化工工藝設(shè)計-500噸乙酰檸檬酸三丁酯-文庫吧
2025-06-01 05:07 本頁面
【正文】 中含檸檬酸三丁酯10%,乙酰檸檬酸三丁酯20%,其余為活性炭。 第三章 工藝計算及主要設(shè)備設(shè)計 物料衡算 計算基準(zhǔn)年開工時間300天，生產(chǎn)采用間歇式反應(yīng)，每批次物料總用時為8小時（包括反應(yīng)時間與輔助操作時間），采用五班三倒制，物料衡算單位取kg/批。物料衡算中，產(chǎn)物在不同工段的轉(zhuǎn)移中，所產(chǎn)生的損失均記為雜質(zhì)。 計算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1. 酯化工段1) 原料表31 酯化釜原料一覽表項 目質(zhì)量分?jǐn)?shù)檸檬酸90 %正丁醇98 %硫 酸98 %原料摩爾配比：檸檬酸:正丁醇= 1:6%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。20℃時，%（重量），%（重量）。2) 操作參數(shù)表32 酯化釜操作參數(shù)一覽表項 目指 標(biāo)反應(yīng)溫度120℃處理時間（總）8h3) 反應(yīng)數(shù)據(jù)檸檬酸轉(zhuǎn)化率：%TBC收率：%2. 脫醇工段1) 脫醇塔操作參數(shù)表33 脫醇塔參數(shù)一覽表項 目質(zhì)量分?jǐn)?shù)正丁醇出料質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥ 98%塔釜正丁醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤ 1%壓力（絕壓）2666PaTBC收率%2) 脫醇操作計算用假設(shè)A. 硫酸、檸檬酸不會從塔頂蒸出；水和正丁醇均可從塔頂全部蒸出，塔頂蒸出的水和正丁醇分為兩部分，%（質(zhì)量%）的恒沸混合物，另一部分為含水2%（質(zhì)量%）的正丁醇。B. 脫醇塔釜雜質(zhì)（相對于塔釜物料）%，3. 乙酰化工段1) 原料醋酸酐原料純度：98%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）原料摩爾配比：TBC : 醋酸酐 = 1:%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。2) 操作參數(shù)表34 乙酰化釜操作參數(shù)一覽表項 目指 標(biāo)反應(yīng)溫度85℃反應(yīng)時間4h輔助操作時間4h3) 反應(yīng)數(shù)據(jù)TBC轉(zhuǎn)化率：99%ATBC收率：99%4. 脫酸工段1) 脫酸塔操作參數(shù)表35 脫酸塔參數(shù)一覽表項 目質(zhì)量分?jǐn)?shù)輕組分出料質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥ 98%塔釜殘液質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤ 1%壓力（絕壓）2666PaATBC收率%2) 脫醇操作計算用假設(shè)A. 醋酸、雜質(zhì)可全部從塔頂分離出來，而TCB、ATCB、檸檬酸、硫酸則全部留在塔釜。B. 塔釜物料中，醋酸酐占1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；C. 塔頂物料分為兩部分：一部分為含醋酸2%的醋酸酐（進(jìn)入回收罐循環(huán)使用），其余均為醋酸。5. 后處理工段%。 物料衡算1. 計算各單元ATBC與TBC的生成量結(jié)合化工企業(yè)生產(chǎn)特點，選擇一個班產(chǎn)（8小時）為計算基準(zhǔn)。1) 計算ATBC質(zhì)量500103247。(3003)=產(chǎn)品中純ATBC的質(zhì)量%=247。%=根據(jù)脫醇的假設(shè)，ATBC收率為100%。%，因此ATBC質(zhì)量247。%=247。99%=2) 計算TBC質(zhì)量。根據(jù)乙?；磻?yīng)由乙酰檸檬酸三丁酯的質(zhì)量經(jīng)物料衡算得，247。=。247。99%=。247。%=247。%=2. 各操作單元物料衡算1) 酯化過程酯化過程物料衡算簡圖如下： 酯化過程物料衡算圖酯化反應(yīng)化學(xué)方程式如下：由衡算式可得：理論消耗檸檬酸質(zhì)量：247。=理論消耗正丁醇質(zhì)量：247。3=理論生成水質(zhì)量：247。=則：實際需要加入90%檸檬酸質(zhì)量：247。247。90%= 實際需要加入98%正丁醇質(zhì)量：247。6247。247。98%=濃硫酸質(zhì)量：%=酯化反應(yīng)后剩余：檸檬酸質(zhì)量：247。()=正丁醇質(zhì)量： kg 硫酸質(zhì)量： 雜質(zhì)質(zhì)量： 水： 關(guān)于回流罐分相的計算：設(shè)釜液中正丁醇Xkg，回流罐水Ykg，有方程組：X+%Y=，Y+%X=，解的X=,Y=.酯化釜物料平衡表如下：表36 酯化釜物料平衡表序號組分質(zhì)量（kg/批）t/aw%進(jìn)料190%檸檬酸298%正丁醇398%硫酸4進(jìn)料合計出料釜內(nèi)出料5檸檬酸6正丁醇7硫酸8水9TBC10雜質(zhì)分離水相11正丁醇12水13出料合計2) 脫醇過程根據(jù)假設(shè)已知硫酸、檸檬酸不會從塔頂蒸出；設(shè)脫醇塔釜雜質(zhì)（相對于塔釜物料）%，水和正丁醇均可從塔頂全部蒸出，塔頂蒸出的水和正丁醇分為兩部分，%（質(zhì)量%）的恒沸混合物，另一部分為含水2%（質(zhì)量%）的正丁醇。1）對于塔釜物料，有：檸檬酸：；硫酸：；TBC：=雜質(zhì)：(++) =2） 對于塔頂物料，由物料衡算：假設(shè)98%的正丁醇有x kg，%的正丁醇恒沸物有y kg，正丁醇：=水： = 解方程得：x=，y=脫醇塔物料平衡表如下：表37脫醇物料平衡表序號組分質(zhì)量（kg/批）t/aw%進(jìn)塔物料1檸檬酸2正丁醇3硫酸4水5TBC6雜質(zhì)7進(jìn)料合計出塔物料塔釜物料8檸檬酸9硫酸10TBC11雜質(zhì)12塔釜合計塔頂物料1398%正丁醇14%恒沸物15TBC16塔頂合計3) 乙?；^程 乙?；磻?yīng)方程如下： %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），則濃硫酸的需要量為：=，滿足要求不需要補加硫酸。%。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，247。乙酰化反應(yīng)后，出料的檸檬酸、硫酸的質(zhì)量不變。TBC殘余質(zhì)量：247。()=同理算出剩余醋酸酐：生成雜質(zhì)物料衡算：=總雜質(zhì)：+=乙酰釜物料平衡表如下：表38乙酰物料平衡表序號組分質(zhì)量（kg/批）t/aw%進(jìn)料1檸檬酸298%醋酸酐3硫酸4TBC5雜質(zhì)6進(jìn)料合計出塔物料塔釜物料7檸檬酸8硫酸9TBC10雜質(zhì)11醋酸酐12醋酸和水13ATBC14塔釜合計4) 脫酸過程根據(jù)操作條件可假設(shè)醋酸、雜質(zhì)可全部從塔頂分離出來，而TCB、ATCB、檸檬酸、硫酸則全部留在塔釜。已知進(jìn)塔物料，，。設(shè)塔釜物料中，醋酸酐占1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；則根據(jù)物料衡算，檸檬酸，硫酸和TBC質(zhì)量保持不變。塔釜雜質(zhì)估算為5%，=。塔頂物料分為兩部分：一部分為含醋酸2%的醋酸酐（進(jìn)入回收罐循環(huán)使用），其余均為醋酸。根據(jù)此假設(shè)利用物料衡算，設(shè)一部分的醋酸為x kg，另一部分回收的醋酸為y kg。可列出以下方程：=+y= 解得x=，y=因此綜上兩個工段，每班消耗的98%= 脫酸塔物料平衡表如下：表39脫酸物料平衡表序號組分質(zhì)量（kg/批）t/aw%進(jìn)料1檸檬酸2硫酸3TBC4雜質(zhì)5醋酸6醋酸酐7ATBC8合計出塔物料塔釜物料9檸檬酸10硫酸11TBC12雜質(zhì)13醋酸酐14ATBC15塔釜合計塔頂物料12醋酸13雜質(zhì)14醋酸酐12塔頂合計5) 反應(yīng)工段總物料平衡以一班為計算基準(zhǔn)。則物料平衡總表見下表。表310反應(yīng)工段物料平衡總表序號組分質(zhì)量（kg/批）t/aw%進(jìn)料190%檸檬酸298%正丁醇398%濃硫酸498%醋酸酐5水6進(jìn)料合計出料8正丁醇9TBC10醋酸11醋酸酐12水13ATBC14雜質(zhì)15塔釜合計 熱量衡算 計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1. 傳熱相關(guān)數(shù)據(jù) 不銹鋼的傳熱系數(shù) 搪玻璃的傳熱系數(shù) 搪玻璃導(dǎo)熱系數(shù) 搪玻璃壁厚熱損失取5%反應(yīng)熱數(shù)據(jù)：2. 計算
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