【正文】 年產(chǎn) 4500t 富馬酸單甲酯車間工藝設(shè)計 年產(chǎn) 4500t 富馬酸單甲酯車間工藝設(shè)計 課程設(shè)計任務(wù)書 題 目：年產(chǎn) 4500t 富馬酸單甲酯車間工藝設(shè)計 原始數(shù)據(jù)：年產(chǎn)量 4500t，每年生產(chǎn) 300d。 原 料：馬來酸酐，甲醇。其他原料任選。 生產(chǎn)工藝要求：采用間歇法 任務(wù)和要求： 1. 查閱文獻(xiàn)，寫文獻(xiàn)總結(jié)； 2. 生產(chǎn)方法的選擇，流程設(shè)計； 3. 進(jìn)行物料衡算，熱量衡算； 4. 設(shè)備選型及設(shè)計； 5. 投資估算，成本估算； 6. 環(huán)境保護與安全措施； 7. 繪制工藝流程圖和主要設(shè)備圖； 8. 寫設(shè)計說明書。 年產(chǎn) 4500t 富馬酸單甲酯車間工藝設(shè)計 年產(chǎn) 4500t 富馬酸單甲酯車間 工藝設(shè)計 目 錄 課程設(shè)計任 務(wù)書 ?????????????????? 1 第一章 概述 ?????????????? ? ???? 3 第一節(jié) 產(chǎn)品介紹 ????????????????? 3 第二節(jié) 原料介紹 ???????????????? 4 第二章 生產(chǎn)方法的選擇和流程設(shè)計 ????????? 6 第一節(jié) 工藝流程說明及操作步驟 ?????????? 6 第二節(jié) MMF 生產(chǎn)工藝流程框圖 ??????????? 7 第 三 章 物料衡算及能量衡算 ???????????? 7 第一節(jié) 物料衡算 ????? ??????????? 8 第二節(jié) 能量衡算 ???????????????? 9 第四章 設(shè)備計算和選型 ????????????? 14 第一節(jié) 反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)和材質(zhì) ???????????? 14 第二節(jié) 反應(yīng)釜中物質(zhì)的平均密度ρ m 的計算 ?????? 14 第三節(jié) 反應(yīng)釜的計算和選型 ???????????? 15 第四節(jié) 其它設(shè)備的選型 ????????????? 17 第 五 章 投資估算和成本估算 ??????????? 17 第一節(jié) 原料消耗量 ??????? ???????? 17 第二節(jié) 車間水、電、水蒸氣的消耗量 M ??????? 17 第六章 環(huán)境保護與安全措施 ??????????? 19 第七章 主要設(shè)備裝配圖 ????????????? 20 第一節(jié) 反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)圖 ????????????? 20 第二節(jié) MMF 生產(chǎn)工藝流程圖 ?????????? 20 第八章 心得體會 ???????????????? 21 第九章 參考文獻(xiàn) ???????????????? 21 年產(chǎn) 4500t 富馬酸單甲酯車間工藝設(shè)計 年產(chǎn) 4500t 富馬酸單甲酯車間 工藝設(shè)計 第一章 概述 糧食、飼料、食品 、瓜果、蔬菜等防霉殺菌保鮮劑市場上面為有機酸及其鹽，如單甲酸及其鈉鹽、山梨酸及其鈉鹽與鉀鹽、丙酸及其鈣鹽等，然這些均需在 pH 值 5 才有抑菌作用，當(dāng) pH5，則作用大為下降，甚致無效。有機及其鹽防霉防腐保鮮劑用于飲料、罐頭、醬油、醋、食品中才有效，而在飼料中 其 作用 極 微 [1]。 防止飼料霉變是飼料生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題之一，目前大多數(shù)飼料生產(chǎn)廠家采用添加化學(xué)防霉劑來防止飼料霉變，其中富馬酸酯類添加劑以高效、廣譜、低毒、無殘留等優(yōu)點備受青睞。近年關(guān)于富馬酸二甲酯合成與應(yīng)用的研究報道較多，用于飼料和糧食的防霉取得了很好的 效果，然而富馬酸二甲酯對人的皮膚和黏膜有強烈的刺激作用，限制了它的應(yīng)用。富馬酸單甲酯不僅具有富馬酸二甲酯的優(yōu)點，而且刺激性小，抑菌能力強 [2,3]，有望成為富馬酸二甲酯的替代品。 文獻(xiàn) [4]報道富馬酸單甲酯的合成工藝主要有：一是富馬酸與甲醇在催化劑作用下發(fā)生酯化反應(yīng)生成富馬酸單甲酯，由于酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，甲醇用量又不能過量，產(chǎn)品得率較低，并且富馬酸兩個羧基相距較遠(yuǎn)，位阻效應(yīng)小，生成的富馬酸單甲酯容易異構(gòu)化生成富馬酸二甲酯；二是以馬來酸酐為起始原料，與甲醇作用生成馬來酸單甲酯，然后在異構(gòu)化劑的作用下生 成富馬酸單甲酯，該工藝馬來酸酐活性較大，易與甲醇反應(yīng)生成馬來酸單甲酯，位阻效應(yīng)使得生成馬來酸二甲酯的副反應(yīng)難以發(fā)生，且馬來酸酐價格便宜，所以該工藝適合工業(yè)化生產(chǎn)。 富馬酸單甲酯的合成分 2 步進(jìn)行，不同催化體系對反應(yīng)的影響較大，當(dāng)催化體系為磷酸－鹽酸 (酯化反應(yīng)催化劑－異構(gòu)化反應(yīng)所用催化劑，下同 )、硫酸－鹽酸、無－鹽酸、磷酸－氯化鋁、硫酸－氯化鋁和無－氯化鋁時，富馬酸單甲酯得率分別為 %、 %、 %、%、 %和 %[5]。由上可知，以無－氯化鋁催化體系的得率較低，但相差不大， 因為酯化反應(yīng)中馬來酸酐和甲醇的活性比較大，在適宜的溫度下不加酯化催化劑仍能以較高得率得到馬來酸單甲酯。雖然以無－鹽酸催化體系的得率較高，但鹽酸對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，綜合考慮環(huán)保和經(jīng)濟性等因素，本次設(shè)計選用無－氯化鋁催化體系。 第一節(jié) 產(chǎn)品介紹 富馬酸單甲酯，又叫反丁烯二酸 一 甲酯， monomethyl furmarate， 簡稱 MMF，分子量是 ，分子式： C5H6O4，結(jié)構(gòu)式為 COOHH3COOC 年產(chǎn) 4500t 富馬酸單甲酯車間工藝設(shè)計 年產(chǎn) 4500t 富馬酸單甲酯車間 工藝設(shè)計 性狀： 白色晶體粉末，熔點為 ~148℃ ，微溶于冷水 ，易溶于乙醇、丙酮 等 。 用途： 作糧食、食品和飼料的高效廣譜防霉殺菌劑，其抗菌性不受 pH 值 的不影響，能廣泛而有效地抑制環(huán)境中霉菌的滋生，可抑制的細(xì)菌及酵母菌達(dá) 30 多種，其中尤其對黃曲霉素有強烈的抑制作用。 第二節(jié) 原料介紹 （ 1）順酐 又叫馬來酸酐、順丁烯二酸酐、失水蘋果酸酐。 英文名稱為： Maleic anhydride (2,5Furandione) ，分子量是 ，分子式： C4H2O3， 結(jié)構(gòu)式為 ： OO O 性狀： 白色針狀結(jié)晶體，易燃，易升華 。比重 。熔點 ℃。沸點 202℃。閃點 218℉。自燃溫度 890℉。溶于水生成順丁烯二酸。在 25℃下， 100g 溶劑中的溶解度：丙酮 227g、氯仿 、苯 50g。溶于乙醇并生成酯。 用途：本品主要用于制造不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂、絕緣漆、尼龍 農(nóng)藥馬拉松、高效磺胺、增塑劑、紙張?zhí)幚砗椭?、油的防腐劑。亦可用于制造四氫呋喃及富馬酸。 產(chǎn)品質(zhì)量 HGB337660 指標(biāo)名稱 一級品 二級品 含量， % ≥ ≥ 熔點范圍， ℃ 52~53 51~53 水不溶物， % ≤ ≤ 灼燒殘渣， % ≤ ≤ 氯化物（ Cl),% ≤ ≤ 不含 順丁烯二酸和反丁烯二酸試驗 合格 合格 （ 2）甲醇 又名木醇或木精，英文名： Methanol (Methyl alcohol)， 分子量是 ， 分子式： CH4O，結(jié)構(gòu)式： CH3OH 性狀： 無色透明易燃易揮發(fā)極性液體。有毒，飲后能致目盲。比重 。熔點 ℃。沸點 ℃。折射率 。表面張力 達(dá)因 /厘米。閃點 54℉（開杯）。自燃點 867℉。粘度 泊。蒸氣壓 92 毫米汞柱（ 20℃）。能與水和多數(shù)有機溶劑混溶。蒸年產(chǎn) 4500t 富馬酸單甲酯車間工藝設(shè)計 年產(chǎn) 4500t 富馬酸單甲酯車間 工藝設(shè)計 氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限 %(體積 )。 用途：主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多種有機產(chǎn)品。也是農(nóng)藥（殺蟲劑、殺螨劑）、醫(yī)藥（磺胺類、霉素等）的原料或溶劑。甲醇是合成對苯甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯的原料之一。甲醇還是重要的溶劑，亦可摻入汽油替代燃料使用。 產(chǎn)品質(zhì)量 GB33864（精 甲醇）