年產(chǎn)5000噸鄰甲基苯甲酸裝置的工藝設(shè)計(jì)解析課件

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各位老師和同學(xué)年產(chǎn)5000噸鄰甲基苯甲酸裝置的工藝設(shè)計(jì)2013.05.312013.05.31設(shè)計(jì)主要內(nèi)容1前言2工藝概述3物料和熱量衡算4工藝設(shè)備設(shè)計(jì)和選型5生產(chǎn)車(chē)間布置6經(jīng)濟(jì)效益分析7結(jié)論8致謝詞設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

鄰甲基苯甲酸（OTA）的分子式為C8H8O2，結(jié)構(gòu)為:

目前，鄰甲基苯甲酸（OTA）主要應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥及有機(jī)化工原料的合成，特別是作為生產(chǎn)除草劑稻無(wú)草的主要原料；它也是殺菌劑滅銹胺、苯氧菌酯、肟菌酯及除草劑芐嘧磺隆的中間體；同時(shí)鄰甲基苯甲酸（OTA）還可以用作農(nóng)藥殺菌劑磷酰胺、香料、氯乙烯聚合引發(fā)劑MBPO、間甲酚、彩色膠片顯影劑等有機(jī)合成中間體。1前言鄰甲基苯甲酸（OTA）的分子式為C8H8O2，結(jié)構(gòu)為:根據(jù)溶劑和鈷催化劑的不同,分為以下3種合成方法,簡(jiǎn)單對(duì)比見(jiàn)下表：

2工藝概述鈷催化劑2工藝概述鈷催化劑

通過(guò)比較上述3種合成方法,可以看出用空氣液相氧化法（環(huán)烷酸鈷）生產(chǎn)鄰甲基苯甲酸的工藝流程簡(jiǎn)單、環(huán)境污染小、生產(chǎn)成本一般、產(chǎn)品質(zhì)量好、對(duì)設(shè)備的腐蝕性小,最適合于工業(yè)化生產(chǎn)，并且具有較大的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，所以本設(shè)計(jì)按照方案2-2進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。

2.1工藝物料流程圖2.1工藝物料流程圖2.2生產(chǎn)控制參數(shù)（1）投料配比（質(zhì)量比）

鄰二甲苯：環(huán)烷酸鈷=100:0.3；鄰甲基苯甲酸（OTA）：氨=1:1.02；鄰甲基苯甲酸銨：硝酸溶液（68%）=2:1.03。（2）反應(yīng)溫度、壓力和反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)溫度：135℃；反應(yīng)壓力：0.3MPa；反應(yīng)時(shí)間：6h。2.2生產(chǎn)控制參數(shù)（1）投料配比（質(zhì)量比）

3.1物料衡算物料衡算式：ΣG進(jìn)=ΣG出+ΣG損+ΣG積式中：ΣG進(jìn)——輸入物料量總和； ΣG出——離開(kāi)物料量總和；ΣG損——總的損失量；ΣG積——系統(tǒng)中積累量。本工藝為間歇操作，ΣG積=0，衡算基準(zhǔn)為Kg/批。本設(shè)計(jì)包括催化氧化階段、中和階段、酸洗階段、離心階段和干燥階段五個(gè)部分，各階段物料衡算表及總物料衡算表如下所示：3.1物料衡算物料衡算式：(1)氧化反應(yīng)釜物料衡算(Kg/批)(1)氧化反應(yīng)釜物料衡算(Kg/批)(2)中和反應(yīng)釜物料衡算(Kg/批)(2)中和反應(yīng)釜物料衡算(Kg/批)(3)酸洗反應(yīng)釜物料衡算(Kg/批)(3)酸洗反應(yīng)釜物料衡算(Kg/批)(4)離心機(jī)的物料衡算(Kg/批)(4)離心機(jī)的物料衡算(Kg/批)(5)干燥器的物料衡算(Kg/批)(5)干燥器的物料衡算(Kg/批)(6)總物料衡算(Kg/批)(6)總物料衡算(Kg/批)

由以上物料衡算可以得到：每批產(chǎn)品的質(zhì)量為5444.45㎏（純產(chǎn)品）。產(chǎn)品中鄰甲基苯甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為W=5444.45/（5444.45+101.02）×100%=98.9%≥98.0%，符合產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.2熱量衡算Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6

式中：Q1—所處理的物料帶入設(shè)備總的熱量,KJ； Q2—加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量（符號(hào)規(guī)定加熱劑加入熱量為“+”，冷卻劑吸收熱量為“-”）,KJ；Q3—過(guò)程的熱效率,(符號(hào)規(guī)定過(guò)程放熱為“+”；過(guò)程吸熱為“-”)KJ；Q4—反應(yīng)終了時(shí)物料的焓（輸出反應(yīng)器的物料的焓）KJ；Q5—設(shè)備部件所消耗的熱量,KJ；Q6—設(shè)備向四周散失的熱量，又稱(chēng)熱損失,KJ；熱量衡算的基準(zhǔn)以每批處理物料即5555.56Kg/批為基準(zhǔn)。熱量衡算溫度基準(zhǔn)一般規(guī)定為25℃,熱量衡算式中各項(xiàng)計(jì)算。從上式中可得：Q2=Q4+Q5+Q6－Q1－Q3注意：本設(shè)計(jì)主要對(duì)催化氧化階段進(jìn)行了熱量衡算。

3.2熱量衡算Q1+Q2+Q3=Q4+Q5氧化反應(yīng)釜熱量衡算結(jié)果一覽表從上表中可以看出Q2＞０，說(shuō)明催化氧化過(guò)程需要加熱。外界需要輸入氧化反應(yīng)釜的熱量為2.28×107KJ。氧化反應(yīng)釜熱量衡算結(jié)果一覽表從上表中可以看出Q4設(shè)備設(shè)計(jì)和選型（1）氧化反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)與計(jì)算；（2）冷凝器的設(shè)計(jì)與計(jì)算；（3）生產(chǎn)設(shè)備一覽表4設(shè)備設(shè)計(jì)和選型（1）氧化反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)與計(jì)算；（1）氧化反應(yīng)釜的主要結(jié)構(gòu)尺寸表16240032422600

10（1）氧化反應(yīng)釜的主要結(jié)構(gòu)尺寸表1624003(2)冷凝器的設(shè)計(jì)與計(jì)算選擇固定管板式列管換熱器,其型號(hào)為T(mén)B/T4717。(2)冷凝器的設(shè)計(jì)與計(jì)算選擇固定管板式列管換熱器,（3）生產(chǎn)設(shè)備一覽表

（3）生產(chǎn)設(shè)備一覽表5生產(chǎn)車(chē)間布置圖5生產(chǎn)車(chē)間布置圖6.1生產(chǎn)班制定員6.2投資估算6經(jīng)濟(jì)效益核算6.1生產(chǎn)班制定員6.2投資估算6經(jīng)濟(jì)效益核算6.3生產(chǎn)成本6.3生產(chǎn)成本6.4經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)其中：（1）銷(xiāo)售收入=產(chǎn)量×價(jià)格=5000×27000=13500(萬(wàn)元)，鄰甲基苯甲酸單價(jià)為27000元/噸。（2）利潤(rùn)總額=銷(xiāo)售收入-總成本=13500-8343.08=5156.92(萬(wàn)元)所得稅=利潤(rùn)總額×25%=5156.92×25%=1289.23(萬(wàn)元)年凈利潤(rùn)=利潤(rùn)總額-所得稅=5156.92-1289.23=3867.69(萬(wàn)元)注:所得稅按利潤(rùn)總額的25%計(jì)。（3）投資回收期=1+（固定資產(chǎn)投資+折舊費(fèi)）/年凈利潤(rùn)=1+(2132.00+280.00)/3867.69=1.62年(即1年8個(gè)月)所以,1年8個(gè)月即可收回成本。6.4經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)其中：1.本設(shè)計(jì)采用以環(huán)烷酸鈷為催化劑的空氣液相氧化法來(lái)制備鄰甲基苯甲酸（OTA）產(chǎn)品。在135℃，0.4MPa下反應(yīng)6個(gè)小時(shí)，該工藝流程短，生產(chǎn)技術(shù)成熟可靠，對(duì)設(shè)備要求不高，產(chǎn)品質(zhì)量和純度都較高（98%）。

2.通過(guò)物料衡算、能量衡算，本工藝的水和鄰二甲苯可以循環(huán)利用，所以可大大地降低原料成本、減少浪費(fèi)現(xiàn)象。

7結(jié)論1.本設(shè)計(jì)采用以環(huán)烷酸鈷為催化劑的空氣液相氧化法來(lái)制

3.此次工藝選擇的是攪拌反應(yīng)釜，選用的材料為00Cr17Ni14Mo2高合金鋼鋼板，反應(yīng)釜的容積為16m3,反應(yīng)釜筒體內(nèi)徑為2400mm，高度為3m。選用框式攪拌器，攪拌器的直徑為2320mm。4.采用間歇式生產(chǎn)工藝，設(shè)備簡(jiǎn)單，由經(jīng)濟(jì)核算得，項(xiàng)目建成后，總投資8343.08萬(wàn)元，年凈利潤(rùn)為3867.69萬(wàn)元，投資回收期為一年零八個(gè)月，由此可看出本工藝收益較高，經(jīng)濟(jì)效益較好。5.本工藝在三廢方面的處理是合理的，不會(huì)給環(huán)境帶來(lái)污染，綠色環(huán)保。綜上所述本工藝設(shè)計(jì)是可行的，而且很有建設(shè)價(jià)值。3.此次工藝選擇的是攪拌反應(yīng)釜，選用的材料為00致謝衷心感謝王飛老師在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我的悉心指導(dǎo)，同時(shí)也感謝教研室全體老師在大學(xué)四年里對(duì)我的幫助。感謝各位評(píng)委老師以及各位參加我畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯會(huì)的同學(xué)請(qǐng)大家給予寶貴意見(jiàn)！謝謝！年產(chǎn)5000噸鄰甲基苯甲酸裝置的工藝設(shè)計(jì)解析課件熱烈歡迎

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各位老師和同學(xué)年產(chǎn)5000噸鄰甲基苯甲酸裝置的工藝設(shè)計(jì)2013.05.312013.05.31設(shè)計(jì)主要內(nèi)容1前言2工藝概述3物料和熱量衡算4工藝設(shè)備設(shè)計(jì)和選型5生產(chǎn)車(chē)間布置6經(jīng)濟(jì)效益分析7結(jié)論8致謝詞設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

鄰甲基苯甲酸（OTA）的分子式為C8H8O2，結(jié)構(gòu)為:

目前，鄰甲基苯甲酸（OTA）主要應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥及有機(jī)化工原料的合成，特別是作為生產(chǎn)除草劑稻無(wú)草的主要原料；它也是殺菌劑滅銹胺、苯氧菌酯、肟菌酯及除草劑芐嘧磺隆的中間體；同時(shí)鄰甲基苯甲酸（OTA）還可以用作農(nóng)藥殺菌劑磷酰胺、香料、氯乙烯聚合引發(fā)劑MBPO、間甲酚、彩色膠片顯影劑等有機(jī)合成中間體。1前言鄰甲基苯甲酸（OTA）的分子式為C8H8O2，結(jié)構(gòu)為:根據(jù)溶劑和鈷催化劑的不同,分為以下3種合成方法,簡(jiǎn)單對(duì)比見(jiàn)下表：

2工藝概述鈷催化劑2工藝概述鈷催化劑

通過(guò)比較上述3種合成方法,可以看出用空氣液相氧化法（環(huán)烷酸鈷）生產(chǎn)鄰甲基苯甲酸的工藝流程簡(jiǎn)單、環(huán)境污染小、生產(chǎn)成本一般、產(chǎn)品質(zhì)量好、對(duì)設(shè)備的腐蝕性小,最適合于工業(yè)化生產(chǎn)，并且具有較大的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，所以本設(shè)計(jì)按照方案2-2進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。

2.1工藝物料流程圖2.1工藝物料流程圖2.2生產(chǎn)控制參數(shù)（1）投料配比（質(zhì)量比）

鄰二甲苯：環(huán)烷酸鈷=100:0.3；鄰甲基苯甲酸（OTA）：氨=1:1.02；鄰甲基苯甲酸銨：硝酸溶液（68%）=2:1.03。（2）反應(yīng)溫度、壓力和反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)溫度：135℃；反應(yīng)壓力：0.3MPa；反應(yīng)時(shí)間：6h。2.2生產(chǎn)控制參數(shù)（1）投料配比（質(zhì)量比）

3.1物料衡算物料衡算式：ΣG進(jìn)=ΣG出+ΣG損+ΣG積式中：ΣG進(jìn)——輸入物料量總和； ΣG出——離開(kāi)物料量總和；ΣG損——總的損失量；ΣG積——系統(tǒng)中積累量。本工藝為間歇操作，ΣG積=0，衡算基準(zhǔn)為Kg/批。本設(shè)計(jì)包括催化氧化階段、中和階段、酸洗階段、離心階段和干燥階段五個(gè)部分，各階段物料衡算表及總物料衡算表如下所示：3.1物料衡算物料衡算式：(1)氧化反應(yīng)釜物料衡算(Kg/批)(1)氧化反應(yīng)釜物料衡算(Kg/批)(2)中和反應(yīng)釜物料衡算(Kg/批)(2)中和反應(yīng)釜物料衡算(Kg/批)(3)酸洗反應(yīng)釜物料衡算(Kg/批)(3)酸洗反應(yīng)釜物料衡算(Kg/批)(4)離心機(jī)的物料衡算(Kg/批)(4)離心機(jī)的物料衡算(Kg/批)(5)干燥器的物料衡算(Kg/批)(5)干燥器的物料衡算(Kg/批)(6)總物料衡算(Kg/批)(6)總物料衡算(Kg/批)

由以上物料衡算可以得到：每批產(chǎn)品的質(zhì)量為5444.45㎏（純產(chǎn)品）。產(chǎn)品中鄰甲基苯甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為W=5444.45/（5444.45+101.02）×100%=98.9%≥98.0%，符合產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.2熱量衡算Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6

式中：Q1—所處理的物料帶入設(shè)備總的熱量,KJ； Q2—加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量（符號(hào)規(guī)定加熱劑加入熱量為“+”，冷卻劑吸收熱量為“-”）,KJ；Q3—過(guò)程的熱效率,(符號(hào)規(guī)定過(guò)程放熱為“+”；過(guò)程吸熱為“-”)KJ；Q4—反應(yīng)終了時(shí)物料的焓（輸出反應(yīng)器的物料的焓）KJ；Q5—設(shè)備部件所消耗的熱量,KJ；Q6—設(shè)備向四周散失的熱量，又稱(chēng)熱損失,KJ；熱量衡算的基準(zhǔn)以每批處理物料即5555.56Kg/批為基準(zhǔn)。熱量衡算溫度基準(zhǔn)一般規(guī)定為25℃,熱量衡算式中各項(xiàng)計(jì)算。從上式中可得：Q2=Q4+Q5+Q6－Q1－Q3注意：本設(shè)計(jì)主要對(duì)催化氧化階段進(jìn)行了熱量衡算。

3.2熱量衡算Q1+Q2+Q3=Q4+Q5氧化反應(yīng)釜熱量衡算結(jié)果一覽表從上表中可以看出Q2＞０，說(shuō)明催化氧化過(guò)程需要加熱。外界需要輸入氧化反應(yīng)釜的熱量為2.28×107KJ。氧化反應(yīng)釜熱量衡算結(jié)果一覽表從上表中可以看出Q4設(shè)備設(shè)計(jì)和選型（1）氧化反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)與計(jì)算；（2）冷凝器的設(shè)計(jì)與計(jì)算；（3）生產(chǎn)設(shè)備一覽表4設(shè)備設(shè)計(jì)和選型（1）氧化反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)與計(jì)算；（1）氧化反應(yīng)釜的主要結(jié)構(gòu)尺寸表16240032422600

10（1）氧化反應(yīng)釜的主要結(jié)構(gòu)尺寸表1624003(2)冷凝器的設(shè)計(jì)與計(jì)算選擇固定管板式列管換熱器,其型號(hào)為T(mén)B/T4717。(2)冷凝器的設(shè)計(jì)與計(jì)算選擇固定管板式列管換熱器,（3）生產(chǎn)設(shè)備一覽表

（3）生產(chǎn)設(shè)備一覽表5生產(chǎn)車(chē)間布置圖5生產(chǎn)車(chē)間布置圖6.1生產(chǎn)班制定員6.2投資估算6經(jīng)濟(jì)效益核算6.1生產(chǎn)班制定員6.2投資估算6經(jīng)濟(jì)效益核算6.3生產(chǎn)成本6.3生產(chǎn)成本6.4經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)其中：（1）銷(xiāo)售收入=產(chǎn)量×價(jià)格=5000×27000=13500(萬(wàn)元)，鄰甲基苯甲酸單價(jià)為27000元/噸。（2）利潤(rùn)總額=銷(xiāo)售收入-總成本=13500-8343.08=5156.92(萬(wàn)元)所得稅=利潤(rùn)總額×25%=5156.92×25%=1289.23(萬(wàn)元)年凈利潤(rùn)=利潤(rùn)總額-所得稅=5156.92-1289.23=3867.69(萬(wàn)元)注:所得稅按利潤(rùn)總額的25%計(jì)。（3）投資回收期=1+（固定資產(chǎn)投資+折舊費(fèi)）/年凈利潤(rùn)=1+(2132.00+280.00)/3867.69=1.62年(即1