年产500吨马来酸二乙酯车间填料精馏塔设计.doc

1、XX大学本科毕业设计 题目 年产500吨马来酸二乙酯车间工艺设计 填料精馏塔的设计 学生姓名 专业名称 化学工程与工艺 指导教师 20xx 年 5 月 26 日目 录摘 要1Abstract11. 概述21.1 马来酸二乙酯的性状及应用2 1.1.1 马来酸二乙酯的性状2 1.1.2 马来酸二乙酯的应用21.2 马来酸二乙酯的危险性概述21.3 马来酸二乙酯的消防措施31.4 马来酸二乙酯的储存31.5 马来酸二乙酯的操作注意事项31.6 马来酸二乙酯的应急处理41.7 运输注意事项41.8 国内外市场需求42. 马来酸二乙酯的生产工艺介绍52.1 马来酸二乙酯的生产方法5 2.1.1 硫酸催

2、化酯化法5 2.1.2 离子交换法62.2 马来酸二乙酯的生产工艺选择63. 生产工艺63.1 工艺流程图63.2 反应流程74. 精馏概述和填料概述84.1 填料精馏塔设计的依据及其发展状况84.2 塔填料的类型、材质及选择8 4.2.1 填料的类型9 4.2.2 填料材质的类型9 4.2.3 填料塔的选择105. 设计任务与设计条件105.1 要求105.2 条件105.3 设计任务11 5.3.1 精馏塔的物料衡算11 5.3.2 塔板数的确定11 5.3.3 精馏塔的塔体工艺尺寸计算11 5.3.4 填料层压降的计算11 5.3.5 绘制生产工艺流程图，绘制精馏塔设计图116. 精馏塔

3、底物料衡算116.1 马来酸二乙酯的生产产量116.2 各原料加入量及工艺各部分损耗116.3 精馏塔计算数据126.4 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率126.5 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量136.6 物料衡算136.7 精馏塔的模拟计算13 6.7.1 q=1进料14 6.7.2 求精馏塔的气、液相负荷14 6.7.3 操作线方程14 6.7.4 逐板计算法146.8 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算16 6.8.1 操作温度计算16 6.8.2 平均摩尔质量计算16 6.8.3 平均密度计算177.精馏塔的塔体工艺尺寸计算187.1 塔径的计算18 7.1.1 精馏段塔径按

4、第1块板的数据近似计算18 7.1.2 提馏段塔径计算197.2 液体喷淋密度及空塔气速核算（D以圆整后为准）197.3 填料层高度计算207.4 填料层压降计算21结 束 语22参考文献23谢 辞24年产500吨马来酸二乙酯车间工艺设计 填料精馏塔的设计摘 要：顺丁烯二酸二乙酯是一种重要的精细化工中间体，是用于生产有机磷农药马拉硫磷的重要物质，也是合成高分子化合物的单体。本文主要介绍了年产500吨顺丁烯二酸二乙酯车间工艺中分离苯、乙醇共沸物和顺丁烯二酸二乙酯精馏塔的具体设计。根据物料衡算确定了填料精馏塔的工艺参数及塔体类型，得到纯度较大的顺丁烯二酸二乙酯。关键词：苯；顺丁烯二酸二乙酯；填料精

5、馏塔；相对挥发度Process design of worshop with annual output of 500 tons of maleic acid diethyl ester The design of packing distillation columnAbstract: Maleic acid diethyl ester is an important fine chemical intermediates, it is important for material production of organic phosphorus pesticide malathion, a

6、nd it is also the synthesis of macromolecule. This paper mainly introduces the design of packing distillation column process for an annual output of 500 tons of concrete along the separation of benzene, ethanol azeotrope and maleic acid ethyl ester. According to material balance, the types of proces

7、s parameters of packed distillation tower and tower body were determined.Key words: benzene; diethyl maleate; packed column; relative volatility degree.1. 概述1.1 马来酸二乙酯的性状及应用1.1.1 马来酸二乙酯的性状马来酸二乙酯又名顺丁烯二酸二乙酯、失水苹果酸二乙酯、失水苹果酸乙酯，英文名 Diethyl maleate，化学式为，分子量为172.18。结构式为：马来酸二乙酯为无色透明液体，常温常压下稳定。微溶于水，溶于醇、醚、烃等有机

8、溶剂，在碱性溶液中易水解1。30时在水中溶解1.4；水在马来酸二乙酯中溶解1.9，与88.2的水形成共沸混合物，共沸点99.65。熔点（）：-11.5， 沸点（）：225.0， 相对密度（水=1）：1.0687（20），相对蒸气密度（空气=1）：5.93，饱和蒸汽压（kPa）：0.133（57.3），酸碱度（PH值）：1，折光率：1.4415，粘度（mPas，25）：3.14，蒸发热（kJ/mol）：52.3，蒸汽压（kPa，30）：0.30。1.1.2 马来酸二乙酯的应用 马来酸二乙酯主要用于生产有机磷农药马拉硫磷，是合成高分子化合物的单体，用作医药、香料、水质稳定剂等的中间体，还作为溶剂，

9、杀虫剂，高聚物单体，塑料助剂等。1.2 马来酸二乙酯的危险性概述侵入途径：吸入、食入、经皮肤吸收。健康危害：该品粉尘和蒸气具有刺激性。吸入后可引起咽炎、喉炎和支气管炎，可伴有腹痛。眼睛和皮肤直接接触有明显刺激作用，并引起灼伤。慢性影响：慢性结膜炎、鼻粘膜溃疡和炎症。有致敏性，可引起皮疹和哮喘。对眼睛、皮肤、粘膜有一定的刺激作用。 环境危害：该物质对环境有害，建议不要让其进入环境，应特别注意对水体的污染。燃爆危险：其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸，有腐蚀性。与氧化剂能发生强烈反应，引起燃烧或爆炸。若遇高热，可发生聚合反应，放出大量热量而引起容器破裂和爆炸事故。蒸气比空气重

10、，沿地面扩散并易积存于低洼处，遇火源会着火回燃。1.3 马来酸二乙酯的消防措施 有害燃烧产物：一氧化碳、二氧化碳。 灭火方法：尽可能将容器从火场移至空旷处。喷水保持火场容器冷却，直至灭火结束。处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音，必须马上撤离。灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉、沙土灭火。灭火注意事项及措施：消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服，在上风向灭火，尽可能将容器从火场移至空旷处，喷水保持火场容器冷却，直至灭火结束，处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音，必须马上撤离；注意用火灭火无效。1.4 马来酸二乙酯的储存 储存在阴凉干燥通风的地方，远离火种、热源。防

11、止阳光直射。需保持容器密封。应与氧化剂、还原剂、酸类、碱类分开存放，切勿混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。1.5 马来酸二乙酯的操作注意事项密闭操作，提供充分的局部排风；操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程；建议操作人员佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器，穿胶布防毒衣，带橡胶手套；远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备；避免产生粉尘。避免与氧化剂、酸类接触；搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏；配备相应品种数量的消防器材及泄漏应急处理设备；倒空的容器可能残留有害物。1.6 马来酸二乙酯的应急处理迅速撤离泄露污染区人员至安

12、全区，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。周围设警告标志，建议应急处理人员戴好防毒面具，穿化学防护服。不要直接接触泄漏物，尽可能切断泄漏源，防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏：用沙土、蛭石或其它惰性材料吸收。大量泄漏，构筑围堤或挖坑收容，用泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处理。呼吸系统防护：空气中浓度超标时，应该佩带防毒口罩。眼睛防护：戴安全防护眼镜。防护服：穿工作服（防腐材料制作）。手防护：带橡皮手套。其他：工作后，淋浴更衣，注意个人清洁卫生。皮肤接触：脱去污染的衣着，立即用水冲洗至少15分钟。若有灼伤，就医治疗。眼镜接触：立即提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗至

13、少15分钟。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸道畅通，必要时进行人工呼吸或就医。食入：误食者立即漱口，给饮牛奶或蛋清或就医。1.7 运输注意事项运输前应先检查包装容器是否完整、密封，运输过程中要确保容器不泄露、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与氧化剂、还原剂、酸类、碱类等混装混运。船运时，应与机舱、电源、火源等部位隔离。公路运输时要按规定路线行驶。1.8 国内外市场需求 顺丁烯二酸二乙酯是一种重要的精细化工中间体，是用于生产有机磷农药马拉硫磷的重要物质，也是合成高分子化合物的单体。在21世纪的今天，随着我国农业的不断发展，农业越来越受到重视，对有机农药的品种及数量需求也有一定幅度的增长，因此

14、顺丁烯二酸二乙酯的需求也会相应增加，市场前景相当乐观。2. 马来酸二乙酯的生产工艺介绍2.1 马来酸二乙酯的生产方法马来酸二乙酯由顺丁烯二酸酐和乙醇在硫酸存在下酯化制得;也可用阳离子交换树脂为催化剂进行交换转化而得。工业品顺丁烯二酸二乙酯含量98%，每吨产品消耗顺丁烯二酸酐(95%)585kg，乙醇(95%)604kg。马来酸二乙酯的传统生产工艺是用浓硫酸做催化剂，马来酸酐和乙醇酯化反应合成。2.1.1 硫酸催化酯化法 本工艺分有苯正压操作和无苯负压操作2。有苯正压操作 工艺过程为，将一定量的苯和乙醇加入酯化锅，投入顺丁烯二酸酐在搅拌的情况下，向酯化锅滴加浓硫酸，加料后，将温度升至75左右，酯化反应产生的水分与苯、乙醇形成三元共沸物上升到蒸馏塔，塔顶温度保持在65左右，共沸物由塔顶进入冷凝器，被冷凝器冷却到50左右流入分离器分层，分离器蛇管通入低温水，使温度降至25左右，此时上层液体含苯84.5%，水1%，乙醇14.5%，回流入反应锅内继续酯化蒸馏带水，使可逆的酯化反应进行完全。分离器下层水进一步处理，可回收苯和乙醇。当塔顶温度上升至68.2、分离器下层水液位不再上升时，表示反应锅内水分已经全部蒸出，