【正文】 乙酸酐的沸點為47℃,乙酸的沸點為29℃,取乙酸酐和乙酸沸點的平均值38℃其平均值作為計算的依據(jù)。 （2） 計算換熱器面積：℃ kJ/h在冷凝的過程中，有5%的熱量損失，所以Q=== （3） 冷卻水的最大流量 W= 酯化釜第二冷凝器 （1） 經(jīng)過最初的冷凝器冷凝后，假設仍有20%的醇沒有被冷凝，然后再用0℃的水進行冷凝。 （3） 第一階段：升溫吸熱溫度從20℃℃，℃。，設塔釜中乙酸酐的質(zhì)量分數(shù)為1%，塔釜中乙酸酐的質(zhì)量為x,則 解得 ㎏㎏，㎏。 干燥（脫水過程） 乙酰檸檬酸三丁酯的收率：96% 物料衡算 總物料衡算 根據(jù)物料衡算由各單元收率得 （1）產(chǎn)品ATBC的量 200㎏ 純ATBC的質(zhì)量為：98%=㎏ （2）干燥過程 ㎏ （3）水洗及分離過程 ㎏ （4）中和及分離過程 ㎏ （5）脫酸過程 444㎏ (6)乙?；^程 ㎏ 乙?；^程物料衡算 乙酰化過程如圖2所示。經(jīng)過檢測，脫酸后的物料因為仍含有某些酸性物質(zhì)，所以物料還會呈現(xiàn)酸性，這就需要加入某些堿性物質(zhì)把剩余的酸性物質(zhì)中和掉。直到酯化合格為止[5]。此外，還能與乙酸丁酯纖維素、乙酸纖維素部分相溶[3]。乙酰檸檬酸三丁酯在常溫常壓下是無色透明的液體。美國食品與醫(yī)藥管理局（FDA）認為在所有的增塑劑中，乙酰檸檬酸三丁酯是最安全的[4]。脫醇后的TBC與乙酸酐按1：。將水洗后的物料送入靜置釜，把其中的鹽水和廢水處理后，再次送入水洗釜水洗進行水洗，反復洗滌三次，最后將ATBC轉入干燥塔以除去剩余的少量水分便可得到成品ATBC。酯化反應釜的物料平衡見表1 表1 酯化反應釜物料平衡表酯化反應前酯化反應后物料名稱物料質(zhì)量（kg）物料名稱物料質(zhì)量（kg）92%檸檬酸檸檬酸98%正丁醇正丁醇氨基磺酸氨基磺酸TBC水雜質(zhì)合計合計 脫醇過程脫醇過程如圖4所示 圖4 脫醇過程簡圖 酯化反應結束后，對反應產(chǎn)物TBC進行脫醇。設ATBC中碳酸鈉質(zhì)量分數(shù)為2%，水的質(zhì)量分數(shù)為3%（以ATBC計）=，=水相中碳酸鈉㎏水相中水的質(zhì)量㎏中和過程物料平衡見表5表5 中和釜物料平衡表進中和釜物料出中和釜物料水相油相物料名稱物料質(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ATBCATBCATBC氨基磺酸酸鈉水氨基磺酸檸檬酸鈉TBC醋酸酐醋酸鈉碳酸鈉TBC碳酸鈉雜質(zhì)雜質(zhì)水水二氧化碳碳酸鈉合計合計合計 水洗過程 計算依據(jù)：用質(zhì)量比1:，ATBC的收率98%。 （4） 第二階段：蒸發(fā)吸熱，%（質(zhì)量分數(shù)）的共沸物計算，正丁醇汽化量為kg 式中： H1——物質(zhì)的汽化熱，kJ/mol。 （2） 升溫假設物料從室溫（20℃）在1小時之內(nèi)升到45℃,然后再45℃下去除全部的正丁醇，℃。 (2) 換熱面積的估算 =冷凝過程中有5%的熱量損失，所以Q=℃ 取m2 (3) 冷凍水最大流量 熱量衡算結果匯總熱量衡算結果匯總見表11 表11 熱量衡算結果匯總表換熱過程換熱面積（）蒸汽最大流量（）冷卻水最大流量（）酯化釜酯化釜第一冷凝器酯化釜第二冷凝器脫醇塔脫醇塔頂冷凝器乙?；阴；淠髅撍崴撍崴斃淠? 設備選型 正丁醇原料貯槽每次需要加入質(zhì)量分數(shù)為98%，則物料的平均密度可通過下式求得： （41）式中：——質(zhì)量分數(shù)； ——密度， = 以貯存正丁醇5天的量為基準。 正丁醇輸送泵，轉換成體積為,將以上正丁醇的量轉入正丁醇儲罐，需要15分鐘，則流量為 將泵安裝在廠房的底層，酯化計量罐的進料口在平面的上方，在輸入的過程中，考慮到能量的損失，通過查《化工原理》[12]，選型單級單吸離心泵。C（，5mm Hg） 233176。氣相密度是按照正丁醇的密度考慮，由下式 式中：P——絕對壓力，Pa； M——摩爾質(zhì)量，； T——絕對溫度，K，塔頂溫度氣相密度液相密度是按照正丁醇的密度考慮，則 知,氣相流量，代入式（43），得相應的可通過《化學工程手冊》[13]，式中： ——泛點空塔氣速，m/s； ——干填料因子，所選填料，； ——液體粘度，cp。 由 及填料，通過《化學工程手冊》[13]查得 =代入數(shù)據(jù)計算，求得w= 即所需填料塔的塔徑為圓整后，塔徑取1000mm。 通過查《換熱器》[12]，選擇列管式固定管板換熱器，換熱面積是12m2。 通過《化工工藝設計手冊》[17]。 精餾塔塔節(jié)計算：以ATBC和乙酸酸酐為關鍵組分。 塔內(nèi)的實際流速 壓降計算 由式（412）得， 通過查《化工原理課程設計》[15]，填料層壓降填料，壓降過于偏大。 脫酸塔泵 脫酸操作結束后，為了方便起見，物料的密度取1000，15分鐘內(nèi)完成物料輸送，流量為 由《化工工藝設計手冊》[17]，選擇型耐腐蝕型離心泵。因為之前沒做過設計，所以在這次設計中遇到了很多困難，能夠在老師的悉心指導下獨立完成，更是鍛煉了我思考問題和處理問題的能力。參 考 文 獻[1] 夏軍，史高峰. 無毒增塑劑乙酰檸檬酸三丁酯的研究[J]. 塑料工業(yè)，2008，36（2）：78～81. [2] 燕豐. 綠色增塑劑檸檬酸三丁酯的生產(chǎn)技術發(fā)展[J]. 精細化工原料及中間體，2008，2(12)：23～27. [3] 洪仲荃. 化工有機原料深加工[M]. 北京：北京化學工業(yè)出版社，1997. 414～415. [4] 王留成，徐海升，宋成盈，等. 無毒增塑劑乙酰檸檬酸三丁酯的合成[J]. 精細化工，2006，(1)：26～28.[5] 劉桂華，李文繡，劉輝虎，等. 用混合氯化稀土催化合成檸檬酸三丁酯[J]. 現(xiàn)代化工，1999，19(1)：21～23. [6] 謝文磊，馮光柱. 乙酰檸檬酸三丁酯的合成研究[J]. 精細石油化工，1998，8（4）：7～9. [7] 許文苑，熊國宣，馬建國. 固體超強酸催化合成乙酰檸檬酸三丁酯[J]. 華東地質(zhì)學院學報，1999，22(1)：63～67.[8] 丁斌，韓運華，宋培文. 檸檬酸三丁酯、乙酸檸檬酸三丁酯合成工藝的研究[J]. 塑料工業(yè)，2003，31(7)：4～6.[9] 金國淼. 搪玻璃容器[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2009.[10] 劉光啟，馬連湘. 化學化工物性數(shù)據(jù)手冊[M]. 北京：化學工業(yè)出版，2000. [11] 賀匡國. 化工容器及設備簡明設計手冊[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2002.[12] 黃其伍，張垚. 換熱器[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2009. [13] 時鈞. 化學工程手冊[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，1989. [14] 鐘理，伍欽，馬四鵬. 化工原理[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2008. [15] 馬江權，冷一欣. 化工原理課程設計[M]. 北京：中國石化出版社，2009. [16] 劉雪暖. 化工原理課程設計[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2011. [17] 梁錦文. 化工工藝設計手冊[M]. 北京：廣州化工，1989. 48