【文章內(nèi)容簡介】 在酯化反應階段采用新型催化劑氯化高錫作為催化劑，酯化反應收率達 92． 6％以上，總收率達 80． 2％以上。張華等提出在還原反應階段采用催化加氫技術取代鐵粉還原工藝，可提高產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本，還可減少三廢排放量。此外，國外文獻曾報道采用對硝基苯甲酰氯與乙醇酯化的方法，該法避免了傳統(tǒng)方法需大大過量乙醇，回收乙醇困難，對硝基苯甲酸乙酯分離和精制操作時間長且繁雜等缺點。 對于上述方法，我們組采用從生產(chǎn)工藝的技術先進性、經(jīng)濟合理性、催化劑的選擇、操作溫度、操作壓力、三廢處理及環(huán) 境保護，安全生產(chǎn)等方面進行了討論與比較，最終選用以對氨基苯甲酸和乙醇為原料，以濃硫酸為催化劑的直接酯化法，該法具有生產(chǎn)條件簡單、易于控制、催化劑易得廉價、安安全環(huán)保等優(yōu)點。 1 總論 13 工藝流程簡述 將過量的乙醇加入到搪瓷反應釜中，邊攪拌邊慢慢加入濃硫酸和對氨基苯甲酸，于約 80℃回流反應 3 小時，將產(chǎn)物及未反應的乙醇和濃硫酸送到蒸餾釜進行蒸餾，并在釜中加入氫氧化鈉，將硫酸轉化為硫酸鈉除去，未反應的乙醇一部分蒸出，并經(jīng)精餾塔提純后回收，另一部分則隨酯，硫酸鈉溶液，雜質(zhì)一起進入離心機。經(jīng)離心分離的酯及少量的水進入干燥器 進行干燥，干燥后的粗制再進入精制釜精制，并加入熱乙醇溶解，活性炭脫色，得到的溶液再進入離心機以脫除活性炭。離心后的溶液進入結晶釜冷卻結晶，將酯從乙醇溶液中結晶出來。結晶后的溶液經(jīng)過濾器分離出酯和醇，乙醇經(jīng)加熱后送到精制釜循環(huán)利用，分離出的精酯經(jīng)干燥后的產(chǎn)品。 2 工藝計算 15 2 工藝計算 物料衡算 基礎數(shù)據(jù) 生產(chǎn)任務： 1200t/a 對氨基苯甲酸乙酯生產(chǎn)工藝流程設計 產(chǎn)品規(guī)格： 產(chǎn)品規(guī)格： 純度 % 主要原料規(guī)格： 乙醇：工業(yè)品，純度為 %，雜質(zhì)按水計算 對氨基苯甲酸：工業(yè)品，純度為 % 年開工時間： 280 天，間歇操作每批操作周期 8 小時。 原料、產(chǎn)品的技術規(guī)格 序號 名 稱 規(guī) 格 物 性 備 注 1 對氨基苯甲酸 含量 % 固態(tài) 工業(yè)品 2 乙醇 含量 % 液態(tài) 工業(yè)品，雜質(zhì)按水算 3 濃硫酸 含量 98% 液態(tài) 工業(yè)品 4 氫氧化鈉 含量 95% 固態(tài) 工業(yè)品 5 活性碳 含量 100% 固態(tài) 工業(yè)品 表 22 產(chǎn)品的技術規(guī)格 序號 名 稱 規(guī) 格 物 性 備 注 1 對氨基苯甲酸乙酯 含量 % 固態(tài) 晶體 無 2 工藝計算 16 物料衡算 現(xiàn)已知生產(chǎn)任務 1200t/a 對氨基苯甲酸乙酯，根據(jù)各反應設備的收率可得 反應釜的對氨基苯甲酸乙酯的理論產(chǎn)量。計算如下： 1200 噸。從后往前推： （ 1）由于經(jīng)干燥器得產(chǎn)品的收率為 99%， 所以進干燥器的量為 1200 噸 /99%= 噸 （ 2）由于經(jīng)過濾器得產(chǎn)品的收率為 98%， 所以進過濾器的量為 噸 /98%= 噸 （ 3）由于經(jīng)結晶釜得產(chǎn)品的收率為 100%， 所以進結晶釜的量為 噸 /100%= 噸 （ 4）由于經(jīng)過濾器得產(chǎn)品的收率為 98%， 所以進過濾器的量為 噸 /98%= 噸 （ 5）由于經(jīng)精制釜得產(chǎn)品的收率為 100%， 所以進精制釜的量為 噸 /100%= 噸 （ 6）由于經(jīng)干燥器得產(chǎn)品的收率為 99%， 所以進干燥器的量為 噸 /99%= 噸 （ 7）由于經(jīng)過濾器得產(chǎn)品的收率為 98%， 所以進過濾器的量為 噸 /98%= 噸 （ 8）由于經(jīng)蒸餾釜得產(chǎn)品的收率為 100%， 所以進蒸餾釜的量為 噸 /100%= 噸 （ 9）由于經(jīng)反應釜得產(chǎn)品的收率為 98%， 所以反應釜的量為 噸 /98%= 噸 因此要年產(chǎn)對氨基苯甲酸乙酯的量為 1200 噸，則反應釜的對氨基苯甲酸乙酯的理論產(chǎn)量為 噸。 1mol 對羥基苯甲酸反應生成 1mol 對羥基苯甲酸乙酯，且已知對羥基苯甲酸乙酯的年產(chǎn)量為 噸，則可求反應中對羥基苯甲酸的投料量。根據(jù)反應式計算如下： 查資料得：對氨基苯甲酸的摩爾質(zhì)量為 ，對氨基苯甲酸乙酯的摩爾質(zhì)量為。計算需要對羥基苯甲酸的量為： 設需對氨基苯甲酸的量為 X 噸 濃硫酸 2 工藝計算 17 即每年需要對羥基苯甲酸 噸 則需 %的對氨基苯甲酸 每天需要對羥基苯甲酸 根據(jù)生產(chǎn)工藝過程可知共需操作時間為 8小時（投料時間 +反應時間） 所以每 天只能生產(chǎn) 3批，且每批投料 。 標準每桶 25Kg，則需要投 53 桶，即實際投料 1325 千克 即每天每批生產(chǎn)的對羥基苯甲酸乙酯的產(chǎn)量為 1327415/280/3=1580 千克 3．根據(jù)投料比為：對羥基苯甲酸：乙醇：濃硫酸 =1： ： 則需對氨基苯甲酸（ %） 1325 千克 乙醇（ %） 1325*= 千克 濃硫酸（ 98%） 1325*=1219 千克 A：反應釜 對氨基苯甲酸 對氨基苯甲酸乙酯（ 98%） 乙醇 水 未反應的乙醇 濃硫酸 濃硫酸 因為投料比為：對羥基苯甲酸：乙醇：濃硫酸 =1： ： ，且已知對氨基苯甲酸每批投料 1325 千克，所以乙醇的質(zhì)量 1325*= 千克，濃硫酸的質(zhì)量為850*=1219 千克 查資料得：對氨基苯甲酸純度為 %，乙醇 純度為 %，濃硫酸純度為 98%。對氨基苯甲酸乙酯的純度 95%。對氨基苯甲酸密度為 , 乙醇密度為,濃硫酸密度為 , 水的密度為 。對氨基苯甲酸摩爾質(zhì)量為 , 乙醇摩爾質(zhì)量為 ，水的摩爾質(zhì)量為,對羥基苯甲酸乙酯的摩爾質(zhì)量為 。 1） .進料： ，則乙醇的純量為 ，雜質(zhì)的量為 千克。體積為 。 1219 千克，則濃硫酸的純量為 千克，雜質(zhì)的量為 千克。體積為 1219/= 升。 c. 對氨基苯甲酸的量為 1325 千克，則對氨基苯甲酸的純量為1325*%= 千克，雜質(zhì)的量為 千克。 由于密度為 ，且為固體，則其體積為 13265*1000/2） .出料：此過程中只有一部分乙醇反應，計算如下： 根據(jù)方程式： 反 應 釜 2 工藝計算 18 得 乙醇的量為 **。則未反應的乙醇的量為 = 千克。純量為 *%= 千克，雜質(zhì)為 千克。體積為 。 b. 反 應 生 成 的 水 的 量 為 **，計算過程中量不發(fā)生變化。不計算！ 的對氨基苯甲酸乙酯為 千克，純量為 *97%=千克，雜質(zhì)為 千克 反應釜物料衡算表 進料 原 料 含量 % 重量 kg 純量 kg 雜質(zhì) kg 體積 L 相對密度 g/ml 對氨基苯甲酸 % 1325 無 水 乙 醇 % 濃 硫 酸 98% 1219 總 計 出料 原 料 含量 % 重量 kg 純量 kg 雜質(zhì) kg 體積 L 相對密度 g/ml 對氨基苯甲酸乙酯 97% 未反應的乙醇 % 濃 硫 酸 98% 1219 水 100% 0 1 雜質(zhì) 總 計 B:蒸餾釜 對氨基苯甲酸乙酯（ 97%） 對氨基苯甲酸乙酯 水 未反應的乙醇 未回收的乙醇 水 濃硫酸 氫氧化鈉 回收的乙醇 硫酸鈉 1）進料：由于反應釜 中物料全部打入蒸餾釜，所以蒸餾釜的進料量除反應釜的出料量相同外，還有另外加入的氫氧化鈉。即對氨基苯甲酸乙酯的量為 千克，水的量為 千克，未反應的乙醇的量為 千克，濃硫酸的量為 1219 千克，氫氧化鈉為 千克。 濃硫酸 蒸 餾 釜 2 工藝計算 19 2） .出料：分為兩部分，第一部分為回收的乙醇（ 75%），第二部分為對氨基苯甲酸乙酯，未回收的乙醇及硫酸鈉。 千克，回收的乙醇量為 千克 ,所以未回收的乙醇量為 千克，則未回收的乙醇的純 量為*%= 千克，雜質(zhì)為 千克。體積為 升。 b. 硫酸與氫氧化鈉反應生成了 千克的硫酸鈉，加上進蒸餾釜的水與反應生成的水得到的硫酸鈉溶液質(zhì)量為 千克，雜質(zhì)為 千克。 c. 進蒸餾釜的對羥基苯甲酸乙酯的量為 千克，因為蒸餾釜物料無損失，所以得到 的對氨基苯甲酸乙酯的量為 千克，純量為 千克 . 蒸餾釜物料衡算表 進料 原 料 含量 % 重量 kg 純量 kg 雜質(zhì) kg 體積 L 相對密度 g/ml 對氨基苯甲酸乙酯 97% 氫氧化鈉 95% 未反應的乙醇 % 濃 硫 酸 98% 1219 水 100% 0 1 雜質(zhì) 總 計 出料 原 料 含量 % 重量 kg 純量 kg 雜質(zhì) kg 體積 L 相對密度 g/ml 對氨基苯甲酸乙酯 97% 未回收的乙醇 % 回收的乙醇 硫酸鈉 % 雜質(zhì) 總 計 C：過濾器 對氨基苯甲酸乙酯（ 97%） 對氨基苯甲酸乙酯（收率 98%） 未反應的乙醇 損失的物質(zhì) 水 硫酸鈉 雜質(zhì) 除去的物質(zhì) 過 濾 器 2 工藝計算 20 進料 原 料 含量 % 重量 kg 純量 kg 雜質(zhì) kg 體積 L 相對密度 g/ml 對氨基苯甲酸乙酯 97% 未回收的乙醇 硫酸鈉 % 雜質(zhì) 總 計 出料 原 料 含量 % 重量 kg 純量 kg 雜質(zhì) kg 體積 L 相對密度 g/ml 對氨基苯甲酸乙酯 97% 除去溶液及損失酯 水 100% 5 5 0 雜質(zhì) 總 計 D:干燥器 對氨基苯甲酸乙酯（ 97%） 對氨基苯甲酸乙酯（收率 99%） 水 損失 除去的水分 損失的酯 干燥器物料衡算表 進料 原 料 含量 % 重量 kg 純量 kg 雜質(zhì) kg 體積 L 相對密度 g/ml 對氨基苯甲酸乙酯 97% 水 100% 5 5 0 5 1 總 計 出料 原 料 含量 % 重量 kg 純量 kg 雜質(zhì) kg 體積 L 相對密度 g/ml 對氨基苯甲酸乙酯 % 除去的水份 100% 5 5 0 5 1 損失的酯 總 計 E:精制釜 對氨基苯甲酸乙酯（ 97%） 對氨基苯甲酸乙酯（ %） 活性炭 熱乙醇 活性炭 熱乙醇 雜質(zhì) 干 燥 器 干 燥 器 2 工藝計算 21 精制釜