化工设计
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化工设计课程设计课题一、教学目标本课程旨在通过化工设计的基本原理和方法的学习,使学生掌握化工过程设计的基本流程,能够运用化工原理解决实际问题。
通过本课程的学习,学生应达到以下目标:1.理解并掌握化工设计的基本概念、原理和方法。
2.熟悉化工流程图的绘制和常用化工单元操作的基本原理。
3.了解化工设计中的安全、环保和经济的考虑因素。
4.能够运用化工原理分析和解决实际问题。
5.能够独立完成化工流程图的绘制和简单化工过程的设计。
6.能够进行化工设计报告的撰写。
情感态度价值观目标:1.培养学生的工程意识,使其认识到化工设计在现代工业中的重要性。
2.培养学生对化工安全的重视,使其认识到安全在化工生产中的重要性。
3.培养学生对环保的认识,使其认识到环保在化工生产中的重要性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括化工设计的基本原理、方法和流程。
具体内容包括以下几个方面:1.化工设计的基本概念和原理。
2.常用化工单元操作的基本原理和流程。
3.化工流程图的绘制方法和技巧。
4.化工设计中的安全、环保和经济考虑因素。
5.化工设计报告的撰写方法和技巧。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法,包括讲授法、案例分析法、实验法等。
具体教学方法如下:1.讲授法:通过教师的讲解,使学生掌握化工设计的基本原理和方法。
2.案例分析法:通过分析实际案例,使学生理解和运用化工设计的基本原理和方法。
3.实验法:通过实验操作,使学生熟悉化工流程图的绘制方法和技巧。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将选择和准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的化工设计教材作为主要教学资源。
2.参考书:提供相关的化工设计参考书籍,供学生自主学习。
3.多媒体资料:制作精美的PPT课件,辅助讲解和展示化工设计的相关内容。
4.实验设备:准备化工流程图绘制和实验操作所需的实验设备,供学生实践操作。
五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果,本课程将采用多种评估方式,包括平时表现、作业、考试等。
化工设计经验化工设计是一项复杂的任务,需要深刻的专业知识和技能。
在进行化工设计时,工程师必须考虑到许多因素,包括安全、环境、经济和技术要求。
化工设计的经验是成功完成设计任务的关键。
以下是一些重要的化工设计经验:1. 熟悉工艺流程:在进行化工设计时,工程师需要清楚地了解设备、仪器和材料的工艺流程,以便将其正确地融合到整个设计过程中。
这样可以最大限度地提高设备的效率和生产质量。
2. 注意安全问题:在化工设计时,安全是至关重要的。
设计时要考虑所有可能的危险因素,包括化学物质的性质、设备故障和操作失误。
设计中也要将安全措施纳入考虑,例如设置安全系统和应急预案。
3. 关注环保:化工设计需要考虑环保因素,以减少对环境的影响。
例如,在设计时要考虑减少化学废料的产生、减少消耗资源和能源的量、使用环保工艺等方法。
4. 选择合适的材料:在进行化工设计时,选择合适的材料非常重要。
同一种化学物质可能对不同材料产生不同的影响,因此必须选择与特定化学物质兼容的材料。
选择一个合适的材料也可以提高设备的使用寿命,并且可以减少设备维修和更换的成本。
5. 使用现代化的工具和软件:化工设计需要使用现代化的工具和软件。
这可以提高工作效率、降低人为错误的发生、提高设计的精确性和可靠性。
现代化的工具和软件还可以帮助工程师应对日益复杂的化工设计要求。
6. 培养团队合作精神:在完成化工设计任务时,需要积极培养团队合作精神。
化工设计通常要求多个领域的专业人员参与,因此必须建立一个有效的沟通和协作机制,以确保任务能够高效地完成。
在进行化工设计工作时,可以通过这些经验来提高工作质量和效率。
同时,也应始终关注最新的技术和行业发展动态,以保持设计水平,并不断提升自己的技能和经验。
化工设计的概念
化工设计是指在化学工程领域中,根据特定的需求和目标,将化学过程和工艺转化为实际可操作的系统和设备的过程。
它涉及到从实验室规模到工业规模的各种化学反应、分离、传递和控制过程的设计和优化。
化工设计的概念包括以下几个方面:
1.化学反应设计:化学反应是化工过程中的核心环节,化工设计需要考虑反应的热力学和动力学特性,选择适当的反应条件和催化剂,确定反应器的类型和尺寸,以及控制反应的转化率和产物选择性。
2.分离过程设计:在化工过程中,常常需要将混合物中的不同组分进行分离和纯化。
化工设计需要选择适当的分离技术,如蒸馏、萃取、吸附、结晶等,设计分离设备的操作参数和尺寸,以实现高效的分离性能。
3.传递过程设计:传递过程包括物质和能量的传递,如传热、传质和传动。
化工设计需要考虑传递过程的效率和能耗,选择适当的传递设备和操作条件,以实现物质和能量的高效传递。
4.过程流程图设计:化工设计需要将各个单元操作和设备组织起来,形成一个完整的过程流程图。
这需要考虑操作步骤的顺序和相互关系,确定原料、中间产物和产品的流动路径,以及设备之间的连通和控制策略。
5.安全与环保设计:化工设计需要考虑工艺安全和环境保护的因素。
设计过程中要评估和控制危险物质的风险,采取措施预防事故和减少污染,确保工艺运行的安全可靠性和环境友好性。
综上所述,化工设计是一个综合性的工作,涉及到化学、工程、材料、安全、环保等多个领域的知识和技术。
它的目标是将化学反应和工艺转化为实际可操作的系统和设备,以实现高效、经济和可持续的化工生产。
化工设计基础范文化工设计是利用化学原理、工程原理和经济原理,对化工工艺进行设计和优化的过程。
它是一个综合性的学科,包括了从反应原理、设备设计、工艺流程、能源消耗、物料平衡、操作参数等方面的分析和研究。
化工设计的基础是化学原理和化学工程原理。
化学原理研究化学反应的机理和动力学,以及在不同条件下反应的产物。
化学工程原理则研究如何将化学反应转化为工业生产过程,考虑到物料平衡、能量平衡、物质传递和动力学等因素。
化工设计的过程包括了如下几个方面:1.反应工程学:对反应条件、反应速率、反应平衡和反应器设计等方面进行研究。
这是化工设计的基础,因为反应是化工过程的核心和关键。
2.设备设计:包括设备尺寸、材料选择、热交换、搅拌和传热等方面的设计。
设备设计需要考虑计算机辅助设计软件和流体力学计算等技术手段。
3.工艺流程:考虑到从原料到产物的转化过程,包括反应、分离、净化等步骤。
需要进行物料平衡和能量平衡的计算,以及调整操作参数。
4.经济分析:考虑到投资、运营成本和产品利润等方面的因素,进行经济可行性分析和优化。
这是化工设计的最终目的,将科学和工程技术转化为经济效益。
化工设计的重点是提高产品质量、降低成本和提高资源利用效率。
这需要不断进行创新和优化,利用新的材料、新的技术和新的工艺,提高化工工艺的可持续性。
化工设计基础的学习和掌握需要具备一定的化学和工程基础知识,包括有机化学、物理化学、化学工程原理、分离工程、流体力学、传质传热原理等。
同时,还需要熟练掌握化学工程计算软件和流程模拟软件的使用,以及实践操作技能。
在学习化工设计基础的过程中,需要进行大量的实践和实验,并结合实际的工程案例进行分析和研究。
通过实际操作和实验数据的分析,可以进一步加深对化工设计基础知识的理解和应用。
总之,化工设计基础是化工工程师必备的知识和技能之一,它涉及到化学、工程和经济等多个学科的知识和技术。
掌握化工设计基础可以帮助我们更好地理解和解决工程问题,提高工业生产的效益和可持续性。
化工设计教案(全面)第一章:化工设计基本概念1.1 化工设计的定义和意义1.2 化工设计的内容和流程1.3 化工设计的任务和目标1.4 化工设计的依据和标准1.5 化工设计的注意事项第二章:化工工艺流程设计2.1 工艺流程设计的原则和步骤2.2 工艺流程图的绘制和符号表示2.3 物料平衡计算和设备选型2.4 工艺参数的确定和优化2.5 工艺流程的评析和改进第三章:化工设备设计3.1 常用化工设备类型和结构特点3.2 设备设计的基本原则和计算方法3.3 设备材料的选择和规格确定3.4 设备强度计算和应力分析3.5 设备的制造和验收要求第四章:化工布局设计4.1 布局设计的原则和步骤4.2 平面布局图的绘制和优化4.3 空间布局设计和设备排列4.4 管道布置设计和常用符号表示4.5 布局设计的评析和改进第五章:化工安全与环境设计5.1 安全设计的原则和内容5.2 危险分析和风险评估5.3 安全设施和防护措施的设计5.4 环境保护的原则和措施5.5 化工事故应急预案和处理措施第六章:化工经济性评估6.1 投资估算和成本分析6.2 经济效益评价指标和方法6.3 现金流量分析和财务评价6.4 成本控制和降低措施第七章:化工设备Piping 和Instrumentation 设计7.1 管道系统设计和常用管件7.2 管道材料选择和压力等级7.3 管道布置和走向优化7.4 仪表选型和控制系统设计7.5 设备接口和管道连接方式第八章:化工控制系统设计8.1 控制系统的类型和原理8.2 控制器选型和参数整定8.3 控制系统设备和元件的选择8.4 控制系统的安装和调试第九章:化工工艺模拟和优化9.1 工艺模拟软件的选择和应用9.2 工艺参数的模拟和优化9.3 工艺过程的模拟和结果分析9.4 工艺优化方法和案例分析10.1 设计文件的整理和归档10.2 设计成果的汇报和讲解10.3 设计中存在的问题和改进措施10.4 设计成果的评价和反馈10.5 答辩准备和注意事项重点和难点解析重点环节一:工艺流程设计的原则和步骤补充和说明:工艺流程设计是化工设计的核心,其合理性和科学性直接影响到整个化工生产过程的效率和安全性。
化工设计教案(全面)第一章:化工设计基础1.1 教案概述:本章节主要介绍化工设计的概念、目的、任务和基本原则。
使学生了解化工设计的基本要求和流程,掌握化工设计的基本方法。
1.2 教学目标:了解化工设计的概念和任务。
掌握化工设计的基本原则和流程。
掌握化工设计的基本方法。
1.3 教学内容:1.3.1 化工设计的概念和目的1.3.2 化工设计的任务和分类1.3.3 化工设计的基本原则1.3.4 化工设计的流程1.3.5 化工设计的方法1.4 教学方法:讲授:讲解化工设计的概念、目的、任务和基本原则。
案例分析:分析实际化工设计案例,让学生了解化工设计的流程和方法。
1.5 教学评估:课堂问答:检查学生对化工设计概念、目的、任务和基本原则的理解。
案例分析:评估学生对化工设计流程和方法的应用能力。
第二章:化工过程设计2.1 教案概述:本章节主要介绍化工过程设计的基本原理和方法。
使学生了解化工过程设计的重要性和基本步骤,掌握化工过程设计的方法。
2.2 教学目标:了解化工过程设计的重要性和任务。
掌握化工过程设计的基本步骤和原理。
掌握化工过程设计的方法。
2.3 教学内容:2.3.1 化工过程设计的重要性2.3.2 化工过程设计的基本步骤2.3.3 化工过程设计的原理2.3.4 化工过程设计的方法2.4 教学方法:讲授:讲解化工过程设计的重要性、基本步骤和原理。
案例分析:分析实际化工过程设计案例,让学生了解化工过程设计的方法。
2.5 教学评估:课堂问答:检查学生对化工过程设计重要性、基本步骤和原理的理解。
案例分析:评估学生对化工过程设计方法的运用能力。
第三章:化工设备设计3.1 教案概述:本章节主要介绍化工设备设计的基本原理和方法。
使学生了解化工设备设计的重要性和基本步骤,掌握化工设备设计的方法。
3.2 教学目标:了解化工设备设计的重要性和任务。
掌握化工设备设计的基本步骤和原理。
掌握化工设备设计的方法。
3.3 教学内容:3.3.1 化工设备设计的重要性3.3.2 化工设备设计的基本步骤3.3.3 化工设备设计的原理3.3.4 化工设备设计的方法3.4 教学方法:讲授:讲解化工设备设计的重要性、基本步骤和原理。
化工设计教案(全面)第一章:化工设计概述1.1 化工设计的定义与目的解释化工设计的概念阐述化工设计的目的和意义1.2 化工设计的分类与流程介绍化工设计的分类详细讲解化工设计的流程1.3 化工设计的原则与要求阐述化工设计的原则列举化工设计的要求第二章:化工原料选择与工艺路线设计2.1 化工原料的选择介绍化工原料选择的重要性讲解化工原料选择的依据和方法2.2 工艺路线设计解释工艺路线设计的概念详细讲解工艺路线设计的方法和步骤2.3 工艺参数的确定与优化介绍工艺参数的概念讲解工艺参数的确定和优化方法第三章:设备选型与布局设计3.1 设备选型的依据与方法解释设备选型的依据讲解设备选型的方法和步骤3.2 常用化工设备介绍介绍常用化工设备的类型和特点讲解设备选型的注意事项3.3 布局设计的原则与方法阐述布局设计的原则讲解布局设计的方法和步骤第四章:管道与仪表设计4.1 管道设计的基本原则与方法解释管道设计的基本原则讲解管道设计的方法和步骤4.2 仪表设计的基本原则与方法解释仪表设计的基本原则讲解仪表设计的方法和步骤4.3 管道与仪表的安装与调试介绍管道与仪表的安装方法讲解管道与仪表的调试方法第五章:安全与环保设计5.1 安全设计的基本原则与方法解释安全设计的基本原则讲解安全设计的方法和步骤5.2 环保设计的基本原则与方法解释环保设计的基本原则讲解环保设计的方法和步骤5.3 安全与环保的评估与改进介绍安全与环保的评估方法讲解安全与环保改进的方法和步骤第六章:化工过程控制系统设计6.1 过程控制的基本概念介绍过程控制的重要性阐述过程控制的基本概念和原理6.2 控制系统的组成与设计解释控制系统的基本组成讲解控制系统的设计方法和步骤6.3 常用控制仪表与设备介绍常用控制仪表和设备的类型与功能讲解控制系统的安装与调试方法第七章:化工工厂布置与结构设计7.1 工厂布置的原则与方法阐述工厂布置的原则讲解工厂布置的方法和步骤7.2 结构设计的基本原则与方法解释结构设计的基本原则讲解结构设计的方法和步骤7.3 工厂布置与结构设计的综合考虑介绍工厂布置与结构设计的相互关系讲解综合考虑因素的方法和步骤第八章:化工项目经济评估8.1 经济评估的基本方法介绍经济评估的概念和目的讲解经济评估的基本方法和步骤8.2 成本分析与计算解释成本分析的重要性讲解成本分析的方法和步骤8.3 收益预测与投资回报分析介绍收益预测的概念讲解收益预测和投资回报分析的方法和步骤第九章:化工项目施工与验收9.1 施工准备与组织阐述施工准备的重要性讲解施工准备的方法和步骤9.2 施工过程的管理与控制解释施工过程管理的重要性讲解施工过程的管理和控制方法9.3 项目验收的标准与程序介绍项目验收的标准和程序讲解项目验收的方法和步骤第十章:化工设计的改进与更新10.1 化工设计改进的依据与方法解释化工设计改进的依据讲解化工设计改进的方法和步骤10.2 化工设计更新的原则与程序阐述化工设计更新的原则讲解化工设计更新的方法和步骤10.3 化工设计改进与更新的实施与监督介绍化工设计改进与更新的实施方法讲解化工设计改进与更新的监督方法重点和难点解析重点环节1:化工设计的定义与目的解析:化工设计的概念和目的对于理解整个化工设计过程至关重要。
化工设计规定
化工设计规定主要是指在化工过程中,为了保障生产安全、提高生产效率、保障产品质量等方面而制订的一系列规定。
根据化工设计规定,下面是一些常见的规定要求:
1. 设备选型:化工设计规定要求根据生产工艺流程的要求,选择适合的设备。
包括容器、反应器、管道、泵等等。
同时还要考虑设备的材质、耐腐蚀性、耐高温性等特点。
2. 安全防护:化工设计规定要求在生产过程中加强安全措施,确保操作人员的人身安全。
包括人员防护设施的设置,如防护服、护目镜、防护手套等。
同时还要保证现场的安全警示标识清晰可见,如禁止吸烟、禁止随意操作等。
3. 环保要求:化工设计规定要求在生产过程中严格控制废水、废气的排放。
要求建立完善的治理设施,如废水处理设备、废气净化设备等,确保排放达到国家规定的标准。
4. 操作规程:化工设计规定要求制定详细的操作规程,包括仪器操作、操作流程、反应条件等。
要求操作人员严格按照规程操作,确保生产过程的稳定性和产品质量的一致性。
5. 紧急处理措施:化工设计规定要求制定适当的紧急处理措施,以应对可能发生的事故情况。
包括设立紧急处理中心、制定事故处理流程、配备应急设备等。
同时要进行定期的模拟演练,提高应急处置能力。
总之,化工设计规定是为了确保化工生产过程中的安全、环保、高效等方面而制订的一系列规定。
只有严格遵守这些规定,才能够保证化工生产的顺利进行。
4400吨/年马来酸二甲酯生产工艺毕业设计1.前言:1.1产品性质和生产原理:1.1.1原料:(1)甲醇分子式:CH3OH 分子量:32.04 g/mol规格:≥99.6(2)顺酐(全名:顺丁烯二酸酐)分子式:C4H2O3分子量: 98.06 g/mol 规格:≥99(3)催化剂:磷钨酸中文名称:磷钨酸水合物;分子式:H3PO40W12.xH2O分子量:2880.3 g/mol(4)带水剂:1,2-二氯乙烷分子式: C2H4Cl2 分子量: 98.97 g/mol 规格:≥99 1.1.2 产物:马来酸二甲酯别名:顺丁烯二酸二甲酯分子式:C6H8O4分子量: 144.13g/mol规格:≥99.0%(wt)a.理化性质:无色油状液体,熔点为-19.C:,沸点(101.3 kPa)为200.49C、相对密度(25T/4`C)为1.1462,能与多种有机溶剂混溶.25℃时在水中溶解8%(质量分数),水在马来酸二甲醋中溶解4.4%(质量分数)[1],可以均聚或与丙烯酸醋类、抓乙烯、醋酸乙烯、苯乙烯等共聚。
它在香料、增塑剂、化妆品、粘合剂、涂料方面的应用及由无机酸离子交换树脂固体酸作催化剂的催化合成,且知复合固体酸催化剂具易以反应系统分离出回用,活性高,用量少,不腐蚀又不污染环境。
另外马来酸二甲酯加氢还可以得到1,4一丁二醇和四氢吠辅(THF)产品[2]其中1,4一丁二醇是生产聚对苯二甲酸丁二醇醋(PBT)的基本原料。
b.用途:可作有机溶剂与为高分子单体和合成树脂的增塑剂,也作杀虫剂、杀菌剂、防锈添加剂、有机合成中间体,当与其它物质的共聚物可成多功能性能及用途的涂料、粘合剂、防缩整理剂等。
1.2生产原理:Ⅰ.工艺原理:马来酸二甲酯合成反应原理具体试验步骤有二个阶段:首先以甲醇和顺酐为原料,顺酐与过量甲醇混合极易发生酯化反应,顺酐醇解生成顺丁烯二酸单甲酯,单酯化反应在0. 1 MPa、40一60℃条件下进行;此反应过程中顺酐开环结合一分子水因此该反应较为迅速,可不用催化剂;然后顺丁烯二酸单甲酯转化为双酯,是合成马来酸二甲酯的关键步骤,需在固体酸的催化作用下,反应才能进行得比较迅速;另外,由于酯化水不与甲醇共沸,排出体系较为困难,而水的存在会阻止反应向正反应方向进行,因此必须将酯化水排出反应体系才能确保酯化完全。
Ⅱ.反应原理:第一步: 顺酐醇解生成顺丁烯二酸单甲酯第二步:顺丁烯二酸单甲酯转化为双酯Ⅲ.影响因素(1)甲醇用量对产品收率的影响顺丁烯二酸单甲酯的进一步酯化较为困难,过量的甲醇推动正反应的进行,提高目标产物的收率,一般来说,甲醇与顺酐的摩尔比应在6:1以上。
固体酸的价格较高,在保证转化率的基础上应尽量减少其用量,降低产品生产成本,一般来说,固体酸的用量为顺酐量的1.5%)(对顺酐,下同)为宜,,当催化剂的用量为顺酐量的1.5%)时,产品的收率较高;如再增加催化剂的用量,产品的收率增加不明显,因此催化剂用量控制在顺酐量的1.5%)为宜。
因单酯转变为双酯的反应速度较慢,在催化剂的作用下,仍然需要较长的反应时间,才能达到较高的产品收率。
(2)催化剂用量的影响固体酸的价格较高,在保证转化率的基础上应尽量减少其用量,降低产品生产成本,当催化剂的用量为顺酐量的1.5%时,产品的收率较高。
反应时间对产品收率的影响(3)反应时间对产品收率的影响因单酯转变为双酯的反应速度较慢,在催化剂的作用下,仍然需要较长的反应时间,才能达到较高的产品收率。
(4)吸水剂的影响单甲酯与甲醇反应生成二甲酯和水, 从化学平衡分析, 如果在反应过程中分出所生成的水, 将有利于二甲酯的生成。
实验过程中, 单甲酯与二甲酯的沸点较高, 回流组分主要为甲醇和水。
为此, 在回流管上部装入吸水剂, 吸附反应生成的水, 可以提高二酯的生成速率。
装填吸水剂后, 可以减少催化剂用量, 二甲酯产物的选择性有所提高。
仅有吸水剂而没有催化剂时, 反应的效果也不好。
1.3生产现状:(1) 历史沿革传统生产马来酸二甲酯的工艺是以顺酐为原料,在硫酸的催化作用下与甲醇进行酯化反应,该生产工艺虽然催化剂硫酸的催化活性高、价格便宜;但是存在设备腐蚀严重,副反应多,产品容易异构化成富马酸二甲酯,后续处理复杂等缺点。
因此,近年来人们一直在寻求更优良的催化剂来代替硫酸。
(2) 国外现状国外用顺丁烯二酸二甲酯合成了大量具有特殊功能的化工产品,在许多领域得到应用,特别在涂料方面的应用最多。
(3) 国内现状马来酸二甲酯的应用在国内起步较晚,目前尚无国家及行业标准,国内有关马来酸二甲酯合成的文献报道较少。
传统的硫酸法生产工艺,即顺丁烯二酸酥(简称顺NF)在硫酸的催化作用下与甲醇进行酯化反应,虽然催化剂活高、价格便宜,但存在副反应多、产品容易异构化成富马酸二甲酷、设备腐蚀严重、后续处理复杂等缺点。
目前,只有少数涂料企业在应用顺丁烯二酸二甲酯。
随着我国经济的发展,人民生活水平的提高,对高档材料的需求量越来越大,特别是汽车在我国具有很大的潜在市场,随其发展,需要大量的耐酸耐候的高品质汽车涂料。
所以,借鉴国外先进技术,利用顺丁烯二酸二甲酯合成具有特殊性能的化学品,用于一些新兴高科技领域具有重大意义。
1.4展望:目前,有利用各种催化剂催化合成马来酸二甲酯的方法(1)采用逐步酸化、逐步加料和离子交换冷冻法合成了十一钨铬铁杂多酸H 6Fe(H2O)CrW11O39·10H2O催化剂,通过化学分析、IR、UV光谱对催化剂进行了表征。
结果表明:当甲醇与顺醉的物质的量比为6:1,催化剂用量为0.89,反应时间2.5h,反应温度97一9℃,环己烷作为带水剂酯化率可达92.83%。
利用杂多酸催化合成马来酸二甲酷活性高,催化剂用量小,反应条件温和,操作简便,不腐蚀设备,不污染环境,是酯化反应的理想催化剂,催化剂重复使用3次,活性不降低。
克服了用浓硫酸作催化剂,设备腐蚀严重,污染重等缺点,而且,催化剂又可重复使用,从而开拓了马来酸二甲酯催化剂的新领域,具有工业化的前景。
(2)以苯乙烯/二乙烯苯为原料,合成了DZH型树脂催化剂。
通过静态/动态等测试方法,研究了树脂催化剂的热稳定性,优化了催化剂合成的工艺条件。
制备的DZH型树脂催化剂用于顺丁烯二酸酐酯化反应,在反应温度90~110.C、反应压力0.6MPa、m(甲醇):m(顺丁烯二酸酐)1.4、顺丁烯二酸酐空速0.74h-1条件下,顺丁烯二酸酐转化率≥99.6%,马来酸二甲酯收率≥98.6%。
(3)顺酐和甲醇在大孔径阳离子树脂催化剂的作用下进行醋化反应,生成顺丁烯二酸二甲酯和水,经过脱低沸物,中和水洗,干燥及减压薄膜蒸馏等精制工序处理,制得成品(产品纯度达到99.0%以上)(4)国内外顺酐酯化低压加氢的酯化过程中多用甲醇为酯化剂。
甲醇作为酯化剂工艺优点有:使酯化后的甲醇和水的分离变得容易;增加DMM的挥发度,使之气相加氢的操作范围变宽;甲醇的酯化转化率高达99.5%,故不存在DMM的提纯过程,不需要未反应的顺配和单甲酯循环,只有甲醇提纯循环过程,从而大大简化了流程,故工程总投资比以乙醇为醋化剂时减少15% 。
首先将过量的甲醇和顺酐混合进人单醋化反应器,生成马来酸单甲醋,该过程较易进行,在较低温度下无需使用催化剂,并且具有较高的收率。
然后马来酸单甲酯和甲醇分别由顶部和下部进人双酯化反应生成DMM。
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H2SO4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。
通过研究各种生产工艺,认为用固体酸催化剂合成马来酸二甲酯具有实用价值,采用固体酸为催化剂,催化顺酐的甲酯化反应合成马来酸二甲酯的生产路线,具有生产工艺简单、副产物少、产收率高的特点,具有良好的开发前景。
1.5应用价值:(1)、在涂料行业中的应用顺丁烯二酸二甲酯广泛用于涂料行业中,顺丁烯二酸二甲酯与其他物质的共聚物可制成多种具有特殊性能和用途的涂料。
(2)、在粘结剂中的应用德国拜尔公司的一个专利生产的粘结剂,用于快干涂料,可以获得高硬度的涂层。
顺丁烯二酸二甲酯与1,1-二氟乙烯聚合,可以合成非水电解质锂电池电极的粘结剂。
顺丁烯二酸二甲酯与醋酸乙烯、甲基丙烯酸甲酯聚合可用于合成水分散体系的鞋类粘结剂。
(3)、在合成光学材料中的应用双酚A-环氧乙烷(1:2摩尔)、顺丁烯二酸二甲酯共聚物44份、顺丁烯二酸二甲酯6份、对苯基苯甲酸烯丙基酯30份、间苯二甲酸二烯丙基酯20份、过氧碳酸二异丙酯3份共聚,可以制得耐冲击、透光率优良的聚醋光学材料。
N-乙烯基-2-吡咯烷酮50份、顺丁烯二酸二甲酯49 5份、乙二醇二甲基丙烯酸酯0.5份聚合,所得的共聚物适用于制造具有稳定直线膨胀率的软接触透镜和含水软接触透镜。
(4)、在不饱和树脂防缩整理剂中的应用顺丁烯二酸二甲酯与顺丁烯二酸、醋酸乙烯和2-丙氧基甲基环氧乙烷聚合,用于不饱和聚酯膜制品的防缩整理剂,可以制得较高表面光滑度、收缩系数小于0.020%的聚酯产品。
2.物料衡算:2.1原始数据:(一)产品规模及规格:年生产能力:4400吨/年马来酸二甲酯生产装置产品规格:99.0%(wt)(二)年开工时间:320天,每批操作周期:8小时(三)物料规格:序号名称规格分子量(g/mol)密度(Kg/m3)1 顺酐≥99 98 9342 甲醇≥99.632 7923 1,2-二氯乙烷≥99 994 H2O 18 9985 NaOH 406 磷钨酸28807 H2SO4≥98 988 甲苯≥99 929 苯≥99 78(四)公用工程条件:蒸汽: 8kg/cm2冷却盐水: -100C电: 50KV(五)厂址:常州化工开发区:自然条件主导风向东南风最大风速 20.3m/s平均风速 3.1m/s年平均降雨量 1076.1mm年平均气温 15.40C绝对最高气温 39.40C绝对最低气温 -15.50C年平均相对湿度 70%年平均气压 1016.3mbar地下水位 3m地震烈度 602.2工艺设计参数:采用磷钨酸为催化剂,1,2-二氯乙烷为带水剂,顺酐和甲醇反应,通过精制获马来酸二甲酯。
甲醇和顺酐的摩尔比:6:1催化剂的质量是顺酐质量的1.5 %顺酐有93%变为马来酸二甲酯,7%变为单酯顺酐转化率为 100%反应温度:900C反应周期:8h其余有关数据参考有关资料报告。
2.3物料衡算:主反应方程式:C4H2O3+ CH3OH ——→ C5H6O4<1>C5H6O4+ CH3OH ——→ C6H8O4+ H2O <2>一年320个工作日,一天按8小时生产生产的4400吨/年的马来酸二甲酯需要的各物质的物质的量质量分别为:n顺酐=(4400×1000×99 .0%)/(320×144×93%×100%)=101.65Kmol/daym顺酐=101.65×98=9.96×10 3kg/dayv顺酐=9.96×10 3/0.934=1.07×104 Ln甲醇=101.65×6=609.9Kmol/daym甲醇=609.9×32=1.95×104 kg/dayv甲醇=1.95×104 /0.792=2.46×104 L/daym磷钨酸=1.5%×m顺酐=0.015×9.96×10 3=149.4kg/dayv带水剂=200L/day2.3.1反应釜的物料平衡:顺酐选择性为93%,生成马来酸二甲酯的物质的量为:mDMM =1.36×104 kg/day; nDMM=94.53Kmol/daymH2O =1.70×10 3 kg/day; nH2O=94.53Kmol/dayvH2O= 1.70×10 3 L/dayv甲醇=1.97×104 /0.792=2.49×104 L/daym磷钨酸=1.5%×m顺酐=0.015×9.96×10 3=149.4kg/dayv带水剂=200L/day生成1molDMM 需每天消耗的甲醇量为:1.93×101.65kmol =196.18 kmol/day剩余的甲醇的量:n甲醇=609.9 -196.18=413.72kmol /daym甲醇=413.72×32=1.32×104 kg/day2.3.2中和釜的物料平衡:有93%的顺酐转为目的产品,还有7%的顺酐和甲醇反应生成副产物。