年产300吨防老剂BLE的生产工艺设计

1、 年产 300 吨防老剂 BLE 的生产工艺设计班级： 07 级化工一班设计者：王延霞（200741604021） 、同组者：侯养军（200741604037） 、范绍娟（200741604005） 、刘杰 （200741604012） 、黄群 （200741604040） 、 傅本艳（200741604036）指导教师：孙德帅时间：2010.92设计任务书一、设计名称：年产 300 吨防老剂 BLE 工艺设计二、生产任务与操作条件1、生产能力：年产量 300 吨 2、设备型式：搅拌反应釜3、操作条件: 每年按 300 天计，进行间歇生产三、主要原料及其规格：二苯胺 含量大于等于 98%丙酮 含量大于等于 98%苯磺酸 含量大于等于 89%四、生产要求：转化率：99%产率： 97%五、制备方法：二苯胺与丙酮在苯磺酸存在下，于 240-250进行缩合而得+CH3COOCH3 C15H15N+H2O苯 磺 酸,2504六、流程说明：将一定量二苯胺与苯磺酸，先于熔化釜中熔化，再送入缩合釜不断滴加丙酮在 240-250下进行缩合脱水，直至反应完全，再将缩合物料放进蒸馏釜中进行蒸馏，先常压蒸出过

2、量丙酮，作原料套用，后3减压蒸出物料 ble，釜残集中数锅后排渣 七、产品性质、规格及用途性质：为暗褐色粘稠液体。易溶于丙酮、苯、三氯甲烷等有机溶剂，微溶于汽油，不溶于水。无毒，贮存稳定性较好。产品规格：外观 深褐色粘稠液体粘度（30） ，Pas 5密度，gcm 1.08-1.12水分，% 小于等于 0.3挥发 小于等于 0.4用途：通用防老剂，适用于天然胶，合成胶、轮胎、管带等各种胶制品，对抗热，抗氧，抗曲饶，耐磨等皆有良好效应。4设计目录一、物料衡算 6二、热量衡算 62.1、物料温度及相态变化时的热焓变化2.2、反应过程中的热焓变化及标准化学反应热2.3、设备热损失的计算2.4、总热量计算以及理论传热面积的计算三、 反应釜的设计 113.1、反应釜内径的计算 3.2、反应釜高度的计算3.3、夹套内径的计算3.4、确定夹套高度：3.5、核对传热面积3.6、计算夹套厚度：3.7、计算夹套封头厚度3.8、计算内筒筒体厚度3.9、确定内筒封头厚度四、搅拌器的设计15五、传热装置的设计165.1、传热结构5.2、高温热源5.3、搅拌反应釜给热系数计算5.4、搅拌器内壁传热面积与液面高度的计

3、算六、传动装置的设计186.1、电动机的选型6.2、减速机的选型6.3、机座的选择6.4、底座的设计七、其他装置及配件设计197.1、反应釜的轴封装置7.2、法兰的选取7.3、釜体的开孔7.4、进料口和出料口57.5、人孔7.6、底座设计八、设计一览表22九、设备图23十、设计体会23十一、参考目录246一、物料衡算以 1 吨生产防老剂计算：0.85t 二苯胺中含纯二苯胺:8500.98=833kg含杂质和水：850-833=17kg0.35t 丙酮中含纯丙酮：3500.98=343kg含杂质和水：350-343=7kg反应生成的 BLE：833 1690.99209=1019.9kg生成的水：8331690.9918=87.8kg未反应的二苯胺：0.01833=8.33kg未反应的丙酮：（5.91-4.930.99）58=59.7kg每批投料物料平衡表输入 输出名称 质量/kg 组成 % 纯重 kg 名称 质量kg组成% 纯重 kg二苯胺 850 二苯胺 98杂质 2 83317防老剂Ble1031 防老剂 98.9水 0.27未反应二苯胺 0.81019.92.778.33丙酮 3

4、50 丙酮 98杂质 23437废酸 117.8 苯磺酸 22.7水 77.326.791.1苯磺酸 30 苯磺酸 89 26.73.3过量丙酮61 丙酮 98水 259.71.22合计 1230 1230 合计 1230 1230反应转化率：10001031100%=97%二、 热量衡算2.1、物料温度及相态变化时的热焓变化7在融化斧中熔化阶段：设室温为 25时加料，各种物料熔化温度为 52.85丙酮（ o）的 ：63HCp0时 =（41.743.5）1000=2.188kjkg25时 =1.3151.2=1.578 kjkgp P1=m tpC=(343-59.7) 28=7932.4 kj二苯胺（ ）的 : NHC12p0时 =127.5351119.628125.953169=1.315 pkJkg25 =1.3151.2=1.578(kJkg)pC P2= m t+ 熔化热=833 1.57852.85-25+4052.85 4.930.99=46559.8kj苯磺酸 的 ：36OHCp0时 =67.53569.628316.74122.604158p=1.113 kJkg2

5、5时 =1.21.113=1.3356 kJkgpC P3= m t+ 熔化热=26.7 1.335652.85254052.8526.71580.998=1336.75kJ P=P1P 2P3=7932.446559.82 1336.75=55828.97kJ2.2、反应过程中的热焓变化及标准化学反应热+ CH3COOCH3 C15H15N+H2O苯 磺 酸,2504Q=Hp+Hr2.21、Hp 的计算：设反应过程温度为 245由于温度变化引起相态的变化产生的热量：二苯胺：52.85l245l=51.11117.22pC=1.689kJkg Hp=m t=8330.991.68924552.85=267639.52kJ苯磺酸因在 150分解所以因温度变化引起的相态变化热可以忽略丙酮在反应釜中被滴加进入反应釜的温度仍是熔化后的温度，因温度引起的相态变化热焓可以忽略2.22、Hr 的计算：9 Hr=1000mAM A rH =rpcRc标准燃烧热公式： =109.07n+qK二苯胺： =109.076354.41c=6925.81kJmol丙酮： =109.07627.2cq=1772.

6、32 kJmolBLE： =109.077954.4214.7c=8641.53 kJmol =rHpcRcH=6925.81+1772.32-8641.53=56.6 kJmol Hr=1000mAM A rH=10008330.9916956.6=276191.2444kJQ=Hp+Hr=267639.52276191.2544=543830.7744kJ2.3、设备热损失的计算设环境 25 ，设备温度为 245 反应 1.5hILAhQtT21rcI10=1.43ch31aT=1.43 31254=8.633kcal hKm=rhaIaI TT/10.384= 427352810=9.91 kcal hK2mrcIh=18.543 kcal hK2ILAQtT21=18.5434.771.3362201.54.1868=163267.9692kJ2.4、总热量计算以及理论传热面积的计算Q 总=Hp+Hr+QL=38995.8845+543830.7744+163267.9692=707098.7436kJQ=KATmCA=Q KTmC 查数据手册得总传热系数为 280-850kJ

7、 取传热系数为 350 2mkJ 2A =707098.7436/2201.5=6.122 2m总理论传热面积为 6.122 2m11三、 反应釜的设计经查找各物料密度为：二苯胺： 1.16 kgL丙酮： 0.788 kgL苯磺酸： 1.626kgL反应物料的体积的大概值：V0833/1.16343/0.78827.7/1.626=1.32 3m取反应的实际体积为 1.5 3反应釜体积的大概值： VV0=1.50.85=1.765 3m3.1、反应釜内径的计算 设 HDi1.3Di 3/4V1.216 m圆整得 Di 1200 mm3.2、反应釜高度的计算封头取相同的内径，计算可得曲面高度：h1300 mm ; h225 mm .查表得 Vh0.2545 m ; V11.131 m33H1.7650.2545/1.131=1.336 m 1.4 m于是 H/Di1.4/1.2 1.17 在允许的范围内可以使用.3.3、12DjDi10012001001300 mm.3.4、确定夹套筒体高度0.85Hj 0.851.7650.2545/1.1311.101 m1Vh3.5、核对传热面积查

8、表得 Fh=1.6552 F1=4.77Fb=F1Hj=1.1014.77=5.252 2mFh+ Fb=6.9072 6.122 2符合标准 ，所以以上确定的夹套高度是可以的。3.6、计算夹套厚度内筒及夹套的受力分析：工艺提供的条件为：釜体内筒中工作压力为 0.2MPa ，减压操作时工作压力为 0.1MPa，夹套内筒的筒体和下封头位既承受 0.2MPa内压，同时又要承受 0.3MPa 外压，其最恶劣的工作条件为：停止操作时，内筒无压而夹套内仍有蒸汽压力，此时筒内承受 0.3MPa 外压夹套筒体与内筒的环焊缝，因检测困难，故取 0.6,从安全计夹套所有焊缝均取 0.6，封头采用有钢板拼制的标准椭圆形封头，材料均为 Q235-B 钢。夹套厚度计算如下：13D= +C2PDt2 3.016.3=5.17mm3.7、计算夹套封头厚度夹套封头厚度计算如下：= 5.17 mmdPDt5.02 23.015.60132. 圆整至钢板规格厚度并查阅封头标准，夹套筒体及封头厚度均取 =8mmn3.8、计算内筒筒体厚度承受 0.2MPa 内压时筒体厚度 4.11d22CpDi21.06.13承受 0.3MPa 外压时筒体厚度，为简化起见

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