化工机械本科毕业设计(DOC)

本科毕业设计题目年产5000吨邻苯二甲酸二乙酯的车间工艺设计——酯化反应釜的设计学生姓名专业名称化学工程与工艺指导教师年月日目录摘要 (4)Abstract (4)1概述 (5)1.1物理性质 (5)1.2化学性质 (6)1.3用途 (6)1.4市场状况 (6)1.4.1市场分析 (6)1.4.2国内生产厂商 (7)1.4.3产品价格与规格 (8)2 生产方法介绍 (8)2.1邻苯二甲酸二乙酯在工业上的合成方法 (7)2.2合成路线的选择 (8)2.3邻苯二甲酸二乙酯生成工艺介绍 (9)2.3.1主要原料及规格 (9)2.3.2原理 (9)2.3.3工艺操作步骤 (10)3生产工艺流程示意图 (10)4 酯化工段工艺设计 (10)4.1设计主要原则 (10)4.2设计工艺要求 (11)4.3物料衡算 (11)4.4能量衡算 (13)4.4.1总能量衡算 (13)4.4.2相关物料的物性参数 (13)4.4.3乙醇回流所需的汽化热 (14)4.4.4酯化反应放出热 (15)4.4.5外部给热量 (15)4.5反应釜的尺寸计算 (15)4.5.1反应釜体积 (15)4.5.2换热面积 (16)4.5.3所需蒸汽量 (16)4.5.4酯化釜的选择 (16)5酯化釜的设计图 (16)小结 (17)参考文献 (18)谢辞 (19)附录1（酯化釜的设计图） (20)附录2（开题报告） (21)附录3（结题报告） (22)附录4（答辩报告） (23)年产5000吨邻苯二甲酸二乙酯车间工艺设计——酯化反应釜的设计王豪 1（宝鸡文理学院，陕西宝鸡721007）摘要：邻苯二甲酸二乙酯用作增塑剂，溶剂，润滑剂，定香剂，有色或稀有金属矿山浮选的起泡剂，酒精变性剂，喷雾杀虫剂等。

本文介绍了邻苯二甲酸二乙酯的性质、用途和生产方法，确定了本设计所采用的生产工艺流程。

根据设计任务，本文对酯化工段进行了工艺设计，进行了物料衡算，热量衡算、酯化反应器的工艺计算，并绘制了酯化反应器的图纸。

关键词：邻苯二甲酸二乙酯；生产工艺；酯化工段设计The process design of diethyl phthalate workshop with annual production capacity of 5000 tons--- The design of ester reactorWanghao(Baoji university of arts and sciences , Baoji, Shaanxi 721007)Abstract:：Diethyl phthalate is used as plasticizers, solvents, lubricants, fixative agent, coloured or precious metal mine floatation of the foaming agent, alcohol denaturant, spraying pesticides. This paper introduces the use, the production method for diethyl phthalate, and the process used in this design is determined. According to the design task, this article is about the design of ester reactor. The material balance and heat balance of esterification reactor was calculated and esterification reactor drawing was drawn.Key words: Diethyl phthalate, The production process, design for the esterification.交稿日期：2015-5-01指导老师：作者简介：(1993-)，男，陕西汉中人，化学化工学院2015级毕业生。

1概述邻苯二甲酸二乙酯（Diethyl phthalate），又称钛酸乙酯，是由C、H、O三种元素组成的有机化合物，其分子由苯环和酯基官能团两部分组成。

分子式为C12H14O4，相对分子量为222.24[1].邻苯二甲酸二乙酯结构式为：1.1物理性质水解。

（3）邻苯二甲酸二乙酯在二氧化碳气氛中煮沸8小时，分解成乙烯、乙醇、邻苯二甲酸酐、苯二甲酸一乙酯等。

常温下与水一起放置时没有反应，在250~325℃、10MPa时生成邻甲基苯甲酸、邻苯二甲酸及少量苯甲酸、甲烷、二氧化碳等。

在氢氧化钠醇溶液中，25℃进行水解时，5分钟有10%，25分钟有30%，4小时有60%发生水解。

（4）邻苯二甲酸二乙酯与金属盐形成结晶性的分子化合物。

1.3用途（1）与乙醇、乙醚、丙酮、苯有机溶剂混溶，不溶于水。

对氯化橡胶、松香、硝酸纤维素、松香酸苄酯、香豆酮树脂、甘油三松香酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、乙基纤维素、氯乙烯 乙酸乙烯酯共聚物等都有很好的溶解能力。

但醋酸纤维素不大溶解。

可燃。

着火时用泡沫灭火剂、二氧化碳或四氯化碳等灭火。

（2）邻苯二甲酸二乙酯在二氧化碳气氛中煮沸8小时，分解成乙烯、乙醇、邻苯二甲酸酐、苯二甲酸一乙酯等。

常温下与水一起放置时没有反应，在250~325℃、10MPa时生成邻甲基苯甲酸、邻苯二甲酸及少量苯甲酸、甲烷、二氧化碳等。

在氢氧化钠醇溶液中，25℃进行水解时，5分钟有10%，25分钟有30%，4小时有60%发生水解。

（3）邻苯二甲酸二乙酯与氨的甲醇溶液反应生成邻苯二甲酰胺。

在沸腾的醇中与尿素和乙醇钠反应生成邻苯二甲酰亚胺。

与苯基溴化镁反应生成10,10-二苯基蒽酮。

与乙二醇一起在真空中加热时，190℃以上开始反应，300℃生成邻苯二甲酸乙二醇酯的聚合物。

（4）邻苯二甲酸二乙酯与金属盐形成结晶性的分子化合物。

例如与四氯化锡形成熔点为104℃的晶体，该晶体容易水解。

1.4市场状况1.4.1市场分析DEP可用作聚乙酸乙烯酯乳化液的增粘剂、在药剂制造中也用作溶剂及润滑剂、香料留香剂、食品包装薄膜的无毒胶粘剂、有色或稀有金属矿山浮选的起泡剂、气相色谱固定液、酒精变性剂、喷雾杀虫剂、火箭推进剂的稳定剂等。

尽管DEP由于挥发性大，工业生产难度很大，使其发展受到一定限制，但在其它领域用处颇多，仍有非常广阔的市场。

采用合理的催化剂及分水剂，并合理调整酯化工艺条件，可是DEP产品收率提高至90.0%，降低了DEP产品生产成本，从而使产品更具有市场竞争力。

1.4.2国内生产厂商介绍（1）轩威化工：依托着与中国石油天然气集团建立的良好合作关系和资源共享的平台上，研发的新一代YQ1-YQ-5系列的轻质环保燃料油，是国家认证的环保优质燃料，溶剂油，（部分产品已申请了国家发明专利）。

是节能性优越的产品，完全可以替代柴油的燃烧使用，减少企业对用油的成本，并具有良好的经济效益和社会效益，该系列产品适用于各大生产型企业（包括化学工业、纺织工业、食品工业、金属锻炼、矿石衍炼、陶瓷烧制、宾馆、医院、温水游泳池等各行业领域的各种型号的蒸汽锅炉、导热油锅炉、热风烘干锅炉，回火炉等。

（2）苏州乐诚化工：是一家化工超市性质的化工原料经营企业。

我公司专业从事有机溶剂、无机酸碱、印染助剂、化工辅料、水处理药剂等化工原料的经营批发，产品涵盖印染、涂料、环保、电子、电镀、玻璃、橡胶等多个行业。

目前经营的化学品种类有近200种，产品种类还在不断扩展。

（3）青岛益进中贸易有限公司：生产和经营多种化工涂料。

主要以代理国内国际知名品牌化工原材料和批发的汽车修补涂料及辅料为主。

主要产品有碳酸二甲酯、丙二醇，二乙胺，二甘醇，三甘醇，丙二醇等。

公司与多家零售商和代理商建立了长期稳定的合作关系。

（4）德泰辉化工：德泰辉化工是一家以磷化工系列产品和精细化工产品的开发、生产和销售为主业的公司，现拥有工业级、食品级、牙膏级、饲料级等系列产品70多个，主导产品出口亚、欧、美、非等全球30多个国家和地区，与世界500强企业宝洁、陶氏、联合利华等国际化工巨头建立了战略合作关系。

（5）广州全澳化工产品有限公司：广州全奥化工产品有限公司成立于2014年，是主要从事精细化工，香精香料，食品添加剂，医药原料及中间体系列产品的生产和经营（乙酰唑胺，D-酒石酸二乙酯，阿那曲唑，盐酸二甲双胍，盐酸氯丙那林，右旋糖20，吉非替尼，索拉非尼,达沙替尼，埃罗替尼，拉帕替尼，伊马替尼，尼罗替尼，舒尼替尼，西他列汀，西洛他唑，西洛他唑中间体等）。

（6）上海八源化工有限公司：专业经营美国陶氏、日本三菱、日本住友、韩国三星、德国巴斯夫、英国壳牌、台湾中纤等进口原装化工原料。

公司以“客户至上”为服务理念，本着“创新、进取”的企业精神。

1.4.3产品价格与规格邻苯二甲酸二乙酯的市场价格为15000元/吨产品等级：优等品含量≥99.9（%）包装规格220Kg密度：1.120（g/cm3）执行质量标准国际标准CAS：84-66-2类目：羧酸衍生物酯2生产方法介绍2.1邻苯二甲酸二乙酯在工业上的合成方法（1）国内传统方法醇酸直接酯化法[2]。

由邻苯二甲酸酐和无水乙醇在浓硫酸作用下进行酯化反应，酯化液经中和、脱水、分馏而得成品。

（2）固体酸催化法。

固体酸催化剂主要包括分子筛型、功能高分子型、杂多酸型及固体超强酸等。

和苯酐为原料，在缩合剂的催化下生成邻苯二甲酸二乙酯化合物。

（3）以乙醇-D6（4）硫酸氢钠法。

（5）对甲苯磺酸法等[3]。

2.2合成路线的选择在合成邻笨二甲酸二乙酯的传统酯化反应中，选择浓硫酸为催化剂，其具有酸性强、吸水性强且价格便宜等优点，但是其同时具有强氧化性，在反应过程中可能导致磺化、碳化或聚合反应等副反应发生，使得酯化反应的产率低，对合成反应的选择性差，并且硫酸会腐蚀设备，产生大量废液，造成一定程度的环境污染。

采用固体酸作催化剂可以避免传统醇酸直接酯化法的缺点，并具有反应活性较高、反应速度较快、反应时间较短、选择性较好等优点，工艺过程比较简单、且易于工业化。

不仅可以克服传统酯化工艺中，浓硫酸作催化剂腐蚀设备、污染环境等缺点，而且回收得到的催化剂可以重复使用，提高了利用率[2]。

催化剂对反映的影响情况见表2。

表2催化剂对反映的影响[4]催化剂反应时间/h 转化率(%)硫酸7 90对甲基苯磺酸10 60无16 40由表4可见，添加催化剂的效果均好于未添加催化剂的效果；而采用硫酸作催化剂的效果好于其他类型催化剂。

故而，此次邻苯二甲酸二乙酯的厂房车间设计选用硫酸催化法。