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正文內(nèi)容

5000ta松香酯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)正文(編輯修改稿)

2024-11-17 20:04 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于 ( 2)甘 油: 甘油的重要用途是制取三硝酸甘油酯,三硝酸甘油酯是無色或淡黃色有油狀物,微溶于水,溶于丙酮、醚等有機(jī)溶劑中。它是非常容易爆炸的物質(zhì),稍受震 動(dòng)就能引起猛烈爆炸,爆炸時(shí)分解成氮?dú)?、二氧化碳、水蒸氣和氧氣,并放出大量的熱?,F(xiàn)在一般是把三硝酸甘油酯吸收在木屑、硅藻土等多孔性物質(zhì)里,以及跟一定量的硝化棉、硝酸銨等物質(zhì)混合,制成甘油炸藥,應(yīng)用廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5000t/a 松香 甘油 酯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 15 于爆破工程和國防上。硝酸甘油酯在生理上有擴(kuò)張血管的作用,用作心臟病急救藥。甘油的另一重要用途是制備醇酸 樹脂 ,而醇酸樹脂是醇酸瓷漆的原料。甘油有甜味、無毒,在食品工業(yè)上可作為甜味添加劑。甘油具有很強(qiáng)的吸水性,煙草、皮革用甘油處理后可防霉、不變硬、使皮革柔軟。它對(duì)皮膚無刺激作用,涂上皮膚上可以滋潤皮膚。因?yàn)樗奈裕?許多軟膏制品(如牙膏、香脂、醫(yī)用軟膏等 )中加入一定量的甘油后可以防止干結(jié)。甘油的水溶液的冰點(diǎn)很低,例如 %的甘油溶液的冰點(diǎn)為 ℃ ,所以,甘油水溶液可以作防凍劑和致冷劑。此外,甘油還作為潤濕劑、潤滑劑應(yīng)用于印刷、紡織、機(jī)械加工等方面。 生產(chǎn)工藝流程圖 松香酯生產(chǎn)工藝流程圖見附錄中附圖的附圖 1。 生產(chǎn)流程說明: 將原料松香投入松香熔解釜,加熱熔化,并通 CO2,松香熔化后,借真空吸入反應(yīng)鍋中。開始攪拌,攪拌速度為 100r/min。松香投入的初始溫度一般都為 20。 C,我們?cè)O(shè)計(jì)在溫度 C 進(jìn) 行松香液放出,進(jìn)入反應(yīng)釜。 在進(jìn)行 酯化反應(yīng)時(shí)候,為了縮短酯化反應(yīng)時(shí)間,提高酯的透明度和軟化點(diǎn),可加氧化鋅。氧化鋅的加入量按照原料配比進(jìn)行投料,抽真空 ,邊抽真空邊升溫。 在酯化反應(yīng)過程 中 ,我們應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制溫度及掌握 好 酯化反應(yīng)的時(shí)間,當(dāng)升溫到 200。 C 時(shí),開回流冷凝器的冷卻水。冷凝器用以冷凝酯化時(shí)蒸出的水和甘油蒸汽。逐漸加入甘油,邊加邊升溫,升至 260 時(shí)維持 3h。 維持完畢,再升溫至 290? 2。 C,維持 5h。然后放冷卻水,抽真空 3h。 蒸出剩余的甘油和 水,抽真空完畢后,在 270 以下抽樣化驗(yàn)。酸值在 10以下溶于苯中為清晰為合格。 抽樣分析樣品合格后,通入二氧化碳?xì)怏w, 借CO2 壓力( )將成品壓出包裝。 第二節(jié) 工藝計(jì)算 由于原料為松香,不具有季節(jié)性,因此松香進(jìn)入工廠的數(shù)量不隨季節(jié)而變化。年產(chǎn)松香 甘油 酯 5000 噸的工廠,在本設(shè)計(jì)中以年生產(chǎn)時(shí)間 250 天計(jì)算,每天生產(chǎn)量為 20噸,每小時(shí)平均產(chǎn)量松香酯 噸,即 833(kg/h)。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5000t/a 松香 甘油 酯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 16 本設(shè)計(jì)的工藝流程中的酯化反應(yīng): 反應(yīng)中物料摩爾比: 松香 ∶ 甘油 ∶ 甘油酯:水 =3∶ 1∶ 1∶ 3 分子量比: 松香 ∶ 甘油 ∶ 甘油酯 ∶ 水 =302∶ 92∶ 944∶ 18 物料衡算 ( 1)進(jìn)料: W 松香 = 302 3 833944?? = kg/h W 甘油 = 833 92944? = kg/h 因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中存在原 料的被真空抽出,本設(shè)計(jì)中, 抽出量按 3%計(jì)算,則實(shí)際生產(chǎn)投料量: W 松香 = 247。( 100%— 3%) = kg/h W 甘油 = 247。( 100%— 3%) = kg/h 氧化鋅加入量按原料配比計(jì)算: 特級(jí)松香 ∶ 氧化鋅 =100∶ W 氧化鋅 = ? = kg/h 總投料量 W = + + = kg/h ( 2)出料: 在原料松香的 3%在抽真空時(shí)被抽出里面 ,其中松節(jié)油按 60%計(jì)算,則松香為 40% W 松香 = 3% 40% = kg/h W 松節(jié)油 = 3% 60% = kg/h 酯化反應(yīng)生成的水 W 水 =( 650+650) 18 3247。 944 =甘油蒸汽量: W 甘油 = 3%= kg/h 產(chǎn)品出量: W 甘油酯 = 650 kg/h W 淺色甘油酯 = 650 kg/h 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5000t/a 松香 甘油 酯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 17 催化劑氧化鋅的量: W 氧化鋅 = kg/h 黑香產(chǎn)出量: = kg/h W 出 = + + 1300 + + + + = kg/h 表 4— 3 物料平衡表 進(jìn) 料 (單位: kg/h) 出 料 (單位: kg/h) 名稱 數(shù)量 名稱 數(shù)量 溶解釜 真空抽出物 松香 松香 酯化反應(yīng)釜 松節(jié)油 甘油 甘油蒸汽 氧化鋅 氧化鋅 水 蒸餾釜 產(chǎn)品出量 總計(jì) 總計(jì) 熱量衡算 已知:松香比熱: kJ/kg ℃ 松香熔解熱: kJ/kg 松節(jié)油比熱: kJ/kg ℃ 松節(jié)油汽化熱: kJ/kg 甘油比熱: kJ/kg ℃ 水的比熱: kJ/kg ℃ 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5000t/a 松香 甘油 酯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 18 水的汽化熱: ( 1)需熱量 設(shè)松香進(jìn)入熔化系統(tǒng)時(shí)的溫度為 20℃,加熱熔化,當(dāng)溫度升至 160℃,借真空吸入 到酯化反應(yīng)鍋 和蒸餾鍋 。 ① 熔化工序松香熱量為: Q1 = ( 160- 20) = ( kJ/h) 在該工序中還存在一熔解熱,即松香熔解熱 Q2 = = ( kJ/h) 熱損失按 3%計(jì)算 : Q3= ( + ) 3% = ( kJ/h) 該工序總熱量: Q 總 1= + + = ( kJ/h) ② 酯化反應(yīng)鍋熱量計(jì)算: 在反應(yīng)鍋中,存在放熱反應(yīng),但在酯化過程中我們是加熱過程,而且該熱反應(yīng)的熱能很少,所以該熱效應(yīng)不考慮。該工段中由于加入的催化劑氧化鋅的量比較小,所以在熱量衡算中就不做考慮。 松香加入到酯化反應(yīng)鍋時(shí)的初始溫度為 160℃ ,在反應(yīng)過程中達(dá)到最高溫度為 290℃,則在該過程中松香的熱量為: Q4 = ( 290- 160) = ( kJ/h) 甘油熱量:設(shè)甘油加入的平均溫度為 20℃ Q5 = ( 290- 20) =( kJ/h) 該工段的熱損失按 5%計(jì)算: Q6 =( + ) 5% = 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5000t/a 松香 甘油 酯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 19 則酯化反應(yīng)鍋總熱量: Q 總 2= + + = ( kJ/h) ③ 抽真空階段 設(shè)系統(tǒng)最后抽真空階段溫度為 290℃,則各物質(zhì)的熱量各為: 在原料松香的 3%抽出量里面 ,其中松節(jié)油按 60%計(jì)算,則松香為 40% Q 松節(jié)油 = = ( kJ/h) 已知水的汽化熱: 則水帶走的熱量: Q 水 = = ( kJ/h) 在抽真空過程有極少量的松香和甘油蒸汽抽出 ,該部分由于抽出量非常少 ,所以本設(shè)計(jì)在熱量衡算的計(jì)算上就 不做考慮 。 所以整個(gè)工藝流程輸入熱量為: Q 輸入 = Q 總 1+ Q 總 2+ Q 松節(jié)油 + Q 水 = + + + = kJ/h ( 2)供熱量 整個(gè)工藝過程所需熱量全部由導(dǎo)熱油供給。 表 4— 4 熱量平衡表 需 熱(單位: KJ/h) 供 熱(單位: KJ/h) 名稱 數(shù)量 名稱 數(shù)量 熔解釜 松香需熱量 導(dǎo)熱油 松香熔解熱 損失熱 酯化反應(yīng)釜 甘油需熱量 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5000t/a 松香 甘油 酯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 20 松香需熱量 熱損失 抽真空過程 水汽化熱 松節(jié)油汽化熱 總計(jì) 總計(jì) 第五章 生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用間歇式生產(chǎn)工藝,設(shè)備主要為熔化鍋及酯化反應(yīng)鍋。而設(shè)備的選擇和計(jì)算必須充分考慮工藝上的要求,力求做到技術(shù)上先進(jìn),經(jīng)濟(jì)上合理,亦即選用的設(shè)備能與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng),并應(yīng)獲得最大的單位產(chǎn)量;能適應(yīng)產(chǎn)品品種變化的要求,并確保產(chǎn)品質(zhì)量;能降低勞動(dòng)強(qiáng)度,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率;能降低原材料及相應(yīng)的公用工程(水、電、汽)的單耗;能改善環(huán)境保護(hù);設(shè)備制 造較易得到,操作及維修保養(yǎng)方便;同時(shí)設(shè)計(jì)中所選用的設(shè)備不但要保證技術(shù)性能要可靠,設(shè)備材質(zhì)也要保證可靠。 第一節(jié) 主要設(shè)備尺寸的計(jì)算 熔解釜 的參數(shù)計(jì)算 本設(shè)計(jì)松香甘油酯日產(chǎn)量為 20t,設(shè)四個(gè)酯化釜,一個(gè) 熔解釜 。則每個(gè)酯化釜日產(chǎn)松香甘油酯為 5t,而 熔解釜 為了保證正常生產(chǎn)需要,就必須每鍋融化松香量為 5t,既 5000kg. 立式熔解釜實(shí)際上是一個(gè)圓筒體,上下各加一個(gè)封頭而成。立式熔解釜的下部設(shè)有直接導(dǎo)熱油盤管。它的基本結(jié)構(gòu) 如圖 (圖 2)。松香從頂部的某個(gè)位置加入,因?yàn)樗怯脕砣劢馑上愕模运牡撞坑屑訜岜P管。當(dāng) 松香熔解到一定程度后從底部排入酯化釜。主體主要是由圓筒體和上下封頭焊接構(gòu)成 。 ( 1)熔解釜圓筒尺寸計(jì)算: 已知松香在常溫下密度為 103 kg/m3 則 5000 kg 松香的體積: V= 10? = m3 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5000t/a 松香 甘油 酯生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 21 設(shè)熔化鍋直徑: D= m 由 V= 24DH? 得 H= 24VD? = 24 ?? = m 考慮到工藝條件,取值 m 由于松香融化后體積會(huì)有一定的膨脹,所以在設(shè)計(jì)上就要求在松香脂液面上方留有一定的空隙,設(shè)液面到鍋頂高度為 m,最后熔解釜高度值 : H= + = m 松香酯生產(chǎn)工藝流程所用的熔解器結(jié)構(gòu)圖見附錄中附圖的附圖 2。 ( 2) 圓筒的強(qiáng)度計(jì)算 在生產(chǎn)中熔解器一般情況的工作壓力為常壓,但由于開工和停工的需要,壓力可能相對(duì)較高,所以設(shè)計(jì)壓力比正常工作的壓力要高一些,以減少意外情況的發(fā)生。 本設(shè)備設(shè)計(jì)壓力 PC= 105 Pa,工作壓力 P= 105 Pa。對(duì)于中低壓鋼制化工容器,所應(yīng)用的是 《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》(華東理工大學(xué)出版社 第二版) 中的第三強(qiáng)度理論 。在內(nèi)壓薄壁圓筒內(nèi)的最大主應(yīng)力是周向應(yīng)力,其值為 PDN/2S0,而 O 3=0,圓筒強(qiáng)度條件為: PCDN/2S00≤ [ σ ] ( 51) 如果筒體是鋼板卷焊而成 ,則因焊縫金屬的強(qiáng)度往往低于筒體材料的強(qiáng)度 ,降低了筒體的承載能力。為了使用安全,故筒體材料的許用應(yīng)力 [ σ ]應(yīng)降某一倍數(shù)使用,即乘上一個(gè)小于 1 的焊縫系數(shù)φ, 故 PCDN/2S00≤ [ σ ] φ ( 52) 式中平均直徑 DN用容器的內(nèi)徑 Di表示則 PC( Di+ S0) /2S0≤ [ σ
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