年产5000吨顺丁烯二酸二甲酯生产工艺设计20843.docx
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1、 5000t/a马来酸二甲酯生产工艺设计 毕 业 设 计计系 别: 化化学与材材料工程程学院 课课题名称称:50000t/a马来来酸二甲甲酯 班班 级: 化化工12211 指指导教师师: 刘承承先 时 间:220144 年 111 月月 200 日目 录1.总论论71.1 设计依依据71.2建建设规模模71.2.1产品品品种、规规格、数数量71.2.2主要要原料、产产品的物物理化学学性质、规规格、来来源71.3产产品方案案81.3.1产品品的用途途81.3.2工艺艺路线81.3.3工艺艺流程简简述82.工艺艺计算:92.1物物料衡算算:102.1.1基础础数据:102.1.2 原料、产产品的技
2、技术规格格112.1.3物料料衡算:112.2热热量衡算算122.2.1动力力(水、电电、气、汽汽)技术术规格1122.2.2热量量衡算123 设备备选型计计算163.1 贮罐的的选型说说明及计计算163.2反反应釜的的选型说说明及计计算183.3换换热器的的选型说说明及计计算193.4泵泵类的选选型说明明及计算算204. 设设备布置置264.1设设备布置置原则2264.2车车间建筑筑要求2264.3设设备布置置265.消耗耗定额、控控制指标标、定员员275.1原原材料、动动力消耗耗定额及及消耗量量275.2生生产控制制分析表表285.3定定员286三废处处理及环环境保护护297、安全全生产与
3、与劳动保保护307.1危危险性物物质物性性一览表表317.2消消防安全全措施31721 车间建建筑安全全要求31722 工艺安安全措施施31723 电气安安全措施施327.3劳劳动防护护措施328.节能能措施335致 谢谢36参考文献献3753 化工12211班班毕业设设计任务务书化工12211班班,储莉莉 同学学:现下达给给你毕业业设计如如下,要要求你在在预定的的时间内内,完成成此项任任务。一、项目目名称: 50000吨/年年 马马来酸二二甲酯生生产工艺艺设计通过相关关图书、期期刊、电电子资料料等查询询、论证证,自行行确定生生产方法法,经老老师审阅阅后执行行。二、主要要内容1、开题题报告(1
4、)产产品市场场概况及及前景、现现有生产产方法评评价、以以及选定定的生产产方法(2)毕毕业设计计主要工工作(3)工工作进度度安排2、设计计及说明明书内容见指指导书3、设计计图纸(1)带带控制点点的工艺艺流程图图(2)物物料流程程图(3)设设备一览览表(4)设设备平面面布置图图三、工艺艺设计参参数:(1)产产品规模模及规格格:年生产力力:50000吨吨/年产品规格格: 999%(wt)(2) 年开开工时间间: 3300天天(3)反反应条件件、消耗耗定额、收收率等相相关数据据,请根根据所选选生产方方法的文文献确定定。(4)原原料规格格:所有有原料是是工业一一级品,通通过查阅阅资料得得到。(5)公公用
5、工程程条件:蒸汽: 88kg/cm22循环冷却却水: 220电: 3800V(6)厂厂址:常常州地区区,自然然条件主导风向向 东南风风最大风速速 20.3m/s平均风速速 3.11m/ss年平均降降雨量 10076.1mmm年平均气气温 115.44绝对最高高气温 399.4绝对最低低气温 -115.55年平均相相对湿度度 70%年平均气气压 110166.3mmbarr地下水位位 3.000m地震烈度度 6四、设计计中主要要参考资资料(参参考书)(包包括资料料、规范范、标准准等):化工部设设备设计计中心站站。化化工设备备设计手手册、化化学工程程师手册册。上上海科学学技术出出版社。119811
6、。国家医药药管理局局上海医医药设计计院编,化学工工艺设计计手册M(第第二版)化化学工业业出版社社(等)刘光启、马马连湘、刘刘杰。化化学化工工物性数数据手册册。化化学工业业出版社社,工业业装备与与信息工工程出版版中心。220011。化学工工程手册册编辑辑委员会会。化化学工程程手册(11-6)。化化学工业业出版社社。19998。化工部科科技情报报研究所所,世界界精细化化工手册册M,北京京:科学学出版社社,19982.4022相关图书书、期刊刊、电子子资料等等等五、提交交技术文文件:设计说明明书:11份设计图纸纸:3张张(物料料流程图图、带控控制点工工艺流程程图、设设备平面面布置图图)六、上交交文件
7、(装装订):1、开题题报告:1份(将将此任务务书装订订在开题题报告封封面后第第一页)2、设计计说明书书:1份份; 附:设设计图纸纸3张及及设备一一览表3、草稿稿本请将上述述文件装装在文件件袋中上上交。设计指导导老师:刘承先先20144、111、200常州工程程职业技技术学院院毕业设设计报告告 ( 2012 届)题目: 50000吨/年顺丁丁烯二酸酸二甲酯酯生产工工艺设计计 学生: 储莉 系: 化学工工程技术术系 专专业班级级: 化化工12211 指导教师师: 刘承承先 专业业技术职职务: 教教授 一、前言言1、 课题的背背景、目目的和意意义课题的背背景、目目的和意意义:顺顺丁烯二二酸二甲甲酯与
8、其其它物质质的共聚聚物可制制成多种种具有特特殊性能能和用途途的涂料料、粘结结剂、防防缩整理理剂等,有有很大的的市场应应用价值值。在顺顺丁烯二二酸二甲甲酯的生生产应用用中,若若想提高高产品生生产率,简简化后处处理工艺艺,降低低生产成成本,则则传统的的以硫酸酸为催化化剂的生生产工艺艺有必要要向新型型的绿色色经济型型工艺发发展;而而关键在在于高效效、廉价价、易于于分离回回收的新新型催化化剂的设设计开发发。沸石石型分子子筛具有有催化活活性高,环环境污染染小,能能够重复复使用,且且可以与与多价金金属阳离离子进行行离子交交换改性性等优势势,将会会成为马马来酸二二甲酯生生产工艺艺中催化化剂发展展方向之之一。
9、近几年来来,马来来酸二甲甲酯的合合成在技技术上没没有多大大的进展展,主要要停留在在20世纪纪70年代代的技术术水平。国国内用硫硫酸作为为催化剂剂,它虽虽然价廉廉易得,但但设备腐腐蚀严重重,副反反应多,有有大量富富马酸二二甲酷产产生,山山于在马马来酸二二甲酯中中残存硫硫酸,因因此,若若用液碱碱中和将将产生大大量废液液,用釜釜蒸馏时时也会有有釜残产产生造成成损失,而而影响马马来酸二二甲酯的的收率。这这几年在在酯化方方面,出出现了磷磷钨酸、硫硫酸铁、甲甲基磺酸酸、硫酸酸铁氨、对对甲苯磺磺酸、硅硅钨酸、聚聚苯乙烯烯磺酸、硫硫酸铁和和三氯化化铝等固固体超强强酸,它它们的制制备须高高温净化化分离,非非常麻
10、烦烦,需要要自己合合成,制制备催化化剂本身身就产生生三废。2、 课题的现现状与发发展趋势势;课题题欲解决决哪一方方面的问问题生产顺丁丁烯二酸酸二甲酯酯的现状状与发展展趋势:现在用用于顺丁丁烯二酸酸二甲酯酯催化合合成的无无机酸类类催化剂剂主要是是硫酸。早早先有美美国专利利报道,在在泡帽塔塔反应器器中,以以硫酸为为催化剂剂,甲醇醇与顺酐酐按摩尔尔比1430混合,在在1001255下酯化化反应2201400minn,马来来酸二甲甲酯收率率达到996以以上。目目前国内内用于顺顺丁烯二二酸二甲甲酯合成成的最常常用无机机酸催化化剂也是是硫酸。然然而真正正涉及工工艺方面面的报道道较少,只只从少数数文献得得知
11、酯化化反应时时间约需需10小小时左右右。国内内外所报报道的反反应时间间相差这这么多,不不排除可可能是反反应器及及操作不不同而造造成的原原因。总总之硫酸酸用作催催化剂,其其优点是是可溶于于反应体体系中,使使酯化反反应在均均相条件件下进行行;而且且催化活活性高,价价格便宜宜。缺点点是硫酸酸有强氧氧化性,易易使产品品色泽变变深;且且又有强强腐蚀性性,易腐腐蚀设备备及排除除的酸性性废水易易造成环环境污染染。所以以被其它它类型催催化剂(离离子交换换树脂类类催化剂剂、固体体酸类催催化剂)逐逐步取代代也是势势在必行行。我欲解决决催化剂剂这一方方面的问问题。二、课题题方案的的确定1、 方案的原原理、特特点与选
12、选择依据据方案的原原理:顺顺丁烯二二酸二甲甲酯的合合成分两两步进行行:(1)顺顺酐醇解解生成顺顺丁烯二二酸单甲甲酯HC-CC=OHHC-CC=O=O+CCH3OOHHHC-CCOOCCH3HHC-CCOOHH=+CCH3OOH加催化剂剂HC-COOOCH33HC-COOOCH33=+HH2O 该反应应过程中中顺酐开开环结合合一分子子水,反反应迅速速,无需需催化剂剂。研究究表明,第第一步反反应容易易进行,无无需催化化剂,基基本上是是不可逆逆的。第第二步反反应是可可逆过程程,速率率较慢,是是合成顺顺丁烯二二酸二甲甲酯的关关键控制制步骤,需需在催化化剂的作作用下才才能进行行的比较较迅速和和完全。(2
13、)顺顺丁烯二二酸单甲甲酯转化化为双酯酯 该反应应是可逆逆过程,是是合成马马来酸二二甲酯的的关键控控制步骤骤,需在在催化剂剂的作用用下才能能进行的的比较迅迅速和完完全。方案的特特点:我我选择磷磷钨酸。因因为磷钨钨酸价廉廉易得,且且具有与与产品分分离容易易、酯化化过程无无三废、其其催化剂剂可循环环使用、收收率可达达95%以上等等优点。方案的选选择依据据:传统生生产DMMM的方方法是以以顺酐为为原料,在在硫酸的的催化作作用下与与甲醇进进行酯化化反应,该该生产工工艺虽然然催化剂剂硫酸的的催化活活性高、价价格便宜宜,但存存在副反反应多、产产品容易易异构化化成富马马酸二甲甲酯、设设备腐蚀蚀严重、后后续处理
14、理复杂等等缺点。固体酸包括杂多酸、无机酸盐、金属氧化物、固体超强酸及沸石型分子筛等,具有很强的酸性,它作为一类新型催化剂材料替代浓硫酸催化合成酯类物质,具有易分离,可再利用及不腐蚀设备等优点,且反应活性和选择性都很高。前四类固体酸催化剂已广泛应用于各类酯化反应中,但对顺丁烯二酸二甲酯的催化合成仍未见有报道。国内有何思列等人简单报道了以固体酸催化剂催化合成顺丁烯二酸二甲酯,产品收率达到96以上;但是文中未指出是哪类固体酸催化剂,而且也没有工艺条件;总之,可供参考的信息不多。与均相酸催化剂相比,离子交换树脂既有很高的催化活性,又具有副反应少、无设备腐蚀及工艺流程简单等许多优点。不足的是阳离子交换树
15、脂本身价格较高,从而会增加生产工艺的整体成本。这几年,我们发现磷钨酸价廉易得,且具有与产品分离容易、酯化过程无三废、其催化剂可循环使用、收率可达95%以上等优点。综上所述述,我选选择磷钨钨酸催化化剂。2、 课题完成成步骤课题完成成步骤表表周次天数学习内容达成目标13设计准备动员讲课,明确设计任务要求,完成时间。1-417设计计算物料衡算、热量衡算、设备设计及选型。5-715绘图工艺流程图、物料流程图、设备平面布置图等。84编制设计说明书、答辩编制设计说明书,并与图纸装订成册。准备参加答辩。三、阶段段性设计计计划、设设计目标标与应用用价值1.第11周: 对生产产的资料料进行收收集。为为以后的的设
16、计准准备素材材。2.第22-4周周:物料料衡算、热热量衡算算、设备备设计及及选型。对对方案中中的涉及及的数据据进行计计算,为为确定设设备和制制图提供供依据3.第55-7周周:制图图 查查看相关关的文献献,严格格按照标标准制图图。4.第88周:编编写设计计说明书书和装订订成册。合合理的设设计说明明书可以以更加的的方便阅阅读,寻寻找信息息业更快快。四、参考考文献1、魏影影 石油油化工设设计数据据手册下 石石油工业业出版社社19885(3)2、中国国石化集集团上海海工程有有限公司司化工工工艺设计计手册 化学工工业出版版社 220099(8)3、申迎迎华,郭郭晓刚化化工原理理课程设设计 化化学工业业出
17、版社社 20009-5-114、时钧钧 化学学工程手手册(上上下)(第二版版) 化化学工业业出版社社20002五、指导导教师审审阅意见见 签名名:年月日1.总 论1.1 设计依依据1、老师师下达的的“50000吨/年 马马来酸二二甲酯生生产工艺艺设计”设计任任务书;2、批准准的50000吨吨/年顺顺丁烯二二酸二甲甲酯生产产工艺开开题报告告3、建筑筑防火设设计规范范GB5500116-2200884、石油油化工防防火规范范GB5501660-2201221.2建建设规模模1.2.1产品品品种、规规格、数数量产品品种种:马来来酸二甲甲酯 年生产力力:50000吨吨/年产品规格格:98%(wtt)1
18、.2.2主要要原料、产产品的物物理化学学性质、规规格、来来源1. 顺酐无色结晶晶粉末,有有强烈刺刺激气味味。溶于于乙醇、乙乙醚和丙丙酮,难难溶于石石油醚和和四氯化化碳。与与热水作作用生成成马来酸酸。全名:顺顺丁烯二二酸二酸酸酐 熔点点:522.8别称:马马来酸酐酐 沸沸点:2202.2化学式:C4HH2O33 密密度:11.488分子量:98.06 闪闪点:1103.3物理性质质:白色色片状结结晶,有有强烈刺刺激气味味,比重重1.448,易易升华,遇遇水易潮潮解生成成马来酸酸。危险特性性:遇明明火、高高热或与与氧化剂剂接触,有有引起燃燃烧的危危险。有有腐蚀性性。燃烧产物物:COO,COO2灭火
19、方法法:雾状状水,泡泡沫,CCO2,沙土土2.甲醇醇 物物理性质质性状:无无色透明明,刺激激性气味味液体 爆炸下下限:66%临界温度度:2440 临界界压力:7.995Mppa引燃温度度:4664爆炸上限限:366.5%化学性状状 1.其外观观呈无色色透明液液体状。遇遇冷聚合合变混浊浊。能与与水、乙乙醇、丙丙酮任意意混溶。2.在空气中能逐渐被氧化为甲酸,是强还原剂。在一般商品中,都加入10%12%的甲醇以防止聚合。3.沸点 96/101.325kPa;闪点 140F(60);d2525 1.0811.085;n20D 1.3746。4.LD50大鼠口服:0.80g/kg。5.市场上的甲醛是其水
20、溶液,遇冷能聚合变浑,也可解聚成无色透明溶液。具有刺激性气味,能使眼睛流泪。为强还原剂。通常为防止聚合加入10%12%的甲醇。1.3产产品方案案1.3.1产品品的用途途无色油状状液体,化化工重要要的有机机原料,用用作增塑塑剂,脂脂肪油类类的防腐腐剂及有有机合成成的原料料。可作作有机溶溶剂与高高分子单单体和合合成树脂脂的增塑塑剂,也也可作杀杀虫剂、杀杀菌剂、防防锈添加加剂、有有机合成成中间体体,当与与其它物物质的共共聚物可可成多功功能性能能及用途途的涂料料、粘合合剂、防防缩整理理剂等。1.3.2工艺艺路线1、现有有生产工工艺路线线综述目前,有有利用各各种催化化剂催化化合成马马来酸二二甲酯的的方法
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