【正文】 蒸發(fā)掉 的 乙 醒需要的熱量 為 : Q2= x 10∞ I1H + x 1制 I363 15(a o + a Bh azT Ua13 +aJ VT J 2歸 15 乙 醇有 被蒸發(fā) 掉 ， 則 蒸發(fā)掉 的 乙 醇需 要 的 熱 量 為 : Q3= x 1000 風(fēng) + x 10∞ j:。++Q4+QsQ6=2 .147 X 106 kJ / h ， EA勻 AA坤 一U勻， 單效蒸發(fā)器需外界提供熱量，該 熱 源 7A5U為 氣 ， 熱源進(jìn)口為 勺 ，Camp。 將 的蒸氣冷凝到飽和進(jìn)料溫 度 ，脫乙醒精館塔飽和進(jìn) 料 溫度為 。并 用 該冷凝器中出 口 鹽 水白 ， ， d，u173。 在塔頂回流液溫度為 ， 與進(jìn)料的溫度相 同 ， 則塔頂上升氣帶出的熱量 為 : 245 .73 . 299 35 QD = 一一一 一 x l(削 C (a + a ，T 39。A ， ‘ ， ， AU UJ T 勺 ， 4κ T 39。 Q2 = 1 21 川 3η2 +川 川3刊56們 川 3+川 12引 1ωj:。B 。根據(jù)慣 例 ， 選擇圓柱形筒體和橢圓形封頭。則筒體高度 為 : 第 34 頁共 62 頁 I V (41) 其 中 V39。 (7) 確定夾 套 高度 夾套筒體的高度估算如 下 : q。 查《化工設(shè) 備 機(jī) 械基礎(chǔ)》 得 ， 夾套厚度 為 : p D 。 ( 10) 內(nèi)筒簡體厚度與封頭厚度 查 《 化 工 設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) ))，經(jīng)過計(jì)算可 得 :內(nèi) 筒簡 體 厚度與封頭厚度均取 。攪拌功率為 20kW。 一 一 腐蝕裕量 ， 。 =， 從安全計(jì)夾套 第 35 頁共 62 頁 c C 2 上所有焊縫均取 248。39。封頭取相同的內(nèi)徑。κ 00 ， ， ιLHH Y令凝器采用 ，鹽水的出口溫度定為 ，則單位時間內(nèi)需 的 鹽水 為 : 第 33 頁共 62 頁 v = j V 5 主要設(shè)備的設(shè)計(jì)與輔助設(shè)備的 選 型 一 步縮合反 應(yīng)釜的設(shè)計(jì) 縮合釜釜體的設(shè)計(jì) (1)縮合釜中混合物的平均密度 ρ=匯 ρjXj = x + x + x + 28 x +0.∞ 333 + / cm 3 則 混合物的體積 為 : 4488 .35 一一一一一一 912 = 查 得 ， 裝料系 數(shù) ψ 為 .。{令凝器冷卻水的進(jìn)口溫度為 ，出口溫度為 ，則單位時間內(nèi)需 鹽水的質(zhì)量為 : 脫組分精榴塔的熱量衡算 由以上對精館一塔物料衡算 得 : F= D= 用解析法計(jì)算最小回流 比 : R = _1_ r_α(1 x 0)1 ? .. . 1 x F 1xp 代入數(shù)據(jù)求得 : R m m = 取 R==091 則 V=(R+l)D= 第 32 頁共 62 頁 今 amp。 hυ 句 39。 J 55 39。 羅/333 h， ， 5 ‘， A 則再沸器的熱負(fù)荷 為 +: B T J 293 .95 QE=Qw+ Qo+Qc=+W477x 105 + + 3= l ofkJ/h W戶 U T 加熱介質(zhì)采用 下 的飽 和Z水蒸氣，冷卻水為 1000C 的 水 ， 則需水蒸氣的量 句 +39。T 句3 39。53向 . 92x 10 駛 3 39。K J X ， ， m339。 pa 則蒸發(fā)器總共需外界提 供 句 ，3 e。Aκ， ， ，高 HL， ， R 為 : 到 熱 量 ， ，39。 x 1000 = 3804 句3 一一一一 I A + BT + CT ? + DT dT kJ / h hXxy18 .02 J 298 .15 句339。dT 44 .06 J2的 .15 + xl0∞ I A+BT+CT + DT dT x x 517 .07 . 2陽 15 句 2 ‘ 5 x x 418 .18 +x A rH= 副反應(yīng)的反應(yīng) 熱 : 第 27 頁共 62 頁 . e3 唱 ES 咱 39。inu AU173。 第 20 頁共 62 頁 流股 中 : 乙 瞪 : + = 57 .但 kg / h 乙 醇 : + + = 83 .59kg / h 水 : + + 26 = / h 乙 縮 醒 : 109 .57 = 101 .06 kg / h 乙酶 : + 4181 .24 162 .27 = 4118 .97 kg / h 流 股 為 氫 氧 化 鋁混 合 物， 包 括微 量 的 鋁 和 氯 化 鋁 : (去 回 收 工 段 ) A1(OH)3 : !h 鋁 : !h 氯化 鋁 : !h 乙西旨 : !h 乙 縮 瞪 : !h 流股 中 : 水 : + 26 = kg / h 乙 醇 : 乙 酸 乙酶 : !h 乙 醒 : 表 單效蒸發(fā) 器 物 料 衡 算 表 乙酸 乙 醋 乙 醒 乙醇 水 乙縮醒 乙 醇鋁 總 計(jì) 逝 口 物料 出 口物料 kglh kg/h 脫 乙 瞪塔的物料衡算 在 該塔 中 ， 塔頂輕 組 分 乙 酷 的 質(zhì) 量 分?jǐn)?shù) xDl=， 塔 底輕 組 分 乙 醒 的 質(zhì) 量 分 數(shù) xw=。 中 含 有 : 乙酸乙醋 : 395 .lkg I h 鋁 : x (1 ) = kg I h 乙醇 : 70 .85 +ω= kg / h 其它輕組 分 : + = 醇 鋁 : 39。苔 底 粗 乙 醋 。 含氫氧化鋁的混合液 。 脫 乙 醒塔塔頂溫度和塔底溫度為 : 。 第 13 頁共 62 頁 |脫重組分嚴(yán)旦 圖 精館提 純 工 序的流程簡圖 工藝流程 以下為乙醒縮合法合成乙酸乙酶各 個 工 序的簡述。酶化法 中新研究出的催化劑造價過 高 ， 乙 醇脫氫法適合 在 乙 醇產(chǎn)量高的地區(qū)或者是價格廉 價的地區(qū)較合 適 ， 日本所有 的 乙 酸乙酶都是采 用 乙 醒縮合法， 并 且 綜合上面的概述 中兒 種 工 藝的對比，本課題采 用 乙 醒縮合法生 產(chǎn) 乙 酸 乙 醋。該產(chǎn)品在酶 化 工 藝中為最基 礎(chǔ) 、 也是最重要的酶化產(chǎn)品。研究并設(shè)計(jì)其生產(chǎn) 工 藝具有很重要的意義。 ② 乙 醇回收工藝的 優(yōu) 化 在 原 工 藝 中 ， 乙 瞪雖在一塔被大量脫 除 ，但 仍 有少量乙醒進(jìn) 入 二 塔和三塔 ， 導(dǎo) 致 乙 酸 乙 酶產(chǎn)品含有過量 的 乙 醋。 。因此我們只對其 它 烯成 三 種 工 藝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對比。 H 工藝改進(jìn) 針對以上四種乙酸乙酶生 產(chǎn) 工 藝的對 比 ， J， 、0 H 工 藝都有他的不足之處， 可看出每種 對 于 部 分 工 藝存在的問題，國內(nèi)國外的學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)的改進(jìn)，包括催化劑的改進(jìn)、 精館系統(tǒng)的改進(jìn)和回收系統(tǒng)的改進(jìn)。 送至最后精 館 工 序的產(chǎn)品蒸汽中含有大量的共沸組 份 ， 通 過采用高低不同的雙 壓力精館系 統(tǒng) ， 最有 效地去除共沸物組 份 ， 以 及最大限度地回收到高純 度 (%以 上 )乙 酸 乙 酶。 此 種 工 藝受原料的限制較 大 ， 適 合 于 乙 自草原料來源廣泛的地區(qū)。這個反應(yīng)是可逆的，將 乙 醇 過量以及有 效移除反應(yīng)產(chǎn)生的水，可以 提 高 乙 酸 乙酶的產(chǎn) 得 率 ，通常 反 應(yīng) 的 平 衡轉(zhuǎn)化率為 67%。 2021 年盡管受 到金融危機(jī)的影 響 ， 但 是 由 于 2021 年新增的產(chǎn)能發(fā)揮作 用 ， 產(chǎn)能仍達(dá)到約 萬 噸 /年 ， 同比增長約 %。目 前 ， 我國乙酸乙酷的生產(chǎn)廠家有 20 多家，生產(chǎn) 企業(yè)主要集中在華南和華東地區(qū)。其次是中國江蘇索普集團(tuán)公司 ， 生產(chǎn)能力為 萬 噸 /年 ， 約占 %。也可作為 粘 合 劑 用 于 印刷油 墨 、 人造 珍 珠 等 的 生 產(chǎn) : 作為提取劑 用 于 醫(yī) 藥、有機(jī)酸的產(chǎn)品的生產(chǎn)等 :此外還 第 2 頁共 62 頁 可用作生產(chǎn) 菠 蘿 、香蕉、草 莓 等 水果香精和威士忌、奶 油 等 香料 的 原 料。C) 臨 界 壓 力 (MPa) 沸 點(diǎn) (39。 水 分能 使 其緩 慢 分 解 而呈酸性 。乙酸乙酶能很好的 溶 于 乙 醇 、 氯 仿 、 乙 隧、甘油、丙二醇、和大多 數(shù) 非 揮發(fā)性 油 等 有機(jī)溶劑中，稍 溶 于 水 ( 肘 ， lmL乙 酸 乙 黯可 溶 于 1臼 nL 水 中 )， 而 且在堿性溶液中易水解成乙酸和 乙 醇。C) 折 光 率 ( 2039。由 于 它具有天然水果香 味 ， 因此還可作為調(diào)香劑組 分 ， 應(yīng) 用 于 香 料 、 食 品 工 業(yè) 中 。其中 英國 BP 化學(xué)公司是目前世界上最大 的 乙 酸 乙 酶生產(chǎn)廠 家 ， 生產(chǎn)能力為 萬 噸 j 年 ， 約占世界總生產(chǎn)能力的 %。生產(chǎn)能力已經(jīng)從 2021年的 萬 噸 /年增 加到 2021 年的約 萬噸 /年。 表 國 內(nèi) 乙 酸 乙 酶主要生產(chǎn)情況 r6J 企業(yè)名稱 產(chǎn)能 (萬噸 /年 ) 江 蘇索普集團(tuán) 山東金沂蒙集團(tuán)公司 廣東江門謙信 化 工 發(fā)展公司 廣東順德冠集團(tuán)公司氣體搭劑有限公司 上海吳涇 化 工 有限公司 揚(yáng)子 江 乙 酷 化 工 有限公司 江西南昌贛江溶 劑 廠 廣東順德集團(tuán)公司 天津冠達(dá)集團(tuán)公司 上海石油化工公司 上海 試 劑 有限公司 成都有機(jī) 化 工廠 浙江建德建業(yè)有機(jī) 化 工 有限公司 江 蘇 =木 集團(tuán)公司 山東海化股份有限公司 ( 2) 消費(fèi)現(xiàn)狀、進(jìn)出口情況及發(fā)展前景口 ] 隨著生產(chǎn)能力 的 不 斷增 加 ， 我國乙酸乙酶的產(chǎn)量 也 不 斷增加 。 (1)乙 .酸 /乙醇 酶 化法 有機(jī)竣酸與醇類在無機(jī)強(qiáng)酸催化作用下發(fā)生酶化作用生成黯 類 ， 這 是有機(jī)竣酸 的主要性質(zhì)之一，乙酸乙酶即是由乙酸 、 95%濃度的 乙 醇 和 96%濃度硫酸 (加 料 量 的 1%)催化劑參 與 下 進(jìn)行酶化反應(yīng)制得的。 乙醒縮合法具有反應(yīng)條件溫和、原料消耗少 、 工 藝簡單、設(shè)備腐蝕小等特 點(diǎn) ， 因而 此 工 藝在生產(chǎn)成本方面具有突出優(yōu) 勢 ， 同時又 有較好的環(huán)境效 益 ， 發(fā)達(dá)國家多 采用這 種 工 藝。 從第一反應(yīng)器中產(chǎn)生的氫氣經(jīng)一個簡單的分離器收集，部分氫氣送第二反應(yīng)器 進(jìn)行選擇性加氫反 應(yīng) ， 在該固定床絕熱反應(yīng)器 中 ， 裝填著一種能有效地 將 乙 醒和在 粗乙 酸 乙 醋混亂合物中的其它旗基組分轉(zhuǎn)換為當(dāng) 量 乙 醇 ， 而又不影 響 乙 酸 乙 酶收率 的催化劑，反應(yīng)器操作溫度不超過 ，操作壓力與第一反應(yīng)器基本一致，催化 劑壽命在 1年以上。 句， amp。催化作用不受塔內(nèi)溫度限制，反 應(yīng)機(jī)理清楚，容易實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制 設(shè)備腐蝕性 大 ， 濃硫酸易引起 酣 化 、 炭 化 和聚合等的副反應(yīng)， 產(chǎn)品純度 低 ， 后處理過程復(fù) 雜， 三廢量大 乙 醒縮合法 乙 醇脫氫法 反應(yīng)條件溫和、原料消耗少 、 工 藝簡 單 、 設(shè) 備腐蝕小，國 外 工 藝成熟，國內(nèi)也取得重大 進(jìn)展 原料利用 上 也 較為的經(jīng) 濟(jì) ， 可以副產(chǎn)氫氣， 沒有腐蝕性 必須 在 乙 隘的來源廣泛區(qū)，催 化 劑 處理上存在一定污染 催化劑選擇性 較 差 ，分 離 工 段 塔 多 ， 因而能耗比傳 統(tǒng) 工 藝還 高 ， 工 藝不成熟 乙 烯 乙 酸加成法 反應(yīng)有較高的選擇性和轉(zhuǎn)化率 適價 合格 上乙 烯漲 來后 源 廣不熟 的利 地 工區(qū) 考慮到生產(chǎn)效益的可行 性 ， 我 們 對幾種目前在國內(nèi)己投入生產(chǎn) 的 工 藝進(jìn) 行 藝 經(jīng)濟(jì) 不乙 上的對比，由 于 乙 烯 乙 酸工藝在國內(nèi)不成熟 ， 而 且 未投入運(yùn)行。 。通過改 進(jìn) 工 藝 ， 二 塔和三塔的 含水率達(dá)到控 制 ， 成 品 乙 酸乙酷的含水量也下降到 %(15) 。該產(chǎn)品在酶 化 工