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对苯二甲酸DOTP的合成工艺

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-01-29 11:20
tags:

-cruise

2021年1月29日发(作者:exported)






















对苯二甲酸二辛酯工艺设计






















































































































































































指导教师







化学工程系课程指导小组










X



X



X




XX


大学课程设计



学院







化学化工学院












专业












学生



















学号















设计题目














对苯二甲酸二辛酯工艺设计


















一、课程设计的内容



主要内容为年产


3000


吨对苯二甲酸二辛酯工艺设计。通过物料衡算和能量衡 算,确定关键


设备的选型和材料,绘制出工艺流程图、反应釜、车间布置图等相关图纸, 对生产过程中的安全


技术、综合利用提出了合理的要求,并进行经济核算。



二、课程设计的要求



1 .


查阅国内外的相关文献不得少于


5


篇 ,完成课程设计任务。



2.


独立完成 给定的设计任务后编写出符合要求的课程设计说明书,要求工艺设计合理,将研


究、


开发的技术及过程开发的成果与过程建设、


经济核算衔接起来;


绘制出必要的设计图纸。



3.


综合应用化学工程和相关学科的理论知识与技能,分析和解决实际问题。



4.


完成课程设计的撰写。



三、文献查询方向及范围



1


.利用学校的清华同方数据库、万方学位论文全文数据库、


Scienc eDirect



ACS(


美国化学< /p>


学会


)


数据库查询卟啉在流动注射化学中 的应用等中英文文献与硕博论文。



2


.主要参考文献



[1]


孙永泰


.

< br>对苯二甲酸二辛酯(


DOTP


)的合成工艺及应用


[M].


塑料制造


, 2008

< p>


4


月刊


.



[2]


沈晓洁


.


由聚酯废料合成


DOTP[J].


抚顺石油学院学报


, 1998



6


月第


2



18




[3]


汪多仁


. DOTP


的非酸催化合成与 应用


[J].


塑料助剂


, 1998< /p>


年第


3



.


[4]


王良、陶红侠,


< p>
富氧化合物


SnO2-ZnO


催化废聚醋合成


DOPT


的研究


[M].

< br>吉林师范大学


学报(自然科学版)



2006



5

< br>月第


6




[5]


Kiyoko


Takamura,


Takatoshi


Matsumoto.


Characterization


of


a


titanium(IV)-porphyrin


complex


as


a


highly


sensitive


and


selective


reagent


for


the


determination


of


hydrogen


peroxide: a computational chemistry approach and a critical review[J]. Anal Bioanal Chem,


2008, 391: 951-961.


I


设计用纸



XX


大学课程设计












1


前言


… ……


.


………………………………………


.



.


……………………………


.1






1.1


性质及用途

< br>…………………


..........................


…………


.


…………


.


………


1






1.2


产品特性



............ ........


………


.......


……………


.


…………


.

< p>
………………


1






1.3 DOTP


对苯二甲酸现状


……………………………………………………

< br>...2






1.4


产品工艺介绍


..............


…………………………….…..

< p>
..


……


.


.……………


2









1.4.1


直接酯交换


......... ..........


…………………………….…..


..< /p>


…………


.2









1.4.2


直接酯化


...............


……


..



..


………………< /p>


.



..



.


………………


..3









1.4 .3


影响酯化反应的主要因素


........


……


.


………………


.



..



.


……


..4


2


工艺设计



.


.....................


……………………………………………… ………


...



..6






2.1


工艺路线设计


………………… ………………


...


…………………………

..6






2.2


生产工艺

< br>………………………………………


...


………………… ………


..6










2.2.1

工艺流程图


…………………………


.


……………


...


……………


..6










2.2.2


生产操作


..

< p>
……………………………


.


………………………… …


.6


3


可行性分析


………………………………………………………………………


10






3.1


工艺可行性分析


……………………… …………………………………


.10






3.2


经济效益可行性分析


………………………………………………… …


.10


结论


.......... ............


…………


.


……….……………………


..



.< /p>


……


...



. .



.


………


.12


参考文献


.................... ..


………….……………………………………


...



.


………


..13


附录


......................


……………


..


……


. . . .



.. .



.



. ..


……………………


.


………


..14



II


设计用纸



XX


大学课程设计



1


前言



1.1


性质及用途



增塑剂是加入高聚物


(


如橡胶、塑料、涂料等


)


中使加工成 型时增加其可塑性能


和流动性能并使成品具有柔韧性。


DOTP


是一种性能优良的增塑剂,由于结构上的不


同,


DOTP


除塑化性能略低于邻苯二甲酸二辛酯外,其它物理机械性能均优于< /p>


DOP



因此


D OTP


具有更广阔的应用领域。目前,


DOTP

< p>
主要用于耐温


70


℃电缆料,也可用


做普通增塑剂。上个世纪七十年代初,


DOTP


首先由美国研制成功并在


1976


年 正式


进入工业应用领域。


我国的研制工作从八十年代初开始,< /p>


开始时主要以酯交换合成工


艺为主,由于电缆料耐温标准由


65


℃级变为


70


℃ 级国际标准的改变,以及我国高碳



(



9



10



)


的生产基本处于空白,因此对苯 二甲酸二辛酯的研制成功既解决


了耐温


70

℃级电缆料的生产用增塑剂问题,原材料又可立足国内,这样


DOTP

< p>
的应用


迅速推开。从


1985

年开始国内着手于直接酯化工艺研究,


1990


年后实现 工业化生产


直接酯化原材料来源广,成本也比较低,产品质量可靠,因此很有发展前途< /p>


[1]




1.2


产品特性




电、热性能好,在


PVC

< p>
塑料电用线护套中可替代


DOP


,也可用于人造革


膜的生产。此外,具有优良的相容性,也可用于丙烯腈衍生物,聚乙烯醇缩丁醛、丁


腈橡胶、硝酸纤维素等的增塑。并起着提高制品硬度和变形性的作用,在丁腈橡胶、


氯丁橡胶、


三元乙丙橡胶等制品中可用作软化剂。


特别用在电缆料上具有较好的增塑


效果和低挥发性,广泛用于要求耐热、高绝缘的各种 制品,是生产耐温


70℃电缆料


及其它要求耐挥发


PVC


制品的理想增塑剂。



用于轿车内的


PVC


制品,能解决 玻璃车窗起雾问题。


DOTP


还用于高级家

具和室内装饰的油漆、涂料及精密仪器的优质润滑剂或润滑添加剂,硝基清漆助剂,


纸张软化剂,聚酯酰胺双向拉伸薄膜,膜塑工艺品,血浆储存袋等。



3.


由于


DOTP


的线型分子 结构和


DOS



DOA


相似,其耐寒性也较好。




的体积电阻率较


DOP



10-20< /p>


倍,而且乃迁移性优异。



5.


由于


DOTP


不含邻苯二甲酸盐,

< p>
不在欧盟及其他国家限制使用的


16


种含邻苯二< /p>


甲酸增塑剂范围内,因此,是一种优良的环保型增塑剂。



1.3 DOPT


原料对苯二甲酸现状


[3]


DOTP


的原料精对苯二甲酸(


PT A


)是一种重要的中间休


,


主要用于


PTB


树脂、纤


维、薄膜、

< p>
PTB


瓶及生产绝缘漆、染料的中间体等。



据统计


,


世界


PTA


总生产能力为


1200



t/a,



2000

年生产能力年均增长速率


- 1 -


设计用纸



XX


大学课程设计




12%


,


总能力将达到


2100



t/a


。亚州生产能力增长迅速


,


< p>
2005


年亚州所占比


率将达到世界总量的


70%


。到


2000


年世界


PTA


将严重过剩


,


从而使


PTA


成为低价而


充裕的原料。由于


PTA


新装置还在陆续建成


,



2000


年亚太地区过 剩量将达


500



t




1995



PTA


国内产量为


76



t


,



40.1



t


。由于产不足需 、扬子石化公司拟



45


< p>
t/a


扩至


60



t/a


,


上海石化股份有限公司将


25



t/a


扩至< /p>


50



t/a


,



津石化公司正建


25



t/a


装置

< p>
,


辽阳石化公司拟将


23



t/a


扩到


35

< br>万


t/a,


济南


化纤总公司将 建设


35



t/a

装置


,


乌鲁木齐拟建


25



t/a


装置


, < /p>


洛阳石化总厂将建


25



t/a


装置。此外,镇海炼化股份有限公司


50



t/a,


海南


3 5



t/a,


汕头

< br>25



t/a


装置都将先后开始 建设。到


2000



,


国内新增能力为


250



t /a,


总产能可



400

< p>


t/a,


社会总需求量


400



t/a


< br>


利用


PTA


原料易得的优势< /p>


,


发展新增塑剂


的生产将会恰逢其时。



1.4


产品工艺介绍



目前使用的


DOTP,


一般都是以对 苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯为原料的工艺路


线合成的


,


这种方法虽然具有产品纯度高、后处理较简单等优点


,


但对苯二甲酸及其


酯均为紧俏化工原料


,


且价格比较贵


,


从而限制了


DOTP


的生产和使用。



1.4.1


直接酯交换


[3]


对苯二甲酸


(TPA)


和辛醇在催化 剂存在下直接酯化而成。过程如图(


1





图(


1



















检验包装



中和水洗



净化压滤





即反应物在催化剂,高温、常压下进行酯交换反应,直到反应物酸值降到


0.2mgKOH/g


以下时酯交换反应已基本完成,然后经过后处理


(

< p>
中和、脱醇等


)


即得成


品 。



反应条件



反应时间:


5~8


小时;



反应温度:

< br>180~220


℃;




反应压力:常压;



供热方式:油锅炉供热;



- 2 -


设计用纸



XX


大学课程设计


< br>投料配比:


DMT




辛醇


=1



2



2.5(


重量比


)




催化剂加量:


0.1



0.2%(


全部投料



量的 重量比


)




技术指标(如表


1





1




色泽



酸值



闪点



体积电阻



加热减量



(碘比色)




mg KOH/g




(开口杯,℃)



< br>Ω



cm




125


℃,

< br>2


小时)




2


*



0.05



210



2


×


10


13



0.2



1.4.2


直接酯化


[3]


对苯二甲酸二甲酯酯


(DMT)


或聚对苯二甲酸乙二醇酯废料与辛醇在催化剂



存在下进行酯交换反应。过程如图(


2





图(


2



























< br>进
















0.2mgKOH/g


下,说明反应已完成,再经中和,脱醇一系列工序即得成品。



反应条件



反应时间:


8~12


小时;



反应温度:

< br>180~230


℃;



反应压力:常压;



催化剂用量:总物料量的


0.1~0.2%


反应物配比:对苯二甲酸:辛醇



=1



2~2.5(


重量比


)




产品技术指标(如表


2




- 3 -

















B


-


T


i


-








中和水洗



净化压滤



检验包装



设计用纸



XX


大学课程设计



主要原材料消耗



苯二甲酸

< p>
450kg/T





辛醇


685kg/T






2


色泽



酸值



闪点



体积电阻



加热减量



(碘比色)




mg KOH/g




(开口杯,℃)



< br>Ω



cm




125


℃,

< br>2


小时)




2


*



0.05



210



2


×


10


13



0.2



1.4.3


影响酯化反应的主要因素



酯交换反应为一均液相(升温


DMT


即熔化)


,反应主要受温度、催化剂加量、原


料配比等因素影响 ,此反应属常见类型,



不累述



1





直接酯化由于反应原料对苯二甲酸特殊的物理、


化学性质,


高温时易升华,


熔点



42 5


℃且不溶于醇及酯化物中,反应过程中有相变化,其反应的动力学特征也不同


于一般均液相反应。


对苯二甲酸酯化反应对苯二甲酸在催化剂存在下加热 进行酯化反


应分两步进行。第一步,对苯二甲酸与辛醇反应生成单酯;第二步,单酯与辛 醇反应


(即


DOTP



。反应式如下:



O


C


8


H


17


O H+HO


C



O


C


OH


COOC


8

< br>H


17


HOOC


COOCH


17


+


H


2


O


COOC


8


H


17


+H


2


O


C


8


H


17


OH+HOOC



C


8


H


17


OOC


反应生成的水和过量的辛醇形成共沸物,


蒸出后,


经冷凝醇水 分离,


醇回流入反


应系统继续参与反应。


反应初期主要是固状的对苯二甲酸与液状的辛醇生成单酯的反


应,在搅拌情况下,反应 混合物呈固液悬浮状态,属非均相反应。而反应第一步是决


定反应速度的步骤,


由于生成的单酯可溶于辛醇中呈均相反应,


故非均相反应速度应


与相界面的大小及相间扩散速度有关。


相界消失,


体系中所进行的反应,


又以双酯化


均相反应为主,

< p>
双酯化的反应速度与反应物浓度、


反应温度、


催化 剂等有关即为动力



学控制过程,


因此 在对苯二甲酸酯化的小试结果进行工业生产放大时,


应充分考


虑 到两者的差异。



反应条件



3




催化剂:


在对苯二甲酸酯化过程中催化剂的加量、


“选择、

物理状态都会对反应


产生影响。我厂选择液体催化剂


B-T i


;该催化剂属非酸性催化剂,加量为总物料量



- 4 -


设计用纸



XX


大学课程设计


< br>的


0.1%~0.2%


。反应温度和压力:由于该反应为 吸热反应,反应温度会直接影响反应


速度,


另外反应温度对转化 率和酯液质量也会产生影响。


由于所用原料辛醇的沸点为



184


℃,因此加压可以做为提高反应速度的一种手段。压力增大, 辛醇沸点升高,整


个体系温度也升高,进而可提高反应速度。



醇酸投料配比:辛醇过量会使反应速度加快,也利于辛醇从体系中抽出。另外,


辛醇如果过量太多会增加回收辛醇的量,


使辛醇消耗提高,


影响粗酯液的后处理。



般采用的比例为,酸


:



=1:2


—< /p>


2.5


。直接酯化法有其广阔的发展前途,国内众多厂

< p>
家使用效果良好。















- 5 -


设计用纸


-cruise


-cruise


-cruise


-cruise


-cruise


-cruise


-cruise


-cruise



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