年产8万吨邻苯二甲酸二辛酯DOP生产车间初步工艺设计.doc

一．总论1．概述1.1增塑剂DOP的性质 DOP化学名为邻苯二甲酸二辛酯，是一个带有支链的侧链醇酯，无色油状液体，有特殊气味比重0.9861(20/20 ),熔点-55 ，沸点370 〔常压〕，不溶于水，溶于乙醇、乙醚、矿物油等大多数有机溶剂与二丁酯〔DBP〕相比，DOP的挥发度只有DBP的1/20；与水的互溶性低，并有良好的电性能，但也有其缺乏点，其在热稳定性、耐迁移性、耐寒性和卫生性方面稍差1.2产品用途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　　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　　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　　主要用途：DOP是通用型增塑剂，主要用于聚氯乙烯脂的加工、还可用于化地树脂、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、DOP增塑的PVC可用于制造人造革、农用薄膜、包装材料、电缆等。

本品是一种多种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，有良好的成膜性、粘着性和防水性常与邻苯二甲酸二乙酯配合用于醋酸纤维素的薄膜、清漆、透明纸和模塑粉等制作中少量用于硝基纤维素的制作中亦可用作丁腈胶的增塑剂本品还可用作驱蚊油〔原油〕、聚氟乙烯涂料、过氧化甲乙酮以及香料〔人造麝香〕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及其他有机合成的原料1.3 DOP在国民经济中的重要性邻苯二甲酸二辛酯(DOP)是目前使用最广泛的增塑剂，约占我国增塑剂总量45%，是重要的通用型增塑剂，任何增塑剂都是以它为基准来加以比拟的，技术经济上占有绝对优势据有关资料报道，近年来国外增塑剂生产能力超过了6400kt／a，国内增塑剂需求增长率为8％左右，产品具有质量高、品种多、环境污染少的特点在石油化学工业、医药工业、轻纺工业、生物化工以及能源、交通运输行业均有广泛用途，在国民经济中占有十分重要的地位1.4 DOP的市场需求随着我国国民经济快速增长，增塑剂作为根底化工合成材料助剂的市场需求量将大幅提高在用量大的新领域，国内市场需求将强劲增长但由于邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)在*些应用领域的性能超过了DOP，预计未来几年内，全球DOP市场将面临DINP的挑战。

在市场上，DOP一直占有价格优势，而未来时间估计DOP的低价优势会有所削弱2．设计的目的和意义 通过本课程设计力求到达以下目的和意义：〔1〕在学习掌握所学的化学工艺学、化工机械设备根底、化工原理等课程的根本理论和根底知识的根底上，通过这次课程设计，培养我们综合运用这些知识分析和解决实际问题的能力以及协作攻关的能力，训练我们使用文献资料和进展技术设计、运算的能力，提高文字和语言表达能力，为以后的学习和毕业论文〔设计〕打下根底〔2〕通过完成设计，可以知道DOP的用途；根本掌握苯酐和异辛醇制DOP的生产工艺；了解国内外DOP工业的开展现状；以及DOP工业的开展趋势3．工程设计依据和原则3.1设计依据本化工课程设计，以设计任务书为根底，综合文献检索、资料收集，综合分析，以最新科研成果和实际经历为依据，搏众家之长，选择适宜设计方案3.2设计原则 本课题遵循的设计原则和指导思想如下：〔1〕按技术先进、成熟可靠、经济合理的原则对技术方案进展论证，以确定最正确方案；〔2〕尽可能采用节能工艺和高效设备，充分发挥规模效应，降低能耗、物耗和生产本钱，提高工程的经济效益和社会效益；〔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、生产平安和提高社会效益为原则主体。

4．设计*围本设计*围包括：〔1〕工艺生产方法确定、生产流程设计与论证〔2〕工艺计算〔包括物料衡算，热量衡算〕〔3〕酯化合成工艺主要生产设备设计与选型〔4〕平安生产与环保治理措施〔5〕设计绘图 设计重点：生产工艺设计与论证，工艺计算，设备设计与选型，设计绘图5．DOP生产能力及质量标准5.1生产能力该工程年产8万吨DOP，年开工日为330天〔全天候〕，日产DOP 242.42吨5.2产品质量标准本产品质量规格为一级品，执行产品质量国标GBl1406—8标准，见表1 所示表1 DOP质量指标工程指标优级品一级品合格品外观透明液体，无悬浮物酯含量，%≥99.099.5099.50密度〔20℃〕，g/cm30.981－0.986酸度〔以对苯二甲酯计〕 % ≤0.0150.020闪点，℃≥210205色度〔铂-钴〕号 ≤50100200加热减量，%　≤0.10.20.25体积电阻率，×1011".m≥210.5二、生产工艺流程设计1．生产工艺选择与论证 生产过程操作分为间歇式和连续操作间歇式生产的优点是设备简单改变生产品种容量；缺点是原料消耗定额高，能量消耗大，劳动生产效率低，产品质量不稳定。

间歇式生产方式适用于多品种、小批量的生产而连续法生产能力大，适合于大吨位的DOP的生产由于本设计产品生产量较大，故采用连续法生产酯化反响设备分塔式反响器和串联多釜反响器两类前者构造复杂，但紧凑，投资较低，操作控制要求高，动力消耗少而反响釜，流动形式接近返混，釜内各局部组成和温度完全一致，多釜串连后，可使停留时间分布特性向平推流转化并且DOP等主增塑剂的需要量很大，且全连续化生产的产品质量稳定，原料及能量消耗低，劳动生产率高，比拟经济因此本设计采用串联多釜反响器全连续化生产工艺 催化剂分为酸性催化剂和非酸性催化剂，由于采用非酸性催化剂可以免去中和和水洗两道工序，且通过过滤即可除去，跟酸性催化剂相比，优越性在于能生产出高质量的增塑剂产品和减少污染因此本设计采用的是非酸性催化剂 非酸性催化剂又分为单催化剂和复配型催化剂，由于单催化剂催化反响时间长，不适合做酯化反响催化剂，相反，复配型催化剂催化反响时间短，转化率高，酸值降低幅度大，比拟适合做酯化反响催化剂氧化铝与辛酸亚锡以1：1比例复配非酸性催化剂合成DOP效果最正确，力求到达流程简单，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历，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。

连续非酸性催化酯化工艺，是上世纪80年代初开场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、酯化—脱醇一中和水洗一汽提枯燥一过滤；2、酯化一中和水洗一脱醇--汽提--枯燥一过滤 二者比拟，第①种技术用采用氧化铝与辛酸亚锡1：1比例复配催化剂酯化反响具有反响时间短、酯收率高、产品质量好(酸值低、色度低、热稳定性好、体积电阻率大) 、处理条件简单等优点并且公用工程消耗低，热能利用合理，可以生产多牌号的DOP产品，结合国内条件和生产操作经历，故拟采用①类典型工艺流程，设计国产化新的工艺流程综上分析，本设计选用酯化—脱醇一中和水洗一汽提枯燥一过滤工艺流程，采用串联多釜反响器连续酯化技术，催化剂采用氧化铝与辛酸亚锡以1：1比例复配型催化剂2．工艺参数确实定2.1 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，在氧化铝与辛酸亚锡以1：1比例复配催化剂作用下酯化反响生成粗酯，主要工艺参数确定如下：(1)进料温度及5釜的反响温度见表22)投料比：PA：2一EH=1：2．30 (wt)(3)催化剂量：0．03％ (wt)(4)酯化压力：常压(带氮封) 表2 进料温度及与釜反响温度PA2一EH 催化剂釜1 釜2 釜3釜4釜517017520190200210220230(5)停留时间：约7h，酯化釜体积27.4m3(6)酯化釜搅拌器转速：74r／min(7)总转化率：约99．5％2.2脱醇工序由于酯化反响是在过量醇的条件下进展的，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：30mbar(4)加热蒸汽压力：20ba2.3 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，本设计采用参加Na0H水溶液进展中和，生成可溶于水的钠盐与酯别离中和水洗工艺参数确定如下：(1)Na0H水溶液浓度：0．3(wt％)(2)水洗温度：95℃(3)粗酯：碱=6：1(vo1)(4)中和搅拌转速：180r／min(5)水洗搅拌转速：50r／min(6)NaOH单耗：0．4kg／tDOP(7)中和水洗后酸值：0．01～0．02KOH mg／DOP2.4 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枯燥工艺参数确定如下：(1)粗酯人塔温度：140～1600C(2)汽提塔顶部真空度：40mbar(3)枯燥塔顶部真空度：99mbar(4)粗酯量：汽提蒸汽量：10：1(wt)(5)枯燥塔出口酯中含水量：0．01％ ～0．05％ (wt)2.5 过滤工序在粗酯中参加吸附剂和助滤剂，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)芬达过滤器粗滤周期：48h(3)精滤后DOP色值：10～15(HAzEN)3. 生产工艺流程图及其说明3.1DOP生产工艺流程简图〔见图1〕苯酐、异辛醇助滤剂无离子水NaOH催化剂、N2汽提脱醇过滤枯燥中和水洗二级酯化一级酯化产品滤液废水图1 DOP工艺流程方块图3.2 生产工艺流程说明〔参考CAD图纸Ⅰ：工艺流程图〕熔融苯酐和辛醇以一定的摩尔比[(1:2.2～1:2.5)在130-150先制成单酯,再经预热后进入四个串联的阶梯式酯化釜的第一级.非酸化催化剂也在此参加.第二级酯化釜温度控制不低于180,最后一级酯化温度为220～230,酯化局部用3.9MPa的蒸汽加热.邻苯二甲酸单酯的转化率为99.5%～99.9%为了防止反响混合物在高温下长期停留而着色，并强化酯化过程，在各级酯化釜的底部都通入高纯度的氮气〔氧含量＜10mg/kg中和，水洗是在一个带搅拌的容器中同时进展的碱的用量为反响混合物酸值的3～5倍使用20%的NaOH水溶液，当参加无离子水后碱液浓度仅为0.3%左右。

因此无需在进展一次单独的水洗非酸性催化剂也在中和、水洗工序被洗去 然后物料经脱醇〔1.32～2.67 kPa,50～80℃〕、枯燥〔1.32 kPa,50～80℃〕后送至过滤工序过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分为SiO2、AL2O3、Fe2O3 、MgO等，助滤剂〔硅藻土〕成分为SiO2、AL2O3、Fe2O3 、CaO、MgO等该工序的主要目的是通过吸。