年产2万吨苯酐车间工艺设计书

苯酐生产工艺苯酐是一种重要的有机化工原料，广泛应用于药品、染料、塑料、橡胶、香料等行业。

以下是苯酐生产的工艺流程。

首先，苯酐的生产通常采用氧化法。

苯酐生产工艺的主要原料是苯和空气。

首先将苯和空气进入反应器，通过催化剂的作用，进行氧化反应。

氧化反应的主要反应方程式为：2C6H6 + O2→ 2C6H5COOH。

反应生成的苯甲酸进一步反应，产生苯酐。

在氧化反应中，为了提高反应速率和选择性，需要选择合适的催化剂。

目前常用的催化剂有钒酸铵、钒酰酸、钼酸等。

其中，钒酸铵催化剂催化剂广泛应用于苯酐工业生产中，它具有高活性和良好的选择性，可满足工业生产的要求。

反应过程中，苯酐的生成速率取决于反应的温度、压力和催化剂的用量。

一般情况下，反应温度在140-160℃的范围内，反应压力为0.3-0.6 MPa。

此外，还需要加入适量的溶剂，用于调控反应的浓度和温度。

反应完成后，通过蒸馏技术将产物中的苯酐进行提取和分离。

首先进行粗提，将反应混合物经过蒸馏塔，收集蒸馏液，再进行精提，提纯苯酐。

苯酐的纯度要求根据不同的应用需要，可达到99%以上。

苯酐生产工艺中还需要注意安全措施。

氧化反应过程中，由于反应液中产生大量的热量和气体，应注意加热和通风，防止反应器过热和压力过高。

此外，工艺中还需要采取防爆措施，确保生产过程的安全。

苯酐生产工艺具有以下优点：一、原料广泛且可获取性强，苯和空气是常见的化工原料，价格相对较低；二、工艺简单，易于操作和控制；三、产物纯度高，适用于各种行业的需求；四、可大规模生产，满足市场需求。

总之，苯酐生产工艺是一种重要的有机化工工艺。

通过氧化反应，将苯氧化生成苯甲酸，再经过苯酐反应得到苯酐。

这一生产工艺简单、原料易得，产物纯度高，广泛应用于药品、染料、塑料等行业。

在实际生产中，需要注意安全措施，确保工艺能够安全稳定地进行。

目录1引言...........................................................................................错误！未定义书签。

1.1 产品简介...............................................................................错误！未定义书签。

1.2 国内外生产现状 (1)1.2.1 国外生产现状 (1)1.2.2 国内生产现状 (2)2 文献综述 (3)2.1 主要的生产方法 (3)2.1.1 甲苯氯化水解法 (3)2.1.2 邻苯二甲酸酐水解脱羧法 (3)2.1.3 苄卤氧化法 (4)2.1.4 甲苯液相空气氧化法 (4)3 生产工艺设计 (5)3.1 生产方法 (5)3.2 反应原理 (5)3.3 工艺流程 (5)4 物料衡算 (7)4.1 工艺流程框图 (7)4.2 计算依据 (7)4.3 各工序的物料衡算 (8)4.3.1 氧化 (8)4.3.2 气液分离 (10)4.3.3 脱甲苯 (12)4.3.4 蒸馏 (13)4.3.5 结晶 (14)4.3.6 离心分离 (15)4.3.7 干燥 (16)5 热量衡算..................................................................................错误！未定义书签。

5.1 热量衡算目的 (18)5.2 热量衡算的依据...................................................................错误！未定义书签。

5.3 各物质的热力学参数 (18)5.4 各工序的热量衡算 (18)5.4.1 氧化 (18)5.4.2 气液分离 (22)5.4.3 脱甲苯................................................................................错误！未定义书签。

苯酐三分厂作业指导书目录第一章概述第二章产品说明第三章化学反应机理第四章副产物的物化性质第五章化工原料说明第六章生产工艺过程第七章仪表控制系统第八章产品质量控制指标第九章装置内公用物料第十章装置开停车及事故处理第十一章装置内三废的排放第十二章装置安全生产总则第一章概述苯酐（PA）是世界上重要的有机化工原料之一，工业化生产始于19世纪末期，主要以萘为原料，经历了液相法和气相法两种工艺。

1946年开始用邻二甲苯做为原料进行工业生产，并得到了良好发展，邻二甲苯的负荷也由40g/Nm3空气提高到60g/Nm3空气，并逐渐提高，现已达到100g/Nm3空气的负荷。

我公司的这套苯酐装置是由中国华陆工程公司设计的90g/Nm3生产工艺，采用固定床气相催化氧化法低能耗生产工艺，其工艺优势在于：●工艺技术先进——总结和消化吸收国外苯酐装置的先进技术，积极稳妥的采用先进的流程，以节约投资。

●环保安全——采用水洗工艺、富马酸回收工艺、设置残渣蒸发回收装置，防止有机物排放。

●设计和控制设备独特，操作安全，实现装置最优化生产。

●高效工艺方法，能量自足。

苯酐生产工艺是一个放热的工艺过程，即装置在生产中产生高压蒸汽。

满负荷生产时这些蒸汽一部分用于装置自身的伴热；剩余部分输出界区外，供其它装置使用。

只是在开车时需外供蒸汽。

●操作和维修费用低，经济效益好。

在精馏部分，只使用二台苯酐泵。

轻组分塔底物料是靠两塔的重力和压力差输送，不需设苯酐泵；两塔的塔顶冷凝器的回流是靠重力回流，也不需泵强制回流，减少了机泵，减少了泄露点，降低了动力消耗和维修量。

●催化剂使用寿命长，纯苯酐收率高。

催化剂寿命保证了3.5年，收率平均为110%。

●专门高效蒸馏工艺，确保生产高纯度产品。

天润公司苯酐装置按全年运行7200小时设计，操作负荷为70g/Nm3，可生产纯液相苯酐2万吨。

操作负荷为90g/Nm3时，可生产纯液相苯酐2.5万吨。

本装置的基础数据、消耗值和保证值均以邻二甲苯负荷为70g/Nm3做基准。

苯酐生产工艺方法一其制备方法是由萘或邻二甲苯催化氧化，现在国内大部分已采用邻二甲苯氧化[1]，现分述如下。

(1)萘氧化法有沸腾床和固定床法，国内主要采用沸腾床。

其工艺是：将热空气送入装有钒催化剂(V2O5)的沸腾床氧化器中升温至300～340℃，将催化剂活化数小时，然后将空气送入氧化器，将熔化的萘喷入氧化器催化层中，反应温度360～380℃，反应后产生的苯酐气体经沸腾床顶部的过滤管滤去催化剂后，经过冷凝器多级冷凝，尾气再经水喷淋塔吸收，将热机油送人热熔冷凝器的翅片管中，苯酐熔成液体，流入储槽即为粗品，分别用浓硫酸处理，碳酸钠中和，然后精馏得成品。

(2)邻二甲苯氧化法本法分固定床法和沸腾床法(流化床法)。

①流化床法以钒一钾一锑的氧化物为活性组分，以扩孔硅胶为载体，制成粉状催化剂，在流化床内进行氧化反应，邻二甲苯与空气在气化器内混合后进入流化床反应器，反应温度365～380℃下进行。

②固定床法以五氧化二钒为主的钒系催化剂，在列管式固定床进行。

将过滤后的无尘空气经压缩、预热与气化的邻二甲苯蒸气混合后进人反应器，在400～460℃进行氧化反应，进料空速2000～3000h-1，空气中的邻二甲苯浓度40～60g/m2，反应热由管外循环熔盐带出。

反应产物进入蒸气发生器，被冷却的反应气经进一步冷却回收粗苯酐，尾气经水洗回收顺丁烯二酸酐，粗苯酐经减压粗馏，塔顶分馏出低沸点的顺丁烯二酸酐等，塔底物料再真空精馏，得到苯酐成品。

方法二目前在工业生产中有两种苯酐原料路线，即邻二甲苯法(简称邻法)和萘法。

生产工艺有三种：固定床氧化法、流化床气相氧化法和液相法。

世界苯酐生产中以邻法固定床氧化技术为主，大约占苯酐生产总能力的80%以上。

1.邻二甲苯氧化法一般采用以五氧化二钒为主的钒系催化剂进行邻二甲苯的气相氧化，反应器多数为列管式固定床。

将过滤后的无尘气经压缩、预热，与气化的邻二甲苯蒸气混合后进入反应器，在400-460℃进行氧化反应，进料空速2000-3000h-1，空气中邻二甲苯浓度40-60g/m2（标准），反应热由管外循环的熔盐带出。

10万吨/年混合邻苯二甲酸酐生产装置工艺设计目录第1章总论 (1)1.1 项目概况 (1)1.2 项目依据 (1)1.3 设计原则 (1)1.4 设计内容 (1)1.5 建设规模和产品方案 (1)1.6 厂址的选择 (2)1.7 能量利用和环境保护 (2)1.8 存在的问题及建议 (2)参考文献 (2)第2章工艺流程设计 (3)2.1 生产方案选择 (3)2.1.1 产品性质及规格标准 (3)2.1.2 原料路线确定原则和依据 (3)2.1.3 工艺技术方案比较 (3)2.1.4 工艺技术方案选择理由 (5)2.1.5 操作条件的确定 (6)2.2 工艺流程设计 (6)2.2.1 反应原理 (6)2.2.2 装置工艺原则流程图 (7)2.2.3 工艺流程简述 (7)参考文献 (8)第3章物料衡算 (9)3.1 物料衡算概述 (9)3.2 物料衡算的依据 (9)3.3 物料衡算的计算范围和计算基准 (10)3.4 ASPEN PLUS模拟操作流程 (10)3.5 主要设备的物料衡算 (10)3.5.1 反应器 (11)3.5.2 闪蒸罐 (11)3.5.3 精馏塔 (12)3.6 全装置的物料衡算 (13)3.7 操作条件汇总 (14)3.8 全装置工艺物料平衡图PFD绘制 (15)3.9 物料衡算结果汇总 (15)3.10 本章小结 (15)参考文献 (15)第4章热量衡算 (17)4.1 热量衡算概述 (17)4.2 热量衡算的任务 (17)4.3 物料流股数据 (18)4.4 计算基准和热力学数据 (18)4.5 主要设备的热量衡算 (18)4.5.1 泵 (18)4.5.2 压缩机 (18)4.5.3 换热器 (19)4.5.4 反应器 (19)4.5.5 闪蒸罐 (20)4.5.6 精馏塔 (21)4.6 全装置的热量衡算 (21)4.7 热量衡算汇总及小结 (22)参考文献 (22)第5章设备工艺计算和选型 (23)5.1 设备工艺设计概述 (23)5.2 反应器设计 (23)5.2.1 概述 (23)5.2.2 确定反应器类型 (23)5.2.4 计算反应器体积 (23)5.2.5 反应器管束数的确定 (24)5.2.6 反应器内径的确定 (24)5.2.7 壳体壁厚的选择 (24)5.2.8 反应器高度 (25)5.2.9 反应器规格表 (25)5.3 精馏塔设计 (26)5.3.1 概述 (26)5.3.2 精馏塔的设计 (27)5.3.3 精馏塔的机械设计 (37)5.3.4 精馏塔规格 (41)5.4 换热器计算和选型 (41)5.4.1 概述 (41)5.4.2 设计规范 (42)5.4.3 设计原则 (42)5.4.4 换热器的分类 (42)5.4.5 管壳式换热器的选用 (43)5.4.6 换热器模拟 (46)5.4.7换热器选型结果汇总 (48)5.5 容器的设计 (51)5.5.1 概述 (51)5.5.2 选型规范 (51)5.5.3 选型原则 (51)5.5.4 容器规格 (51)5.6 机泵计算及选型 (56)5.6.1 概述 (56)5.6.2 反应器进料泵的选型 (59)5.6.3 精馏塔塔顶回流泵 (59)5.6.4 精馏塔塔底回流泵 (59)5.7 鼓风机选型 (60)5.8管道的选型 (60)5.8.1 管道规格 (60)5.9各类设备规格表和设备一览表汇总及小结 (61)参考文献 (61)第6章原材料、动力消耗定额及消耗量 (63)6.1原材料及动力消耗量 (63)参考文献 (63)第7章自动控制 (65)7.1 典型设备自控方案概述 (65)7.1.1自动化控制系统简介 (65)7.1.2自动控制系统选择 (65)7.1.3仪表的设计选型原则 (66)7.2 反应器的自控 (66)7.2.1 反应器的自控方案概述 (66)7.2.2 本设计所采用的设计方案 (67)7.3 精馏塔的自控 (68)7.4 换热器的自控 (69)7.5 容器的自控 (70)7.6 机泵的自控 (70)第8章车间及设备布置设计 (73)8.1设计依据 (73)8.2 设计范围 (73)8.3 车间平面布置方案 (73)8.3.1车间平面布置方案概述 (73)8.3.2本设计所采用的车间平面布置方案 (74)8.4设备布置原则 (74)8.4.1 设备布置应满足的原则 (74)8.5典型设备布置方案 (75)8.5.1设备布置方案概述 (75)8.5.2本设计设备布置方案 (77)8.6车间及设备平立面绘制 (78)8.6.1设备布置图的内容 (78)8.6.2设备布置图的绘制 (78)8.6.3绘制图纸 (79)参考文献 (79)第9章管道布置设计 (81)9.1 概述 (81)9.2 管道布置设计依据 (81)9.3 管道布置设计范围 (81)9.3.1 设计压力 (81)9.3.2 设计温度 (82)9.3.3 设计管道的内径 (82)9.4管道布置原则 (82)9.5 管道规格 (82)参考文献 (83)第10章设计总结 (85)10.1 对自己的设计评述 (85)10.1.1设计特点和值得肯定的品质 (85)10.1.2 设计、自身存在的不足和不当之处 (85)10.1.3 设计中误差大小和来源以及问题的讨论 (85)10.1.4 今后改进措施 (85)10.2 自己的体会和收获 (85)10.3 从教学上提出意见和建议 (86)致谢 (87)附录 (89)设备汇总表 (89)图册目录 (95)第1章总论1.1 项目概况[1]本项目是年产10万吨的苯酐生产工艺，利用较为便宜的邻二甲苯和空气作为生产原料。

6000吨/年苯酐装置的工艺设计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。

本设计根据年产6000吨/年的生产需求对苯酐装置进行了设计。

设计中采用以五氧化二钒为主的钒系催化剂进行邻二甲苯的气相氧化，反应器采用列管式固定床反应器。

将过滤后的无尘气经压缩、预热至160℃，与被气化的邻二甲苯蒸气混合后进入反应器，在400-460℃进行催化氧化反应，反应进料空速3200h-1，空气中邻二甲苯浓度40g/m2（标准），反应热由管外循环的熔盐带出。

反应产物进入熔盐冷却器，被冷却的反应气经进一步冷却，进入粗酐贮槽，回收粗苯酐。

同时尾气经水洗塔回收顺丁烯二酸酐后放空。

粗苯酐经减压蒸馏，由初馏塔塔顶分离出低沸点的顺丁烯二酸酐，甲基顺丁烯二酸酐及苯甲酸等；塔底物料经精馏塔真空精馏，在塔底蒸出苯酞等重组分，再由塔顶得到精制苯酐产品，最后结片包装。

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；邻苯二甲酸酐；工艺设计Design of phthalic anhydride of yearly produces6000 tonsAbstractPhthalic anhydride is one of important organic Chemical industry material for producing plasticizer、alkyd resin、unsaturated polyester resin、dyestuff and pigment、medicine and pesticide. Currently, the process routes of phthalic anhydride produceing are fluidized bed oxidation of naphthalene and fixed bed oxidation of o-xylene/naphthalene all over the world. And the technology of fixed bed oxidation of o-xylene is about 90% of the world's total production capacity. This design uses the method of o-xylene oxidation to produce Phthalic anhydride continuously. The technology is mature and more information,so it is used.According to the production requirements of annual output of 6000 tons, phthalic anhydride plant is designed. The design is gas phase oxidation of o-xylene by vanadium catalyst, which is mainly about vanadium pentoxide. The reactor used is tubular fixed-bed reactor. Detailed design process: After fliteration, no the dust gas is compressed、preheated by 160℃, and sent into the reactor mixing with o-xylene steam which has been gasified. Catalyze oxide reaction is continued in 400-460℃. Airspeed of response feed is 3200h-1, the concentration of o-xylene in air is 40g/m2 (stp), heat of reaction is taken away by molten salt, which recycle outside the pipe. Product of reaction sent into salt cooler, cooled reaction gas sent into crude anhydride tank after further cooling. At the same time, exhaust is recovered by Water Scrubber to get maleic anhydride, then shorting. By vacuum distillation, Maleic anhydride，Methylmaleic anhydride and Benzoic acid is separated from crude anhydride by the tower of the first distillation, with low boiling point. Bottom of the column material is made vacuum distillation by the second distillation column. Phthalide and other fractions are steamed at the bottom of tower, then get refined phthalic anhydride product from the tower . At last, sheeting and package.This design determines a reasonable production process of 6000 tons Phthalic anhydride; Completes process calculation(mass balance, heat balance) of producing 6000 tons o-xylene anhydride; According to process calculation, calculate the size of the production process equipment, drawing process diagrams、process diagrams with control points and equipment chartKeywords：Phthalic anhydride；O-xylene；Phthalic anhydride；Process Design目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (7)1.1 对苯酐的用途及其应用前景 (7)1.2 苯酐的生产概况 (7)1.2.1 萘氧化法 (8)1.2.2 邻二甲苯氧化法 (9)1.3 本课题研究的目的和内容 (10)1.3.1 研究的目的 (10)1.3.2 研究的内容 (11)1.4 本章小结 (11)第2章生产流程的确定 (12)2.1 苯酐生产技术介绍 (12)2.2 生产流程简述 (12)2.3 工艺流程简图 (13)2.4 设计参数 (13)2.5 本章小结 (14)第3章物料衡算与能量衡算 (15)3.1 参与反应的物质性质 (15)3.1.1 邻二甲苯 (15)3.1.2 空气 (15)3.1.3 氧气 (16)3.1.4 邻苯二甲酸酐 (16)3.2 物料衡算 (17)3.2.1 物料衡算依据及方框图 (17)3.2.2 反应器的物料衡算 (17)3.2.3 初馏塔的物料衡算 (19)3.2.4 精馏塔的物料衡算 (21)3.3 能量衡算 (22)3.3.1 反应器的能量衡算 (22)3.3.2 初馏塔的能量衡算 (24)3.3.3 初馏塔换热器的能量衡算 (26)3.3.4 精馏塔的能量衡算 (29)3.4 本章小结 (31)第4章设备的选型与计算 (32)4.1 反应器的选型与计算 (32)4.1.1 选择合适的反应器的型式 (32)4.1.2 确定最佳的操作条件 (32)4.1.3 反应器的设计计算 (33)4.1.4 传动装置及搅拌轴的设计 (36)4.2 初馏塔的选型与计算 (36)4.2.1 理论塔板数计算 (36)4.2.2 初馏塔设计的主要依据和条件 (38)4.2.3 初馏塔塔径设计计算 (40)4.2.4 塔釜的计算 (41)4.2.5 塔高的计算 (44)4.2.6 塔体管径的确定 (44)4.3 初馏塔的换热器设计 (45)4.3.1 确定设计方案 (45)4.3.2 确定物性数据 (45)4.3.3 计算总传热系数 (46)4.3.4 计算传热面积 (47)4.3.5 工艺结构尺寸 (47)4.3.6 换热器核算 (48)4.4 精馏塔的选型与计算 (51)4.4.1 理论塔板数计算 (51)4.4.2 精馏塔设计的主要依据和条件 (53)4.4.3 精馏塔塔径设计计算 (55)4.4.4 塔釜的计算 (56)4.4.5塔高的计算 (59)4.4.6塔体管径的确定 (59)4.5 精馏塔的换热器设计 (59)4.5.1 确定设计方案 (60)4.5.2 确定物性数据 (60)4.5.3 计算总传热系数 (60)4.5.4 计算传热面积 (61)4.5.5 工艺结构尺寸 (62)4.5.6 换热器核算 (63)4.6 其他部分设备的选型与计算 (65)4.6.1 原料贮罐的选型 (65)4.6.2 中间储罐I的选型 (66)4.6.3 中间储罐Ⅱ的选型 (66)4.6.4 泵的选型 (66)4.7 本章小结 (67)结论 (68)致谢 (69)参考文献 (70)附录A (71)附录B (76)附录C (77)附录D (768)附录E (79)附录F (76)附录G (81)附录H (82)附录I (83)第1章绪论1.1对苯酐的用途及其应用前景苯酐的用途十分广泛：邻苯二甲酸酐简称苯酐，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。

目录1. 概述 (3)1.1 苯酐简述 (4)1.2 苯酐的一般性状[2] (4)1.3 苯酐的生产要领概述 (5)萘法表面 (6)邻法表面 (6)1.3.1 邻法制苯酐几种工艺简介 (7)1.3.3 国内工艺现状 (9)2. 工艺流程 (9)2.1原料名称及规格[4] (9)2.2 反响原理 (9)2.3 苯酐生产工艺催化剂 (10) (10)2.4 工艺流程简述[4] (11)2.4.1 氧化部分 (11)2.4.2 冷凝采取 (12)2.4.3 尾气洗涤 (12)2.4.4 预处理惩罚 (12)2.4.5 结片包装 (13)2.4.6 废液点火 (13)2.5 工艺流程方块图 (14)3. 物料衡算 (14)3.1 反响器中氧化反响的物料衡算 (15) (15) (15)氧化反响历程的物料衡算： (15)3.2 冷凝工段物料衡算 (19)3.3 精馏工段物料衡算 (20) (20) (21)4. 能量衡算 (23)4.1 热量衡算方程式 (23)4.1 反响历程的能量方框图 (23)4.2 反响器能量横算历程 (23)和Q4的盘算 (23)1的盘算 (24)3的盘算 (25)5的盘算 (25)24.3 反响器能量衡算表 (25)5. 精馏塔的工艺设计及选型 (26)5.1 确定操纵条件 (26)5.2 底子数据整理 (26)5.3 塔板数简直定 (29)5.4 塔径的盘算及板间距离简直定 (30) (30) (30)5.5 塔高的盘算 (31)5.6 溢流堰长盘算 (31)5.7 塔体厚度的盘算 (31)5.8 塔设备盘算结果列表 (32)6. 苯酐生产装置其他主要设备选择 (33)6.1 主要附件设备选择 (33)6.2 反响器组设计 (34) (34) (34) (34) (34) (35) (35) (35)参考文献 (36)1. 概述1.1 苯酐简述苯酐，邻苯二甲酸酐，简称苯酐，英文缩写PA（Phthalic anhydride），是一种重要的根本有机化工原料，被认为是十大有机化工原料之一。

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。

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。

+O OO 2V 2O 5CO 2OH 29/2++221.3.1.1.2 工艺流程空气经净化、压缩预热后进入流化床反应器底部，喷入液体萘，萘汽化后与空气混合，通过流化状态的催化剂层，发生放热反应生成苯酐。

反应器内装有列管冷却器，用水为热载体移出反应热。

反应气体经三级旋风分离器，把气体携带的催化剂分离下来后，进入液体冷凝器，有40%－60%的粗苯酐以液态冷凝下来，气体再进入切换冷凝器（又称热融箱）进一步分离粗苯酐，粗苯酐经预分解后进行精馏得到苯酐成品。

万吨/年邻苯二甲酸酐合成工艺设计引言邻苯二甲酸酐（简称PTA）是一种广泛应用于聚酯纤维、塑料瓶、工业纤维等领域的有机化工产品。

随着全球聚酯需求的增加，PTA的生产也变得越来越重要。

本文旨在设计一种每年产量为万吨的PTA合成工艺，以满足市场需求。

原料准备PTA的合成过程主要需要对二甲酸、苯、空气进行处理和反应。

在准备原料阶段，需要进行以下步骤：1.二甲酸的处理：从原料供应商处获取酸度合适的二甲酸，并进行脱色处理，以提高产品的质量。

2.苯的处理：从原料供应商处获取纯度高的苯，并进行脱硫处理，以避免杂质对催化剂的影响。

3.空气的处理：空气中的氧气将作为氧化剂参与反应。

为了确保反应的效果，需要对空气进行滤净处理，以去除杂质。

PTA合成步骤PTA的合成主要通过催化剂的作用，将二甲酸氧化为PTA。

下面是PTA合成的基本步骤：1.催化剂预处理：将催化剂添加到反应器中，并进行预处理。

预处理主要包括催化剂的激活和还原过程，以提高催化剂的活性和稳定性。

2.氧化反应：在反应器中加入预处理后的催化剂，同时向反应器中加入二甲酸和苯。

通过调节反应器中的温度、压力和氧气流量等参数，使得反应在适宜的条件下进行。

在反应过程中，二甲酸将被氧化为PTA。

3.产品分离与精制：反应结束后，需要对反应产物进行分离和精制。

首先，将反应混合物进行冷却，使得PTA凝固为晶体。

然后，将晶体与溶液分离，常用的分离方法包括过滤和离心。

最后，对PTA晶体进行洗涤和干燥处理，以提高产物的纯度和质量。

4.废物处理：在合成过程中会产生一些废物，包括废气和废液。

废物处理需要遵循环保的原则，对废气进行处理和净化，对废液进行处理和回收。

合理处理废物可以减少对环境的污染。

工艺优化为了提高PTA的合成效率和产品质量，需要对工艺进行优化。

以下是一些建议的工艺优化方案：1.催化剂选择：选择适合的催化剂是提高合成效率的关键。

目前常用的催化剂有钴锰体系和钒钛体系，可以根据实际情况选择合适的催化剂。

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 PhthalicAnhydride with an Annual OutputAbstractPhthalic 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 /o-xylene fixed bed oxidation, which o-xylene fixed bed oxidation technology accounts for about 90% of the world's total production capacity. The design ofo-xylene oxidation continuous production of phthalic anhydride, the process is more mature, more information, so the use of the process.The design to determine the production of 6,000 tons of phthalic anhydride reasonable production process; complete with an annual output of 6,000 tons of phthalic anhydride production of all the process calculation (material accounting, heat balance), according to the process to determine the production process equipment size; Schematic diagram, process diagram and equipment diagram with control points.Keywords：Phthalic anhydride O-xylene OxidationProcess Design目录前言 1 第一章设计任务 (2)第1.1节设计题目 (2)第1.2节设计主要内容 (2)第1.3节产品主要规格与参数 (2)第1.4节生产条件 (2)第1.5节基础条件 (3)第二章物料衡算 (4)第2.1节反应器中氧化反应的物料衡算 (4)第2.2节冷凝工段的物料衡算 (7)第2.3节精馏工段物料衡算 (8)第2.5节轻组分塔物料衡算 (8)第三章能量衡算 (11)第3.1节反应器能量衡算过程 (11)第3.2节反应器能量衡算表 (12)第四章主要设备选型及计算 (14)第4.1节基础数据整理 (14)第4.2节塔板数的确定 (16)第4.3节塔径的计算及半间距离的确定 (17)第4.4节塔高的计算 (18)第4.5节溢流堰长计算 (19)第4.6节塔体厚度的计算 (19)第4.7节塔设备计算结果列表 (19)第六章经济计算 (21)第七章设计说明 (22)结论23 参考文献24前言苯酐生产工艺有三种：固定床氧化法、流化床气相氧化法和液相法。

2万吨苯酐项目可行性报告一、概述邻苯二甲酸酐（phthalic anhydride）简称苯酐，缩写PA，分子式C OCOOC8H4O3，结构式:分子量148.1。

苯酐是重要的有机化工原料，在合成树脂工业中用于生产涤纶树脂、氨基树脂、不饱和聚脂和醇酸树脂等。

在染料工业中用于制造蒽醌、氯蒽、三羟基蒽醌等染料中间体和酞氰兰BS、酞氰兰BX、酞氰兰B、等染料。

在塑料工业中用于制造邻苯二甲酸二甲脂（DMP）、邻苯二甲酸二已脂（DEP）、邻苯二甲酸二丁脂（DBP）、邻苯二甲酸二辛脂（DOP）及其混合脂等增塑剂。

这一类增塑剂特别广泛的使用于聚氯乙烯塑料的加工应用中。

此外，苯酐还是制造多种药物、油漆及有机化合物的加工应用中。

此外，苯酐还是制造多种药物、油漆及有机化合物的主要中间体。

我国苯酐消费结构大致如下：45%~50%的苯酐用于制造增塑剂，30%用于生产醇酸树脂和不饱和聚脂，用于其它方面的消耗量约占消费量的20%~25%。

生产苯酐的原料最早以煤焦油萘为主，随着石油工业的发展，石油萘在60年代出现后而成为更有吸引力的原料。

同时，由于石油化工的发展，提供了更加廉价的邻二甲苯，进一步扩大了苯酐生产的原料来源。

所以从60年代开始生产苯酐的原料从萘转向邻二甲苯。

1971年~1976年，法国Rhone-Progil公司和德国BASF公司相继开发了以邻二甲苯为原料固定床气相法生产苯酐“60克工艺”技术（进反应器的混合气含邻二甲苯60g/Nm3）。

90年代以来，BASF公司和W ACKER公司又相继开发了“80克工艺”技术，法国KEUPES又开发了“100克工艺”技术，并进入工业化应用实验。

我国在1973年建设了以邻二甲苯为原料固定床气相法生产苯酐的工业装置。

以后逐渐扩大生产规模。

80年代末期，国内引进DA VY 工艺和BASF工艺，分别建成了一套20000t/a和二套40000t/a工业生产装置，都是“60克工艺”技术，在1990年，国内成功实现了领二甲苯氧化制苯酐“60克工艺”的国产化，并在国内建成5000t/a，10000t/a的多套工业装置，催化剂也实现了国产化。

目录一、设计任务书 (2)(一) 设计题目 (2)(二) 设计条件 (2)(三) 设计步骤及要求 (2)(四) 设计成果 (3)(五) 时间安排 (3)(六) 设计考核 (3)(七) 参考资料 (3)二、文件综述 (6)三、年产2万吨苯冷却器的工艺设计 (12)(一) 确定设计方案： (12)(二) 确定流体的流动空间： (12)(三) 计算定性温度，确定流体的物性参数： (12)(四) 初步估算传热面积 (12)1.苯的流量及热负荷： (13)2.冷却水的用量： (13)3.平均传热温差： (13)4.初算传热面积： (13)(五) 工艺结构和尺寸 (14)1.管径和管内流速： (14)2.管程数和传热管数： (14)3.传热管排列和分程方法： (14)4.壳体直径： (14)5.折流板： (14)6.接管： (15)(六) 核算 (15)1.传热面积核算： (15)1)管程传热膜系数： (15)2)壳程传热膜系数： (15)3)污垢热阻和管壁热阻： (16)4)总传热系数核算： (16)5)传热面积核算： (16)2.换热器流体阻力损失： (17)1)管程阻力： (17)2)壳程阻力： (17)3.管长与管径比： (18)(七) 附属结构的选型 (18)(八) 换热器主要工艺结构尺寸和计算结果一览表 (19)(九) 符号说明 (19)(十) 参考文献 (21)一、设计任务书(一)设计题目年产2万吨苯冷却器的工艺设计(二)设计条件1．生产能力2×104吨每年粗苯2．设备形式：列管换热器3．操作压力：常压4．苯的进出口温度：进口80℃，出口35℃5．换热器热损失为热流体热负荷的3.5％6．每年按330天计，每天24小时连续生产7．建厂地址：兰州地区8．要求管程和壳程的阻力都不大于104Pa9．非标准系列列管式换热器的设计(三)设计步骤及要求1.确定设计方案1)选择列管换热器的类型2)选择冷却剂的类型和进出口温度3)查阅介质的物性数据4)选择冷热流体流动的空间及流速5)选择列管换热器换热管的规格6)换热管排列方式7)换热管和管板的连接方式8)选择列管换热器折流挡板的形式9)材质的选择2.初步估算换热器的传热面积S3.结构尺寸的计算1)确定管程数和换热管根数及管长2)平均温差的校核3)确定壳程数4)确定折流挡板、隔板规格和数量5)确定壳体和各管口的内径并圆整4.校核1)核算换热器的传热面积，要求设计裕度不小于10℃，不大于20℃2)核算管程和壳程的流体阻力损失3)管长和管径之比为6—10如果不符合上述要求重新进行以上计算5.附属结构如封头、管箱、分程隔板、缓冲板、拉杆和定距管、人孔或手孔、法兰、补强圈等的选型6.将计算结果列表（见下表）(四)设计成果1. 设计说明书（A4纸）1)内容包括封面、任务书、目录、正文、参考文献、附录2)格式必须严格按照兰州交通大学毕业设计的格式打印2. 换热器工艺条件图（2号图纸）（手绘）(五)时间安排1)第十九周——第二十二周2)第二十二周的星期五（7月20日）下午两点本人亲自到指定地点交设计成果，最迟不得晚于星期五的十八点钟(六)设计考核1)设计是否独立完成2)设计说明书的编写是否规范3)工艺计算与图纸正确与否以及是否符合规范4)答辩(七)参考资料1.《化工原理课程设计》贾绍义柴诚敬天津科学技术出版社2.《换热器设计手册》化学工业出版社3.《化工原理》夏清天津科学技术出版社换热器主要工艺结构尺寸和计算结果一览表二、文件综述1.换热器简介：换热器就是用于存在温度差的流体间的热交换设备，换热器中至少有两种流体，温度较高则放出热量，反之则吸收热量。