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各位老師和同學年產5000噸鄰甲基苯甲酸裝置的工藝設計班級：化學工程與工藝092班學號：20214540218姓名：荊鵬飛指導老師：王延飛〔副教授〕2021.05.31設計主要內容1前言2工藝概述3物料和熱量衡算4工藝設備設計和選型5生產車間布置6經濟效益分析7結論8致謝詞鄰甲基苯甲酸〔OTA〕的分子式為C8H8O2，結構為:

目前，鄰甲基苯甲酸〔OTA〕主要應用于農藥、醫藥及有機化工原料的合成，特別是作為生產除草劑稻無草的主要原料；它也是殺菌劑滅銹胺、苯氧菌酯、肟菌酯及除草劑芐嘧磺隆的中間體；同時鄰甲基苯甲酸〔OTA〕還可以用作農藥殺菌劑磷酰胺、香料、氯乙烯聚合引發劑MBPO、間甲酚、彩色膠片顯影劑等有機合成中間體。1前言根據溶劑和鈷催化劑的不同,分為以下3種合成方法,簡單比照見下表：

2工藝概述鈷催化劑

通過比較上述3種合成方法,可以看出用空氣液相氧化法〔環烷酸鈷〕生產鄰甲基苯甲酸的工藝流程簡單、環境污染小、生產本錢一般、產品質量好、對設備的腐蝕性小,最適合于工業化生產，并且具有較大的工業應用價值，所以本設計按照方案2-2進行工藝設計。2.1工藝物料流程圖2.2生產控制參數〔1〕投料配比〔質量比〕鄰二甲苯：環烷酸鈷=100:0.3；鄰甲基苯甲酸〔OTA〕：氨=1:1.02；鄰甲基苯甲酸銨：硝酸溶液〔68%〕=2:1.03。〔2〕反響溫度、壓力和反響時間反響溫度：135℃；反響壓力：0.3MPa；反響時間：6h。

3.1物料衡算物料衡算式：ΣG進=ΣG出+ΣG損+ΣG積式中：ΣG進——輸入物料量總和； ΣG出——離開物料量總和；ΣG損——總的損失量；ΣG積——系統中積累量。本工藝為間歇操作，ΣG積=0，衡算基準為Kg/批。本設計包括催化氧化階段、中和階段、酸洗階段、離心階段和枯燥階段五個局部，各階段物料衡算表及總物料衡算表如下所示：(1)氧化反響釜物料衡算(Kg/批)(2)中和反響釜物料衡算(Kg/批)(3)酸洗反響釜物料衡算(Kg/批)(4)離心機的物料衡算(Kg/批)(5)枯燥器的物料衡算(Kg/批)(6)總物料衡算(Kg/批)

由以上物料衡算可以得到：每批產品的質量為5444.45㎏〔純產品〕。產品中鄰甲基苯甲酸的質量分數為W=5444.45/〔5444.45+101.02〕×100%=98.9%≥98.0%，符合產品質量標準。3.2熱量衡算Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6式中：Q1—所處理的物料帶入設備總的熱量,KJ； Q2—加熱劑或冷卻劑與設備和物料傳遞的熱量〔符號規定加熱劑參加熱量為“+〞，冷卻劑吸收熱量為“-〞〕,KJ；Q3—過程的熱效率,(符號規定過程放熱為“+〞；過程吸熱為“-〞)KJ；Q4—反響終了時物料的焓〔輸出反響器的物料的焓〕KJ；Q5—設備部件所消耗的熱量,KJ；Q6—設備向四周散失的熱量，又稱熱損失,KJ；熱量衡算的基準以每批處理物料即5555.56Kg/批為基準。熱量衡算溫度基準一般規定為25℃,熱量衡算式中各項計算。從上式中可得：Q2=Q4+Q5+Q6－Q1－Q3注意：本設計主要對催化氧化階段進行了熱量衡算。氧化反響釜熱量衡算結果一覽表從上表中可以看出Q2＞０，說明催化氧化過程需要加熱。外界需要輸入氧化反響釜的熱量為2.28×107KJ。4設備設計和選型〔1〕氧化反響釜的設計與計算；〔2〕冷凝器的設計與計算；〔3〕生產設備一覽表〔1〕氧化反響釜的主要結構尺寸表

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10(2)冷凝器的設計與計算選擇固定管板式列管換熱器,其型號為TB/T4717。〔3〕生產設備一覽表5生產車間布置圖6.1

生產班制定員6.2

投資估算6經濟效益核算6.3生產本錢6.4經濟效益評價其中：〔1〕銷售收入=產量×價格=5000×27000=13500(萬元)，鄰甲基苯甲酸單價為27000元/噸。〔2〕利潤總額=銷售收入-總本錢=13500-8343.08=5156.92(萬元)所得稅=利潤總額×25%=5156.92×25%=1289.23(萬元)年凈利潤=利潤總額-所得稅=5156.92-1289.23=3867.69(萬元)注:所得稅按利潤總額的25%計。〔3〕投資回收期=1+〔固定資產投資+折舊費〕/年凈利潤=1+(2132.00+280.00)/3867.69=1.62年(即1年8個月)所以,1年8個月即可收回本錢。1.本設計采用以環烷酸鈷為催化劑的空氣液相氧化法來制備鄰甲基苯甲酸〔OTA〕產品。在135℃，0.4MPa下反響6個小時，該工藝流程短，生產技術成熟可靠，對設備要求不高，產品質量和純度都較高〔98%〕。2.通過物料衡算、能量衡算，本工藝的水和鄰二甲苯可以循環利用，所以可大大地降低原料本錢、減少浪費現象。

7結論3.此次工藝選擇的是攪拌反響釜，選用的材料為00Cr17Ni14Mo2高合金鋼鋼板，反響釜的容積為16m3,反響釜筒體內徑為2400mm，高度為3m。選用框式攪拌器，攪拌器的直徑為2320mm。4.采用間歇式生產工藝，設備簡單，由經濟核算得，工程建成后，總投資8343.08萬元，年凈利潤為3867.69萬元，投資回收期為一年零八個月，由此可看出本工藝收益較高，經濟效益較好。5.本工藝在三廢方面的處理是合理的，不會給