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乳酸生產(chǎn)工藝流程設(shè)計-wenkub.com

2024-10-19 08:43 本頁面
   

【正文】 再由公式 0000 yBAABP P PxxP P P???? 和 計算出不同溫度下的氣液組成 [2830]。1 39。39。 39。 精餾塔的物料衡算 原料液及 塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 乙醇的摩爾質(zhì)量 4 6 . 0 7 / 4 6 . 0 7 /AM g m o l k g k m o l?? 乳酸的摩爾質(zhì)量 1 1 8 . 1 3 / 1 1 8 . 1 3 /BM g m o l k g k m o l?? 由條件知 ? , ? 物料衡算 原料處理量 112F kmol h? 總物料衡算 F D W?? 易揮發(fā)組分物料衡算 F D WF D Wx x x?? ? ?? ? 0 01 9 9 .1 2 51 WFWxFx ????塔 底 易 揮 發(fā) 組 分 回 收 率 聯(lián)立解得 : /D kmol h? kmol h? , ? 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 0 . 5 0 4 6 . 0 7 ( 1 0 . 5 0 ) 1 1 8 . 1 3 8 2 . 1 0 / 8 2 . 1 0 /FM g m o l k g k m o l? ? ? ? ? ? ? 0 . 9 9 1 3 4 6 . 0 7 ( 1 0 . 9 9 1 3 ) 1 1 8 . 1 3 4 6 . 7 0 / 4 6 . 7 0 /DM g m o l k g k m o l? ? ? ? ? ? ? 0 . 0 0 3 0 5 4 6 . 0 7 ( 1 0 . 0 0 3 0 5 ) 1 1 8 . 1 3 1 1 7 . 9 1 / 1 1 7 . 9 1/WM g m o l k g k m o l? ? ? ? ? ? ? 乳酸生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 作者: **** 第 20 頁 共 57 頁 精餾塔的塔板計算 理論板數(shù) TN 的求取 1. 相對揮發(fā)度的求取 乙醇的沸點為 ,乳酸沸點為 o122C ,查 手冊 [2728]得: 乙醇的安托因方程為 : 0 25 51 .0 95lg 8. 04 49 441 5. 70 2AP t?? ? 乳酸的安托因方程為 : 0 03 t?? ? 其中 0AP , 0BP 的單位為 mmHg , t 的單位為 oC 。生產(chǎn)中進料狀態(tài)有多種, 該設(shè)計 將料液預(yù)熱到泡點才送入塔中, 因為 此時塔的操作 不致受季節(jié)氣溫的影響,比較容易控制 。 表 31 原料組成 組分 名稱 流量 摩爾分?jǐn)?shù) 質(zhì)量分?jǐn)?shù) kmol/h kg/h % % 乙醇 56 2580 50 乳酸 56 6615 50 總計 112 9195 100 100 設(shè)計要求:塔底乙醇的含量不大于 (摩爾分?jǐn)?shù) ) 塔底難揮發(fā)組分的回收率為 操作 條件 :常壓 :泡點進料 :自定待測 : 20oC :≤ 操作壓力 蒸餾操作 確定操作 壓力 通常可在常壓、加壓和減壓下 根據(jù) 技術(shù)上的可行性、處理物料的性質(zhì)和經(jīng)濟上的合理性 來考慮 [2325]。 (1) ? ? 11 .. ??? Km o lJC p 乳酸 ? ?mQ 乳 酸 = 343363 pCdT? = (343363)? ?J mol = 2830J mol? = 2830k kmolJ? (2) ? ? 11 .. 8 7 ??? Km o lJC p 硫酸氫銨 ? ?mQ 硫 酸 氫 銨 = 343363 pCdT? = (343363)? ?J mol = mol? = k kmolJ? (3) 取低沸點 雜質(zhì) 的平均比熱容為 ? ?pC 低 沸 點 雜 質(zhì)= ? ? .kJ kg K ? ?=kgQ 低 沸 點 雜 質(zhì) 343363 pCdT? = ? ? .kJ kg K (343363)K= kg? ? ? ? ? ? ?3 m m k gQ n Q n Q m Q? ? ?乳 酸 硫 酸 氫 銨 低 沸 點 雜 質(zhì) = ? ? kmol h ? ?2830 k kmolJ? + ? ? kmol h ? ? k km olJ? + ? ? kg h? ? kg? = 10 kJ h?? 4. 酯化罐中 4Q 的計算 4Q 為 酯化罐 中的熱損失 。 (1) ? ? 11 .. ??? Km o lJC p 乳腈 ? ?mQ 乳 腈 = 363283 pCdT? =( 363283) = mol = k kmolJ (2) 取低沸點 雜質(zhì) 的平均比熱容為 ? ?pC 低 沸 點 雜 質(zhì)= ? ? .kJ kg K ? ?=kgQ 低 沸 點 雜 質(zhì) 363283 pCdT? = ? ? .kJ kg K( 363283) K = kg ? ? ? ?4 m k gQ n Q m Q??乳 腈 低 沸 點 雜 質(zhì) = h k kmolJ + h kg = 10 kJ h? R2 中 5Q 的計算 乳酸生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 作者: **** 第 14 頁 共 57 頁 5Q 為反應(yīng)器 R2 中的熱損失 5Q = 00 11Q = ( 10 kJ h?? ) = 10 kJ h?? 6. 反應(yīng)器 R2 中的 熱量衡算匯總 反應(yīng)器 R2 中的熱量衡算匯總見表 25 所列 。 ? ? 2 6 2 1 13 1 . 0 5 0 . 1 2 1 4 6 3 6 . 5 8 1 0 ( . . )pC a b T c T T T J m o l K? ? ?? ? ? ? ? ? ?乙 醛 ? ? ? ?283 22,3 298 .0 5 28 3 29 8 28 3 29 82mpQ C dT? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?6 3 3 1 13 6 . 5 8 1 0 2 8 3 2 9 83 J m o l K? ???? ? ? ? ? = 3 1 6 2 6 5 ??? = ? = ? 乳酸生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 作者: **** 第 11 頁 共 57 頁 ? ? k m o lkJhk m o ln m ,3 ???? = ?? 4. 反應(yīng)器 R1 中 4Q 的計算 4Q 為反應(yīng)器 R1 中 的熱損失 4Q = 00 11 Q? = ? 10 kJ h? = 10 kJ h?? 5. 反應(yīng)器 R1 中的 熱量衡算匯總 反應(yīng)器 R1 中的熱量衡算匯總見表 24 所列 。 4. 進行衡算 (1) 進入反應(yīng)體系的物料衡算 ① 乳酸: hkmol 即 hkg ② 硫酸氫銨 : 即 ③ 低沸點雜質(zhì): h ④ 純乙醇: = hkg 原料乙醇: = 即 = hkg (2)輸出反應(yīng)體系的物料衡算 原料進料 : 水 分出副產(chǎn) :硫酸氫銨 酯化罐 下股物料 : 乳酸乙酯,水, 低沸點雜質(zhì) 上股物料 : 乳酸 , 硫酸氫銨,低沸點雜質(zhì) 乳酸生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 作者: **** 第 9 頁 共 57 頁 ① 生成的乳酸乙酯: = hkmol 即 hkg ② 硫酸氫銨 : hkmol 即 hkg ③ 水 :+= hkmol 即 hkg ④ 低沸點雜質(zhì): +++= hkg 5. 酯化罐物料衡算結(jié)果 酯化罐物料衡算結(jié)果見 表 23。 4. 進行衡算 原料進料 : 硫酸 原料進料:水 反應(yīng)器 R2 上股物料 :乳腈,低沸點雜質(zhì) 下股物 料: 乳酸,硫酸氫銨,水, 低沸點雜質(zhì) 乳酸生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 作者: **** 第 7 頁 共 57 頁 (1) 進入反應(yīng) 器 R2 的物料 計算 ① 乳腈 : = hkmol 即 hkmol kmolkg = hkg ② 純硫酸: 即 4400 hkg 原料硫酸:= 即 h ③ 原料水: 2= 即 kmolkg = h ④ 低沸點雜質(zhì): (2) 輸出反應(yīng)器 R2 的物料計算 ① 生成的乳酸: = hkmol 即 hkmol kmolkg = hkg ② 硫酸氫銨 : hkmol 即 hkg ③ 水 :2= hkmol 即 hkg ④ 低沸點雜質(zhì): +++= hkg R2 物料衡算結(jié)果 反應(yīng)器 R2 物料衡算結(jié)果見表 22 所列。乙醛的純度為 , 氫氰酸的純度為 4. 進行衡算 (1) 進入反應(yīng) 器 R1 的物料計算 ① 原料乙醛: 100 hkmol 即 4400 hkg 純乙醛: 100 = hkmol 即 4378 hkg ② 原料氫氰酸: 100 hkmol 即 2700 hkg 純氫氰酸: 100 = hkmol 即 hkg (2) 輸出反應(yīng)器 R1 的物料計算 ① 生成的乳腈: = hkmol 即 hkg 反應(yīng)器R1 原料 進料:乙醛,氫氰酸 下股物料: 乳腈和 低沸 點雜 質(zhì)質(zhì) 乳酸生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 作者: **** 第 6 頁 共 57 頁 ② 低沸點雜質(zhì): 4400+= 5. 反應(yīng)器 R1 物料衡算結(jié)果 反應(yīng)器 R1 物料衡算結(jié)果見表 21 所列。 表 11 原料規(guī)格 序號 原料 名稱 純度指標(biāo) 備注 1 氫 氰酸 % 3500 元 /噸 2 乙醛 % 4000 元 /噸 3 硫酸 % 510 元 /噸 4 乙醇 % 3200 元 /噸 5 水 % 4 元 /噸 生產(chǎn)制度 全年共 365 天,即 8760 小時,設(shè)計時間取 6000 小時,其余為大 、 中 、 小修時間。 來自 酯化罐的乳酸乙酯及其他低沸點雜質(zhì)在第一蒸餾塔分離,在塔底得到乳酸乙酯及部分水;將乳酸乙酯加熱分解得到 的 乳酸與乙醇 送入第二蒸餾塔,乳酸與乙醇在第二蒸餾塔得到分離 [1719];將在 塔底得到 的稀 乳酸送入真空濃縮器進一步提純,得到精乳酸。 乳酸生產(chǎn)工藝流程簡介 工藝簡介 原料乙醛和冷的氫氰酸 被 連續(xù)送入反應(yīng)器 R1 生成乳腈,用泵將乳腈 送 入 反應(yīng)器 R2; 往 反應(yīng)器 R2 注入 水和硫酸, 使乳腈 發(fā)生 水解 反應(yīng)得到粗乳酸和硫酸氫銨 ; 再將 來自反應(yīng)器 R2 的物流 泵入酯化罐,向酯化罐中 加入乙醇 ,乙醇與粗乳酸 發(fā)生 酯化 反應(yīng)生成 粗 乳酸乙酯,分出硫酸氫銨 ; 將來自酯化罐的 粗 乳酸乙酯在 第一蒸餾塔精餾得到精乳酸乙酯,再將精 乳酸乙酯加熱分解送入第二蒸餾塔分解,塔底得到 的 稀 乳酸 經(jīng)過 濃縮得到產(chǎn)品精乳酸 [1721]。濃硫酸 的性質(zhì)穩(wěn)定 、催化效果好等優(yōu)點;乳酸的轉(zhuǎn)化率為 。 丙酸法 主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下: 32 CH CH COOH+ 2Cl → 2 3CH CHClCOOH + HCl 3CH CHClCOOH+ 2 NaOH → ? ?3C H C H O H C O O N a + NaCl + HCl ? ? ?3C H C H O H C O O H + NaCl 乳酸生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 作者: **** 第 2 頁 共 57 頁 丙烯腈法 原料 丙烯腈和硫酸 發(fā)生 水解 ,再 把水解 產(chǎn) 物與甲醇反應(yīng) 生成粗乳酸和硫酸氫氨,再 把硫酸氫銨分出 ;然 后 將 粗 乳酸 酯 精餾,在 塔底獲 得 精 乳酸 酯 [1719]; 精 乳酸 酯 再送往精餾塔 加熱分解 , 塔底 獲得的 稀乳酸經(jīng)真空濃縮得 純 產(chǎn)品 [1720]。 生產(chǎn)方案的確定 發(fā)酵法和 化學(xué) 合成法目前 工業(yè)生產(chǎn)乳酸主要方法 [12]。 乳酸 是 一種 發(fā)展?jié)摿?極大 的精細化學(xué)品 [89], 是世界上 應(yīng)用廣泛的三大有機酸之一 , 被 廣泛用于制藥、 食品 、紡織、制革、農(nóng)業(yè)和環(huán)保 [8,10,11]。設(shè)計的數(shù)據(jù)及流程對 乳腈法生產(chǎn)乳酸的工業(yè)生產(chǎn)具有一定的參考作用。 目前乳酸的生產(chǎn)方法主要有發(fā)酵法、乳 腈法、丙酸法和丙烯腈法 四種。 本人同意學(xué)校根據(jù)《中華人民共和國學(xué)位
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