年產(chǎn)200噸醋酸異丁酯的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-06-27 12:31 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，乙酸異丁酯的年生產(chǎn)能力為200噸/年（折算100％）。開(kāi)工因子=生產(chǎn)裝置每年開(kāi)工時(shí)間/年自然時(shí)間。為充分利用設(shè)備，開(kāi)工因子應(yīng)取得較大，接近1，但是有不可能等于1，因?yàn)檫€要考慮到設(shè)備的檢修以及開(kāi)停車等情況?！?65天，則年生產(chǎn)300～330天。因此除去季保養(yǎng)、月保養(yǎng)、修理、放假等總計(jì)35天，則年工作日為：36535 =330天每天分為三班，每班的操作時(shí)間（min）大致分配如下： 時(shí)間表工序名 稱進(jìn)料預(yù)熱反應(yīng)過(guò)濾常壓蒸餾中和水洗脫水減壓蒸餾時(shí)間（min）20306030906090每年以330天計(jì)算。則每班產(chǎn)量（折算為100%的乙酸異丁酯）為202公斤，以此作為物料衡算的基準(zhǔn)。物料衡算的依據(jù)是質(zhì)量守恒定律。質(zhì)量守恒定律是“進(jìn)入一個(gè)系統(tǒng)的全部物料量必等于離開(kāi)這個(gè)系統(tǒng)的全部物料量，再加上過(guò)程中損失量和在系統(tǒng)中積累量。”依據(jù)質(zhì)量守恒定律，對(duì)研究系統(tǒng)作物料衡算，可用下式表示：∑G進(jìn)=∑G出+ ∑G損+∑G積式中 ∑G進(jìn)——輸入物料量總和； ∑G出——離開(kāi)物料量總和； ∑G損——總的損失量； ∑G積——系統(tǒng)中積累量。分批操作（間歇操作）的設(shè)備，當(dāng)終點(diǎn)時(shí)，物料全部排除則系統(tǒng)內(nèi)物料積累量為零。在此情況下，上式可寫成：G進(jìn)= G出+ G損 對(duì)間歇生產(chǎn)可確定計(jì)算基準(zhǔn)為公斤/班，需計(jì)算每次產(chǎn)量及原料投料量。以每次生成目的產(chǎn)物為基準(zhǔn)計(jì)算， 反應(yīng)式如下： （CH3）2CH2OH+CH3COOH—→CH3COOCH2CH（CH3）2+ H2O表 原料及規(guī)格乙酸98%異丁醇98%環(huán)己烷98%催化劑來(lái)源工業(yè)原料工業(yè)原料工業(yè)原料自制或購(gòu)買成品每班生產(chǎn)乙酸異丁酯：原料配比（質(zhì)量比）： 乙酸：異丁醇：環(huán)己烷：催化劑 =:::1每班理論投料（純）乙 酸 : 異丁醇 : 環(huán)己烷 : 催化劑 : 每班實(shí)際投料(考慮原料純度和轉(zhuǎn)化率)乙 酸 : 異丁醇 : 環(huán)己烷 : 催化劑 : 生產(chǎn)過(guò)程中異丁醇是過(guò)量的，以乙酸計(jì)的轉(zhuǎn)化率為97%，選擇性為97%。酯化物乙酸異丁酯質(zhì)量 M=202kg。則每班輸出物料： 乙酸異丁酯： 202kg 乙 酸（純）： 異丁醇（純）： 環(huán) 己 烷： 水： 。 進(jìn)出酯化器的物料衡算表（公斤/班）輸入物料輸出物料序號(hào)物料名稱組成%數(shù)量kg物料名稱備注數(shù)量kg1乙 酸98乙 酸不含雜質(zhì)2異丁醇98異丁醇不含雜質(zhì)3環(huán)己烷98環(huán)己烷不含雜質(zhì)4催化劑催化劑5水6乙酸異丁酯2027雜質(zhì)和副產(chǎn)物合計(jì)合 計(jì)℃，乙酸異丁酯沸點(diǎn)為118℃，℃，℃，進(jìn)入間歇精餾塔的異丁醇和環(huán)己烷大部分將氣化進(jìn)入餾出液，返回反應(yīng)釜。釜液經(jīng)中和水洗后部分作為工業(yè)原料，部分經(jīng)過(guò)減壓蒸餾精制。設(shè)餾出液中乙酸異丁酯（含少量乙酸），，則對(duì)難揮發(fā)組分進(jìn)行物料衡算有 式中F—進(jìn)料總質(zhì)量，F(xiàn)=202+++=2D—餾出液總質(zhì)量；W—釜液總質(zhì)量；xF—進(jìn)料中難揮發(fā)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；xD—餾出液中難揮發(fā)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；xW—釜液中難揮發(fā)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。即有解得 D= W=。 進(jìn)出蒸餾塔的物料衡算表（公斤/班）輸入物料輸出物料序號(hào)物料名稱組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))數(shù)量kg餾出液D釜液W數(shù)量kg組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))數(shù)量kg組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))1異丁酯202 2乙 酸03異丁醇26204環(huán)己烷53105111合 計(jì)以一批物料為衡算基準(zhǔn)。中和主要為除去產(chǎn)品中的少量乙酸：2CH3COOH+Na2CO3 2CH3COONa+ H2O +CO2理論上需要純碳酸鈉；中和時(shí)是使用5%的碳酸鈉溶液，為了中和完全，需要加入過(guò)量的溶液，但又不能過(guò)量太多，增加水洗困難。則需要5%的碳酸鈉水溶液。 進(jìn)出中和器的物料衡算表（公斤/班）輸入物料輸出物料序號(hào)物料名稱數(shù)量kg物料名稱數(shù)量kg1乙 酸乙 酸00242異丁酯異丁醇3雜 質(zhì)環(huán)己烷45%的碳酸鈉水溶液乙酸鈉水溶液合 計(jì)合 計(jì) 五 設(shè)備選型與設(shè)計(jì)（酯化器）釜體整體結(jié)構(gòu)選擇化學(xué)反應(yīng)器是將反應(yīng)物通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的裝置，是化工及相關(guān)工業(yè)的核心設(shè)備。由于化學(xué)反應(yīng)繁多，性質(zhì)各異，化學(xué)反應(yīng)器的構(gòu)型及尺寸相差甚遠(yuǎn)，如窯爐、釜、塔、混合器、回轉(zhuǎn)爐反應(yīng)管等都能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，但各種工藝尺寸完全不同，經(jīng)過(guò)前人的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，可根據(jù)反應(yīng)相態(tài)和反應(yīng)器形式之間的關(guān)系選擇反應(yīng)器。 反應(yīng)相態(tài)和反應(yīng)器形式氣相液相氣固氣液氣液固液液液固固固固定床△○△○移動(dòng)床○△△流化床○攪拌釜○○○○鼓泡塔○火焰反應(yīng)器○△板式塔○轉(zhuǎn)窯○注：○為實(shí)用；△為較少使用。從上表可以看出，液固反應(yīng)一般可以選擇固定床和攪拌釜，但固定床一般用在連續(xù)反應(yīng)中，而間歇反應(yīng)多選擇反應(yīng)釜。因此，本設(shè)計(jì)選用反應(yīng)釜做反應(yīng)器。攪拌反應(yīng)釜是一種應(yīng)用廣泛的反應(yīng)設(shè)備，普遍使用于液液、液固和氣液相反應(yīng)，它的基本特點(diǎn)是借助于攪拌槳葉充分混合釜內(nèi)流體，盡量使釜內(nèi)各點(diǎn)濃度和溫度均勻，使用范圍廣，容積從1L至200m3或更大，壓力從真空到300Mpa，溫度從零下幾十度至上百度。
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