邻苯二甲酸二辛酯生产工艺规程

1邻苯二甲酸二辛酯生产工艺规程编号：Q/TRB-Z04.7-1:2003天津溶剂厂二○○三·六2一、概述1．产品名称：邻苯二甲酸二辛酯学名：邻苯二甲酸-2-乙基己酯别名：绝缘级二辛酯英文简称：DOP2．产品的分子式、结构式、分子量分子式：43824OHC结构式：分子量：390.623．产品的理化性质①性状：无色或微黄色非水溶性的油状液体，能与乙醇、丙酮等有机溶剂相混溶，不溶于水。②物理常数沸点：370℃（1.0325×105Pa,760mmHg）折光率：1.4859（20℃）闪点：218.33℃（开杯）粘度：81.4CP（厘泊）（20℃）相对密度：0.9861（20℃）燃点：241℃冰点：-55℃熔点：-16℃流动点：-41℃体积电阻：11101（·cm）比热：（50～150℃）平均为0.57卡/克蒸发热：23.6千卡/克分子COCH2CH(CH2)3CH3OC2H5C2H5COCH2CH(CH2)3CH3O3溶解度：在水中小于0.1%（20℃）挥发热：（150℃）20mg/2cm小时4．产品的应用范围本产品是一种性能较好的主增塑剂，由于它具有较好的相溶性，较低的挥发性，较低的抽出性，较好的低温柔软性良好的电器性能及对热和光的抵抗性。因此，除广泛应用于聚氯乙烯薄板、薄膜、人造革、硝酸纤维素、合成橡胶工业外还应用于电缆粒子制造，医疗器械等方面。5．国内外生产工艺及本厂工艺简介目前，国外生产有以下几种工艺：酸性触媒生产工艺（硫酸或对甲基苯磺酸）、非酸触媒生产工艺（金属氧化物，两性触媒，或酯类触媒）及无催化剂工艺，在单元生产方式上有连续法（各工艺单元均连续），半连续法（脱醇、中和连续）及间歇法，目前，国内以硫酸为触媒的生产工艺正在逐步转向非酸触媒的生产工艺，单元生产方式连续法和间歇法兼有。6．我厂目前的生产工艺为间歇法非酸触媒生产工艺。二、产品质量指标1．产品现行质量标准和内控标准注：产品标注的各项指标检验方法均按“增塑剂统一检验方法”规定进行，内控指标各项指标按国家GB/T11406-2001制定，引用GB/T1664-1995；GB/T4472-1984；GB1672-1988；GB/T6489.1～6489.4-2001。Q/12HG3757-2003产品等级指标指标名称优级品绝缘一级品一级品合格品色度（Pt-Co）号≤30404060纯度，%≥99.599.099.099.0密度（20℃）g/cm30.982～0.9880.982～0.9880.982～0.9880.982～0.9884酸度（以苯二甲酸计），%≤0.0100.0100.0150.030水分，%≤0.100.150.150.15闪点，℃≥196195192192热处理后色度（Pt-Co）号≤4050--体积电阻率×1011·cm≥1.01.0--热处理后酸度（以苯二甲酸计），%≤0.0250.025--热处理后体积电阻率，×1011·cm≥1.01.0--三、使用原料及水、电、汽能耗1．所用原料的理化性质及储运和使用时注意事项。①原料的理化性质A．邻苯二甲酸酐（俗称：苯酐）分子式：348OHC分子量：148.12结构式：外观及性状：外观为白色或微带其它色调的鳞片状或结晶粉末，有吸水性，水解成邻苯二甲酸，本品难溶于冷水，溶于热水、乙醇、乙醚、苯和氯仿等。可燃，遇明火、高热、强氧化剂有燃烧的危险，易升华，储运时应避免受潮及燃烧。物理常数：OOCOC5熔点：131.2℃闪点：165℃（开口）自燃点：570℃沸点：295℃密度：1.202g/cm3（140℃）蒸汽压：1mmHg(96.5℃)0.13kPa8.7mmHg(140℃)0.16kPa爆炸极限：1.7～10.4%最小爆炸浓度：0.015g/LGB/T15336-94指标名称指标优等品一级品合格品外观白色鳞片状或结晶性粉末白色微带其它色调的鳞片状或结晶性粉末熔融色度（色度号）≤2050100热稳定色度（色度号）≤50150-结晶点℃≥130.5130.3130.00纯度%≥99.599.599.0游离酸含量%≤0.50.50.5灰分%≤0.05--注：本厂使用标准为优等品、一级品。B．辛醇：（2-乙基己醇）分子式：OHHC178分子量：130.23结构式：外观及性状：无色透明无悬浮物油状液体，有特殊气味，微溶CH3(CH2)3CHCH2OHC2H56于水，能与大多数有机溶剂混溶。对眼结膜及鼻膜有刺激性。本品可燃，遇明火、高热和氧化剂有发生燃烧的危险，储运时应注意以上特性。理化常数：相对密度：0.834（20℃）粘度：10CP(20℃)凝固点：-76℃沸点：183.5℃（760mmHg）闪点：81.11℃折光率：1.4328比热：0.564（卡/克·度）受温度影响密度204d的变化：0.00073/1℃体积膨胀系数（10～20℃）：0.00088/℃汽化潜热：98卡/克·度溶解度（20℃）：辛醇在水中0.1%（重量）水在辛醇中2.6%（重量）共沸组成：（760mmHg）醇20%，水80%；共沸点为99.1℃醇42.1%，水57.9%；共沸点为96.7℃辛醇YQB-07指标名称指标优等品一等品合格品色度（铂-钴）101015密度（20℃）3cm/g0.831～0.8330.831～0.8342-乙基己醇含量%99.599.098.0酸度（以乙酸计）%≤0.010.02羰基化合物含量（以2-乙基己醛计）%≤0.050.100.207硫酸显色试验（铂-钴）#≤253550外观无色透明液体，无悬浮物注：辛醇（2-乙基己醇）允许使用规格：优等品、一级品。C．钛酸四异丙酯分子式：TiOHC42812物化性质：无色或浅黄色透明液体，在潮湿空气中发烟，在水中易分解，溶于多种有机溶剂，毒性未知，具有刺激性作用。遇热、明火、氧化剂有燃烧的危险。沸点：232℃（1333Pa）凝固点：14.8℃熔点：20℃相对密度：0.955（25℃）折射率：1.46粘度：2.11mPa·s闪点：12℃灭火剂：2CO、1211、砂土、干粉钛酸四异丙酯YQB-25项目指标外观常温下无色透明或微黄色液体2TiO含量，%28.0±1.0D．纯碱分子式：32CONa分子量：106物化性质：白色粉末状结晶，与酸起中和反应，易溶于水。碳酸钠YQB-13项目指标优等品一等品合格品外观白色结晶粉末总碱量（以32CONa计），%≥99.298.898.0E．活性炭8外观及性状：黑色粉末、粒状或棒状固体，有很强的吸附性和脱色性。活性炭YQB-14指标名称本厂指标脱色力，（亚甲基蓝）mL≥10水分，%≤5.0外观黑色粉末②原料使用和储运时的注意事项A．2-乙基己醇：应注意储存于通风仓间内，远离火种、热源，应与氧化剂分开。B．苯酐：储存于通风干燥的仓间内，远离火种、热源，应与氧化剂隔离存放。C．钛酸四异丙酯：存放在阴凉通风处，密封保存，与氧化剂等隔离存放。D．碳酸钠：密封保存、防潮、与酸隔离存放。2．原料理论消耗定额苯酐：379.5kg/t，成品；辛醇：666.7kg/t，成品3．动力消耗定额水：0.9t/t电：35kWh/t汽：0.2t/t煤：0.076t/t4．本单位历史最好水平及国内先进水平本单位历史最好水平：苯酐：379.6kg/t（2001年）辛醇：670.0kg/t（2001年）行业先进水平：（山东宏信化工股份有限公司）苯酐：380.0kg/t辛醇：668.0kg/t四、反应原理及工艺条件9（一）反应原理1．酯化工序此工序主要反应是酯化反应即苯酐和辛醇在催化剂和加热的条件下生成邻苯二甲酸二辛酯和水。反应分两步进行。第一步：苯酐和辛酯反应生成苯二甲酸单辛酯，以下式表示：此反应不需要在催化剂作用下即可进行，温度在120～130℃时反应可以基本完成。第二步：苯二甲酸单辛酯和辛醇反应生成苯二甲酸二辛酯和水以下式表示：此步反应需要在Cat钛酸四异丙酯作用下进行，反应液温在225～235℃可以基本完成。酯化反应的总反应式为：此反应为一可逆反应，为使反应尽快向形成酯的方向进行必须将反应过程中生成的水迅速从反应体系中移出（移除水比移除酯来的容易，且有利于提高原料苯酐利用率）。+C8H17OH120130℃～OOCC8H17OCOHOOCOC+2C8H17OHC12H28O4TiOOCC8H17OCOC8H17+H2OOOCOCOOCC8H17OCOH+C8H17OHC12H28O4TiOOCC8H17OCOC8H17+H2O10为加快反应速度，反应过程中采取如下措施：A．加入适量钛酸四异丙酯作Cat，以降低反应活化能。B．增加反应醇的浓度，反应过程中使醇超过反应的理论量，其目的是：a．根据质量作用定律：增加辛醇浓度可以促使反应向生成酯的方向进行，提高苯酐转化率。b．醇与反应体系中的水形成共沸物经冷凝冷却后利用冷凝液辛醇和水的比重差异将水分出（共沸组成为辛醇20%、水80%，该组成下的共沸点为99.1℃）。c．采取常压高温酯化。2．脱醇后处理工序（即间歇脱醇工序）①酯化打料闪蒸闪蒸是一个醇、酯分离过程，采取酯化酸度合格后，利用酯化余热，在真空条件下，将酯化反应过程中过量醇大部分脱出，经冷凝冷却后收集到醇水收集罐中。②处理酸值与降色此工序是为了中和未反应完全的单酯酸，使粗酯酸度合格，同时改善成品色泽、破坏催化剂的处理过程。此工序是一个化学过程。主反应为碳酸钠与未反应完全的单酯酸进行中和反应，其反应式为：副反应为邻苯二甲酸二辛酯的皂化反应，处理时，处理剂加入量过多，物料呈碱性，在操作温度下会发生酯的皂化反应，其反应式为：Na2CO3+H2O+OOCC8H17OCOH+NaHCO3OCONaOOCC8H17+2Na2CO3+2H2OOCONa+2NaHCO3OCONa+2C8H17OHOCOOCC8H17OC8H1711此反应严重降低了酯的收率，而且给后工序造成困难（成品混浊，不易过滤），降低碱水在物料中的停留时间可大大降低该反应速度。③脱醇间歇脱醇也是一个醇、酯分离过程。酯化粗酯经过闪蒸、处理后，利用水蒸气蒸馏原理，从釜底蒸汽分配盘通入活蒸汽与酯化反应中过量醇形成共沸物而蒸出，经冷却后将水分出；为使过量醇脱干净，又在较低温度下操作，保证成品质量，故采取减压操作。活蒸汽是脱醇的一个重要条件，通入量过小醇脱不干净，但通入量过大会影响系统真空度及脱出醇中夹带酯的含量，不利于酯化色泽。因此，通入量要适当，以保证脱醇需要的正常热量及系统真空度。此工序不应有化学反应，但在系统真空度低、活气量太大时会有酯的水解，增大成品酸度，降低酯的收率。3．过滤工序此工序是二辛酯成品精制的最后一个过程，通过密闭网板式过滤机将后处理成品中的活性炭及其它机械杂质除去制得成品，以得入库，此过程是一个物理净化过程，没有任何化学反应。（一）工艺条件（包括物料配比、反应参数等）1．酯化工序：（1）原料配比：分子比：苯酐:辛醇=1:2.6重量比：苯酐:辛醇=1:2.3催化剂为总投料量的0.24‰一次作业投料量（kg）苯酐工业辛醇回收辛醇钛酸四异丙酯1250008000350042．后处理工序：（1）打料闪蒸工艺参数：闪蒸系统真空度要求不低于-0.080MPa；闪蒸后要求物料密度应为：0.9653cm/g～0.9803cm/g（20℃）。（2）中和工艺参数：A．处理剂配比：碱为物料重量的0.15‰～0.35‰；水为物料重量的6‰～9.2‰。中和一次作业投料量（kg）精酯纯碱水130002～580～120B．工艺参数：加碱液时液温：180℃～200℃；加入时间控制在：3分钟以内；系统真空度：不低于-0.080MPa；处理合格时酸度：≤0.01%（以苯二甲酸计）；（3）脱醇工艺参数：系统真空度：不低于-0.080MPa；加处理剂温度：180℃～200℃通入活蒸汽液温：150℃～190℃；通入活蒸汽压力：0.15MPa～0.20MPa；通入活蒸汽时间：通30～40分钟，干蒸10分钟；再通20分钟，再干蒸20分钟后取样验闪点。脱醇合格时物料闪点：≥198℃；脱醇合格时物料色度：≤60#（Pt-Co）；13脱醇合