目 录
1. 概 述....................................................... 4
1.1 苯酐简述.................................................................................................. 4 1.2 苯酐的一般性状[2] ................................................................................. 4 1.3 苯酐的生产方法概述.............................................................................. 5
1.3.1 萘法概况........................................................................................ 6 1.3.2 邻法概况........................................................................................ 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 反应原理.................................................................................................. 9 2.3 苯酐生产工艺催化剂............................................................................ 10
2.3.1 苯酐催化剂的选择...................................................................... 10 2.4 工艺流程简述[4] ................................................................................... 11
2.4.1 氧化部分...................................................................................... 11 2.4.2 冷凝回收...................................................................................... 12 2.4.3 尾气洗涤...................................................................................... 12 2.4.4 预处理.......................................................................................... 12 2.4.5 结片包装...................................................................................... 13 2.4.6 废液焚烧...................................................................................... 13 2.5 工艺流程方块图.................................................................................... 14 3. 物料衡算.................................................... 14
3.1 反应器中氧化反应的物料衡算............................................................ 15
3.1.1 氧化反应过程的衡算基准.......................................................... 15 3.1.2 氧化反应过程的物料衡算图...................................................... 15
3.1.3 氧化反应过程的物料衡算：...................................................... 15 3.2 冷凝工段物料衡算................................................................................ 19 3.3 精馏工段物料衡算................................................................................ 20
3.3.1 物料衡算：.................................................................................. 20 3.3.2 轻组分塔物料衡算...................................................................... 21
4. 能量衡算.................................................... 22
4.1 热量衡算方程式.................................................................................... 23 4.1 反应过程的能量方框图........................................................................ 23 4.2 反应器能量横算过程............................................................................ 23
4.2.1 Q1和Q4的计算 ............................................................................ 23 4.2.2 过程Q3的计算 ............................................................................ 24 4.2.3 Q5的计算 ................................................................................... 25 4.2.4 Q2的计算 ................................................................................... 25 4.3 反应器能量衡算表................................................................................ 25 5. 精馏塔的工艺设计及选型...................................... 26
5.1 确定操作条件........................................................................................ 26 5.2 基础数据整理........................................................................................ 26 5.3 塔板数的确定........................................................................................ 29 5.4 塔径的计算及板间距离的确定............................................................ 30
5.4.1 精馏段.......................................................................................... 30 5.4.2 提馏段.......................................................................................... 30 5.5 塔高的计算............................................................................................ 31 5.6 溢流堰长计算........................................................................................ 31 5.7 塔体厚度的计算.................................................................................... 31 5.8 塔设备计算结果列表............................................................................ 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 反应器组设计........................................................................................ 34
6.2.1 固定床列管反应器设计：.......................................................... 34
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6.2.2 熔盐循环泵：.............................................................................. 34 6.2.3 电加热器...................................................................................... 34 6.2.4 熔盐冷却器.................................................................................. 34 6.2.5 蒸汽过热器.................................................................................. 35 6.2.6 邻二甲苯汽化器.......................................................................... 35 6.2.7 熔盐调节阀.................................................................................. 35
参 考 文 献 ................................................... 36
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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），是一种重要的基本有机化工原料，被认为是十大有机化工原料之一。苯酐主要用于制造增塑剂、聚酯树脂和醇酸树脂，此外，还可用于生产涂料、医药、农药、糖精等。我国苯酐最主要的用途是生产邻苯二甲酸酯类增塑剂，如邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、混合酯等，该类增塑剂大量用于聚氯乙烯塑料制品的加工；其次是用于生产醇酸树脂和氨基树脂涂料。苯酐还可以用于不饱和聚酯的生产，在染料工业中用以合成蒽醌，在颜料生产中合成酞青兰BS、酞菁蓝CT、酞菁蓝B等颜料；在医药工业中用于制备酚酞，在农药生产中用于亚胺磷等中间体的生产。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。
1.2 苯酐的一般性状[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，沸点以下易升华，有特殊轻微刺激性气味。分子式C8H4O3，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）苯酐的物理常数如下： 分 子 式： C8H4O3 ；C6H4(CO)2O 分 子 量： 148.12 C A S 号： 85-44-9 沸 点： 284.5℃ （101KPa） 凝 固 点： 131.11℃ (干燥空气) 熔 点： 130.5℃ 三 相 点： 131.00℃ 自 燃 点： 584℃
密 度： 相对密度(水=1)：1.53； 相对密度(空气=1)：5.10 闪 点： 151.7℃（开杯） 蒸 汽 压： 0.13 kPa/96.5℃
溶 解 性： 不溶于冷水，溶于热水、乙醇、乙醚、苯等多数有机溶剂
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熔 融 色 度（色度号） ≤ 100 热稳定色 度（色度号） ≤ 150 结 晶 点 ≥ 130.0℃ 纯 度 ≥ 99.5% 游 离 酸 含 量 ≤ 0.5% 稳 定 性： 稳定 危险标记： 20(腐蚀品) （2） 苯酐的热力学常数
比 热 容： 0.4229 J/g.K (90K) 0.7637 J/g.K (200K) 1.0999 J/g.K (300K) 熔 融 热： 23.446 kJ/mol (131℃) 升 华 热： 88.76 kJ/mol (131℃)
燃 烧 热： 3264.9 kJ/mol (25℃ 气体) 3259.9 kJ/mol (25℃ 固体) 生 成 热： -373.6 kJ/mol (25℃ 气体) -460.7 kJ/mol (25℃ 固体) 绝 对 熵： 179.6 kJ/(mol.℃) (25℃) 生成自由能： -332.6 kJ/mol (25℃) 溶 解 热： 43.96℃ （在25℃水中） 水合常数： 0.607 (25℃) 临界常数： 温度tc ,K: 810 压力pc ,Mpa: 4.61 密度ρc ,g/cm3:0.402 压缩因子Zc:0.26
1.3 苯酐的生产方法概述
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。邻二甲苯固定床氧化技术占美国总生产能力的82%，西欧的86%和日本的58%。由于萘法生产方法受到原料、消耗、成本等方面的限制，所以该生产方法受到了影响，
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