第一章 文献综述
1.1苯酐简述
苯酐， 全称为邻苯二甲酸酐（ Phthalic Anhydride ）,常温下为一种白色针状结晶（ 工业苯酐为白色片状晶体），易燃，在沸点以下易升华，有特殊轻微的刺激性气味。苯酐能引起人们呼吸器官的过敏性症状，苯酐的粉尘或蒸汽对皮肤、眼睛及呼吸道有刺激作用，特别对潮湿的组织刺激更大。苯酐主要用于生产PVC 增塑剂、不饱和聚酯、醇酸树脂以及染料、涂料、农药、医药和仪器添加剂、食用糖精等，是一种重要的有机化工原料。在PVC 生产中，增塑剂最大用量已超过50％，随着塑料工业的快速发展，使苯酐的需求随之增长，推动了国内外苯酐生产的快速发展。
最早的苯酐生产始于1872 年，当时德国BASF 公司以萘为原料，铬酸氧化生产苯酐，后又改用发烟硫酸氧化生产苯酐，但收率极低，仅有15%。自1917 年世界开始以氧化钒为催化剂，用萘生产苯酐后，苯酐的生产逐步走向工业化、规模化，并先后形成了萘法、邻法两种比较成熟的工艺[1]。
1.2苯酐的性质[2]
苯酐，常温下为一种白色针状结晶（ 工业苯酐为白色片状晶体），易燃，在沸点以下易升华，有特殊轻微的刺激性气味。
分子式C 8H 4O 3，相对密度1.527(4.0℃)，熔点131.6℃，沸点295℃（升华），闪点（开杯）151.7℃，燃点584℃。
微溶于热水和乙醚，溶于乙醇、苯和吡啶。
1.3苯酐的合成方法比较及选取
1.3.1合成苯酐的主要工艺路线
1.3.1.1 萘法[1] 1.3.1.1.1反应原理
萘与空气在催化剂作用下气相氧化生成苯酐。
北京化工大学化学工程学院
设计说明书
“化工设计”课程作业
题目：应用PROⅡ软件设计苯酐的生产工艺过程
学生：
班级：
学号：
2010 年月日
苯酐工艺设计说明书
一、工艺流程说明：
1、设计任务
1.1设计任务
试设计40000t/年邻苯；甲酸酐（苯酐)的装置，年工作时数为每年8000h，产品流量5000kg/h，产品纯度（质量分数）大于99.9％，产品回收率为92％
1.2产品规格及用途
苯酐，白色有光泽针状晶体或鳞片状固体。相对密度1.527，沸点284.5℃，熔点131℃，自燃点570℃，闪点（闭环)151.6℃，在沸点以下易升华。难溶于水，微溶于热水、乙醚和二氧化碳，溶于乙醇、苯、氯仿和吡啶。有毒，空气中最高允许浓度2×10-6；易燃，遇明火、强氧化剂有引起燃烧爆炸的危险，其蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.7％～10.4％。苯酐目前广泛应用于化工、医药、电子、农业、涂料、精细化工等工业部门。我国的苯酐主要用来生产邻苯二甲酸酯类增塑剂，耗用的苯酐约占苯酐总消费量的60％，染料和油漆占25％，不饱和树脂及其他产品占15％左右。
1.3原材料的规格及来源
邻二甲苯（96％)，主要生产企业为一些国内大型石化企业。催化剂为V2O5-TiO2系列负载型催化剂。
2.生产方法及工艺流程
2.1生产方法选择
苯酐生产的工艺路线有以萘为原料的流化床技术和以萘或邻二甲苯为原料的固定床氧化技术。邻二甲苯因其高产率、廉价和高选择性成为现代生产苯酐的首选原料，邻二甲苯固定床工艺有低能耗（LEVH)法和低空气比率（LAR）法两种方式，其流程和设备基本类似，本设计以LAR法作为设计和计算基础。
年产4万吨邻苯二甲酸酐计算过程，毕业设计设计评述
2.2工艺计算
2.2.1物料衡算
1）：物料衡算的原理?方法?步骤 (1):原理
对于连续稳定过程,物料衡算的方程是: ΣMλ=ΣM出 (2-1) 即: 初始输入量=最终输出量对不连续过程,物料衡算的方程为:
ΣMλ=ΣM出+M累积 (2-2)
即:初始输入量+生成输入量=最终输出量+消耗量 (2)：方法
本设计属于间歇式反应,采用第二种计算方法 (3)：步骤: a:收集数据:
①:原理,产品规格? ②:过程单位时间的物流量? ③:有关消耗定额?
④:有关转化率?选择性?单程收率?
b:画物料流程图,确定衡算对象,根据题目要求它可以是总物料某个组分某个元素等;
c:确定衡算范围,根据题目要求它可以是一个系统一个车间某个设备,某个设备的局部等;
d:确定衡算基准: 根据题目要求它可以是单位质量单位时间等; e:列出输入输出物料平衡表; 2）：物料衡算过程 (1):收集数据
表2-1 原料性质
原料名称邻二甲苯氧气（空气）
密度(Kg/m)
3
摩尔质量(g/mol)
36（29）
沸点(℃)
184.4
含量(%)
100 20
比热容kJ/(kg.℃)
2.406 1.0121
(2):确定单位时间内物流量:
已知: 40000t/a 年工作天数:365-(t1+t2) 选择不连续工作制度:
t1=52+1+1+2+3=59(其中对于工厂,星期六照常上班,故只有星期天休息,一年52周共
52天,再加上劳动节1天,元旦1天,国庆节2天,春节3天)
t1---设备大?中?小修及正常检修总天数,反应釜取6天/年? 故年工作天数
设计评述
2.2工艺计算
2.2.1物料衡算
1）：物料衡算的原理､方法､步骤
(1):原理
对于连续稳定过程,物料衡算的方程是:
ΣMλ=ΣM出 (2-1)
即: 初始输入量=最终输出量
对不连续过程,物料衡算的方程为:
ΣMλ=ΣM出+M累积(2-2)
即:初始输入量+生成输入量=最终输出量+消耗量
(2)：方法
本设计属于间歇式反应,采用第二种计算方法
(3)：步骤:
a:收集数据:
①:原理,产品规格｡
②:过程单位时间的物流量｡
③:有关消耗定额｡
④:有关转化率､选择性､单程收率｡
b:画物料流程图,确定衡算对象,根据题目要求它可以是总物料某个组分某个元素等;
c:确定衡算范围,根据题目要求它可以是一个系统一个车间某个设备,某个设备的局部等;
d:确定衡算基准: 根据题目要求它可以是单位质量单位时间等;
e:列出输入输出物料平衡表;
2）：物料衡算过程
(1):收集数据
表2-1 原料性质
原料名称
密度
(Kg/m3)
摩尔质量
(g/mol)
沸点(℃) 含量(%)
比热容
kJ/(kg.℃)
邻二甲苯100 2.406 氧气（空气）36（29）184.4 20 1.0121 (2):确定单位时间内物流量:
已知: 40000t/a 年工作天数:365-(t1+t2) 选择不连续工作制度:
t1=52+1+1+2+3=59(其中对于工厂,星期六照常上班,故只有星期天休息,一年52周共52天,再加上劳动节1天,元旦1天,国庆节2天,春节3天)
t1---设备大､中､小修及正常检修总天数,反应釜取6天/年｡ 故年工作天数
=365-(52+7+6)=300d/a
目录
第一章前言 (1)
1.1苯酐简要介绍 (1)
1.2世界苯酐生产消费现状 (1)
1.2苯酐的性质 (1)
1.3苯酐的合成方法比较及选取 (2)
1.3.1合成苯酐的主要工艺路线 (2)
1.3.2 合成工艺路线分析及技术经济评价 (2)
1.3.3 未来发展方向 (2)
1.3.3.1催化剂的改进 (3)
1.3.3.2生产工艺的开发 (3)
1.3.4合成工艺路线选取 (4)
第二章工艺流程 (5)
2.1原料名称及规格 (5)
2.2主要设备 (6)
2.3工艺流程简述 (7)
2.3.1 氧化部分 (8)
2.3.2 冷凝水洗部分 (8)
2.3.3 精制部分 (8)
2.3.4制苯酐的反应式 (8)
第三章物料衡算 (9)
3.1总物料衡算 (9)
3.2反应器内的物料衡算 (11)
3.3热熔冷凝器的物料衡算 (13)
3.4薄壁冷凝器物料衡算 (14)
第四章热量衡算 (14)
4.1对空气预热及邻二甲苯混合过程进行衡算 (15)
4.2混合后预热的热量衡算 (15)
4.3反应器的热量衡算 (16)
4.4换热器的热量衡算 (16)
4.5热熔冷凝器的热量衡算 (16)
第五章设备选型计算 (17)
5.1鼓风机的选型 (18)
5.2空气预热器 (19)
5.3一冷器 (19)
5.4二冷管 (19)
5.5混合预热器 (19)
5.6热熔冷凝器 (19)
5.7薄壁冷凝器 (19)
第六章安全节能 (20)
6.1安全要求 (20)
6.1节能建议 (20)
第七章结束语 (20)
第一章前言
1.1苯酐简要介绍
苯酐，全称为邻苯二甲酸酐（ Phthalic Anhydride）,外观为白色鳞片状或结晶性粉末白色微带其它色调的鳞片状或结晶性粉末熔融色度（色度号）≤ 100 热稳定色度（色度号）≤ 150。常温下为一种白色针状结晶（工业苯酐为白色片状晶体），易燃，在沸点以下易升华，有特殊轻微的刺激性气味。苯酐能引起人们呼吸器官的过敏性症状，苯酐的粉尘或蒸汽对皮肤、眼睛及呼吸道有刺激作用，特别对潮湿的组织刺激更大。苯酐主要用于生产PVC 增塑剂、不饱和聚酯、醇酸树脂以及染料、涂料、农药、医药和仪器添加剂、食用糖精等，是一种重要的有机化工原料。在PVC 生产中，增塑剂最大用量已超过50％，随着塑料工业的快速发展，使苯酐的需求随之增长，推动了国内外苯酐生产的快速发展。
第一章 文献综述
1.1苯酐简述
苯酐， 全称为邻苯二甲酸酐（ Phthalic Anhydride ）,常温下为一种白色针状结晶（ 工业苯酐为白色片状晶体），易燃，在沸点以下易升华，有特殊轻微的刺激性气味。苯酐能引起人们呼吸器官的过敏性症状，苯酐的粉尘或蒸汽对皮肤、眼睛及呼吸道有刺激作用，特别对潮湿的组织刺激更大。苯酐主要用于生产PVC 增塑剂、不饱和聚酯、醇酸树脂以及染料、涂料、农药、医药和仪器添加剂、食用糖精等，是一种重要的有机化工原料。在PVC 生产中，增塑剂最大用量已超过50％，随着塑料工业的快速发展，使苯酐的需求随之增长，推动了国内外苯酐生产的快速发展。
最早的苯酐生产始于1872 年，当时德国BASF 公司以萘为原料，铬酸氧化生产苯酐，后又改用发烟硫酸氧化生产苯酐，但收率极低，仅有15%。自1917 年世界开始以氧化钒为催化剂，用萘生产苯酐后，苯酐的生产逐步走向工业化、规模化，并先后形成了萘法、邻法两种比较成熟的工艺[1]。
1.2苯酐的性质[2]
苯酐，常温下为一种白色针状结晶（ 工业苯酐为白色片状晶体），易燃，在沸点以下易升华，有特殊轻微的刺激性气味。
分子式C 8H 4O 3，相对密度1.527(4.0℃)，熔点131.6℃，沸点295℃（升华），闪点（开杯）151.7℃，燃点584℃。
微溶于热水和乙醚，溶于乙醇、苯和吡啶。
1.3苯酐的合成方法比较及选取
1.3.1合成苯酐的主要工艺路线
1.3.1.1 萘法[1] 1.3.1.1.1反应原理
萘与空气在催化剂作用下气相氧化生成苯酐。
诚信申明
本人申明：
我所呈交的本科毕业设计是本人在导师指导下对四年专业知识而进行的研究工作及全面的总结。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中创新出不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得燕京理工学院或其他教育机构的学位或证书而已经使用过的材料。与我一同完成毕业设计的同学对本课题所做的任何贡献均已在文中做了明确地说明并表示了谢意。
若有不实之处，本人承担一切相关责任。
本人签名：
年月日
年产5.5万吨苯酐生产工艺设计
应用化学专业应化1304班
摘要
苯酐是重要的有机化工原料之一，用于生产增塑剂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、染料及颜料、医药及农药等。目前，全球苯酐生产所采用的工艺路线有萘流化床氧化和萘/邻二甲苯固定床氧化，其中邻二甲苯固定床氧化技术约占世界总生产能力的90%以上。本设计采用邻二甲苯氧化连续式生产邻苯二甲酸酐，该法工艺比较成熟，资料较多，故采用该工艺。
本设计确定生产6000吨邻苯二甲酸酐的合理生产工艺；完成年产6000吨苯酐生产的全部工艺计算（物料衡算，热量衡算），根据工艺计算确定生产设备的工艺尺寸；绘制工艺流程简图、带控制点的工艺流程图和设备图。
关键词：苯酐邻二甲苯氧化工艺设计
Production Technology Design of 55000 Tons of Phthalic
Anhydride with an Annual Output
Abstract
Phthalic anhydride is one of the important organic chemical raw materials for the production of plasticizers, alkyd resins, unsaturated polyester resins, dyes and pigments, pharmaceuticals and pesticides. At present, the global phthalic anhydride production process used in naphthalene fluidized bed oxidation and naphthalene /
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大型苯酐生产企业车间工艺设计项目
可行性方案
目录
1. 概述 (5)
1.1 苯酐简述 (5)
1.2 苯酐旳`一般性状[2] (5)
1.3 苯酐旳`生产方法概述 (7)
1.3.1 萘法概况 (8)
1.3.2 邻法概况 (9)
1.3.1 邻法制苯酐几种工艺简介 (10)
1.3.3 国内工艺现状 (13)
2. 工艺流程 (13)
2.1原料名称及规格[4] (13)
2.2 反应原理 (14)
2.3 苯酐生产工艺催化剂 (15)
2.3.1 苯酐催化剂旳`选择 (15)
2.4 工艺流程简述[4] (15)
2.4.1 氧化部分 (16)
2.4.3 尾气洗涤 (18)
2.4.4 预处理 (18)
2.4.5 结片包装 (18)
2.4.6 废液焚烧 (19)
2.5 工艺流程方块图 (20)
3. 物料衡算 (21)
3.1 反应器中氧化反应旳`物料衡算 (21)
3.1.1 氧化反应过程旳`衡算基准 (21)
3.1.2 氧化反应过程旳`物料衡算图 (22)
3.1.3 氧化反应过程旳`物料衡算： (22)
3.2 冷凝工段物料衡算 (27)
3.3 精馏工段物料衡算 (29)
3.3.1 物料衡算： (29)
3.3.2 轻组分塔物料衡算 (30)
4. 能量衡算 (33)
4.1 热量衡算方程式 (33)
4.1 反应过程旳`能量方框图 (33)
4.2 反应器能量横算过程 (34)
4.2.1 Q1和Q4旳`计算 (34)
4.2.2 过程Q3旳`计算 (35)
Aspenplus大作业综述题目：邻二甲苯制苯酐生产工艺流程模拟综述
学生姓名刘国栋侯凯
学院化学工程学院
专业班级化工卓越11级1班
指导教师孙兰义
2014年 5月12日
1
中南大学学士学位论文摘要
摘要
苯酐是重要的有机化工原料，主要用于增塑剂、涂染料、聚酯、不饱和聚脂树脂、醇酸树脂等领域，因此苯酐的生产是现在企业的重要工艺流程之一，而提高产率也是此行业的最为关注的问题。根据市场预测，由于目前原料邻二甲苯的供应比较紧张，价格居高不下，导致苯酐的生产成本又面临考验。由此可见，提高苯酐的生产产量将会大大的提高各化工企业的竞争实力，满足市场的要求，进行苯酐生产工艺的设计与改进对于国内外市场都具有重要的意义。
本设计生产大约40000吨/ y高纯度的苯酐，是选用的是邻二甲苯固定床氧化，其基本原理是经计量的邻二甲苯预热后与经计量和加热的空气，在混合器中接触汽化后进入固定床反应器内反应生成苯酐及副产品顺酐和苯甲酸，反应气经水冷却器冷却进入闪蒸罐蒸出大部分未反应的原料和生成的CO2,H2O等气体，粗苯酐加热后进入到精馏塔中进行精馏得到收率为99.8%的苯酐。
随着计算技术和计算机技术的发展,化工流程过程模拟软件也越来越成熟，计算机辅助设计也日趋广泛。在进行化工设计时，采用流程系统模拟物料衡算和热量衡算，投资和成本估算等问题以及采用流程模拟软件进行整体优化也越来越普遍。本文采用国际上最流行的化工过程模拟软件之一的ASPEN 作为辅助设计的主要工具，与过程有关的物料和能量的衡算基本上有该软件给出，并以设计流程计算的收敛与否来检验该流程是否可行。
年产20000吨苯酐车间工艺设计
摘要
邻苯二甲酸酐（PA），简称苯酐，是邻二甲苯（OX）主要的市场应用领域，主要用于生产PVC增塑剂、不饱和聚酯、醇酸树脂以及燃料、油漆、农药和医药等，是一种重要的有机化工原料。其中有主要三种用途：其一用于制备邻苯二甲酸酯增塑剂（占全球产能一半，主要是邻苯二甲酸二辛酯DOP），掺合聚氯乙烯（PVC）树脂作增塑剂；其二用于饱和聚酯作玻璃增强的热固工程塑料（约占22%）；其三用于醇酸树脂作表面涂层。
工业上生产苯酐的工艺路线主要有两条，分别是以萘为原料的流化床技术和以萘和邻二甲苯为原料的固定床氧化技术。又因邻二甲苯高产率、廉价和高选择性成为现代生产苯酐的首选原料，邻二甲苯固定床工艺有低能耗法和地空气比率两种方式，其流程和设备基本类似，本设计以地空气比率法作为设计和计算基础。
苯酐的用途十分广泛，广泛应用于化工、医药、电子、农业、涂料、精细化工等工业部门。由于苯酐与两分子醇进行酯化反应生成邻苯二甲酸酯类、具有色泽浅，毒性低，电性能好，挥发性小等特点，广泛用作各种合成树脂和橡胶的增塑剂，其中80%用于聚氯乙烯树脂的增塑剂。另外还被用于制备高级油墨、人造革、合成橡胶、绝缘材料等富马酸主要用于不饱和树脂行业。
最早的苯酐生产始于1872年，当时德国BASF公司以萘为原料，铬酸氧化生产苯酐，后又改用发烟硫酸氧化生产苯酐，但收率极低，仅有15%。自1917年世界开始以氧化钒为催化剂，用萘生产苯酐后，苯酐的生产逐步走向工业化、规模化，并先后形成了萘法、邻法两种比较成熟的工艺。
大型苯酐生产企业车间工艺设计项目
可行性方案
目录
1. 概述 (5)
1.1 苯酐简述 (5)
1.2 苯酐日勺.一般性状[2] (5)
1.3 苯酐日勺.生产方法概述 (7)
1.3.1 萘法概况 (8)
1.3.2 邻法概况 (9)
1.3.1 邻法制苯酐几种工艺简介 (10)
1.3.3 国内工艺现状 (13)
2. 工艺流程 (13)
2.1原料名称及规格[4] (13)
2.2 反应原理 (14)
2.3 苯酐生产工艺催化剂 (15)
2.3.1 苯酐催化剂日勺.选择 (15)
2.4 工艺流程简述[4] (16)
2.4.1 氧化部分 (16)
2.4.2 冷凝回收 (17)
2.4.3 尾气洗涤 (18)
2.4.4 预处理 (18)
2.4.5 结片包装 (19)
2.4.6 废液焚烧 (19)
2.5 工艺流程方块图 (20)
3. 物料衡算 (21)
3.1 反应器中氧化反应日勺.物料衡算 (22)
3.1.1 氧化反应过程日勺.衡算基准 (22)
3.1.2 氧化反应过程日勺.物料衡算图 (22)
3.1.3 氧化反应过程日勺.物料衡算： (22)
3.2 冷凝工段物料衡算 (27)
3.3 精馏工段物料衡算 (30)
3.3.1 物料衡算： (30)
3.3.2 轻组分塔物料衡算 (30)
4. 能量衡算 (33)
4.1 热量衡算方程式 (33)
4.1 反应过程日勺.能量方框图 (34)
4.2 反应器能量横算过程 (34)
4.2.1 Q1和Q4日勺.计算 (34)
4.2.2 过程Q3日勺.计算 (35)
4.2.3 Q5日勺.计算 (37)
设计说明
本设计是针对处理量为4万吨/年的粗苯精制工艺，采用的是溶剂萃取低温加氢工艺，萃取剂是N-甲酰吗啉。在本设计中精馏工段主要有四个塔，即预精馏塔，萃取精馏塔，纯苯塔和二甲苯塔，在本设计的设计计算中主要是对纯苯塔做了详细计算，分别对其进行了物料衡算，热量衡算，纯苯塔的设计计算，以及塔附件的计算。并对其进行了流体力学性能的验算，以及塔板负荷性能图的绘制。其中计算出纯苯塔主要参数为：塔径1.4m，塔高19m，实际塔板数32块，板间距0.4m。其中精馏段塔板数为11块，提馏段塔板数为21块等等，经过精制后使甲苯含量小于0.3%，苯含量大于99.7%，二甲苯含量小于4.0%。最后又绘制了工艺流程图，物料衡算图，以及纯苯塔的主体设备图。其中纯苯塔塔顶温度为80℃，塔釜温度为120℃。
本设计的产品有纯苯、甲苯、二甲苯、非芳烃、重苯，其中最主要的产品是纯苯、甲苯和二甲苯。
【关键词】粗苯，加氢，精制，苯
Design descriptions
This design is for productivity for 40000 tons/year of coarse benzene refining process, USES is the solvent extraction low temperature hydrogenation process, extracting agent is N-formex Lin. In this design distillation section there are four main tower, namely the column, extraction column, pure benzene tower and xylene tower, in the design of the design and calculation is mainly to the pure benzene tower made detailed calculation, respectively, on the material balance calculations, heat balance calculations, pure benzene tower design calculation, and the calculation of tower accessories. And its fluid mechanics properties of the link, and tower plate load performance drawing. Calculate the pure benzene tower of main parameters for: tower 1.4 m diameter, high tower 19 m, actual tower number 32 block board, board spacing 0.4 m. Rectifying section of tower number plate for of 11, ask for fractions for 21 block tower board, etc, the finished to less than 0.3% after the toluene content, benzene content than the 99.7%, dimethyl benzene content is less than 4.0%. Finally and mapped the process flow diagram, material calculation chart, and pure benzene tower main equipment of the figure. Among them pure benzene tower temperature 80 ℃tower, column reactor temperature of 120 ℃.
