乙酰檸檬酸三丁酯的生產(chǎn)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-wenkub
2022-08-31 09:36:32 本頁(yè)面
【正文】 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%NaCO3的加入量按殘余酸計(jì)算，消耗堿的理論量的5倍。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92%的檸檬酸實(shí)際需要加入的量為kg，酯化反應(yīng)加入檸檬酸和正定醇的定量比是 n(檸檬酸)：n（正丁醇）=1:4 實(shí)際需加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的正丁醇的量為kg，酯化反應(yīng)結(jié)束后，檸檬酸剩余的量為kg， 正丁醇的量為kg, ++=， ，雜質(zhì)的量為kg。將塔頂蒸出來(lái)的水和正丁醇分為兩部分，%(質(zhì)量%)的水，另一部分為含水2%（質(zhì)量%）的正丁醇。脫酸過(guò)程物料平衡見(jiàn)表4表4 脫酸塔物料平衡表進(jìn)塔物料出塔物料塔釜物料塔頂物料物料名稱物料質(zhì)量（kg）物料名稱物料質(zhì)量（kg）物料名稱物料質(zhì)量（kg）檸檬酸檸檬酸醋酸ATBC催化劑醋酸酐催化劑TBC雜質(zhì)醋酸酐雜質(zhì)TBCATBC雜質(zhì)醋酸酐醋酸合計(jì)合計(jì)合計(jì) 中和過(guò)程 脫酸后的物料需要進(jìn)入中和釜進(jìn)行中和，,，㎏對(duì)以上三種物料做物料衡算可知，酸性物質(zhì)理論上消耗碳酸鈉的質(zhì)量：反應(yīng)一：106=㎏反應(yīng)二：106=㎏反應(yīng)三：106=㎏++=㎏5=㎏=㎏中和后剩余NaCO3量為㎏中和反應(yīng)后水的質(zhì)量為18+318+=㎏生成CO2的量為4444+44=㎏=㎏中和后TBC全部進(jìn)入到ATBC中，㎏。=㎏進(jìn)入水洗釜水的質(zhì)量為㎏水洗釜的物料平衡表見(jiàn)表6表6 水洗釜的物料平衡表進(jìn)水洗釜物料出水洗釜物料物料名稱物料質(zhì)量（kg）物料名稱物料質(zhì)量（kg）物料名稱物料質(zhì)量（kg）ATBC碳酸鈉ATBCTBCATBCTBC碳酸鈉水雜質(zhì)水水雜質(zhì)合計(jì)合計(jì)合計(jì) 干燥過(guò)程 計(jì)算依據(jù)：乙酰檸檬酸三丁酯的收率為96%=㎏%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以ATBC計(jì)），進(jìn)入產(chǎn)品中水的質(zhì)量為 %=㎏蒸發(fā)掉的水分為㎏干燥塔物料平衡表見(jiàn)表7表7 干燥塔物料平衡表進(jìn)干燥塔物料出干燥塔物料物料名稱物料質(zhì)量（kg）物料名稱物料質(zhì)量（kg）物料名稱物料質(zhì)量（kg）ATBC水ATBCTBCATBCTBC水水雜質(zhì)雜質(zhì)合計(jì)合計(jì)合計(jì)總物料平衡見(jiàn)表8表8 總物料平衡表進(jìn)料出料物料名稱質(zhì)量（㎏）物料名稱質(zhì)量（㎏）92%檸檬酸檸檬酸鈉98%正丁醇正丁醇催化劑氨基磺酸鈉97%醋酸酐353TBC水水碳酸鈉雜質(zhì)乙酸鈉ATBC二氧化碳碳酸鈉催化劑醋酸酐醋酸合計(jì)合計(jì) 能量衡算 所用常數(shù)查《搪玻璃容器》[9] （1） K不銹鋼=(hm2℃) 不銹鋼的傳熱系數(shù) K搪玻璃=(hm2℃) 搪玻璃的傳熱系數(shù) = KJ/(hm2℃) 搪玻璃導(dǎo)熱系數(shù) b= 搪玻璃的壁厚設(shè)計(jì)傳熱面積/計(jì)算傳熱面積=反應(yīng)熱數(shù)據(jù)：查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》[10]H酯化反應(yīng)=H乙?；磻?yīng)=（2） 計(jì)算物質(zhì)的汽化潛熱H值及恒壓熱容Cp熱量衡算中所用物料在不同溫度下的恒壓熱容Cp值見(jiàn)表9，不同物質(zhì)的汽化潛熱見(jiàn)表10表9 不同物料在不同溫度下的Cp值 J/(mol℃)溫度（℃）檸檬酸正丁醇TBCATBC醋酸酐醋酸水備注2025317585表10 不同物質(zhì)的汽化潛熱H值 J/mol溫度，℃正丁醇水醋酸醋酸酐305120838266944560642502088525328454334115815038169 酯化釜 （1） 酯化釜物料 由表1可知，進(jìn)入酯化釜的物料有檸檬酸： 正丁醇： 進(jìn)入酯化釜的其他物料均看做水，則水得量為： 8%+2%= （2） 升溫假設(shè) 假設(shè)物料由室溫（20℃）℃，物料所含水在1h（℃）完全蒸發(fā)。（kg/h物料在加熱的過(guò)程中，有5%熱量損失，所以Q1=。 =m2取=（6） 酯化釜加熱所需蒸汽量Q總=Q1+Q2+kJ18=㎏選取Q1計(jì)算蒸汽最大流量，則12=㎏/h 酯化釜第一冷凝器（1） 上升氣體流量的最大值是在酯化蒸發(fā)階段。 （2） 估算傳熱面積 物料在冷凝過(guò)程中有5%的熱量損失，所以Q= =m2 = （3） 冷凍水的最大流量10= 脫醇釜 （1） 物料量 脫醇用時(shí)4小時(shí)，將正丁醇和水均按照正丁醇來(lái)計(jì)算，那么正丁醇的質(zhì)量為 +=以每小時(shí)計(jì)算，即其余按TBC計(jì)算為：脫醇過(guò)程為減壓操作，當(dāng)絕壓為2666 時(shí)，正丁醇的沸點(diǎn)是42℃。 （2） 估算換熱面積： 在冷凝過(guò)程中，有5%的熱量損失，所以Q=192653. ℃ = = （3） 冷凍水的最大流量 10= 乙?；?） 物料量，進(jìn)入乙?；臋幟仕崛□ィ═BC）其余的物料均按乙酸計(jì)算為：= （2） 升溫假設(shè)反應(yīng)物料從室溫（20℃）在1小時(shí)之內(nèi)升到85℃，然后在85℃下反應(yīng)2小時(shí)，在反應(yīng)過(guò)程中有50%的乙酸被汽化。 （3） 升溫過(guò)程吸收的熱量 由式，得 在升溫的過(guò)程中有5%的熱量損失，所以= （4） 氣化過(guò)程吸熱 由式，得 在汽化過(guò)程中有5%的熱量損失，所以= （5） 估算換熱面積 ， 則℃ m2 取 （6） 蒸汽量計(jì)算 蒸汽量的最大值由計(jì)算，則 脫酸塔的塔頂冷凝器 (1) 在脫酸過(guò)程中上升的氣體中， 冷凍水由0℃升到12℃；物料由36℃降至12℃，平均溫度24℃。符合工藝設(shè)計(jì)的要求。換熱面積是2的 酯化回流罐酯化液的最大流量：， 由（41）得，平均密度= 按貯存1小時(shí)的量計(jì)，所需回流罐容積為 (1/)=5m3 通過(guò)查《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明手冊(cè)》[11]得，選擇回流罐的類型是錐形底平蓋容器系列。 脫醇塔 ，進(jìn)入脫醇塔物料如下：檸檬酸：； 正丁醇：； 水：； 氨基磺酸：㎏TBC：； 雜質(zhì)：； 合計(jì)：密度取近似值1000，脫醇塔釜的體積為： =因?yàn)檗D(zhuǎn)入脫醇塔物料的腐蝕性很強(qiáng)，所以應(yīng)該選擇搪玻璃材質(zhì)的塔釜。C（,1mm Hg） 225176。當(dāng)P=2666Pa(20mmHg)時(shí)， 解得，T=, 即t=℃ 通過(guò)查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》[14],當(dāng)壓力為2666Pa(20mmHg)時(shí)，正丁醇的沸點(diǎn)為t=℃把該溫度代入（42）的安托因方程式，即可得出ATBC的飽和蒸汽壓為 解得通過(guò)查《化學(xué)工程手冊(cè)》[13],正丁醇的安托因常數(shù)為A=, B=, C=當(dāng)T=，代入安托因方程式，解得正丁醇的飽和蒸氣壓為
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