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

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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)班級：化學(xué)工程與工藝092班學(xué)號：20214540218姓名：荊鵬飛指導(dǎo)老師：王延飛〔副教授〕2021.05.31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〔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,簡單比照見下表：

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)本錢一般、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(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2.2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?！?〕反響溫度、壓力和反響時間反響溫度：135℃；反響壓力：0.3MPa；反響時間：6h。

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、離心階段和枯燥階段五個局部，各階段物料衡算表及總物料衡算表如下所示：(1)氧化反響釜物料衡算(Kg/批)(2)中和反響釜物料衡算(Kg/批)(3)酸洗反響釜物料衡算(Kg/批)(4)離心機(jī)的物料衡算(Kg/批)(5)枯燥器的物料衡算(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)定加熱劑參加熱量為“+〞，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；Q4—反響終了時物料的焓〔輸出反響器的物料的焓〕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5555.56Kg/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)主要對催化氧化階段進(jìn)行了熱量衡算。氧化反響釜熱量衡算結(jié)果一覽表從上表中可以看出Q2＞０，說明催化氧化過程需要加熱。外界需要輸入氧化反響釜的熱量為2.28×107KJ。4設(shè)備設(shè)計(jì)和選型〔1〕氧化反響釜的設(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〔1〕氧化反響釜的主要結(jié)構(gòu)尺寸表

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10(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,其型號為TB/T4717?！?〕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)本錢6.4經(jīng)濟(jì)效益評價其中：〔1〕銷售收入=產(chǎn)量×價格=5000×27000=13500(萬元)，鄰甲基苯甲酸單價為27000元/噸。〔2〕利潤總額=銷售收入-總本錢=13500-8343.08=5156.92(萬元)所得稅=利潤總額×25%=5156.92×25%=1289.23(萬元)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(jì)?！?〕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個月即可收回本錢。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制備鄰甲基苯甲酸〔OTA〕產(chǎn)品。在135℃，0.4MPa下反響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本錢、減少浪費(fèi)現(xiàn)象。

7結(jié)論3.此次工藝選擇的是攪拌反響釜，選用的材料為00Cr17Ni14Mo2高合金鋼鋼板，反響釜的容積為16m3,反響釜筒體內(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，工程建成后，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