年產(chǎn)500噸乙酰檸檬酸三丁酯合成工藝設(shè)計(jì)(已修改)
2024-12-17 23:22 本頁面
【正文】 化工設(shè)計(jì)概論 課程設(shè)計(jì) 論文（設(shè)計(jì)）題目： 年產(chǎn) 500 噸乙酰檸檬酸三丁酯合成工藝設(shè)計(jì) 學(xué) 號： 姓 名： 班 級 ： 化工 072 本 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 2020 年 06 月 08 日麗水學(xué)院化工設(shè)計(jì)課程論文 1 年產(chǎn) 500 噸乙酰檸檬酸三丁酯合成工藝設(shè)計(jì) 【摘要】 本設(shè)計(jì)是以檸檬酸、正丁酵、醋酸酐為原料，濃硫酸為催化劑的年產(chǎn) 500噸無毒增塑劑乙酰檸檬酸 三丁酯的工藝設(shè)計(jì)。本文介紹了乙酰檸檬酸三丁酯的性質(zhì)和用途，展望了應(yīng)用前景，綜合比較了乙酰檸檬酸三丁酯中酯化反應(yīng)和乙?；磻?yīng)催化劑的最新研究進(jìn)展，在綜合考慮了產(chǎn)品收率、工藝成熟程度等因素后，確定了以濃硫酸為催化劑合成乙酰檸檬酸三丁酯。本設(shè)計(jì)方案乙酰檸檬酸三丁酯的總收率達(dá)到了 93． 67％，比目前所研究的其它催化劑的總收率都高。 【關(guān)鍵詞】 檸檬酸三丁酯；乙酰檸檬酸三丁酯；工藝；設(shè)計(jì)。 1項(xiàng)目概況 乙酰檸檬酸三丁酯產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)較為明朗，上游行業(yè)主要是檸檬酸與正丁醇以及醋酸酐，檸檬酸與正丁醇以及醋酸酐價(jià)格的變動影響到乙 酰檸檬酸三丁酯的成本，從而影響到乙酰檸檬酸三丁酯的價(jià)格。醫(yī)療器械、食品包裝等行業(yè)屬于乙酰檸檬酸三丁酯的下游行業(yè)，直接帶動了乙酰檸檬酸三丁酯的需求。 乙酰檸檬酸三丁酯本身產(chǎn)品也在不斷發(fā)展，產(chǎn)品不斷推陳出新，技術(shù)不斷進(jìn)步。檸檬酸與正丁醇以及醋酸酐，檸檬酸價(jià)格的波動與乙酰檸檬酸三丁酯的成本，構(gòu)成聯(lián)動關(guān)系，醫(yī)療器械、食品包裝等是乙酰檸檬酸三丁酯行業(yè)需求的直接動力。 乙酰檸檬酸 三 丁酯 (簡稱 ATBC)是一種具有較大發(fā)展前途的無毒增塑劑，其合成一般采用檸檬酸先與正丁醇酯化，得到檸檬酸三丁酯 (簡稱 TBC)，再同乙酸酐乙?；频?。乙酰檸檬酸三丁酯，學(xué)名 2一乙?；?1， 2， 3丙烷三正丁酯，英文名稱， Acetyl TrinButyl Citrate,簡稱 ATBC，分子式 C20H34O8，分子量 ，為無色或微黃色油狀液體，相對密度 (25℃ )，粘度 0． 0427Pa s(25℃ )，凝固點(diǎn) 80℃，沸點(diǎn) 173℃ ()、343℃ ()，閃點(diǎn) (開杯法 )20℃，折射率 1． 4408(℃ )，揮發(fā)速度(cm2． h)(105℃ )，水解速 度 ％ (100℃， 6h)。在水中的溶解度O． 002g/100cm3 (25℃ )，溶于多數(shù)有機(jī)溶劑，與多種纖維素、乙烯基樹脂、氯化橡膠等相容，與醋酸纖維素、醋酸丁酯纖維素部分相容。 檸檬酸酯類可作為聚合物 (如聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚異丁烯、聚氨脂等 )，共聚物 (如：異丁烯一異戊二烯共聚物，丁二烯～苯乙烯共聚物等 )及各種纖維樹脂 (如：硝基纖維素，乙基纖維素，醋酸纖維素等 )的增塑劑。與其它類型增塑劑相比，它具有麗水學(xué)院化工設(shè)計(jì)課程論文 2 相溶性好，揮發(fā)性小，抽出率和粘度低，且耐熱性、耐寒性、耐旋光性 、耐水性優(yōu)良等特點(diǎn)，其最大優(yōu)點(diǎn)是無毒、無臭、無銹變作用。例如，作為 PVC增塑劑時(shí)，用普通方法混合，產(chǎn)品具有良好的透明度和低溫性，其它各種性能均比 DOP增塑劑有明顯改進(jìn)，因此，它是一類用于食品包裝、兒童玩具、醫(yī)療用品及其它生活用品的優(yōu)良無毒增塑劑。美國食品與醫(yī)藥管理局（ FDA）認(rèn)為乙酰檸檬酸三丁酯是最安全的增塑荊之一。早在 70年代 ATBC就廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械上，如聚氯乙烯血液袋、輸液管等，后來又常用作制造緩解藥片的增塑劑。 檸檬酸酯除用作各種樹脂的助劑外，還可用作醫(yī)藥制品助劑，金屬涂層，衛(wèi)生用品中的除臭劑、香 料和食品添加劑，色譜分析固定相等，應(yīng)用前景十分廣泛。 2乙酰檸檬酸三丁酯生產(chǎn)的目的意義和必要性 本設(shè)計(jì)針對目前國內(nèi)生產(chǎn)及供需現(xiàn)狀，對年產(chǎn) 500噸無毒增塑劑乙酰檸檬酸三丁酯項(xiàng)目進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)中，依據(jù)鄭州大學(xué)乙酰檸檬酸三丁酯小試和放大試驗(yàn)研究結(jié)果，參考國內(nèi)外同類工業(yè)生產(chǎn)的工藝現(xiàn)狀，將生產(chǎn)過程分為酯化、脫醇、乙?；⒚撍?、中和及分離、水洗及分離、干燥、脫色和過濾等 8個(gè)操作單元，通過進(jìn)行物料衡算，確定每個(gè)操作單元進(jìn)出物料量，并由此確定消耗定額，同時(shí)為熱量衡算、設(shè)備選擇、平面布置設(shè)計(jì)、管道設(shè)計(jì)、設(shè)備投資奠定基礎(chǔ) 。 對該工藝中所涉及到的各換熱過程如酯化、脫醇、乙?；⒚撍岬炔僮鲉卧募訜岣?、冷凝器等設(shè)備均進(jìn)行熱量衡算，確定各換熱器的傳熱面積、加熱過程所用加熱蒸氣量和最大加熱蒸氣量、冷卻過程冷卻水消耗量和最大消耗量，為各換熱設(shè)備的選擇和公用工程中涉及到的加熱蒸氣、冷卻水的供應(yīng)提供了依據(jù)。也為設(shè)備平面布置設(shè)計(jì)、管道設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)核算提供必要的數(shù)據(jù)。 結(jié)合對各個(gè)單元所進(jìn)行的物料衡算和熱量衡算，根據(jù)各操作單元所涉及的物料性質(zhì)，對該工藝中所涉及到的設(shè)備進(jìn)行了選擇，其中的定型設(shè)備根據(jù)《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》進(jìn)行選擇，非定型設(shè)備如蒸餾塔 則根據(jù)進(jìn)入蒸餾物料量進(jìn)行必要計(jì)算，確定各塔所需理論板數(shù)，根據(jù)所選填料特性確定所需填料層高度，最終確定各設(shè)備的材質(zhì)和規(guī)格。各個(gè)設(shè)備的選擇為平面布置設(shè)計(jì)、管道布置設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)核算提供更為充分的依據(jù)。 對該工藝中所涉及的酯化反應(yīng)和乙?；磻?yīng)及脫醇、脫酸、干燥等精餾過程，根據(jù)各操作設(shè)備的溫度和壓力，在綜合考慮經(jīng)濟(jì)因素和操作因素的基礎(chǔ)上，對所用的溫度和麗水學(xué)院化工設(shè)計(jì)課程論文 3 壓力測量儀表進(jìn)行選型，為整個(gè)生產(chǎn)工藝的正常操作控制提供依據(jù)。 在前述工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)首先考慮工藝的優(yōu)化組合，合理布置各設(shè)備的位置，充分考慮各工藝管 道所輸送物料的性質(zhì)選擇適當(dāng)材質(zhì)，綜合考慮管道投資和輸送動力消耗選擇合適的管徑，以達(dá)到最佳效益。 在工藝流程設(shè)計(jì)和設(shè)備選擇的基礎(chǔ)上進(jìn)行平面布置設(shè)計(jì)，對于振動設(shè)備布置在一樓基礎(chǔ)上，各儲罐相對集中布置在罐區(qū)，對用量較大的物料和最終的產(chǎn)品貯罐盡可能靠近道路，對回流物質(zhì)料罐盡可能布置在相對較高的位置，利用位能，以達(dá)到優(yōu)化的目標(biāo)。 在管道布置設(shè)計(jì)時(shí)，考慮各設(shè)備的相對位置和管道相對位置，對部分樓層的管道進(jìn)行布置設(shè)計(jì)。 結(jié)合該工藝所用物料性質(zhì)和產(chǎn)品特性，結(jié)合工藝過程中所產(chǎn)生的中間物料以及循環(huán)水和冷凝水的情況，保證企業(yè)安全生 產(chǎn)，并盡可能減輕對環(huán)境的危害，盡量向綠色合成工藝靠攏。 最終對項(xiàng)目的投資與效益進(jìn)行分析，以確定
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