摘 要

本次设计的主要目标产物是综合性能最佳的有机高分子材料聚酰亚胺的重要原料。聚酰亚胺具有出众的热稳定性、优良的机械性能、可耐极低温度、不溶于有机溶剂、具有很高的耐辐照性能、无毒无害性质稳定等性质。聚酰亚胺作为一种特种工程材料，在航空、航天、微电子激光等领域，充分发挥自己的价值。而本设计的主要目标产物，单氯代苯酐，就是聚酰亚胺最主要的合成原料。

单氯代苯酐不光是聚酰亚胺的主要生产原料，其拥有活泼的C—Cl化学键以及具有活性的酸酐基团，使其自1881年在实验室制得以来，在多个领域拥有非常广泛的应用价值。在医药、胶黏剂、农药、以及染料领域，也有很大的应用价值。

但经过了多年的发展，合成单氯代苯酐的工艺路线依旧不完备，合成方法多样，本设计采用的邻二甲苯三步法是较为先进的一种工艺，这个工艺的关键在于统一氧化后再进行分离，以及产生的三废较少，更为经济高效。

本设计主要包含以下内容：单氯代苯酐的性状和应用情况、国内外单氯代苯酐的合成路径探讨、生产工艺的确定、相关的化工设计及计算以及三废的处理方案。

关键词：单氯代苯酐；邻二甲苯；单氯代邻二甲苯；工艺设计。

Abstract

The main target product of this design is an important raw material of the organic polymer material polyimide with the best comprehensive performance. Polyimide has excellent thermal stability, excellent mechanical properties, can withstand extremely low temperatures, is insoluble in organic solvents, has high radiation resistance, non-toxic and harmless properties and stable properties. Polyimide, as a special engineering material, fully exerts its value in the fields of aviation, aerospace, microelectronic laser and so on. The main target product of this design, monochlorophthalic anhydride, is the main synthetic raw material of polyimide.

Monochlorophthalic anhydride is not only the main raw material for the production of polyimide, it has active C—Cl chemical bond and active acid anhydride group, which has been produced in the laboratory since 1881 and has a very wide range in many fields. Application value. In the fields of medicine, adhesives, pesticides, and dyes, it also has great application value.

However, after years of development, the process route for the synthesis of monochlorophthalic anhydride is still incomplete, and the synthesis methods are diverse. The three-step o-xylene method used in this design is a more advanced process. The key of this process is to unify the oxidation and then It is more economical and efficient to carry out separation and produce less waste.

This design mainly includes the following contents: the properties and application of monochlorophthalic anhydride, the discussion of the synthesis route of monochlorophthalic anhydride at home and abroad, the determination of production process, the related chemical design and calculation, and the treatment plan of the three wastes.

Keywords: monochlorophthalic anhydride; o-xylene; monochloro-o-xylene; process design.

目录

摘要 1

Abstract 2

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 设计背景 1

1.3 产品性质 2

1.4 设计内容 2

第二章 生产工艺的选择 3

2.1 工艺方案的选择 3

2.1.1 苯酐气相热氯法 3

2.1.2 苯酐气相光氯法 4

2.1.3 邻二甲苯三步法 4

2.2 流程设计 5

2.2.1 邻二甲苯氯化过程设计 5

2.2.2 单氯代邻二甲苯氧化过程设计 5

2.2.3 单氯代苯酐精馏过程设计 5

第三章 物料衡算与能量衡算 6

3.1 物料衡算 6

3.1.1计算基准 6

3.1.2 氧化反应工段 6

3.1.3 氯化反应工段 7

3.2 热量衡算 7

3.2.1 化合物比热容的计算 8

3.2.2 氯化反应热计算 8

3.2.3 氯化釜能量衡算 8

第四章 主要设备设计选型 9

4.1 设备计算与选型 9

4.2 氯化反应器 9

4.2.1 筒体的计算及校核 9

4.2.2 封头的计算及校核 10

4.2.3 搅拌轴和搅拌器的设计 11

4.2.4 容器支座的选型 12

4.2.5视镜的选型 12

4.2.6 人孔的选型 13

4.2.7 温度计的选型 13

4.2.8 压力计的选型 13

4.3 氯气储罐 14

4.4 邻二甲苯储罐 14

4.5 单氯代邻二甲苯中间储罐 14

4.6 单氯代苯酐中间储罐 15

4.7 精馏塔 15

4.8 离心泵 15

4.9 风机 16

4.10 固定床反应器 16

第五章 车间布置 17

5.1 车间布置原则 17

5.2 储罐的布置 17

5.3 反应釜的布置 17

5.4 换热器的布置 18

5.5 塔设备的布置 18

5.6 设备布置要点 18

第六章 三废处理 20

6.1 三废处理 20

6.2 废气 20

6.3 废液 20

6.4 废渣 21

结论 22

参考文献： 23

第一章 绪论

1.1 引言

如今，聚酰亚胺在生活中的用途十分广泛，小到电缆的绕包材料，大到航空航天用到的薄膜、塑料、粘合剂以及各种复合材料，近到常用作隔热的泡沫塑料，远到经得起千次消毒的医用器具。聚酰亚胺凭借其优异的理化性质，在人们的生活中占据相当重要的地位。

随着自然资源的开采，可重复使用且性质优异的新型复合材料的占比将逐渐加大，如何低成本的合成聚酰亚胺的问题已被解决，但其重要原料单氯代苯酐的合成，依旧是困难的。