.m≥11/41低产品质量不稳定.类.前者结构复杂但紧凑性非酸性催化化—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.产化新的工艺流程.剂.12/41酯化工序下wt带氮封><5>17017520190200210220230停留时间<6>酯化釜搅拌器转速74rmin5醇工序30℃17mbar2.3中和、水洗工序NaHwt>1<vo1>180rminin13/41DOPmgDOP0arar量101<wt>含水量001005<wt>过滤工序除残存的催化剂定如下过滤器粗滤周期48h图与其说明异辛醇2N2aNOH无离子水a助滤剂一级酯化二级酯化中和水洗汽提脱醇干燥过滤产品废水产品14/41D阶梯式酯化釜的第一级.非酸化催化剂也在此加入.第二级酯化通入高纯度的氮气氧含量mgkg拌的容器中同时进行的.碱的用量为反应混合物酸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.kPa燥1.32kPa,5080℃后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22323223232232322323PL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.DOP30000吨设年生产日330天15/41++HO290.90÷24=3.79吨2216/41kmolllN3m/h323X=0.523DDBBolh17/41釜中经nRT<0.121+5.29+13.23>×8.314×473.15∴每一小时将有1=01.500=排=722.46m入塔单酸酯异辛醇量入塔单酸酯异辛醇量kmol/h异辛醇kmol/h026.96026.96二级酯化kmol/h026.96026.96摩尔含量025.0067摩尔含量025.0067.330%%%18/41入釜异辛醇单酸酯水DOP入釜异辛醇单酸酯水DOPN2热量衡算质热量衡算质026.9600.32216异辛醇水单酸酯DOP异辛醇水单酸酯DOPN2量kmol/h0.32216量kmol/h0.32216物质C/kJ/<mol.k>p物质C/kJ/<mol.k>p,m<303KmK<>k98Cp,mp,m<423K/kJ/<p,m<423K∆fH异辛醇邻苯二甲酸一辛酯0.28560.25590.45230..34540.28290.534720.315560.26941120.60.4935J/mol注A------苯酐B-----异辛醇;C------邻苯二甲酸一辛酯06热量的衡算釜式反应器可看成为一敞开物系根据热力学第一定律其热力学衡算式可表达∆H=qJq————物系与环境交换的热.∆H1∆H4K∆H2∆H6K∆H3∆H5∆H3=nACp,m∆TkJh5666kJ/hkJ/h6CfHmAfHmBkJh所以∆H7=∆H1+∆H2+∆H3+∆H4+∆H5+∆H6=−1.73×10kJ/h66量的冷却水.22由于反应温度在200C以下进行两流体温度变为热流体进入换热器的温度为190C00C水进口温度为25C出口温度为60C.000Q=mcp△T,△T=130C0A-异丙醇B-水C-NAAAAAA19/4120/41kghBBBccc水N异辛醇水N2200C02.22560C04.18260200C02.22560C04.18260C00.74660C0200C04.505200C00.79621水40.694.178水40.694.178215250.1异辛醇==53723.1242.294产生热Q1kJ/h组成kmol/h冷凝放热kJ冷凝放热kJ/h1031513.6Q2kJh2h2总12总1221/41w854652.13水=总==12683.12kg/h水Q1Q1四、主要设备设计与选型AB辛醇.物料在反应过程中的体积A算R0V=Q×t×<1+η>R00AAAAAQ=Q+0AAAAAQB<10>AAAAρ=1.527g/cm;t单位时间1hQ和Q分别为苯酐和异辛醇的体积流量;η3ABA3AAAAAABB3BB3Q=nM/ρt=32.05×1000×130.0÷<0.8176×3600>=1415.56m/SBBBB3Q=Q+Q=272.68+1415.56=1688.24cm/S0AB3R0V=Qt1+R022/413R3R3i4V4×10.88.H3Di=1.3×2.2=2.86m故液面深度h=4V/πD=4×9.25÷3.14×2.2×2.2=2.43mRi216i-mmm各参2240mmAAAABBABBAABBBρ=nM/<nAAAABBABBAABBB23/410.8176×0.7354=1.005g/m3W0cT釜的材质选用高合金钢CrNil2M-o2Ti.P=0.1375MPaT=170℃D=2200mmt[δ]=104MPaφ=1.0<双面焊对接100%探伤>ci2PDδ=ci2[σt]Φ−Pc 0.1375MPa×2200mm=2×104MPa×1.0−0.1375MPa=1.46mmδ=δ+Cd=1.46mm+2mm=3.46mmδ=4.3查表4--9d1δ+C=3.71mm圆整后为4mm即名义厚度δ=4mmd1n24/41复验δ×6%=0.24mm<C=0.25mm故最后取C=0mmn1125/41==≤0.9Φσ有0.9Φσ=0.9×1.0×200MPa=180MPas1.25P<D+δe>==4.62MPa搅拌目的搅拌目的溶体体解悬吸浮收○○○○○○○○○器式涡轮式式推进式折叶开启涡轮对流循环○流动状态湍流扩散○○○○搅拌容<m>3转速范<r/min><P>0度液传热○○低粘度混○液相反应○剪切流○最高度传热分散结晶桨26/41尔马金尔马金锚式螺杆式螺带布注有○○○○○不合用.100选用与尺寸0搅拌器的选型要根据搅拌目100的物料粘度搅拌容器容0积的大小来综合考虑.了实现物料的均相混合达W了实现物料的均相混合达W<>0式轮式搅拌器.由《化工原理》上册教材中表4-1选取叶轮直径d/D=0.33,即d=0.73m,i为了消除可能的打旋现象强化传热和传质安装n=6块宽度W为0.1Di即0.22mb2的挡板.全档板判断如下采用永田进治公式法计算.故Re=1.83×10>10为湍流φ=N,φ为功率因数N为功率数pp查图Rushton算图当Re=4.7×10时φ=N=6.3p故搅拌功率N=Nρnd=6.3×1.005×1.2×0.73×1000=2268Wp27/41算:Nu=0.512<εD/ν>Pr<d/D><b/D>j430.2270i.33i0.5223=3.5×10/1005=3.48×10m/s-4-72<εD/ν>=0.21×2.2/42.14×10=3.59×10i430.2274-210.227440.330.520.0804冷却水进入夹套温度25C,冷却水出夹套温度55C则其定性温度oot0在此温度下水的相关物性如下密度ρ=992.2kg/m3所以冷却水质量流量m=Q/c<t-t>=482.72/<4.174×30>=3.85kg/s.p21ec28/41Re=Duρ/µ=0.4×0.78×992.2/0.000656=0.47×10eμbV=μw=1.05αD/λ=0.027ReP81+3.35<D/D>>erec-50.336=0.027×<0.47×10>>.32×10×1.05×<×0.4/2.2>热面积πDiH=3.14×2.2×2.86=19.76m.该面积大于所需传热面积F=11.9m因此22夹套设计符合要求.29/41总设计设计计算数据与选型六片平直叶圆盘涡轮式搅拌器2m搅拌形式叶轮距釜底高度搅拌转速号dbcn30/41釜反器搅拌桨叶数搅拌功率挡板数挡板宽度搅拌釜全容积不包括封头部分液面深度搅拌釜实际高度搅拌釜内经工作压力搅拌釜厚度夹套形式螺旋板螺距夹套环隙夹套内冷却水流速冷却水每小时移出热量被搅拌液体侧的对流传热系数zNbnbwVhHDiPTnδnPEuQjαj668W62m2.43m2.86m2.2m螺旋板夹套0.05m482.72kW2o31/41夹套侧冷却水对流传热系数搅拌槽总传热系数所夹套侧冷却水对流传热系数搅拌槽总传热系数所需夹套面积介质K一定F2蚀性,要求F2体与釜盖内表面进行搪铅处理<铅和与介质的腐mm片内衬厚2mm的耐酸橡胶板作为设备的超压泄放装置.置热器加一个分离器用于排水和回流异辛醇.这里将以二级反应第一个釜为例进行换热器的计算与选型.由于反应温度在200C以下进行两流体温度变为热流体进入换热器的温度为0190C出口温度定为70C冷流体循环水进口温度为25C出口温度为60C.该0000冬季操作时进口温度会降低考虑到这一因素估计该换壳体壁温之差较大因此初步确定选用带膨胀节的固定管板式式换热器.积的确定→70℃32/41冷流体水65←25℃∆00∆tm逆−6<200−65>5>ln<70−25>=降13573=0==3.3752P=5冷流体的温度=1=0.初步假设采用单壳程偶数管的固定板换热器经查表ψ=0.88>0.8所以假设可行采用单壳程偶数管的固定板换热器∆tm=ψ∆tm逆=0.88×72.4=63.7℃KW/<㎡·℃>则由公式Q=AK△Tm可得A=Q/K’2外壳直径D㎜450p壳程的对流传热对流传热系数和分利用的热量体走管程、水走壳程的对流传热对流传热系数和分利用的热量体走管程、水走降4.1管程的壳程.T管子排列方式正三角形管中心距mm32管子排列方式正三角形管中心距mm32管子尺寸mm25×2.521管程流通面积2iiTp=π/4×0.02×106/4=0.0083㎡44s100du=5=1i=µidu=5=15500.87i0i×23.×287000.8管程压降为∆Pi=<λidildii4−3410×02−3W>=/<24m2•C>0.31034∴Pduii0.034×+3>×1.4×4×=5.7×10Pab壳程i故折流挡板数为N=153−1=22流道面积S=hD<1−dt>=0.135×0.45×<1−=0.0133mu==水流u==3600ρ0S03600×992.2×0.0133d=3π4<t−d3π0.025>4=34×<×0.0323333/41π−π×34/41d025>P=p=7c4×r0µc4×λ000=4.32×10壳中原油被加热取<µW00.5500.551µ>=α=36R>0<0ee3W0.d<Prµ>0=0.36×0.02020.55003−5所以15.W/<m×0.0043×1.05=6135563.38×8250232′000000+−0.19∆P00×de2=×72.4<22+99299223.α011=计++计1忽略管壁热阻则=+计K6135.53计1K计02=2=35/4136/41•C>220.53mK∆397×t963.7且计3.mAA计237/41S=PcD/2「σ」Ф-PcitD=450mmФ=0.85<局部无损检测>i「σ」=130Mpa取壳体温度为80℃8021