【正文】 準摩爾生成焓 [27]? ?K298 分別為： ? ?, 2 9 8fmH l K?? 乙 醛 , = molkJ ? ?298fmH l K?? 氫 氰 酸 ， ，= molkJ ? ?298fmH l K?? 乳 腈 ， ，= molkJ 乳酸生產(chǎn)工藝流程設計 作者： **** 第 10 頁 共 57 頁 ? ?298rmHK?? =+= molkJ 反應溫度為 Co10 ，根據(jù)基?；舴蚨ɡ恚? ? ?,1 283rmHK?? = ? ?,1 298rmHK?? + dTCp??283298 ，其中： ? ? 11 .. ??? Km o lJC p 乙醛 ? ? 11 .. ??? Km o lJC p 氫氰酸 ? ? 11 .. ??? Km o lJC p 乳腈 pC? == 11.. ?? KmolJ dTCp??283298 = （ 283298） = molJ = kmolkJ ? ?,1 283rmHK?? = 310 kmolkJ + kmolkJ = kmolkJ 由此可見反應溫度對反應熱影響不大。 3. 衡算基準 以進入反應器 4 酯化罐的乳酸 為衡算基準 。 表 22 反應器 R2 物料衡算結(jié)果一覽 組分 名稱 輸入物料 輸出物料 kmol/h kg/h kmol/h kg/h 乳腈 － － 原料硫酸 － － 水 乳酸 － － 硫酸氫銨 － － 低沸點雜質(zhì) － － 合計 － － 乳酸生產(chǎn)工藝流程設計 作者： **** 第 8 頁 共 57 頁 酯化罐的物料衡算 1. 物料衡算范圍 酯化罐的物料 衡算范圍見 圖 23。 3. 衡算基準 以 進入反應器 R2 的乳腈 為衡算基準， 硫酸 的純度為 0098 。 表 21 反應器 R1 物料衡算結(jié)果一覽 組分 名稱 輸入物料 輸出物料 kmol/h kg/h kmol/h kg/h 乙醛 4378 － － 氫氰酸 － － 乳腈 0 0 低沸點雜質(zhì) － 合計 － 7100 － 7100 反應器 R2 的物料衡算 1. 物料衡算范圍 反應器 R2 的物料衡算范圍見 圖 22。 3. 衡算基準 以 進料 100 hkmol 即 4400 hkg 的原料乙醛為衡算基準。 乳酸生產(chǎn)工藝流程設計 作者： **** 第 5 頁 共 57 頁 第 2 章 物料衡算 與熱量衡算 物料衡算 反應器 R1 的物料衡算 1. 物料衡算范圍 反應器 R1 衡算范圍 [2326]見 圖 21。產(chǎn)品規(guī)格要求：乳酸 ≥ % 。 設計概況 設計依據(jù) 為乳酸的生產(chǎn)工藝流程設計，產(chǎn)品為乳酸，年產(chǎn) 3 萬 t， 乳酸含量 % 。 工藝流程敘述 將乙醛與氫氰酸冷卻到 10oC 送入反應器 R1，乙醛與氫氰酸反應生成乳腈，反應器R1 原料 乙醛，冷氫氰酸 反應器R2 原料：硫酸與水 酯化罐 第一蒸餾塔 第二蒸餾塔 真空濃縮器 原料 :乙醇 存儲包裝 乳酸生產(chǎn)工藝流程設計 作者： **** 第 4 頁 共 57 頁 以堿為催化劑；將產(chǎn)物乳腈加熱到 90oC 送入反應 器 R2， 加入 硫酸與水，在 90oC下反應生成粗乳酸與硫酸氫銨 [19,21]；將粗乳酸與硫酸氫銨降溫到 70oC 送入酯化罐，加入 00150 的乙醇， 硫酸 作催化劑可以降低反應的活化能，從而加速反應的進行，粗乳酸與乙醇發(fā)生酯化反應生成乳酸乙酯，從酯化罐中分出硫酸氫銨，將乳酸乙酯等輸送到第一蒸餾塔 [6,16,21]。 其工藝流程 [22]簡圖如圖11 所示，具體工藝流程見附圖 1。 連續(xù)大批量 生產(chǎn) 乳酸懸著 化學合成法 最 適合 ， 在參考國內(nèi)外優(yōu)秀文獻的乳酸生產(chǎn)工藝流程設計 作者： **** 第 3 頁 共 57 頁 基礎上，吸收前人的研究成果， 在查閱大量文獻了解國內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀的基礎上選擇乳腈法制備乳酸。 4. ? ?3 2 5C H C H O H C O O C H + 2HO90oC????? ? ?3C H C H O H C O O H + 25CHOH 在 90oC 下乳酸乙酯的水解反應轉(zhuǎn)化率高達 0095 。 3. ? ?3C H C H O H C O O H+ 25CHOH2470H SO oC???????? 催 化 劑 2HO+ ? ?3 2 5C H C H O H C O O C H 此反應在乙醇 00150 過量的情況下，以硫酸作催化劑，強酸作催化劑可以降低反應的活化能，從而加速反應的進行。 乳腈法 主要化學方程式如下： 1. 3CHCHO + HCN10oC???????? 堿 催 化 劑 ? ?3CH CH OH CN 此反應在堿催化劑下，溫度為 10oC 下反應，乙醛的轉(zhuǎn)化率為 0080 。但是這種生產(chǎn)方法 只能間歇或半連續(xù)化生產(chǎn) 而不能連續(xù)化生產(chǎn)， 且國內(nèi) 用這種方法生產(chǎn)的乳酸 質(zhì)量達不到國際標準 [1214]。乳腈法、丙酸法和丙烯腈法 是 曾用于工業(yè)生產(chǎn)中的化 學合成法 [1214]。 乳酸是目前國內(nèi)比較短缺的化工原料 [1213]，而我國乳酸生產(chǎn)規(guī)模都很小，滿足不了社會需求。 近年來 ， 伴隨人們生活節(jié)奏的加快，社會生活正向便利化、衛(wèi)生化發(fā)展 ， 所 以“ 白色污染 ”污染問題日趨嚴重。 process design I 目錄 第 1 章 緒論 .................................................................................................................. 1 選題意義 .............................................................................................................. 1 生產(chǎn)方案的確定 ................................................................................................. 1 發(fā)酵法 ........................................................................................................... 1 丙酸法 ........................................................................................................... 1 丙烯腈法 ....................................................................................................... 2 乳腈法 ........................................................................................................... 2 工藝流程的確定 ........................................................................................... 2 乳酸生產(chǎn)工藝流程簡介 ...................................................................................... 3 工藝簡介 ....................................................................................................... 3 工藝流程敘述 ............................................................................................... 3 設計概況 .............................................................................................................. 4 設計依據(jù) ....................................................................................................... 4 原料及產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格 ................................................................................... 4 生產(chǎn)制度 ....................................................................................................... 4 第 2章 物料衡算與熱量衡算 .................................................................................... 5 物料衡算 .............................................................................................................. 5 反應器 R1 的物料衡算 ............................................................................... 5 反應器 R2 的物料衡算 ............................................................................... 6 酯化罐的物料衡算 ....................................................................................... 8 熱量衡算 .............................................................................................................. 9 反應器 R1 中的熱量衡算 ........................................................................... 9 反應器 R2 中的熱量衡算 ......................................................................... 11 酯化罐中的熱量衡算 ................................................................................. 14 第 3章 第二蒸餾塔的設計 ...................................................................................... 18 設計方案的確定 ................................................................................................ 18 工藝要求 ..................................................................................................... 18 II