【正文】 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 400噸 /年乙酰檸檬酸三丁酯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) Process design of 400 t/a acetyl tributyl citrate production 學(xué) 院 ： 化學(xué)工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) ： 化學(xué)工程與工藝 化工 051 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào)： 050511106 指導(dǎo)教師 ： 許前會(huì)（副教授） 2021 年 6 月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要 400 噸 /年 乙酰檸檬酸三丁酯 生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 摘 要： 對(duì) 年產(chǎn) 400 噸無(wú)毒增塑劑乙酰檸檬酸三丁酯 生產(chǎn)進(jìn)行了 工藝設(shè)計(jì) 。概述了乙 酰 檸檬酸三丁 酯 的性質(zhì) 、 用途 和發(fā)展 前景 ；在 綜合比較 各種工藝的基礎(chǔ)上，確定 了以檸檬酸、正丁醇、醋酸酐為原料 ， 以 氨基磺酸和 大孔強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂為催化劑 生產(chǎn) 乙 酰 檸檬酸三丁 酯的工藝流程 。依據(jù)工藝設(shè)計(jì)的程序，按操作單元進(jìn)行物料衡算，確定了每個(gè)操作單元進(jìn)出物料量。對(duì)工藝中涉及到的換熱系統(tǒng)均進(jìn)行了 熱量衡算，確定了各換熱器的換熱面積和加熱蒸氣、冷卻水、冷凍水的消耗 量 。結(jié)合物料衡算、熱量衡算和工藝設(shè)計(jì)要求， 設(shè)計(jì) 了主要設(shè)備 ， 計(jì)算了脫醇塔、脫酸塔 ，對(duì)輔助設(shè)備進(jìn)行選型。 最后進(jìn)行了工程投資與效益分析 。 關(guān)鍵詞： 乙酰檸檬酸三丁酯； 工藝設(shè)計(jì) ； 物料衡算 ； 熱量衡算 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要 Process design of 400 t/a acetyl tributyl citrate production Abstract: It was designed that 400t/a innocuous elasticizer acetyl trinbutyl citrate production dissertation introduced the property and use of acetyl trinbutyl citrate,forecasted its applied foreground..Compared the various processes,the process of synthesizing acetyl trinbutyl citrate was defined,using citric acid,nbutyl alcohol and aceticanhydride as raw material and aminoacid and great hole strong acid cation exchange resin as catalyst. According to the process of technological design,the materialbalance calculation were introduced for each heatbalances were also calculated,the heatexchange area for each heat exchanger,the consumptions of the steam and cooling streams were gotten. According to the material balance,the the thermal balance and the design require,main equipments were designed, the deacidify tower were determined, auxiliary equipment were selected . At last, it conducted the construction invest and benefit analysis. Keywords: acetyl tributyl citrate。 process design。 material balance。 heat balance 目 錄 1 緒論…………………………………………………………………… 1 乙酰檸檬酸三丁酯綜述 ……………………………………………………… 1 國(guó)內(nèi)外 發(fā)展 情況 ……………………………………………………………… 3 反應(yīng)原理……………………………………………………………… ……… 4 本設(shè)計(jì)內(nèi)容說(shuō)明……………………………………………………………… 5 2 工藝流程的確定…………………………………………………………… 5 流程敘述……………………………………………………………… ……… 5 工藝參數(shù)……………………………………………………………… ……… 6 3 物料衡算……………………………………………………………… ……… 7 總物料衡算……………………………………………………………… …… 7 單元操作物料 衡算 …………………………………………………………… 9 總物料平衡表………………………………………………………………… 15 4 熱量衡算 …………………………………………………………… … …… 15 物性數(shù)據(jù) ……………………………………………………………… ……… 15 酯化釜 ……………………………………………………………… ………… 16 酯化釜第一冷凝器 …………………………………………………………… 19 酯化釜第二冷凝器 …………………………………………………………… 19 脫醇釜 ……………………………………………………………… ………… 20 脫醇塔頂冷凝器 ……………………………………………………………… 21 乙?；?………………… …………………………………………… ……… 22 乙?；淠?……………………………………………………………… 23 脫酸塔釜 ……………………………………………………………… ……… 24 脫酸酐塔頂冷凝器 …………………………………………………………… 25 熱量衡算結(jié)果匯總 …………………………………………………………… 26 5 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 …………………………………………………………… 26 6 三廢處理 ……………………………………………………………… …… 41 7 經(jīng)濟(jì)概算 ……………………………………………………………… …… 42 生產(chǎn)裝置投資 ………………………………………………………………… 42 產(chǎn)品成本估算………………………………………………………………… 42 經(jīng)濟(jì)效益分析………………………………………………………………… 43 結(jié)論 ……………………………………………………………… ………………… 44 致謝 ……………………………………………………………… ………………… 45 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………… …………… 46 淮海工學(xué)院 二 〇〇 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 共 47 頁(yè) 1 緒論 乙酰檸檬酸三丁酯（ ATBC）綜述 乙酰檸檬酸三丁酯是一種無(wú)毒增塑劑， 可 用 作耐熱耐光食品包裝 于 乳制品、飲料瓶、瓶制食品的密封圈及醫(yī)療機(jī)械、玩具、無(wú)毒 PVC膜、片材、纖維涂料、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇縮乙醛、聚苯乙烯等的增塑劑、聚偏二氯乙烯的穩(wěn)定劑 。 增塑劑 凡能和樹(shù)脂均勻混合，混合時(shí)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但能降低物料的玻璃化溫度和塑料成型加工時(shí)的熔體粘度，且本身保持不變，或雖起化學(xué)變化，但能 長(zhǎng)期保留在塑料制品中并能改變樹(shù)脂的某些物理性質(zhì)。具有這些性能的液體有機(jī)化合物或低熔點(diǎn)的固體，均稱做增塑劑。 增塑劑的主要作用是減弱樹(shù)脂分子間的次價(jià)鍵（即范德華力），增加樹(shù)脂分子鍵的移動(dòng)性，降低樹(shù)脂分子鏈的結(jié)晶性，增加樹(shù)脂的可塑性。 按照化學(xué)結(jié)構(gòu)分類，增塑劑可以分為以下幾類： （ 1） 脂肪族二元酸酯 （ 2） 苯甲酸酯（系有苯甲酸和一些二元醇、三元醇、季戊四醇等經(jīng)酯化的產(chǎn)品） （ 3） 檸檬酸酯（主要品種是檸檬酸與 C4～ C8單元醇的酯化產(chǎn)品和乙酰化的?；a(chǎn)品） （ 4） 環(huán)氧化合物 （ 5） 氯化烴化合物 （ 6） 磷酸酯（分磷酸脂肪醇酯、磷酸苯酚酯、磷酸混合酯和含 氯磷酸酯） （ 7） 鄰苯二甲酸酯 （ 8） 苯多羧酸酯 （ 9） 石油酯（主要是烷基磺酸苯酯） （ 10） 聚酯 （ 11） 其他（不包括常用的或用量較小的品種，如一些芳香烴化合物、間或?qū)Ρ蕉姿狨?、硬脂酸酯、磺酰胺類以及多元醇的脂肪酸酯）? 增塑劑的選擇原則： （ 1） 和樹(shù)脂有良好的相容性 （ 2） 與聚氯乙烯樹(shù)脂有較好的增塑效率 （ 3） 揮發(fā)性低 （ 4） 耐寒型好 （ 5） 耐熱性好 淮海工學(xué)院 二 〇〇 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) 共 47 頁(yè) （ 6） 耐水、耐油、耐有機(jī)溶劑的抽出 （ 7） 不遷移 （ 8） 無(wú)味、無(wú)臭、無(wú)色、無(wú)毒 （ 9） 耐霉菌好 （ 10） 具有阻燃性或難燃性 （ 11） 電絕緣性能良好 （ 12） 耐污染、耐化學(xué)試劑侵蝕 （ 13） 容易獲得、價(jià)格低廉。 新型增塑劑 —— 乙酰檸檬酸三丁酯（ ATBC） [1][2] 乙酰檸檬酸三丁酯，化學(xué)名 2乙酰基 丙烷 1， 2， 3三羥酸丁酯 (Acetyl tributyl citrate)，國(guó)內(nèi)簡(jiǎn)稱 ATBC，這是無(wú)色無(wú)味油狀液 體，無(wú)毒，溶于許多有機(jī)溶劑，不溶于水，高度耐水解，甚至在沸水中 煮 6 h只水解 %，分子式 C20H34O8， (℃ )、粘度 25℃ ，凝固點(diǎn)－ 80℃ ，閃點(diǎn)(開(kāi)口 )221℃ ， BP173℃ ，大鼠口服 LD50＞ 30 mL/kg體量、貓口服 LD50＞ 50 mL/kg體重、于 25℃ 水中 溶解度 ≤ g/L，市場(chǎng)質(zhì)量指標(biāo)為：外觀為透明液無(wú)雜質(zhì)，色度 ptco＜ ATBC含量＞ %， d(相對(duì)密度 )、酸度 (以檸檬酸計(jì) )＜ mgKOH/g、 FP(開(kāi)口 )221℃ ， 、水＜ %。 結(jié)構(gòu)式如下： C H 3 C O O CC H 2C O O C 4 H 9C H 2C O O C 4 H 9C O O C 4H 9 因?yàn)?ATBC為無(wú)色無(wú)味無(wú)毒又可降解，可溶于多種有機(jī)溶劑而不溶于水及不水解，尤在沸水中煮 6 h亦難水解，與硝基纖維、乙基纖維、氯化橡膠相溶、與醋酸纖維微溶，可作耐熱耐光食品包裝于乳制品 、飲料瓶、瓶制食品的密封圈及醫(yī)療機(jī)械、玩具、無(wú)毒 PVC膜、片材、纖維涂料、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇縮乙醛、聚苯乙烯等的增塑劑、聚偏二氯乙烯的穩(wěn)定劑。 乙烯基樹(shù)脂及其共聚物被增塑后具極好的低溫柔軟性、熱穩(wěn)定性、不變色、不揮發(fā)、不泛黃，甚適作熱封口材料，與金屬有極好的粘合力。用于乙烯基膠乳時(shí)可作乳化劑加入膠乳中，也可在市售的予增塑的膠乳中直接加入。 ATBC于 70年代已廣泛用于醫(yī)療機(jī)械上，又如用作 PVC血漿袋、輸液管等，今又作緩解薄片的增塑劑。當(dāng)前廣泛用于美、英、德、日、荷蘭、意大利、新西蘭等數(shù)十個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家，由它 替代了原用的毒性鄰苯二酸酯類。 ATBC可為生物可降解塑料，它可由聚乳酸酯 90份、 ATBC10份，防粘劑 SiO2含量 99%，粒徑 7 nm 1份，滑爽粉 C17～ C12脂肪族酰胺 1份組成。 ATBC亦可制成淮海工學(xué)院 二 〇〇 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 共 47 頁(yè) 熱收縮拉伸膜，是用上述配方制成 mm薄膜。當(dāng) ATBC與平均分子量 137000的聚乳酸酯成可降解塑料。 ATBC可作潤(rùn)滑劑，它可使馬口鐵壓延時(shí)所得容器表面光滑美觀。 國(guó)內(nèi)外 發(fā)展 情況 乙酰檸檬酸三丁酯的研究現(xiàn)狀 [3][4] [5] 乙酰檸檬酸三丁酯的合成分為檸檬酸與正丁醇酯化反應(yīng)生成檸檬酸三丁酯及檸檬酸三丁 酯乙?；磻?yīng)兩部分，而酯化反應(yīng)是整個(gè)工藝的關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)主要集中在酯化反應(yīng)新催化劑的開(kāi)發(fā)上，尋找高活性，高選擇性，制備工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，對(duì)環(huán)境友好的新型催化劑成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究方向。 磺酸催化劑 對(duì)甲苯磺酸 (PTSA)是一種強(qiáng)有機(jī)酸，其催化活性高、用量少，不易引起副反應(yīng)，產(chǎn)品色澤好，對(duì)設(shè)備的腐蝕性和環(huán)境的污染都較小，