化學工程工藝專業(yè)畢業(yè)論文

1/41畢業(yè)論文題目：年產8萬噸鄰苯二甲酸二辛酯生產車間初步工藝設計學院：濰坊學院____專升本20151900262/41摘要的通鄰苯二甲酸二辛酯,簡稱DOP.分子式CO用型增H是重要244和醫(yī)藥有十分重要的地位.經過分析比較各種生用串聯(lián)多釜反應器連續(xù)酯化技苯二甲酸二辛酯以滿足國內需求.置科學、環(huán)保安全、經濟配置基有帶控制點的工藝流程圖主要生產設備結構尺圖.最后部分考慮環(huán)境保護和勞動安全以達"三廢"治理確保安全生產消除并盡可能減少工廠生產對職工的傷害.DOP型stractCHO.Itisimportanttogeneral-purposeplasticizerandhas3/4124384ntusedofplasticizertheathomeandabroadplasticsandpharmaceutical4/41risonofvariousrawmaterialssynthesisthedesignprocessistheuseofmulti-tankreactorsinseriesuminawitharatioofSncatalystpoundannualoutputoftonsDioctylphthalate,tomeetdomesticdemand.cedificenvironmentalfterngdomesticandforeignadvancedproductionmethodsipmentconfigurationthechoicesarestartingfromphthalicanhydrideandiso-octanolafteresterification,deproductlineproductionprocessoctylphthalateDesignforproductionprocessdesignargument,thedesignofcilitiesandprocessselectionwithaflowchartwithcontroltsthemainproductionequipmentandsizechartworkshoppmentconfigurationdiagramThelastpartisaboutfetyinordertoachievetionofthethreewastesemissionsstrengthenthethreewastes"treatment,toensuresafeproductionpurposes.rdDOPEthylhexanolPhthalicProcessDesignlculationEquipmentSelection5/41 6/41 反應釜高度與底面直徑 20反應釜溫度與壓力 20反應釜壁厚度計算 21攪拌器的設計與選型 22攪拌器型式適用條件表 23.2攪拌器的選用與尺寸 23攪拌功率的計算 23夾套傳熱面積的計算與核算 23.1被攪拌液體側的對流傳熱系數(shù) 23夾套冷卻水對流傳熱系數(shù) 24 反應釜的主要技術特性匯總 262冷凝器的設計與選型 272.1選擇換熱器的類型 282.2流動空間與流速的確定 282.3傳熱面積的確定 282.4冷凝器工藝尺寸的計算 29 7/41 8/41一總論DOP色油狀液體乙機溶劑.與二丁酯DBP相比DOP的揮發(fā)度只有性、耐遷移性、耐寒性和衛(wèi)生性方面稍差.鄰苯二甲酸二辛酯是重要的通用型增塑劑主要用于聚氯乙烯樹脂的加工還可分散劑等.C用于制造人造革、農用薄膜、包裝材料、電纜等.于生產電線.P樹脂都有很強溶解力的增塑劑,能與多種纖維素樹脂、橡膠、乙烯基樹脂相溶有良造麝香的溶劑.可以作為酯交換法生產鄰苯二甲酸二環(huán)己酯和鄰苯二甲酸高碳醇酯以與其他有機合成的原料.9/41在國民經濟中占有十分重要的地位.增長.但由于鄰苯二甲酸二異壬DINP超過了DOP預計未來幾年內全球DOP市場將面臨有所削弱..3項目設計依據(jù)和原則.10/41、、3考慮"三廢"治理和綜合利用副產物充分重視環(huán)保防污、科學生產、生產安全和提高社會效益為原則主體.圖酯含量%≥密度20℃g/cm3酸度以對苯二甲酯計%≤優(yōu)級品一級品合格品透明液體無懸浮物99.099.5099.500.9810.9860.020200.0202052002521021色21加熱減量%≤體積電阻率×1011?.m≥11/41低產品質量不穩(wěn)定.類.前者結構復雜但緊湊性非酸性催化化—脫醇一中和水洗一汽提干燥一過濾2、酯化一中和水洗一脫醇--汽提--干燥一過濾.產化新的工藝流程.劑.12/41酯化工序下wt帶氮封><5>17017520190200210220230停留時間<6>酯化釜攪拌器轉速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>過濾工序除殘存的催化劑定如下過濾器粗濾周期48h圖與其說明異辛醇2N2aNOH無離子水a助濾劑一級酯化二級酯化中和水洗汽提脫醇干燥過濾產品廢水產品14/41D階梯式酯化釜的第一級.非酸化催化劑也在此加入.第二級酯化通入高純度的氮氣氧含量mgkg拌的容器中同時進行的.堿的用量為反應混合物酸因此無需在進行一次單獨的水洗.非酸性催化劑也在中和、水洗工序被洗去.kPa燥1.32kPa,5080℃后濾工序不用一般的活性炭而用特殊的吸附劑和助濾劑.吸附劑成22323223232232322323PL本工藝流程特點原料簡單工藝流程短物料循環(huán)使用生產效率高.DOP30000噸設年生產日330天15/41++HO290.90÷24=3.79噸2216/41kmolllN3m/h323X=0.523DDBBolh17/41釜中經nRT<0.121+5.29+13.23>×8.314×473.15∴每一小時將有1=01.500=排=722.46m入塔單酸酯異辛醇量入塔單酸酯異辛醇量kmol/h異辛醇kmol/h026.96026.96二級酯化kmol/h026.96026.96摩爾含量025.0067摩爾含量025.0067.330%%%18/41入釜異辛醇單酸酯水DOP入釜異辛醇單酸酯水DOPN2熱量衡算質熱量衡算質026.9600.32216異辛醇水單酸酯DOP異辛醇水單酸酯DOPN2量kmol/h0.32216量kmol/h0.32216物質C/kJ/<mol.k>p物質C/kJ/<mol.k>p,m<303KmK<>k98Cp,mp,m<423K/kJ/<p,m<423K?fH異辛醇鄰苯二甲酸一辛酯0.28560.25590.45230..34540.28290.534720.315560.26941120.60.4935J/mol注A------苯酐B-----異辛醇;C------鄰苯二甲酸一辛酯06熱量的衡算釜式反應器可看成為一敞開物系根據(jù)熱力學第一定律其熱力學衡算式可表達?H=qJq————物系與環(huán)境交換的熱.?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量的冷卻水.22由于反應溫度在200C以下進行兩流體溫度變?yōu)闊崃黧w進入換熱器的溫度為190C00C水進口溫度為25C出口溫度為60C.000Q=mcp△T,△T=130C0A-異丙醇B-水C-NAAAAAA19/4120/41kghBBBccc水N異辛醇水N2200C02.22560C04.18260200C02.22560C04.18260C00.74660C0200C04.505200C00.79621水40.694.178水40.694.178215250.1異辛醇==53723.1242.294產生熱Q1kJ/h組成kmol/h冷凝放熱kJ冷凝放熱kJ/h1031513.6Q2kJh2h2總12總1221/41w854652.13水=總==12683.12kg/h水Q1Q1四、主要設備設計與選型AB辛醇.物料在反應過程中的體積A算R0V=Q×t×<1+η>R00AAAAAQ=Q+0AAAAAQB<10>AAAAρ=1.527g/cm;t單位時間1hQ和Q分別為苯酐和異辛醇的體積流量;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各參2240mmAAAABBABBAABBBρ=nM/<nAAAABBABBAABBB23/410.8176×0.7354=1.005g/m3W0cT釜的材質選用高合金鋼CrNil2M-o2Ti.P=0.1375MPaT=170℃D=2200mmt[δ]=104MPaφ=1.0<雙面焊對接100%探傷>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圓整后為4mm即名義厚度δ=4mmd1n24/41復驗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攪拌目的攪拌目的溶體體解懸吸浮收○○○○○○○○○器式渦輪式式推進式折葉開啟渦輪對流循環(huán)○流動狀態(tài)湍流擴散○○○○攪拌容<m>3轉速范<r/min><P>0度液傳熱○○低粘度混○液相反應○剪切流○最高度傳熱分散結晶槳26/41爾馬金爾馬金錨式螺桿式螺帶布注有○○○○○不合用.100選用與尺寸0攪拌器的選型要根據(jù)攪拌目100的物料粘度攪拌容器容0積的大小來綜合考慮.了實現(xiàn)物料的均相混合達W了實現(xiàn)物料的均相混合達W<>0式輪式攪拌器.由《化工原理》上冊教材中表4-1選取葉輪直徑d/D=0.33,即d=0.73m,i為了消除可能的打旋現(xiàn)象強化傳熱和傳質安裝n=6塊寬度W為0.1Di即0.22mb2的擋板.全檔板判斷如下采用永田進治公式法計算.故Re=1.83×10>10為湍流φ=N,φ為功率因數(shù)N為功率數(shù)pp查圖Rushton算圖當Re=4.7×10時φ=N=6.3p故攪拌功率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冷卻水進入夾套溫度25C,冷卻水出夾套溫度55C則其定性溫度oot0在此溫度下水的相關物性如下密度ρ=992.2kg/m3所以冷卻水質量流量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>熱面積πDiH=3.14×2.2×2.86=19.76m.該面積大于所需傳熱面積F=11.9m因此22夾套設計符合要求.29/41總設計設計計算數(shù)據(jù)與選型六片平直葉圓盤渦輪式攪拌器2m攪拌形式葉輪距釜底高度攪拌轉速號dbcn30/41釜反器攪拌槳葉數(shù)攪拌功率擋板數(shù)擋板寬度攪拌釜全容積不包括封頭部分液面深度攪拌釜實際高度攪拌釜內經工作壓力攪拌釜厚度夾套形式螺旋板螺距夾套環(huán)隙夾套內冷卻水流速冷卻水每小時移出熱量被攪拌液體側的對流傳熱系數(shù)zNbnbwVhHDiPTnδnPEuQjαj668W62m2.43m2.86m2.2m螺旋板夾套0.05m482.72kW2o31/41夾套側冷卻水對流傳熱系數(shù)攪拌槽總傳熱系數(shù)所夾套側冷卻水對流傳熱系數(shù)攪拌槽總傳熱系數(shù)所需夾套面積介質K一定F2蝕性,要求F2體與釜蓋內表面進行搪鉛處理<鉛和與介質的腐mm片內襯厚2mm的耐酸橡膠板作為設備的超壓泄放裝置.置熱器加一個分離器用于排水和回流異辛醇.這里將以二級反應第一個釜為例進行換熱器的計算與選型.由于反應溫度在200C以下進行兩流體溫度變?yōu)闊崃黧w進入換熱器的溫度為0190C出口溫度定為70C冷流體循環(huán)水進口溫度為25C出口溫度為60C.該0000冬季操作時進口溫度會降低考慮到這一因素估計該換殼體壁溫之差較大因此初步確定選用帶膨脹節(jié)的固定管板式式換熱器.積的確定→70℃32/41冷流體水65←25℃?00?tm逆?6<200?65>5>ln<70?25>=降13573=0==3.3752P=5冷流體的溫度=1=0.初步假設采用單殼程偶數(shù)管的固定板換熱器經查表ψ=0.88>0.8所以假設可行采用單殼程偶數(shù)管的固定板換熱器?tm=ψ?tm逆=0.88×72.4=63.7℃KW/<㎡·℃>則由公式Q=AK△Tm可得A=Q/K’2外殼直徑D㎜450p殼程的對流傳熱對流傳熱系數(shù)和分利用的熱量體走管程、水走殼程的對流傳熱對流傳熱系數(shù)和分利用的熱量體走管程、水走降4.1管程的殼程.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管程流通面積2iiTp=π/4×0.02×106/4=0.0083㎡44s100du=5=1i=μidu=5=15500.87i0i×23.×287000.8管程壓降為?Pi=<λidildii4?3410×02?3W>=/<24m2?C>0.31034∴Pduii0.034×+3>×1.4×4×=5.7×10Pab殼程i故折流擋板數(shù)為N=153?1=22流道面積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殼中原油被加熱取<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=計++計1忽略管壁熱阻則=+計K6135.53計1K計02=2=35/4136/41?C>220.53mK?397×t963.7且計3.mAA計237/41S=PcD/2「σ」Ф-PcitD=450mmФ=0.85<局部無損檢測>i「σ」=130Mpa取殼體溫度為80℃8021