【正文】 冷凍 綜合能耗 6892 15616 酶化法 15， 432 。為此國內(nèi)學(xué)者通過 對 工 藝的改進(jìn)解決了以上存在的問題。在改進(jìn) 的 工 藝 中 [1句， 一 塔采用側(cè)線出 料 ， 并在一 塔頂部通過使頂液全部回流及調(diào)節(jié)回流罐液位來富 集 乙 醒 ， 然后采取不定期采出頂 液的方法來達(dá)到回收高質(zhì)量分?jǐn)?shù) 的 乙 酷的目的。國內(nèi)學(xué)者通過向殘液中加入水和適當(dāng)?shù)拇呋?劑 [17]， 并在加 熱 的 條 件下 使乙縮醒分解生成乙醇和乙 酶 ， 此 時將殘液中得到的乙醇 、 乙 醒 和 乙 酸 乙 酶回收再 利 用 ， 不 僅降低 了 乙 醒和乙醇原料的單 耗 ， 而且有效的減少了環(huán)境的污染。 本課題研究的目的和意義 乙酸乙酶是用途廣泛的重要 化 工 產(chǎn)品。其 次 ，國內(nèi)約有 65%以上的乙酸乙酶生 產(chǎn) 廠家是采用酶 化法生產(chǎn)乙酸乙酶， 生產(chǎn)技術(shù)較國外相對落 后 ， 同時針對一些缺乏市場競爭力的 ， 工 藝落后的小型裝置 進(jìn)行淘汰。研究并設(shè)計其生產(chǎn) 工 藝具有很重要的意義。 (3) 進(jìn)行主體設(shè)備和輔助設(shè)備 的 工 藝計算與設(shè)備選 型 ， 并列出設(shè)備一覽 表 : (4)繪制主體設(shè)備 圖 : (5) 繪制帶控制點 的 工 藝流程 圖 : (6)進(jìn)行生產(chǎn)車間布置設(shè)計 (生產(chǎn)車 間 平 面布置圖和立面布置圖 )。 反應(yīng)原理 乙 醒縮合法 制 乙 酸乙酶可分為三個階 段 : 催化劑的制 備 、 乙 醒的縮合反 應(yīng) 、 催 化 劑的脫除和精館提 純 。 一步縮合 二 步縮合 (2) 催化劑的脫除 因 縮 合 工 序的流程簡圖 我們通過加水的方法破壞掉催化劑，然后經(jīng)過蒸發(fā)器將粗乙酸乙酶蒸出，氫氧 化鋁殘液 從 下面排 除 ，殘液再經(jīng)過一個分離器進(jìn)一步分離 出 氫氧化 鋁 ，液體部分可 以再 返 回蒸發(fā)器。圖 為 乙 藍(lán)藍(lán)縮合法生產(chǎn)乙 酸乙 酸 工 藝流程簡圖。 催化劑的配方 (1) 催化劑的原料配 比 :見 表 表 催 化劑的原 料 配比 fi劊 (單 位 : g) 乙 酸 乙 酶 乙 醇 鋁 氧化鋁 氯 化隸 腆 總 計 140 28 5 2 微 量 微 量 175 ( 2) 催化劑與原料的質(zhì)量比 該反應(yīng)中將催化劑和純原料的質(zhì)量比控制在 1:8。 脫 乙 醇塔塔頂溫 度 和塔 底 溫度 為 : 。 催 化劑進(jìn)料 。 破壞液 。 粗 乙醋 。 乙 酸 乙 醋 產(chǎn)品 。 因反應(yīng)過程中有損 失 ， 將 乙 酶的入口流量定為 3900kglho 圖 一 步 縮合物 料 平衡 簡 圖 第 16 頁共 62 頁 中含 有 : 乙 瞪 : 39∞ x = 3896 .1k供 水 : 39∞ x (1 ) = 39。h 流股中為純度為 %的乙醋，其他為乙酸乙醋。均 C2 JJ丐JU 40 + 2C2H60 C6H1402 + H20 11J2Q 39。 第 21 頁共 62 頁 圖 脫 乙 醒塔物料平衡簡圖 對其作物料衡算 : D1+W+D2=F ① D1 Xd l +Wxw+D2xD2=Fxp ② 可求 得 : 流股中 (乙 醇 和 乙 酶 形成共沸精館 ): 水 : 乙醇 : 乙酶 : 乙醒 : 流股 中 : 乙 醒 : 乙 醇 : = kg / h 乙 酶 : 4105 .85 一 = 4018 .46kg / h 水 : = kg/h 乙 縮 瞪 :47kglh 流股中 : 乙醒 : 乙酶 :第 22 頁共 62 頁 表 脫 乙 醒塔物料衡算表 總乙 乙Z乙U 醋K瞄 醇計醒 進(jìn)口物料 k以 1 出 口 物料 kglh 脫乙醇塔 由 F=D+W FX}FDxo+Wxw 對該精館塔作物料衡算得 : 圖 脫 乙 醇 塔物料平衡簡圖 ① ② 流 股 中 ， 因乙醇和乙酶形成共沸物，該物流去回 收 工 段 : 乙醋 : 乙 醇 : 水 : 乙瞪 : : 乙醋 : 4194 .18 230 .2 = 3964 .6 kg / h 乙 醇 : 80 .42 = kg / h 乙 醒 : = kg / h 水 : = lkg /h 第 23 頁共 62 頁 乙 縮 M: 47kg!h 表 脫 乙 醇培物料 衡 算 表 脫重組分塔 乙 酶 乙 醇 乙 M 水 乙 縮醒 總計 進(jìn) 口 物 料 kglb 出 口 物料 kglb 因 脫重組分塔物料平衡簡圖 該塔除去重組分 乙 縮 醒 ， 從 精館塔塔頂?shù)?到 乙 酸 乙 酶 產(chǎn)品。 r 品 = ∞ 6 x f ， 283 15 7 (乙醇鋁 )= 一一一一 x10 x 120 dT = 961 kJ I h 162 .16 J2錦臼 3 號物流由 降到 : 51 也 (乙隆 ) = 一一一 xlωo x A + BT + cr 2 + DT 3 dT = 987 kJ I h 44 .05 J2制 15 . 5 咱 2 240。 句 2 ， = xl000x I A + BT + CT.+ DT39。n 2(乙酸乙 酶 )+ ( 乙醇 )+ ( 乙醇鋁 )+ 3(乙 M) + 3 (乙酸乙酶 )+ + = x l06 kJ Ih 反應(yīng)放出的熱 用 的冷凍鹽水進(jìn)行冷卻，進(jìn)口溫度 為 ，出口溫度為 。A 65町5 TT σ 247。 I1 H _ = x x 517 .07 x 10∞ r 剖 A + BT + CT 2 + DT 3dT 內(nèi) 44 .06 J 2陽 .15 門飛 +=+。a二步 縮 合 反 X應(yīng) ∞釜承受的熱負(fù)荷 為 : 「 l 陽 h fln2υ霄， 仰st自 5 I1H 主峭[s， 9婦+I1H 刷 = ( x 10 5 + 3804 ) = x 10 S kJ / h 、 ， ‘5， AA 反應(yīng)放出的熱同樣 用 ++ 凍 鹽水進(jìn)行冷卻， 進(jìn) 口溫度 為 S .C， 出口溫度為 盯B+T 。 該蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度為 ， 有少量的水 占 AU ，句咽用 Ee+hu 的熱量小，可忽略不 計 ， 且 設(shè) 單效蒸發(fā)器的熱量損失為 1%。n LH 乙 酸 乙 酶有 被 蒸發(fā)掉 ， 則 蒸發(fā)掉 的 乙 酸 乙 酶需要的熱量 為 : 儼 5 2 _ 3 _ 4.._ _ _ _ _ _ _ _ 6 + xl000 L (aO+ αl T + a 2 T+ α 3T39。6= 一 一 x 10∞相 3P I (A + BT + cr. + DT )dT = x1039。3 A3的 熱 量 為 : 06 《d ， .、 Q=Ql+Q2+今bamp。3+ 5n0yD r= kJ / kg 陽 則單位時間內(nèi) 需 要飽和水蒸氣的質(zhì)量 為 : 句ε J T 39。n 。 .(a () +a l T +a T 2 +a T 3 +a T )dT J35() .65 2 3 4 第 29 頁共 62 頁 ， AU ∞ 咱EA T P+ 93 JS、‘E ， F JU 4 =7 .94 x 10 4 kJ / h 的乙醋從 為 : A+ Hor aY pa39。PKJOO ζ AJ kJ / h 『J 則 冷凝總共放出 熱+ 量 為 : A H E +AH 2 +AH 3 +AH4 =l .344 l06kJ/h B T 該 Y令凝器仍采用冷卻 鹽nυ+ 水 ，將 一 釜 和 二 釜的出口鹽水 用 于 該冷凝器的進(jìn)口冷卻 J儼 且 ， 3zuauT 鹽 水 。EJ r 由以上對精館一塔物料衡算 得 :F= 3hT， 55 D= JA 用解析法計算最小回流 比 : .d+ B+ Tnu +o Z3 ζ JT R min = _l_ [ _ α α 1 x 一 lx p x、amp。句 39。v ynu rO O 2 3 + 、 α m on 為 : +8 55xllS= x10 5 kJ /h (3)側(cè)線料帶出的熱量 Aub C 3AY03..5 303..5 +471 OB ， . _ 2 3 儼 ζ J (A+BT+CT.+DT)dT+369 1 (A+BT+CT.+DT39。J214 7一XT EOB咽i39。nLu A句Yr，3 BEd 吁PB L，κ 同o r _ _2 _3 、 ， T339。n 飛J曹t A Q2 = 1 180I . . (a + + a T.+ a T J + )dT + 1180 x 2 = 29786kJ / h J 303 .35 B T 該冷凝器采用進(jìn)口溫度為 了 _50C ，出口溫度為 50C 的冷凍 鹽+水，則需冰凍鹽水 戶」 的質(zhì)量為 : 脫乙醇塔的熱量衡算 由以上對精館一塔物料衡算 得 : F= D= 用解析法計算最小回流比 : T 、 + D T 兔d y JU T R _ l_ r _ α 1 x F 一 1xp 代入數(shù)據(jù)求得 : R = 取 R =I 1R mm = 3036 則上升蒸氣的質(zhì)量流量為 : V=(R+1)D= 再 沸器的熱負(fù)荷 (1)塔頂 上升混合氣帶出的熱量 第 31 頁共 62 頁 w= = 39。 脫 乙 醇塔冷 。173。 + α 4_T439。 x 一 句 39。， A且一S寸U hvζS且nuυ Aυ 脫重組分的冷 。則反應(yīng)釜的體積 為 : V m ? v = = 一一一一 =7 .1 1 m 申 ? ( 2) 確定筒體與封頭型式以及連接方式 由本設(shè)計的聚合條 件 以 及該設(shè)備 的 工 藝性 質(zhì) ， 可以知道其 屬 于 帶攪拌的低壓反 應(yīng)釜類型。 則 反應(yīng)釜直徑估算如 下 : 4V 1 4x 7 .11 D . = 31一一 一 = I . = m 1[ H / D . V 1[ x (式 中 ， D j一 一 反應(yīng)釜筒體內(nèi) 徑 。 (4)確定筒體高度 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 得 ， 當(dāng)公稱直徑 DN=2021mm 時 ， 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 的容積 h =， 筒體每一米高的容積 V 1 = 1m。 的值與 近似 相 等 ， 則可 得 : 解得 v 39。n 頭 高度 為 : h= 生 = x 2021 = 直邊高度為 50伽 nmo 4 (6)確定夾套直徑 查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 得 ， 夾套直徑為 : D J=D t +100= 2100mm 夾套封頭也采用橢圓 形 ， 并與夾套筒體取相同直徑。 為 。 = ， 封頭采用由鋼板 拼 制 的標(biāo) 準(zhǔn) 橢圓形封頭 陽 ，材 料 均為 Q235B 鋼。 ψ _ p ? 2 x 1l3 x 夾套封頭厚度 為 : δd = pD 。 圓整至銅板規(guī)格厚 度 ， 查 《 化 工 設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) ))， 取夾套筒體與封頭厚度均為 : 5，J=8mm。 H = D j ==。 轉(zhuǎn)速為 80