摘要/ Abstract摘 要邻苯二甲酸二丁酯（DBP）是广泛用于塑料加工业中的一种良好的增塑剂。DBP生产工艺主要有三种：间歇法，半连续法和连续法。本设计采用半连续法生产工艺，用邻苯二甲酸酐和正丁醇进行酯化反应，以硫酸作为催化剂，生产工艺包括酯化、中和水洗、脱醇、脱色过滤、废水处理等五个主要过程。本设计说明书主要介绍了生产工艺的选择与确定，物料和能量衡算，主体设备的选型与计算、厂址的选择及厂房布置、以及环境保护与劳动安全。 关键词：邻苯二甲酸二丁酯（DBP）；苯酐；酯化反应；工艺设计iAbstract Dibutyl phthalate (DBP) is widely used in plastics processing industry as a good plasticizer. There are three main processes production of DBP: intermittent, semi-continuous process and continuous process. This design uses the semi-continuous process, with ophthalmic anhydride and n-butanes for etherification to sulfuric acid as a catalyst. Its production processes including five main processes: etherification, neutralization and washed, alcohol, filtering and bleaching, and wastewater treatment. This design specification mainly introduces the selection and determination of production technology, the balance of material and energy,the calculation and selection of main equipment,the site selection and layout of plant,and environmental protection and labor safety. Key Words: Dibutyl Phthalate(DBP); Phthalic Anhydride;Esterification Reaction; Process Designi目录目 录第一章 概述11.1 邻苯二甲酸二丁酯（DBP）的结构与性能11.2 增塑剂的发展趋势11.3 产品需求21.3.1 PVC行业基本情况21.3.2 DBP国内外需求情况2第二章 工艺流程的选择42.1 生产工艺的确定42.1.1 DBP的合成原理42.2 催化剂的选择42.2.1 对甲苯磺酸催化合成邻苯二甲酸二丁酯52.2.2 树脂催化合成邻苯二甲酸二丁酯52.2.3 无机盐催化合成邻苯二甲酸二丁酯52.2.4 杂多酸催化合成邻苯二甲酸二丁酯62.2.5 相转移催化合成邻苯二甲酸二丁酯62.2.6 催化剂的确定62.3 工艺流程的确定72.3.1 生产工艺的对比与选择72.3.2 工艺流程的确定82.3.3 工艺流程介绍9第三章 原料与产品指标113.1 原材料的供应与指标113.1.1 邻苯二甲酸酐113.1.2 正丁醇113.1.3 辅助材料的供应113.2 产品标准及技术参数11第四章 物料衡算134.1 反应釜（R0201）144.2 调配罐（V0202）164.3 粗酯罐（V0203）164.4 水洗釜（V0204）164.5 蒸馏塔（R0202）174.6 过滤器（X0201）184.7 分水罐（V0205）194.8 全装置物料衡算204.8.1 全装置物料平衡计算204.8.2 全装置物料平衡表20第五章 能量衡算225.1 反应釜（R0201）225.1.1 物料吸热225.1.2 反应热225.1.3 反应釜总吸热245.1.4 热载体供热245.2 水洗釜（V0204）245.2.1 热量衡算245.2.2 冷却水用量245.3 蒸馏塔（R0202）255.3.1 物料吸热255.3.2 蒸馏塔总吸热255.3.3 加热蒸汽供热265.3.4 冷凝器冷却水的用量265.3.5 冷却水用量265.4 全装置热量平衡27第六章 主要设备的相关计算及选型286.1 搅拌反应釜286.1.1 反应釜体积286.1.2 反应釜直径和高度286.1.3 壁厚296.1.4 夹套296.1.5 搅拌器设计选型306.1.6 搅拌轴设计316.1.7 传动装置326.1.8 反应釜传热计算336.2 水洗釜356.2.1 水洗釜体积356.2.2 水洗釜直径和高度356.2.3 壁厚366.2.4 传动装置366.3 过滤器376.4 其它设备376.4.1 正丁醇原料储罐376.4.2 正丁醇计量罐386.4.3 搅拌配料罐386.4.4 分液罐386.4.5 混合气体（水、正丁醇）冷凝器386.5.6 DBP产品冷凝器396.4.7 正丁醇进料泵396.4.8 联苯输送泵396.4.9 料液输送泵406.6 主设备一览表41第七章 厂址的选择及厂区布置447.1 厂址选择447.1.1厂址的选择原则447.1.2厂址的选择447.2 厂房布置467.2.1总图布置的选择原则467.2.2 车间平面布置说明46第八章 环境保护与劳动安全478.1 项目拟采用的环境保护标准478.2 环保措施478.3 污染物的排放及处理478.3.1 废渣的来源478.3.2 废渣的处理措施488.3.3 废水与废气488.3.4 噪声控制488.4 安全管理488.5 消防措施和管理488.5.1 消防措施488.5.2 消防管理49参考文献50i第一章 概述第一章 概述1.1 邻苯二甲酸二丁酯（DBP）的结构与性能（1）结构DBP名为邻苯二甲酸二丁酯1，分子式为C16H22O4，相对分子质量为278，结构式为： （2）性能成品邻苯二甲酸二丁酯（DBP）是无色透明液体，可燃，具有芳香气味。凝固点-35 （238 K），沸点340 （613 K），着火点202，蒸气压1.3Pa（20），密度（20）：1.05 g/cm3，折光指数1.4900，闪点157（闭杯）。邻苯二甲酸二丁酯（DBP）是产量和用量最大的通用型增塑剂之一，主要用于聚氯乙烯、纤维素、树脂等的生产，具有色泽浅、毒性低、耐低温、化学稳定性好等特点；同时，DBP可溶于醇、醚、苯等多种有机溶剂，可用作胶粘剂和油墨添加剂或杀虫剂，亦可用于合成橡胶、醋酸纤维等合成材料做软化剂，用途非常广泛，市场需求量大。邻苯二甲酸二丁酯对多种树脂具有很强溶解力。主要用于聚氯乙烯加工，可赋于制品良好的柔软性。由于其相对价廉且加工性好，在国内使用非常广泛，几与DOP相当。但挥发性和水抽出性较大，因此制品耐久性差。该品是硝酸纤维素的优良增塑剂，凝胶能力强。用于硝酸纤维素涂料，有很好的软化作用。稳定性、耐挠曲性、粘着性和防水性皆优。此外，该品还可用作聚乙酸乙烯、醇酸树脂、乙基纤维素、氯丁橡胶以及丁腈橡胶的增塑剂、还可用于制造油漆、粘接剂、人造革、印刷油墨、安全玻璃、赛璐珞、染料、杀虫剂、香料溶剂、织物润滑剂等。最新的研究结果表明，DBP在培养基上能抑制HL-60细胞的生长，是一种具有抗癌功能的试剂。1.2 增塑剂的发展趋势中国塑料制品行业已连续十余年保持良好的发展态势2，实现了稳定健康的发展，而增塑剂是现代塑料工业最大的助剂品种，同时，它也是世界产量与消费量最大的塑料助剂之一。目前，全球塑料助剂的用量估计约为1000万吨/年，其中增塑剂占塑料助剂总产量的比例约为60%。目前增塑剂行业的发展趋势主要有以下几个方面：1、生产方面，主增塑剂如DOP、DBP等趋于连续化大生产，而特殊增塑剂趋于多品种、小批量间歇生产。2、产品方面，传统的、廉价的但安全风险较大的邻苯二甲酸酯类增塑剂逐渐被新型的、安全性相对较高的DOTP(对苯二甲酸二辛酯)、偏苯三酸类增塑剂所取代，这一趋势在国外市场表现显著，而在国内由于价格等其它因素，邻苯二甲酸酯类增塑剂如DOP、DBP等仍将被大量使用。3、我国增塑剂行业经过几十年发展，已经形成一定的规模。目前，我国从事塑料助剂生产的企业已有约1000家，但正向规模化、集约化的方向进行结构调整。4、增塑剂生产趋势向大型化、连续化、微机控制化发展，单套生产能力已经达到 10 万吨/年以上。多品种系列化生产具有适应市场能力强、生产灵活性大的特点，以满足不同塑料加工制品对特殊功能增塑剂品种的需求。1.3 产品需求1.3.1 PVC行业基本情况聚氯乙烯(PVC)是一类性价比优异、用途广泛的高分子合成材料，是世界上最早工业生产化的树脂品种之一，也是五大通用型合成塑料之一。它具有良好的物理及力学性能，目前全球使用量在各种合成材料中高居第二。2008-2014年，全球聚氯乙烯（PVC）的市场需求3以年均4%的速度快速增长，尤其是一些发展中国家，基于基础设施建设的迫切需求，市场需求呈现迅猛增长的态势。作为一个发展中的国家，我国聚氯乙烯树脂需求也将保持快速增长，特别是在建材方面，近年来正处于高速增长期。随着我国市场国际化的步伐加大，聚氯乙烯树脂包装材料和管材在水泥、化肥、粮食、食品、饮料、药品、洗涤剂、化妆品等领域都将有广阔的发展空间，其需求量会有大幅度增长；另外，汽车、通讯、交通等领域对聚氯乙烯树脂的需求也呈高速增长，我国的聚氯乙烯树脂工业仍有较大的发展空间。1.3.2 DBP国内外需求情况我国增塑剂行业经过几十年发展，已经形成一定的规模，目前是亚洲增塑剂生产和消费最大的国家。其中，邻苯二甲酸酯类增塑剂常用作PVC生产中的主增塑剂，用量占增塑剂总量80%的垄断地位。邻苯二甲酸二丁酯（DBP）与PVC相容性好，塑化效率高，毒性很小，是PVC树脂很重要的主增塑剂之一，随着PVC等产品的大量生产，DBP增塑剂的需求量必然大幅增长。DBP的用途4主要包括：（1）大量用于聚氯乙烯(PVC)塑料中作主增塑剂增加制品柔软性，尤其是用作软质制品的塑化剂，其中PVC人造革增塑剂用量约占其用量的50%。（2）用作硝酸纤维素的优良增塑剂，凝胶能力强。（3）用作合成橡胶的增塑剂。（4）用作涂料添加剂。用于硝酸纤维素涂料，有很好的软化作用。稳定性、耐挠曲性、粘着性和防水性皆优。（5）用作聚乙酸乙烯、醇酸树脂、乙基纤维素、氯丁橡胶以及丁腈橡胶的增塑剂。（6）用于制造油漆、粘接剂、人造革、印刷油墨、安全玻璃、赛璐珞、染料、杀虫剂、香料溶剂、织物润滑剂等。DBP的用途如此广泛，尤其PVC行业对其需求量极大，所以我们可以预测：