乙酰柠檬酸三丁酯的生产设计说明书

1 乙酰柠檬酸三丁酯的生产设计说明书 1 引言 乙酰柠檬酸三丁酯概述 乙酰柠檬酸三丁酯，其英文名称是 称 子式为 子量 酰柠檬酸三丁酯在常温常压下是无色透明的液体，在常温下密度为 点是 1。当压力为 点为 343，当压力为 ，沸点为 173。折射率 点 204 2。不溶于水但与多数有机溶剂相溶，与多种纤维素、氯化橡胶等 相溶。此外，还能与乙酸丁酯纤维素、乙酸纤维素部分相溶 3。乙酰柠檬酸三丁酯具有很多优良的性质，其最大的优点是无毒，安全性较高。因此，乙酰柠檬酸三丁酯作为首选增塑剂被应用于制造儿童玩具、食品的包装、医疗用品之中。美国食品与医药管理局（ 为在所有的增塑剂中，乙酰柠檬酸三丁酯是最安全的 4。 设计依据 因为本设计是假定的设计，所以在实际的生活中不会使用。那么设计书上标注的其他设计任务，例如计算的依据，经济效益，建设厂房时地理位置的选择，原料的供应其次还有燃料的种类，水、电、气的来源等 都不会考虑。 2. 乙酰柠檬酸三丁酯生产流程叙述 首先进行的是酯化反应，向反应釜中投入一定摩尔比的正丁醇和柠檬酸，加入氨基磺酸作为催化剂。由于受到反应物正丁醇的影响，反应温度只能控制在 110 160，并且在该温度下反应 到酯化合格为止 5。酯化反应后，将反应产物 行减压蒸馏。用脱醇冷凝器给脱醇塔内的正丁醇蒸汽降温后，一部分正丁醇回流到酯化反应釜中继续参与反应，其余的正丁醇溶液进入回收罐循环使用。脱醇后的 乙酸酐按 1： 后再将低压蒸汽通入酰化釜夹套内，直到反应釜的温度上升至 85，并将反应控制在该温度下进行。将产生的气体通过乙酰化冷凝器降温后回流到反应釜继续进行反应，乙酸酐则被分离出来进入到回收罐。酰化反应后的物料进入脱酸塔，经过精馏操作。分离出的 2 乙酸酐可循环使用 6。 经过检测，脱酸后的物料因为仍含有某些酸性物质，所以物料还会呈现酸性，这就需要加入某些碱性物质把剩余的酸性物质中和掉。本设计所用的碱性物质是质量分数为 4%的 将中和后的物料送入静置釜内，以除去物料中含有的大量水分和生成少量的盐 7。为了得到纯 度较高的产物，将反应过程生成的盐除去，把经过中和反应后的物料转入水洗塔，用物料 水洗后的物料送入静置釜，把其中的盐水和废水处理后，再次送入水洗釜水洗进行水洗，反复洗涤三次，最后将 合成乙酰柠檬酸三丁酯的工艺流程如图 1所示： 酯 化 脱 醇 乙 酰 化 脱 酸干 燥 水 洗 及 分 离 中 和 及 分 离柠 檬 酸正 丁 醇氨 基 磺 酸正 丁 醇正 丁 醇 、 水 恒 沸 物T B 酐醋 酸 酐醋 酸A T B A T B 乙酰柠檬酸三丁酯的生产工艺流程图 3 物料衡算和能量衡算 艺参数 年产 200吨乙酰柠檬酸三丁酯，年工作日为 330天，以一天的 生产量为基准，乙酰柠檬酸三丁酯的质量分数为 98%。 化过程 原料：柠檬酸质量分数 92% 正丁醇质量分数 98% 3 为了将柠檬酸的转化率提高，采用正丁醇过量的方法。取原料配比 8为： n（柠檬酸） ： n（正丁醇） =1:4 氨基磺酸的加入量是柠檬酸质量的 5% 反应时间： 时 反应温度： 110 160 柠檬酸的转化率： 96% 柠檬酸三丁酯收率： 95 醇过程 正丁醇出料质量分数： 98 塔釜正丁醇质量分数： 1 压力： 2666对压力） 柠檬酸三丁酯收率： 96 酰化过程 醋酸酐质量分数 98 原料配比： n(柠檬酸三丁酯 ):n（醋酸酐） =1:应温度： 85 反应时间： 2 小时 柠檬酸三丁酯的转化率： 96% 乙酰柠檬酸三丁酯的收率： 96% 脱酸过程 轻组分出料质量分数 98 塔釜残液质量分 数 1 塔内压力： 2666对压力） 乙酰柠檬酸三丁酯的收率： 96% 中和及分离过程 乙酰柠檬酸三丁酯的收率： 95% 质量分数为 4%耗碱的理论量的 5倍。 水洗及分离过程 乙酰柠檬酸三丁酯的收率： 98% 水的加入量为物料量的 三次洗涤，每次用时 4 干燥（脱水过程） 乙酰柠檬酸三丁酯的收率： 96% 物料衡算 总物 料衡算 根据物料衡算由各单元收率得 （ 1）产品 量 200 1000330= 纯 98%= （ 2）干燥过程 593094 = 6 1 8 . 6 （ 3）水洗及分离过程 6 3 1 . 3 （ 4）中和及分离过程 6 6 4 . 5 （ 5）脱酸过程 6 9 2 . 2 (6)乙酰化过程 7 2 1 . 0 乙酰化过程物料衡算 乙酰化过程如图 2所示。 5 柠 檬 酸 三 丁 酯乙 酸 酐大 孔 强 酸 性 阳 离 子 交 换 树 脂乙 酰 化乙 酰 柠 檬 三 丁 酯柠 檬 酸 三 丁 酯乙 酸 酐大 孔 强 酸 性 阳 离 子 交 换 树 脂图 2 酰化过程简图 乙酰化反应化学方程式如下： 1 0 1 4 2 3 2 0 3 4 8 32C H O + C H C O O C H O + C H C O O H 根据化学方程式，通过对 理论上消耗 质量为： 3 6 0 = 6 4 4 . 4402 消耗乙酸酐的质量为： 1 0 2 = 1 8 2 . 5 8402 生成乙酸的质量为： 6 0 = 1 0 7 . 4402际上需加入纯的 6 7 1 . 2 入乙酸酐的质量为 102= 由 量计算脱醇过程及酯化过程所生成的柠檬酸三丁酯的质量 （ 1）脱醇过程 6 9 9 . 2 （ 2） 酯化过程生成柠檬酸三丁酯的质量 6 7 2 8 . 3 各操作单元物料衡算 酯化过程 酯化过程如图 3所示 9 2 % 柠 檬 酸9 8 % 正 丁 醇氨 基 磺 酸乙 酰 化乙 酸乙 酸 酐A T B 磺 酸图 3 酯化过程简图 酯化反应的化学方程式如下： 6 8 7 4 9 1 0 1 4 2 2C H O + 3 C H O H C H O + 3 H 于柠檬酸三丁酯（ 质量是已知的，所以通过物料衡算可以得出：在理论上柠檬酸的消耗量为 1 9 2 = 3 8 8 . 4 5360 正丁 醇的消耗量为 3 74 = 生成水的量为 3 18= 质量分数为 92%的柠 檬酸实际需要加入的量为 4 3 9 . 8 2 10 . 9 2 0 . 9 8 化反应加入柠檬酸和正定醇的定量比是 n(柠檬酸 )： n（正丁醇） =1:4 7 实际需加入质量分数为 98%的正丁醇的量为 4 3 9 . 8 2 1 4 7 4 2 0 . 9 8 酯化反应结束后，柠檬酸剩余的量为 4 3 9 . 8 2 1 0 . 9 2 - 3 8 8 . 4 5 = 1 6 . 1 8 5 正丁醇的量为 6 9 1 . 8 9 5 0 . 9 8 - 4 4 9 . 1 4 9 = 2 2 8 . 9 1水的量 氨基磺酸的量为 质的量为 7 2 8 . 3 5 0 . 0 4 = 2 9 . 1 3 酯化反应釜的物料平衡见表 1 表 1 酯化反应 釜物料平衡表 酯化反应前 酯化反应后 物料名称 物料质量（ 物料名称 物料质量（ 92%柠檬酸 檬酸 8%正丁醇 丁醇 基磺酸 基磺酸 质 计 计 脱醇过程 脱醇过程如图 4所示 柠 檬 酸氨 基 磺 酸水柠 檬 酸 三 丁 酯脱 醇 塔水正 丁 醇氨 基 磺 酸柠 檬 酸柠 檬 酸 三 丁 酯图 4 脱醇 过程简图 8 酯化反应结束后，对反应产物 设柠檬酸、氨基磺酸都不会随着正丁醇从塔顶蒸出。设塔釜杂质为塔釜物料质量的 水和正丁醇都可以从塔顶全部蒸出。将塔顶蒸出来的水和正丁醇分为两部分，一部分为含正丁醇 质量 %)的水，另一部分为含水 2%（质量 %）的正丁醇。 由物料衡算得，设蒸出的水含醇的量 x，蒸出的醇中含水 y 即 x = 0 . 0 7 71 5 8 . 2 7 6 - y + 0 . 0 22 2 8 . 9 1 - x + x = 8%的正丁醇的质量为 实际每天需要消耗正丁醇 6 9 1 . 8 9 5 - 2 2 0 . 4 8 5 = 4 7 1 . 4 1顶质量分数为 丁醇恒沸物的质量 醇塔物料平衡见表 2 表 2 脱醇塔物料平衡表 进塔物料 出塔物料 塔釜物料 塔顶物料 物料名称 物料质量（ 物料名称 物料质量（ 物料名称 物料质量（ 柠檬酸 檬酸 8%正丁醇 丁醇 基磺酸 丁醇恒沸物 基磺酸 质 杂质 合计 计 计 乙酰化过程 乙酰化过程所用的催化剂是 大孔强酸性阳离子交换树脂，加入量是 量的5%，由表 2 可知，柠檬酸三丁酯的质量为 ，则乙酰化过程需要加入的催化 9 剂的量是： 6 7 1 . 2 5 0 . 0 5 = 3 3 . 5 6 3 由 n（柠檬酸） ： n（醋酸酐） =1: 1 . 8 6 5360 ( 醋 酸 酐 ） = 1 . 8 6 5 1 . 8 1 0 2 = 3 4 2 . 4 1 4m 质量分数为 97%的乙酸酐的加入量为 3 5 由 ： 转化率为 96%，则反应实际消耗 量为 理论上消耗乙酸酐的质量为 102= 生成乙酸的质量为 60= 乙酰化的反应后剩余乙酸酐 353 物料中残余的 4%= 杂质的质量为 402 出酰化釜时， 催化剂和柠檬酸的量不变 402 杂质的质量为 4%= 物料在乙酰化反应过程的物料平衡见表 3 表 3 乙酰化 反应过程物料平衡表 进釜物料 出釜物料 物料名称 物料质量（ 物料名称 物料质量（ 柠檬酸 檬酸 化剂 化剂 酸酐 酸酐 基磺酸 10 杂质 质 酸 计 计 脱酸过程 乙酰化产物 通过脱酸塔进行脱酸，其 中的杂质、乙酸均可全部从塔顶分离出来，其余的物质则会留在塔釜。 由 塔釜中乙酸酐的质量分数为 1%，塔釜中乙酸酐的质量为 x,则 x = 1 %1 6 . 1 8 5 + 5 5 . 5 5 3 + x + 6 9 0 . 7 9 7 + 2 6 . 8 5解得 x=1 5 9 . 8 3 - 7 . 9 7 4 = 1 5 1 . 8 5 6 则塔釜在出料时带出的乙酸酐质量为 ，将 塔顶物料分为两部分，一部分是含乙酸 3%的乙酸酐，另一部分是乙酸，其中回收 97%的乙酸酐质量为 ，实际上每天需要消耗 97%的乙酸酐的质量为 收乙酸 脱酸过程物料平衡见表 4 表 4 脱酸塔物料平衡表 进塔物料 出塔物料 塔釜物料 塔顶物料 物料名称 物料质量（ 物料名称 物料质量（ 物料名称 物料质量（ 柠檬酸 檬酸 酸 化剂 酸酐 化剂 质 酸酐 质 杂质 酸酐 醋酸 合计 计 计 中和过程 脱酸后的物料需要进入中和釜进行中和，由 可知，进入中和釜的物料有乙酸酐 檬酸 基磺酸 11 对以上三种物料做物料衡算可知 ，酸性物质理论上消耗碳酸钠的质量： 反应一： 106= 反应二： 106= 反应三： 106= 消耗碳酸钠的总量为 实际需要加入碳酸钠的量为 5= 加入水的量为 中和后剩余 6 8 . 5 4 1 - 3 3 . 7 0 8 2 = 1 3 4 . 8 3 3 中和反应后水的质量为 18+3 18+ 生成 44 44+44= 中和过程中进入碳酸钠溶液中 中和后 油相中 设 %，水的质量分数为 3%（以 则 油相中水的质量为 相中碳酸钠 1 3 4 . 8 3 3 - 1 2 . 6 = 1 2 2 . 2 3 3 水相中水的质量 4 0 4 9 . 3 - 1 8 . 9 = 4 0 3 0 . 4 1 中和过程物料平衡见表 5 表 5 中和釜物料平衡表 进中和釜物料 出中和釜物料 水相 油相 物料名称 物料质量（ 物料名称 物料质量（ 物料名称 物料质量（ 柠檬酸 基磺酸酸钠 基磺酸 檬酸钠 酸酐 酸钠 酸钠 酸钠 质 12 杂质 水 氧化碳 碳酸钠 合计 计 计 水洗过程 计算依据：用质量比 1:8%。 每次洗涤需要用水量为 次洗涤总的用水量为 3=入洗涤水中 过水洗后碳酸钠完全进入水相，即进入水相碳酸钠的质量为 水洗过程中，水会进入油相。进入油相中水的质量是 %。 进入水洗釜水的质量为 2 5 9 1 . 7 3 + 1 8 . 9 = 2 6 1 0 . 6 3 水洗釜的物料平衡表见表 6 表 6 水洗釜的物料平衡表 进水洗釜物料 出水洗釜物料 物料名称 物料质量（ 物料名称 物料质量（ 物料名称 物料质量（ 酸钠 酸钠 质 水 质 合计 计 计 干燥过程 计算依据：乙酰柠檬酸三丁酯的收率为 96% 干燥过程随水带出的 设干燥过程中含水量为 质量分数，以 进入产品中水的质量为 蒸发掉的水分为 1 8 . 5 2 2 - 1 . 1 8 5 = 1 7 . 3 3 7 干燥塔物料平衡表见表 7 13 表 7 干燥塔物料平衡表 进干燥塔物料 出干燥 塔物料 物料名称 物料质量（ 物料名称 物料质量（ 物料名称 物料质量（ 水 质 杂质 计 计 计 物料平衡 总物料平衡见表 8 表 8 总物料平衡表 进料 出料 物料名称 质量（ ） 物料名称 质量（ ） 92%柠檬酸 檬酸钠 8%正丁醇 丁醇 化剂 基磺酸钠 7%醋酸酐 353 酸钠 质 酸钠 氧化碳 酸钠 化剂 酸酐 酸 计 计 能量衡算 所用常数 14 查搪玻璃容器 9 （ 1） K 不锈钢 =h ) 不锈钢的传热系数 K 搪玻璃 =h ) 搪玻璃的传热系数 =J/(h ) 搪玻璃导热系数 b= 搪玻璃的壁厚 设计传热面积 /计算传热面积 =应热数据：查化学化工物性数据手册 10 H 酯化反应 = H 乙酰化反应 = 2） 计算物质的汽化潜热 恒压热容 量衡算中所用物料在不同温度下的恒压热容 ，不同物质的汽化潜热见表10 表 9 不同物料在不同温度下的 J/( ) 温度（ ） 柠檬酸 正丁醇 酸酐 醋酸 水 备注 20 他温度下水的 5 31 75 85 表 10 不同物质的汽化潜热 J/度， 正丁醇 水 醋酸 醋酸酐 30 51208 38 26694 45606 42 50208 85 25328 5433 41158 150 38169 15 酯化釜 （ 1） 酯化釜物料 由表 1可知，进入酯化釜的物料有柠檬酸： 2%=正丁醇： 8%=入酯化釜的其他物料均看做水，则水得量为： 8%+2%= 2） 升温假设 假设物料由室温（ 20）在 1物料所含水在 1h（ 完全蒸发。然后在 反应 4h，然后用 150的蒸汽加热。 （ 3） 第一阶段：升温吸热 温度从 20升到 平均温度为 pi i Q = t C t 温度差 ， ； 物质的恒压热容， J/( )； 物质的物质的量， 1Q = ( 9 2 . 5 - 2 0 )（ 1 9 2 . 2 8192 7 5 . 3 1 274 =kg/h 物料在加热的过程中，有 5%热量损失，所以 h。 （ 4） 第二阶段：蒸发吸热 物料中 水全部汽化，按照含正丁醇 质量分数）的共沸物计算，正丁醇汽化量为 4 9 . 0 2 4 = 6 6 . 5 9 81 - 0 . 5 7 62 f H 物质的汽化热， kJ/ 2 6 6 . 5 9 8 4 9 . 0 2 4Q = 4 5 4 3 3 + 4 1 1 5 8 = 1 5 2 9 8 4 . 5 7 27 4 1 8 16 在这过程中，有 5%热量损失，所以 h。 （ 5） 第 三阶段：反应过程吸热（ 反应生成的水的质量为 ，假设将这些水全部汽化，则上升的气相中含 70%的正丁醇的质量为： 设上升气相中含正丁醇为 x x = 0 . x= 反 应 热Q= H n + Q 2 5 4 . 9 2 3 4 9 . 0 2 4 4 0 4 . 6 3 5Q = 4 5 4 3 3 + 4 1 1 5 8 + 7 7 8 2 2 = 4 3 2 6 1 6 . 3 33 7 4 1 8 1 9 2化过程中有 5%的热量损失，所以3Q = 1 8 2 1 5 4 . 2 4每小时计算：3Q = 1 8 2 1 5 4 . 2 4kJ/h Q= KA t K 搪瓷的传热系数 h ) 1、 值计算面积，取 Q=kJ/h 平均温差 t 计算 1212t - t= t 平均温度，； 1t，2t 分别为换热器进、出口温差。 ( 1 5 0 - 2 0 ) - ( 1 5 0 - 9 2 . 5 )t = = 8 8 . 8 7 5m 1 5 0 - 2 0 5 0 - 9 2 . 5t= 2 . 6 58 9 5 . 3 7 6 ? A = 17 （ 6） 酯化釜加热所需蒸汽量 Q 总 =2+ 3Q = 2 1 0 9 6 4 . 5 4 + 1 6 1 0 3 6 . 3 9 + 4 5 5 3 8 5 . 6 1 = 8 2 7 3 8 6 . 5 48169 18= 选取 11 Q 2 1 0 9 6 4 . 5 4W = =H 3 8 1 6 9 12=（ 1） 上升气体流量的最大值是在酯化蒸发阶段。由 升的气体中，正丁醇的量为 ，水的量为 ，冷却水温度由 25升至 40，物料从 到 30，平均温度为 换热器材质为不锈钢。 （ 2） 计算换热器面积： m( 9 2 . 5 - 4 0 ) - ( ( 3 0 - 2 5 )= = 2 0 . 2 2 79 2 . 5 - 4 0 - 2 5t i i p i i Q = H n + C n t 6 6 . 5 9 8 4 9 . 0 2 4 6 6 . 5 9 8 4 9 . 0 2 4Q = ( 4 5 4 3 3 + 4 1 1 5 8 ) + ( 1 9 3 . 2 9 6 + 7 5 . 3 1 2 )7 4 1 8 7 4 1 8 ( 9 2 . 5 - 3 0 ） = 1 7 6 7 1 4 . 8 3 2kJ/h 在冷凝的过程中，有 5%的热量损失，所以 Q=h Q 1 8 6 0 1 5 . 6 1 3A = =K t 1 4 6 4 . 4 A = 3） 冷却水的最大流量 Q = WC W= h = h 酯化釜第二冷凝器 （ 1） 经过最初的冷凝器冷凝后，假设仍有 20%的 醇没有被冷凝，然后再用 0 18 的水进行冷凝。当水的温度从 0升到 15，物料的温度从 30降到 15，平均温度是 （ 2） 估算传热面积 Q = n H + n C 6 6 . 5 9 8 6 6 . 5 9 8Q = 5 1 2 0 8 2 0 % + 1 7 3 . 7 2 0 2 0 % ( 3 0 - 1 5 ) = 9 8 4 2 . 5 3 67 4 7 4kJ/h 物料在冷凝过程中有 5%的热量损失，所以 Q= 2 2 . 5 - 1 5t = = 1 8 . 5m 5 6 4 . 4 4 1 8 . 5 A = 3） 冷冻水的最大流量 Q 1 0 3 6 0 . 5 6 5W = =C t 7 5 . 3 1 2p 10=h=h 脱醇釜 （ 1） 物料量 脱醇用时 4 小时，将正丁醇和水均按照正丁醇来计算，那么正丁醇的质量为 每小时计算 9 6 . 84kg/h 回流比是 上升的蒸汽量是正丁醇质量的 242 其余按 1 1 5 3 . 7 1 - 3 8 7 . 1 8 6 = 7 6 6 . 5 2 4 k g 脱醇过程为减压操作，当绝压为 2666 ，正丁醇的沸点是 42。 （ 2） 升温假设 物料从室温（ 20）在 1小时之内升到 45 ,然后再 45下去除全部的正丁醇，平均温度为 （ 3） 升温过程需要吸收的热量 19 1 pi i Q = t C 7 6 6 . 5 2 4 3 8 7 . 1 8 6Q = ( 6 6 9 . 4 4 0 + 1 8 0 . 3 3 ) ( 4 5 - 2 0 ) = 5 2 1 1 6 . 3 43 6 0 7 4kJ/h 由于在升温过程有 5%的热量损失，取 Q=h （ 4） 气化过程吸热： 242Q= 74 50208=h （ 5） 换热面积计算： b 搪玻璃壁厚， m； K 搪玻璃的传热系数。 h, 30A = = 0 . 6 43 . 5 5 6 ( 1 5 0 - 4 5 )A = 6） 蒸汽计算： Q= Q 7 1 1 6 3 4 . 2 2W = =H 3 8 1 6 9 18= 最大蒸汽流量由2 2Q 1 6 4 1 9 3 . 7 3W = =H 3 8 1 6 9 18=h 脱醇塔的顶端冷凝器 （ 1） 上升蒸气量 由 丁醇 的量为 242 kg/h 冷冻水从 0升到 15，物料从 45降到 15，平均温度为 30。 （ 2） 估算换热面积： p Q = n H + n C t 20 2 4 2 2 4 2= 5 0 2 0 8 + 1 7 9 . 9 1 2 ( 4 5 - 1 5 ) = 1 8 3 0 2 1 . 2 87 4 7 4kJ/h 在 冷凝过程中，有 5%的热量损失，所以 Q=h ( 4 5 - 1 5 ) - ( 1 5 - 0 )t = = 1 8 . 9 1m 4 5 - 1 5 5 - 0 Q 1 9 2 6 5 3 . 9 8A = =K t 1 4 6 4 . 4 A = 3） 冷冻水的最大流量 Q 1 9 2 6 5 3 . 9 8W = =C t 7 5 . 3 1 2p 10=h=h 乙酰化釜 （ 1） 物料量 由 可知，进入乙酰化釜的柠檬酸三丁酯（ 质量为 余的物料均按乙酸计算为： 2） 升温假设 反应物料从室温（ 20）在 1 小时之内升到 85，然后在 85下反应 2 小时，在反应过程中有 50%的乙酸 被汽化。 （ 3） 第一阶段 ：升温吸热 温度由 20升至 85，平均温度 1 pi i Q = t C n 16 7 1 . 2 5 4 4 3 . 2 7 8Q = ( 8 5 - 2 0 ) ( 6 8 7 . 6 7 + 1 3 5 . 4 8 1 ) = 1 4 8 4 0 4 . 5 6 43 6 0 6 0kJ/h 在加热的过程中，有 5%的热量损失，所以 h （ 4） 反应吸热 2 Q = H n 2 4 4 3 . 2 7 8 6 7 1 . 2 5Q = 2 5 3 2 8 5 0 % + 6 9 3 2 96 0 3 6 0= kJ/h 在反应过程中有 5%的热量损失，所以 2Q = 2 3 4 5 5 8 . 4 2 5kJ/h 21 按每小时计算热量，2Q = 1 1 7 2 7 9 . 4 2 5 k J / h（ 5） 乙酰化釜传热面积的计算 大值 h ( 1 5 0 - 2 0 ) - ( 1 5 0 - 8 5 ) t = = 9 3 . 7 8m 1 5 0 - 2 0 5 0 - 8 5 A = 6） 加热所需蒸汽量 12 Q = Q + Q = 1 5 6 2 1 5 . 3 3 + 2 3 4 5 5 8 . 8 5 = 3 9 0 7 7 4 . 1 8 k g / hQ 3 9 0 7 7 4 . 1 8W = =H 3 8 1 6 9 18=h 通过1 11 Q 3 8 1 6 9 18=h 乙酰化釜冷凝器 （ 1） 物料量 有 50%的醋酸汽化，即 小时汽化量，即： 8 8 6 . 5 5 6 k g / 2） 传热面积估算 Q = KA 冷却水从 25升温到 35 ,反应物料从 85降到 35，平均温度 60。 ( 8 5 - 3 5 ) - ( 3 5 - 2 5 )t = = 3 7 . 2 8m 8 5 - 3 5 5 - 2 5 Q = n H + n C 8 8 6 . 5 5 6 8 8 6 . 5 5 6Q = 2 5 3 2 8 + 1 3 5 . 4 8 1 4 5 = 4 6 4 3 2 8 . 4 6 k J / 6 0在冷凝的过程中有 5%的热量损失，所以 Q = 488766.8 kJ/h A = 22 （ 3） 冷却水的最大流量 = 9 2 7 . 1 3 k m o l / h = 1 6 6 8 8 . 3 4 k g / . 3 1 2 脱酸塔釜 （ 1） 物料量 由 可知，进入脱酸塔釜中乙酸的量为 酸酐的量为 设升温过程用 1小时，操作过程用了 4个小时，回流取 在上升的气体中：乙酸酐为： . 5 = 9 9 . 8 9 4 k g / . 5 = 6 7 . 1 2 5 k g / 操作，绝压 2666此条件下乙酸酐的沸点为 47 ,乙酸的沸点为 29 ,取乙酸酐和乙酸沸点的平均值 38 其平均值作为计算的依据。 （ 2） 升温假设 反应物料从室温（ 20）在 1 小时之内升温到 36，然后再 36下，去除全部的乙酸酐和乙酸。 （ 3） 升温过程吸收的热量 由式1 pi i Q = t C n，得 1 0 7 . 4 1 5 9 . 8 3Q = ( 3 6 - 2 0 ) ( 1 3 3 . 8 8 8 + 1 9 6 . 6 4 8 +6 0 1 0 202 = 3 6 8 4 5 . 4 3 6 k J / h 在升温的过程中有 5%的热量损失，所以1Q=h （ 4） 气化过程吸热 由式 2 Q = H n ，得 2 9 9 . 8 9 4 6 7 . 1 2 5Q = 4 5 6 0 6 + 2 6 6 9 4 = 3 4 3 2 9 . 7 6 2 k J / 2 6 0在汽化过程中有 5%的热量 损失，所以2Q=h （ 5） 估算换热面积 kJ/h ， 23 则 ( 1 5 0 - 2 0 ) + ( 1 5 0 - 3 6 )t = = 1 2 22 Q 3 8 7 8 4 . 6 7A = = = 0 . 3 5K t 8 9 5 . 3 7 6 1 2 4 2 A = 1 . 1 5 A = 1 . 1 5 0 . 3 5 = 0 . 4 0 2 5 m （ 6） 蒸 汽量计算 12Q = Q + 4 Q = 3 8 7 8 4 . 6 7 + 4 3 6 1 3 6 . 5 9 = 1 8 3 3 3 1 . 0 3 k JQ 1 8 3 3 3 1 . 0 3W = = 1 8 = 8 6 . 4 5 7 k 8 1 6 9蒸汽量的最大值由1 11 Q = 1 8 = 1 8 . 2 9 k g / 8 1 6 脱酸塔的塔顶冷凝器 (1) 在脱酸过程中上升的气体中 由 物料量可知，乙酸酐的质量流量为 h ，乙酸的质量 h 冷冻水由 0升到 12；物料由 36降至 12，平均温度 24。 (2) 换热面积的估算 i p iQ= n ( H + C t ) 9 9 . 8 9 4 6 7 . 1 2 5Q = ( 4 5 6 0 6 + 1 9 6 . 6 4 8 2 4 ) +1 0 2 6 0( 2 6 6 9 4 + 1 3 3 . 8 8 8 2 4 ) =h 冷凝过程中有 5%的热量损失，所以 Q=h 2 8 - 1 2t = = 1 8 . 8 8 2Q 8 7 8 2 1 . 0 8A = = = 3 . 1 7 6 mK t 1 4 6 4 . 4 1 8 . 8 8取 A = 1 . 1 5 A = 1 . 1 5 3 . 1 7 6 = 3 . 6 53) 冷冻水最大流量 Q 8 7 8 2 1 . 0 8W = = = 1 1 6 . 6 1 k m o l / h = 2 0 9 8 . 9 7 k g / hC t 7 5 . 3 1 2 1 0p 24 热量衡算结果汇总 热量衡算结果汇总见表 11 表 11 热量衡算结果汇总表 换热过程 换热面积（ 2m ） 蒸汽最大流量（ /kg h ） 冷却水最大流量（ /kg h ） 酯化釜 酯化釜第一冷凝器 化釜第二冷凝器 醇塔 脱醇塔顶冷凝器 酰化釜 乙酰化冷凝器 酸塔塔釜 脱酸塔顶冷凝器 设备选型 正丁 醇原料贮槽 每次需要加入质量分数为 9