(荊鵬飛)年產(chǎn)5000噸鄰甲基苯甲酸裝置的工藝設(shè)計

1、熱烈歡迎 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 班 級：化學(xué)工程與工藝092班 學(xué) 號：20094540218 姓 名：荊 鵬 飛 指導(dǎo)老師：王 延 飛（副教授）,2013.05.31,.,設(shè)計主要內(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)計和選型 5 生產(chǎn)車間布置 6 經(jīng)濟(jì)效益分析 7 結(jié)論 8 致謝詞,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；同時鄰甲基苯甲酸（OT

2、A）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,根據(jù)溶劑和鈷催化劑的不同, 分為以下3種合成方法,簡單對比見下表：,2 工藝概述,鈷催化劑,.,通過比較上述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單、環(huán)境污染小、生產(chǎn)成本一般、產(chǎn)品質(zhì)量好、對設(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)用價值，所以本設(shè)計按照方案2-2進(jìn)行工藝設(shè)計。,.,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:

3、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)時間 反應(yīng)溫度：135； 反應(yīng)壓力：0.3MPa； 反應(yīng)時間：6h。,.,3.1 物料衡算,物料衡算式： G進(jìn)=G出+G損+G積 式中： G進(jìn)輸入物料量總和； G出離開物料量總和； G損總的損失量； G積系統(tǒng)中積累量。 本工藝為間歇操作，G積=0，衡算基準(zhǔn)為Kg/批。 本設(shè)計包括催化氧化階段、中和階段、酸洗階段、離心階段和干燥階段五個部分，各階段物料衡算表及總物料衡算表如下所示：,(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),(3)酸洗反應(yīng)釜物料衡算(Kg/批),(4)離心機(jī)

4、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),.,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（符號規(guī)定加熱劑加入熱量為“+”，冷卻劑吸收熱量為“-”）,KJ； Q3過程的熱效率,(符號規(guī)定過程放熱為“+”；過程吸熱為“-”)KJ；

5、 Q4反應(yīng)終了時物料的焓（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，又稱熱損失,KJ； 熱量衡算的基準(zhǔn)以每批處理物料即5555.56 Kg/批為基準(zhǔn)。 熱量衡算溫度基準(zhǔn)一般規(guī)定為25,熱量衡算式中各項計算。 從上式中可得： Q2 = Q4 + Q5 + Q6 Q1Q3 注意：本設(shè)計主要對催化氧化階段進(jìn)行了熱量衡算。,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，說明催化氧化過程需要加熱。外界需要輸入氧化反應(yīng)釜的熱量為2.28107KJ。,.,4 設(shè)備設(shè)計和選型,（1）氧化反應(yīng)釜的設(shè)計與計算； （2）冷凝器的設(shè)計與計算； （3）生產(chǎn)設(shè)備一覽表

6、,.,（1）氧化反應(yīng)釜的主要結(jié)構(gòu)尺寸表,16,2400,3,24,2,2600,10,.,(2)冷凝器的設(shè)計與計算,選擇固定管板式列管換熱器,其型號為TB/T 4717。,.,（3）生產(chǎn)設(shè)備一覽表,.,5 生產(chǎn)車間布置圖,.,6.1 生產(chǎn)班制定員,6.2 投資估算,6 經(jīng)濟(jì)效益核算,6.3 生產(chǎn)成本,.,6.4 經(jīng)濟(jì)效益評價,其中： （1）銷售收入=產(chǎn)量價格=500027000=13500 (萬元) ，鄰甲基苯甲酸單價為27000元/噸。 （2）利潤總額=銷售收入-總成本=13500-8343.08=5156.92 (萬元) 所得稅=利潤總額25%=5156.9225%=1289.23(萬元)

7、 年凈利潤=利潤總額-所得稅=5156.92-1289.23=3867.69(萬元) 注:所得稅按利潤總額的25%計。 （3）投資回收期=1+（固定資產(chǎn)投資+折舊費(fèi)）/年凈利潤 =1+(2132.00+280.00)/3867.69 =1.62年(即1年8個月) 所以, 1年8個月即可收回成本。,1.本設(shè)計采用以環(huán)烷酸鈷為催化劑的空氣液相氧化法來制備鄰甲基苯甲酸（OTA）產(chǎn)品。在135，0.4MPa下反應(yīng)6個小時，該工藝流程短，生產(chǎn)技術(shù)成熟可靠，對設(shè)備要求不高，產(chǎn)品質(zhì)量和純度都較高（98%）。 2.通過物料衡算、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,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)備簡單，由經(jīng)濟(jì)核算得，項目建成后，總投資8343.08萬元，年凈利潤為3867.69萬元，投資回收期為一年零八個月，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，不會給環(huán)境帶來污染，綠色環(huán)