（化学工程专业论文）年产500吨无毒增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯工艺设计.pdf

郑州大学硕：k 学位论文 摘要 本设计是以柠檬酸、正丁酵、醋酸酐为原料，浓硫酸为催化剂的年产5 0 0 吨 无毒增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯的工艺设计。 本文介绍了乙酰柠檬酸三丁酯的性质和用途，展望了应用前景，综合比较了 乙酰柠檬酸三丁酯中酯化反应和乙酰化反应催化剂的最新研究进展，在综合考虑 了产品收率、工艺成熟程度等因素后，确定了以浓硫酸为催化剂合成乙酰柠檬酸 三丁酯。本设计方案乙酰柠檬酸三丁酯的总收率达到了9 3 6 7 ，比目前所研究的 其它催化剂的总收率都高。 首先依据郑卅i 大学乙酰柠檬酸三丁酯小试和放大试验研究成果，参考国内外 同类工业之现状，确定合成乙酰柠檬酸三丁酯的合理工艺过程。 依据工艺设计的程序，按操作单元进行物料衡算，确定了每个操作单元进出 物料量及整个工艺过程各原料的消耗定额。对工艺中涉及到的换热系统均进行了 热量衡算，确定了各换热器的换热面积和加热蒸气、冷却水、冷冻水的消耗定额。 结合物料衡算、热量衡算和工艺设计要求，选择了适合本工艺所用主要设备 的规格型号；计算了脱醇塔、脱酸塔和干燥塔所需填料的类型和高度，依据物料 性质和操作条件选择了各设备的材质和规格。 结合设备在工艺操作过程中温度、压力和物料性质，在考虑经济、实用的基 础上对所用仪表规格、型号进行了选择。 在物料衡算、热量衡算的基础上，结合流体特性，对管道和流体输送机械进 行了型号与类型的选择。 综合上述工艺计算和设计结果，绘制出了带控制点的工艺流程施工图。 在考虑操作方便、便于运输、减少房屋楼层承重等因素后，设计了建筑厂房 示意图和各楼层设备平面布置图，绘制出了工艺设备平面布置图。 为便于使该设计项目能够正确施工，还对部分管道布置进行了设计，并绘制 了管道布置图。 在考虑了各物料的危险特性和各设备操作条件的前捉下，提出了必要的安全 措施，以保证安全生产，对于排放的有害物质提出了后处理意向和方法，使排放 达到国家标准，减轻对环境的危害。 晟后进行了工程投资与效益分析，证明本设计可行，在短期内可收回投资， 郑州大学顺士学位论文 具有较好的经济效益和社会效益，非常适合于中小企业。 关键词： 柠檬酸三丁酯；乙酰柠檬酸三丁酯；工艺；设计。 j i 郑州大学硕士学位论文 a b s t r a c t nw a sd c s i g l l e dt h a t5 0 0 t ai n n o c i l o u se i a s t i c i z e ra c c t y l t f i n 也u t y ld t r a t ep r o d u c t i o n h n ew h i c hu s i n gc i t r i ca c j d ，n - b u t y la l c o h o la n da c e t i c a n h y d r i d ea sr a wm a t e r i a la n d s u l f u r i ca c i da sc a t a l y s t t h i sd i s s e n a t i o ni n t m d u c e dt h ep m p e n ya i l du s eo fa c e t y lt r i - n _ b u t y lc i t r a t e ， f o r c c a s t e di t sa p p l i e df o r c g r o u n da n dc o m p a r e dt h el a s ts t u d yp r o 伊e s so nc a t a l y s to f e s t c i i f i c a t i o na n da c c t y l a t i o ni l lt h er e a c t i o no fa c e t y lt r i - n - b u t y lc i t r a t e a f t e rt h e c o n s i d e r a t i o n st ot h ep r o d u c iy i e l da n dt h ed e 蓼e eo fp r o c e s sm a t u r a t i o ne c t ，t h ep r o c e s s o fs y n t t l e s i s i n ga c e t y lt r i n _ b u t y lc i t f a t ew a sd e f i n e d ，u s j n gs u l f i l r i ca c i d 髂c a t a l y s t i n t l i i sd e s i g n ，t h co v e m uy i e l do fa c e t y lt r i 一b u t y lc i t f a t ec a nu pt 09 3 6 7 ，t h i sw 豳t l l e h i g l i t e s to v e r a l ly i e l dc o m p a r e dw i t ho l h e rs t u d i e s f i r s to fa l l ，c o l l f i 彻t l l ep r o p e ft e c h n i c a l 弘_ o c e s so fs y n t h e s i z i i l ga c e t y lt r i n - b u t y l c i 舰t e ，a c c o r d i n gt ot h es m a l j 趾d 锄p l i f i c a t i o nt e s tr c s e a r c hr e s u l t so fz l i e n g z h o u u n i v e r s j t ya n dr c f b r t i n gt ot l l es i m i l a rt e c 量1 1 1 0 l o g yc o n d i t i o nh o m ea i la b r o a d a c c o r d i n g t ot h ep r o c e s so f t e c h n o l o 酉c a ld e s i g n ， t l l em a t e r i a l b a l a n c c l c u l a 拄o nw e r ej n f 删u c c df o fe a c hu n i f ，l l ec o n s u m p t j o n so ft l l em a t e d a l sw e r c9 0 f e n t h eh e a t b a l a n c e sw e r ea l s o c a l c u l a t e d ， t h eh e a t e 】【c h a n g ca r e af o re a c hh e a t e x c h a n g c r ，t h ec o n s u m p t i o n so ft h es t e a ma n dc o o l i n g s t r e a m sw e r eg o t t e n a c c o r d i n gt ot h em a t c i a lb a 】a l l c e ，t h et h e 肋a lb a l a i l c ea l l dt h ed e s j 驴r e q u j r e ， m a i ne q u i p m e n tm o d e lw e r es e l e c t e d ，t h et y p ea n dh e i g h to f6 l l e ri nt h ed e a c i d i f yt o w e r a i l dt h ed r y i n gt o w e rw e f ed e t e 珊i n e d a c c o r d i n gt ot h em a t e r i a lp r o p e n i e sa n dt h e c o n d i t i o ni n 叩e r a t i n 岛t h i sd i s s c n a t i o na l s os e l e c t e dt h em a t e r i a la n dt h eo r d i n a n c eo f f a d l i t y b a s e do nt l l et e m p r e t u r e ，p ”s s u r ef o r c ea i l dt h em a t e r i a lp r o p e n yi nt h eo p e r a t i n g p r o c e d u r ea n du t i l i t y ，t h eo r d i n a n c e 卸dm o d e l0 fi n s t 九l m e n tw e r es e l e c t e d b a s e do nt h em a t e r i a lb a l a l l c e ，t h et h e 瑚a lb a l a n c ea n dt h eh y d r o s t a t i cc h 盯a c t e r ， t h em o d e la n dt y p eo ft h ep i p ea n df l u i dc o n v e y i n gm a c h i n e f yw e r es e l e c t e d b a s e do nt h ea b o v et e c h n 0 1 0 9 i c a lc a l c u l a t i o na n dd e s i g n ，t h ec o n s t n l c t i o n 郑州大学硕士学位论文 d o c u m e n t so ft e c h n o l o 舀c a lp r o c e s sw i t hc o n t m lp o i n tw a sd r a w n t h ea b r i d g e dg e n e r a lv i e wo ff a c t o r yb u i l d i n ga n dt h ef a c i 呈i t yn 0 0 rp l a ne a c hn o o r w e r ed e s j g n e da n dd r a w na f t e rt h ec o n s i d e r a t i o n so ft h e h a n d l i n gc o n v e n i e n c e ， t m n s p o r 重a t i o nc o n v e i l i e n c ea i l dt h eh i 曲to ft h en o o r h lo f d e rt oc o n s t m c te x a c t l y ，s o m ep i p i n gl a y o u tw a sd e s i g l l e d 蛐dd r a w n b e c a u s eo ft h ef i s ko fm a t e r i a la n ds e r v i c ec o n d i t i o so ff 缸i l i t y ，t h ed i s s e r t a t i o p r c s e n t e dm en e c e s s a r ys a f cp r a c t i c ei no r d e rt o g u a r a n t e es a f c t yi np r o d l i d i o n t h e d i s s e f t a t i o na l s op r e s e n t e dt h ea f t e n r e a t m e n ti n t c n t i o na n dm e t h o dt oh a r 玎m f i l l 如b s t 柚c e i no r d e r t ol i g l l t e ne n v j m m c n t a lc o n t a m i n a t i o n a tl a s t ，t h ed i s s e n 砒i o nt e s t 饿e dt i l a lt h ed e s i g l lw a sf c 淞i b l ea l i di n v e s lc o u l db e e v i c t e di ns h o r tt i m ea c c o r d i n gt ot h ec o n s t n l c t i o ni n v e s t 孤db e n e f i t 粕a l y s i s i ta d 印t e d t ot l l es m a l l 蛆dm e d i u m - s i z e de t e r p r i s e k ”怕f d s ：t r i b u t y lc i 打a t e ；a c e t y l t r i n - b u t y lc i t r a t e ；t e c h n o l o g y ；d e s i g n 郑重声明 本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没 有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为，否则，本人愿 意承担由此产生的一切法律责任和法律后果，特此郑重声明。 学位论文作者( 签名) ：旅知红 2 0 0 5 年1 1 月2 6 日 郑州大学顿士学位论文 第l 章绪论 1 1乙酰柠檬酸三丁酯的性质【1 】【2 】 乙酰柠檬酸三丁酯，学名2 一乙酰基1 ，2 ，3 丙烷三正丁酯，英文名称，a t v i t r i m b u t y ic i t r a l e ，简称 皿c ，分子式c 2 0 h 3 4 0 8 ，分子量4 0 2 4 7 2 ，为无色或微 黄色油状液体，相对密度1 0 4 6f 2 5 ) ，粘度0 0 4 2 7 p a s ( 2 5 ) ，凝固点8 0 ， 沸点1 7 3 ( 1 3 3 3 p a ) 、3 4 3 ( 1 0 1 3 2 4 7 2 p a ) ，闪点( 开杯法) 2 0 ，折射率1 4 4 0 8 ( 2 5 5 ) ，挥发速度o 0 0 0 0 0 9 鲥，c m 2 h ) ( 1 0 5 ) ，水解速度 o 1 ( 1 0 0 ，6 h ) 。在水 中的溶解度 o 9 6 1 7 即脱酸塔不需塔板，塔釜即可完成分离任务。 为保证结果准确，现以最小相对挥发度，即塔釜相对挥发度采用逐板计算法 再计算一次。 塔顶采用全凝器，y 1 = x d = o 9 8 6 6 由2 4 9 知，回流比为1 5 ，则精馏段操作线方程 4 1 郑州大学硕上学位论文 y ；旦z + 至；l x + 旦竺堕：o 缸+ o 3 9 4 6 尺+ 1r + 11 5 + 11 5 + 1 由相平衡方程，得 置：坠一一一! ：! 墅 ；o 1 7 1 9 1 a l 一( a 1 1 ) y3 5 4 8 一( 3 5 4 8 1 ) 0 9 8 6 6 由操作线方程，得 ) ，2 t0 缸l + o 3 9 4 6 ；o 6 0 1 7 1 9 + 0 3 9 4 6 = o 4 9 7 7 由相平衡方程，得 y 2 0 4 9 7 7 a l 一( a 1 1 ) y 23 5 4 8 一( 3 5 4 8 1 ) 0 4 9 7 7 = 0 0 0 2 7 8 o 9 9 2 0 与脱酸塔类似，不用塔板，干燥塔塔釜即可完成分离任务。 为保证结果准确，现以最小相对挥发度，即塔釜相对挥发度采用逐板计算法 再计算一次。 塔釜。j = 1 2 2 3 7 0 塔顶采用全凝器，则y j ；功= 0 9 9 2 0 操作回流比取1 5 ，则精馏段操作线方程 v ；生工+ 蔓；王x + 旦型；o 缸+ o 3 9 6 8 v = 工+ ! 二一；一x + 一；u o x + u j y 0 6 。 r + 1r + 11 5 + 11 5 + l 由相平衡方程，得 z 暑 ! ! = 旦：竺! 兰鱼 = o 0 9 2 0 z ，。：i _ 二蒜。i 芝三i j 再了：1 i j 三j j 元了二1 i ：丽2 u u 9 2 u 1 乜1 一( a 1 1 ) y 1 2 2 3 7 0 一( 1 2 2 3 7 0 一1 ) o 9 9 2 0 郑卅大学倾j 。学位论文 由操作线方程，得 y 2 昌0 6 x l + o 3 9 6 8 = 0 6 0 0 9 2 0 + o 3 9 6 8 ；0 4 5 2 由相平衡方程，得 z 2 芒 2 ：； ： q ：! 里 a 1 一( a 1 1 ) y 21 2 2 3 7 0 一( 1 2 2 3 7 0 1 ) o 4 5 2 ；o 0 0 0 0 6 7 o 0 4 2 5 由上述计算可知，理论板需要2 块即可完成分离任务。塔釜相当于一块理论 塔板，实际需要理论塔板1 块即可。 因干燥塔脱除水量较少，而且在2 6 6 6 p a 下，水的沸点仅为2 2 1 ，可参照脱 酸塔进行选择。填料仍选择不锈钢制拉西环填料，填料规格1 5 0 5 删n ，采用乱 堆方式。蒸馏塔塔径选择3 0 0 m m ，等板高度依脱酸塔计算可选择为3 3 0 m ，所需 填料层高度为1 3 3 = 3 3 m 。 填料分为3 层，每层高度为1 1 m 。 o 干燥冷凝器 干燥过程放热量较少，换热面积相对较小。 由文献【2 4 1 ，选择换热面积5 m 2 的列管式固定管板换热器。 o 板框过滤机 每班加入活性炭质量2 8 8 7 k g ，两天出一次滤饼，活性炭密度为4 4 0 k 咖3 ，则 活性炭体积为垫：! ! ! ! ! ! ；o 3 9 4 m 3 4 4 0 由文献【2 4 】，选择b m j 4 0 6 3 5 2 5 型压滤机。 0 成品计量罐 每班产品舢 b c 质量5 4 7 2 3 k g ，装料系数取0 8 ，则成品计量罐体积为 主坚! 。o 6 5 4 m 3 l u 4 6o 8 由文献【2 4 】，选择公称1 m 3 立式平底平盖容器系列。 成品泵 产品a t b c 在1 0 分钟内输送完毕，则成品泵的流量为 三塑。竺：3 1 4 m 3 m 1 0 4 6 1 0 由文献1 2 4 l ，选i s 5 0 一3 2 1 2 5 型单级单吸离心泵。 泵为动设备，需选择2 台，一开一备。 郑州人学硕士学位论文 0 成品贮罐 以贮存2 0 天的量为准，装料系数取0 8 ，则成品贮罐体积 兰丝。上x 2 0 。1 3 0 8 m 3 1 0 4 6u 8 为使贮存方便及销售方便，由文献f 2 4 】，选择公称容积为1 0 m 3 和5 m 3 立式平 底平盖贮罐各1 个。 干燥塔受槽 干燥塔受槽仅起接受干燥出来水分的作用。选择o 2 m 3 贮罐。 由文献1 2 4 】，选择公称容积o 2 m 3 无折边锥形底平盖容器系列。 将上述各设备的选择结果汇总，见附表。 2 6 主要仪表选择 2 6 1 酯化釜及乙酰化釜压力表的选择 酯化过程和乙酰化过程均在常压下操作，现按操作压力1 1 睢1 5 0 l 【p a 考虑，则 量程选择如下： 厂p 1 1 眦砌 一 ： 兰尸s 1 5o i | ：尸口 l3 则量程范围为2 2 5 1 【p a p 3 3 0 k p a 可以选择的压力变送器为j y b k 沪f z v g ，该变送器采用扩散硅芯片，长期稳 定性好，可法兰连接，可配数字显示器做现场或远距离输出指示，功耗低，延迟 误差小，重复性好，体积小。技术参数精度为0 5 ，量程1 1 7 k p a p 6 9 0 k p a ， 输出信号1 5 v ，供电电压2 4 v d c 。压力表选择b t l 0 7 n 型单显调节仪表，该表线 性电压1 5 v ，该表具有压力报警输出功能。 2 6 2 脱醇塔、脱酸塔、干燥塔压力表的选择 脱醇、脱酸、干燥所需压力均为2 6 6 6 p a ( 绝压) 。可以选择的压力变送器为 j y b - k 伊f z v a ，该变送器采用扩散硅芯片，长期稳定性好，可法兰连接，可配数 字显示器做现场或远距离输出指示，功耗低，延迟误差小，重复性好，体积小。， 输出信号l 5 v ，供电电压2 4 v d c 。压力表选择b t l 0 7 n 型单显调节仪表，该表线 性电压1 5 v 。 对应压力表各字母代表的含义如下： 4 9 郑州大学硕l 学位论文 j y b - 一产品序列号； k 扩散硅传感器； o 一不防爆： f - 法兰连接，不带显示； v - 一电压输出； o 一表压： a 绝压。 2 6 3 温度表的选择 酯化釜、乙酰化釜、脱醇、脱酸等过程所涉及的物料均有腐蚀性，所测量的 温度不太高，为满足工艺要求，均可选择k 型热电偶，配置2 3 0 1 型温度表，温度 o 3 0 0 ，精确到1 。该热电偶可以在氧化性和中性介质中使用，热电势大，精 度高，线性好，造价低 对干燥过程，因物料无腐蚀性，可对选择铜电阻测温表，以减少仪表投资。 仪表选择结果见表2 1 4 。 表2 1 4 主要仪表的选择结果汇总 郑州大学硕士学位论文 2 7 工艺流程设计说明 在工艺流程设计时，结合所输送物料性质、温度、压力，对管道材质进行选 择，对无腐蚀性物料，选择普通无缝钢管，而对醋酸酐等腐蚀性较强的物料，则 选择铝管，对其余有腐蚀性的物料选择不锈钢管。根据所输送物料的最大流量， 按液体流速1 。3 m s 选择了管道的规格。对加热蒸气管线、冷冻水管线、蒸馏釜及 蒸馏塔节、乙酰化釜、酯化釜均采取保温措施，以减少热量或冷量的损耗。 而在选择阀门时，考虑与管路的配套使用，按管道规格选择相应规格的阀门， 结合各管路所输送物料性质，选择阀门材质，根据各阀门在工艺中所起的作用进 行选择合适的阀门，对加热蒸气选择疏水阀以排除冷凝水。 在考虑工艺流程布置时，尽可能按各设备相对位置进行布置，如蒸馏塔冷凝 器及回流均布置在较高位置；依靠自身重力回流到塔内而减少输送动力消耗。对 不同设备的相对大小在工艺流程图上也尽可能得以体现。 对工艺中所涉及到的物料线均在工艺流程图上得以注明，其中主物料线以粗 实线表示，一般物料以细实线表示，以示区别。工艺中所涉及到的放气口、排液 管均在流程设计中加以注明。所涉及的各控制仪表在流程图的相应位置也加以标 注。 对该工艺中涉及到的公用工程如冷却水、加热蒸气等在流程设计时也得以考 虑，并在流程图中予以体现。 带控制点的工艺图见附图g c s s 1 。 2 8 平面布置设计说明 在进行平面布置时，将泵集中布置在一层基础上，减轻对其余楼层的振动。 板框式压滤机、各种大型贮罐也布置在一层，减轻楼层的负荷；在进行蒸馏分离 时，采用了真空精馏，此时用到真空泵，将真空泵统一布置在真空泵房，周围进 行隔离，减轻噪声污染；反应釜用罐耳悬挂在楼板的设备预留孔中；三楼平面主 要设计了回流罐、换热器等设备，减少人员来回上下操作的麻烦。对用量较大的 物料如正丁醇、醋酸酐等储罐和产品a t b c 布置在便于运输的主要通道旁，使这 些物料容易进出。若未来改用固体酸催化剂，只需在酯化和乙酰化釜出料位置设 置一固液分离装置即可满足工艺要求。 郑州大学硕士学位论文 在平面布置时除考虑生产用房的布置外，还兼顾了辅助用房和生活用房的布 置设计，如控制室、配电室、更衣室、分析室均布置在厂房内，使操作控制、原 料及产品分析和生活方便。 平面布置图见附图g c s s 一2 ，其中o 0 平面见附图g c c s 一3 ，3 o 平面布置见 g c s s 一4 ，8 1 平面布置见附图g c s s 一5 。 2 9 管道设计说明 管道布置在满足生产需要的前提下，考虑了易于安装和检修，在可能的前提 下，尽量缩短管线，在布簧时充分考虑了集中布置的原则，尽可能沿墙壁、楼板 底或柱子边等，并适当兼顾美观。不常检修的、常温的、管径大的、无腐蚀性介 质的管路靠墙面布置，而小管径、不保温、冷介质、有腐蚀性介质的管路靠外布 置。 具体布置时，对泵的管道布置主要是保证良好的吸入条件和方便检修，泵的 吸入管道尽可能短，以尽量减小吸入阻力，在泵的上方不布置管道主要是考虑泵 的检修方便。换热器在布置时，尽量缩短管道长度，使操作、维修方便；阀门、 自动调节阀、仪表等常靠近通道布置，便于操作人员检修和观察。容器管道在布 置时根据每个容器所起作用不同，结合平面布置把操作相同的管道一起布置在各 相应容器的相应位置，避免误操作。 8 1 0 0 管道布置图见附图g c s s 一6 。 2 1 0 安全生产与环境保护 2 1 0 1 安全生产 原料正丁醇有一定毒性，且易挥发并易燃，应密闭低温储存，操作过程中避 免进入口中。硫酸有很强腐蚀性，应避免与人体接触，并配备必要的劳保用品， 储存时应采取可靠的措施防止泄漏。醋酸酐具有很强的挥发性和腐蚀性，对人体 有较强毒性，在贮存和使用过程中为避免发生泄漏、爆炸事故，应注意密闭，并 配备必需的劳动防护用品。在整个工艺设计中，涉及到易燃、易爆物质的各个设 备，均安装阻火器，防止明火进入设备内部，产生爆炸。 2 1 0 2 环境保护 该产品在生产过程中三废情况如下，经简单处理可达排放标准。 废水i ：吨产品排放量：1 6 0 k g ；年排放量：8 0 t ，其中含正丁醇2 。对该部 一 塑些查堂堡主兰焦丝苎 分废水须经汽提回收其中的大部分正丁醇后与废水i i 混合经生化处理排放。 废水i i ：吨产品排放量：6 t ：年排放量：3 0 0 l o t 。其中含醋酸钠5 ，硫酸钠1 ，柠檬酸钠1 ，柠檬酸三丁酯0 5 ，乙酰柠檬酸三丁酯1 ，经回收其中的 有机物后与废水i 混合经生化处理后排放。 废渣：吨产品排放量约1 0 0 蚝；年排放量5 0 t ，其中含柠檬酸三丁酯l o 。乙 酰柠檬酸三丁酯2 0 ，其余为活性炭，用焚烧炉焚烧处理。 塑坐! 查堂堡! 兰些堡苎一 第3 章投资与效益分析 3 1 原料消耗定额 1 9 0 柠檬酸 s m s 6 未罴娟6 m k 砂 2 9 8 正丁醇 m 姒罴一z z 呦5 5 5 5 5 。 3 2 车间定员及附属设施 1 车间定员：采用四班三运转制，每班8 小时，每班操作人员9 人，分析人 员1 人，四班4 0 人；管理人员4 人；其他人员5 人，共需约5 0 人。 2 考虑泵、釜式反应器搅拌桨、锅炉鼓风机、照明、真空泵、压滤机所消耗 电能，选择电力负荷2 0 0 k 。 3 水用量1 0 0 m 循环利用。 3 3 投资估算 3 3 1 设备投资估算 设备投资估算见表3 1 。 眦 一器 钒抛 黼醋 酢 蚴 蚴 蜒 帕 舳 娜 陋 3 l ； 姗一一 姗一一 姗一一 ：急： 郑州大学硕十学位论文 表3 1 设备投资估算表 序号设备名称材质 数量 质量皿g ) 价格估算( 万元) 1r 醇贮罐碳钢 1 1 2 8 00 7 7 j 一醇贮罐 丁醇计量罐 酯化回流罐 废水贮罐 丁醇回收罐 t b c 计量罐 醋酸酐计量罐 醋酸酐贮罐 醋酸酐回收罐 脱醇回流罐 脱酸回流罐 a = i b c 计量罐 软水计量罐 水洗1 静置罐 碱洗静置罐 软水计量罐 水洗1 静置罐 干燥塔受槽 成品计量罐 成品贮罐 成品贮罐 丁醇泵 脱醇塔泵 醋酐泵 脱酸塔泵 碱洗泵 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 不锈钢 铝 不锈钢 碳钢 不锈钢 不锈钢 碳钢 不锈钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 7 8 7 2 5 1 9 1 4 4 7 3 9 2 4 8 7 3 9 2 4 5 4 4 2 9 1 9 1 5 0 8 3 6 1 4 3 0 4 8 7 2 3 4 4 3 0 9 1 4 3 0 1 2 8 0 7 8 7 o 4 7 0 1 5 o 0 6 o 2 7 0 2 4 1 9 5 0 2 3 1 4 7 3 5 4 0 0 6 0 3 6 2 0 3 0 2 2 1 7 2 o 2 9 0 1 4 0 5 2 o 2 2 0 5 2 0 7 7 0 5 7 0 1 2 o 6 0 6 o 6 o6 1 1 1 1 1 l 1 1 1 1 1 1 1 1 l 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 4 5 6 7 8 9 m n 挖 b h 坫 坫 堪 四 加 殂 控 烈 巧 拍 卯 郑卅i 大学硕+ 学位论文 合计设备投资约8 0 万元。 3 3 2 公用工程 包括水、电、汽的供应等基础公用工程等项。其中最大蒸气用量2 4 0 6 6 k g l l ， 采用1 吨锅炉即可满足要求，循环水最大流量3 8 9 2 0 1 k g l l ，冷冻水最大流量 6 1 2 1 k g l l 。冷冻水需由冰机岗位提供冷量以满足生产需求，其中锅炉约需1 0 万元， 冰机系统约需5 万元，配电设施约需1 0 万元。公用工程合计约需2 5 万元。 3 3 3 安装费 安装费用包括管道费用、阀门费费用、仪表费用及设备安装等费用，其中管 道和阀门费用约需1 5 万元，设备安装及管道等的安装约需5 万元，合计约需2 0 万元。 3 3 4 化验设备及仪器 郑卅大学硕十学位论文 化验设备需气相色谱1 台，约需1 2 万元，计算机1 台，约需0 5 万元，其他 化验仪器设备约需1 - 3 万元，合计约需3 万元。 3 3 5 生产厂房 建筑面积8 0 0 m 2 ，每m 2 按6 0 0 元估算，需投资约4 8 万元。 3 3 6 库房 建筑面积1 5 0 m 2 ，每m 2 按5 0 0 元估算，需投资约7 5 万元。 3 3 7 辅助建筑 1 5 0 m 2 ，包括化验室、办公室等。每m 2 按5 0 0 元估算，需投资约7 5 万元。 以上各项合计： 固定资产投资1 9 l 万元。 3 3 8 流动资金 流动资金包括储备资金、生产资金和成品资金三部分。流动资金按两个月生 产的总成本计，则流动资金约需1 0 0 万元。 总计：2 9 1 万元 3 4 产品成本估算 产品成本估算见表3 2 。 塑型查兰堡主堂些堕塞 表3 2 产品成本估算表 序号 名称 单耗( k g a ) 单价( 元 ) 金额( 元) 一_ 一 变动成本 加4 3 4 9 0 柠檬酸 正丁醇 醋酸酐 硫酸 碳酸钠 活性炭 水 电 5 6 6 2 1 6 1 7 2 4 8 2 4 8 6 5 5 0 9 6 0 0 0 8 0 ( ) 0 4 3 0 0 5 0 0 1 6 0 0 4 8 0 0 3 4 9 7 4 9 3 6 1 0 6 7 2 1 3 8 2 “ 6 0 2 4 0 9 煤 2 5 0 固定成本 2 3 8 2 1 工人工资 5 0 人、1 0 0 0 元，( 人月)1 2 0 0 2 固定资产折旧 1 9 1 万，1 0 年折旧3 8 2 3 大修费 每年1 5 万元3 0 0 4 企管费 每年1 5 万元3 0 0 5 不可预见 2 0 0 工厂成本 1 2 8 1 6 销售费用 1 0 0 0 销售成本 1 3 8 1 6 销售成本按1 4 0 0 0 元吨计 3 5 经济效益分析 3 5 1 销售收入 目前该产品国内售价2 1 0 0 0 元吨，则年销售收入为1 0 5 0 万，成本为1 4 0 0 0 元 厂r ，即7 0 0 万元，工商税按增值税计算， 增值税= ( 销售收入一年可变成本1 1 7 ( 1 + 1 7 ) = ( 1 0 5 0 _ _ 5 2 1 7 ) 1 7 ( 1 + 1 7 ) = 7 6 7 6 万元年。 5 8 1 2 3 4 5 6 7 8 郑州人学硕士学位论殳 城建税= 7 6 7 6 7 = 5 3 7 万元 教育附加税= 7 6 7 6 3 = 2 3 0 万元 年税收总额= 7 6 7 6 + 5 3 7 + 2 3 0 = 8 4 4 3 万元 则年销售利润为： 1 0 5 0 一7 0 0 一8 4 4 3 = 2 6 5 5 7 万元。 3 5 2 经济指标 投资利润率= 利润投资额= 2 6 5 5 7 2 9 1 = 9 1 成本利润率= 2 6 5 5 7 7 0 0 = 3 7 9 4 投资回收期= 1 9 1 2 6 5 5 7 = 0 7 2 年 3 6 企业风险性分析 3 6 1 企业收支平衡点 产量盈亏平衡点 = 年固定成本( 销售收入年税金一年可变成本) = 1 1 9 1 “1 0 5 0 一8 4 4 3 5 2 1 7 ) = 2 6 8 该项目生产能力仅需达到设计能力的2 6 8 ，既年产1 3 4 吨，企业就不致于发 生亏损，因而允许产量下降的幅度较大。若以销售额表示， 既1 3 4 2 1 0 0 0 = 2 8 1 4 万元。 以销售价表示的盈亏平衡点 成本( 销售额一税金) = 7 0 0 ( 1 0 5 0 一8 4 4 3 ) = 7 2 5 0 即销售价格仅需在现行测算价格的7 2 以上，即1 5 1 2 0 元吨，企业就不致于发生 亏损。 3 6 2 投资安全率 投资安全率= ( 5 0 0 一1 3 4 ) 5 0 0 = 7 3 2 按照规定，安全率须大于3 0 ，表明该项目方案可行。 塑型盔兰堡! ：堂堡垒苎一 第4 章结论及下一步工作打算 4 1 结论 通过对乙酰柠檬酸三丁酯性质、用途及应用前景的分析，看到了无毒增塑剂 乙酰柠檬酸三丁酯的发展前景。综合比较目前国内外研究乙酰柠檬酸三丁酯的各 种方法，在考虑了工艺成熟程度、产品收率、环境保护与安全生产等因素的基础 上，确定了咀浓硫酸为酯化和乙酰化催化剂的工艺设计。在考虑设计方案时，考 虑到中小企业的需要，确定了年产5 0 0 吨的设计规模，具有投资少、见效快的优 点。而且在设计酯化与乙酰化工序中，兼顾未来改用固体酸催化剂时，留有一定 改造余地。 通过物料衡算，确定了各操作单元的进出物料量及原料消耗定额，其中主要 原料消耗定额( 每吨乙酰柠檬酸三丁酯) 如下：无水柠檬酸5 1 0 k g ，正丁醇6 1 7 k g ， 醋酸酐2 4 8 2 k g ，硫酸4 k g ，碳酸钠8 6 5 k g ，活性炭5 0 9 k g 。同时也确定了工艺用 水量和废水排放量。 通过热量衡算解决了加热蒸气消耗量及最大消耗量，冷却水、冷冻水用量及 最大用量，并确定了各换热器的换热面积。 在物料衡算和热量衡算的基础上选择了主要设备，结合所输送介质的特性确 定了各设备的材质，根据各设备所储存或处理物料量，确定了各设备的型号，规 格。 结合各设备所控制的温度和压力，为使操作控制方便，在考虑经济、实用的 基础上对所用仪表进行了选型。 通过工艺流程图设计，解决了各个设备的前后顺序，各设备的相对位置，各 个管路上阀门的控制方式，各操作参数的控制方式等问题，并在设计中考虑了各 工艺管道的规格、材质。 在上述设计的基础上，考虑了设备平面布景和立面布置，绘制了建筑结构示 意图和0 o 平面、3 0 平面和8 1 平面布置图。除解决了各设备的相对位置之外， 还考虑了将配电室、分析室、更衣室和操作室均的布置，其中分析室和真空泵房 布置在一楼，分析室布置在一楼是为了便于取样，真空泵房布置在一楼是为了减 郑卅大学硕上学位论文 轻对楼体的振动。 结合带控制点工艺流程工艺流程和设备布置，对第三层的管道也进行了布置 设计。 考虑到安全生产和环境保护，对危险性较大的场所按要求采取相应防护措施， 减少对人的伤害和财产损失，对于排放的废物，在经过处理后尽可能达到国家排 放标准。 本设计工艺与传统生产方法相比，具有下列优点： 乙酰柠檬酸三丁酯的传统生产工艺是将精制的柠檬酸三丁酯作为乙酰化的 原料经乙酰化反应而制得，该工艺路线与传统工艺路线相比缩短了工艺路线，省 去了脱醇前的碱洗、水洗等工序，减少了设备投资和加工费用。 该工艺与传统工艺相比，采用非精制的柠檬酸三丁酯作为乙酰化的原料， 同时乙酰化过程不需再添加催化剂，即可生产出合格产品，降低了生产成本。 该工艺省去了碱洗、水洗等工序，减少的柠檬酸三丁酯的损失，提高了乙 酰柠檬酸三丁酯的收率，降低了原料的消耗，并减少了废水的排放，降低了废水 处理的难度。 4 2 下一步工作打算 本设计仅进行了工艺计算、主要设备的选型、工艺流程设计和设备平面布置 的设计，对管道布置，因为时间关系，也仅考虑了其中的顶层布罴，其余楼层的 管道布置设计有待于在下一步工作中进行。企业所需的公用工程，如配电、蒸气、 冷却水供应、冷冻水供应等则在此该设计中未充分考虑，对土建、各设备受力分 析等在本设计中未能涉及。在下一步实旋该项目工作时，将会同相关专业工程技 术人员共同完成后续设计工作，使该项目能够尽快实施，满足社会对列毒增塑剂 乙酰柠檬酸三丁酯的需求。 郑州大学硕士学位论文 参考文献： 【1 】吕世光编，塑料助剂手册，轻工业出版社，1 9 8 6 年3 月第1 版，1 5 2 1 5 3 2 f 锄m br o b e n ，m u e l l e rk u nf m e t h o d 五d rp r o d u d n gh y d r a z i n e sb yr e a c t i n g c h d o r a l i l i n ew i t ha m m o n i ao ra l i l i n e s fp 】u s 4 1 9 2 8 1 9 ，1 9 8 0 0 3 1 1 3 d u p o n tp ，v e d r i n ej c ，p a u m a r ，a p p l c a t a la f j 】，1 9 9 5 ，1 2 9 ：2 1 7 4 g e o f g e a h d e n g c h e m 【j 】，1 9 7 4 ，1 3 ( 4 ) ：2 6 7 5 a v e l j n oc o 瑚a ，h e 瑚e n e 舀l d og a r c i a l c w i sa c i d s ：f r o m v c 0 n v c n t i o a 1 h o m o g e n e o u s t og r c e nh o m o g e n e o u sa n dh e t e r o g e n e o u sc a t a l y s j s p 】一m p c n 吼硎把口z 曲c 招秒，2 0 0 3 ，1 0 3 ：4 3 0 r 7 4 3 6 5 【6 】丁斌，韩运华，宋培文柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯合成工艺研究【j 】塑 料工业，2 0 0 3 ：( 7 ) ：4 - 6 【7 】谢文磊，冯光柱乙酰柠檬酸三丁酯的合成研究 j 精细石油化工， 1 9 9 8 ，( 4 ) ：7 9 【8 】邓旭忠等无毒增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯合成【j 】精细化工，2 0 0 l ， 1 8 ( 2 ) ：2 2 2 4 【9 】马华宪，孙芳亭，张文郁无毒增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯的研究 j 山东化工， 1 9 9 7 ，( 2 ) ：2 2 2 4 ( 1 0 】郭锡坤，孙长勇，林绮纯等匿体超酸s 0 4 2 - 门r i 0 2 ，负载r i m 改性的研究【j 】分子 催化，2 0 0 2 ，6 ( 3 ) ：1 9 5 1 9 8 【1 1 1 艾仕云固体超强酸s 0 4 2 i 0 2 催化合成柠檬酸三丁酯的研究【j 】泰安师专学 报，1 9 9 6 ，( 6 ) ：7 5 7 6 【1 2 】熊国宣，许文苑，吴文金固体超强酸催化合成柠檬酸三丁酯【j 】化学世界， 1 9 9 9 ( 1 2 ) ：6 4 6 6 4 8 1 3 许文苑，熊国宜，马建国固体超强酸催化合成乙酰柠檬酸三丁酯【j 】华东地 质学院学报，1 9 9 9 ，2 1 ( 1 ) ：6 3 6 7 1 4 王炜，刘树铎杂多酸催化合成柠檬酸三丁酯的研究【j 】，化学与粘合， 1 9 9 6 。( 4 ) ：2 1 2 2 1 4 1 5 吴茂祥，高冬寿，李定等硅钨酸催化合成柠檬酸三丁酯的研究【j 】精细石油 化工，1 9 9 9 ，( 6 ) ：2 3 2 5 郑州大学倾j 学位论文 1 6 左阳芳用2 0 3 微球负载杂多酸催化合成柠檬酸三丁酯f j 】精细化工中间 体，2 0 0 l ，3 l ( 1 ) 3 4 - 3 5 1 7 吴茂祥，高冬寿，李定等活性炭固载杂多酸催化合成柠檬酸三丁酯【j 】精细 化工，1 9 9 9 ，1 6 ( 4 ) ：2 4 2 6 1 8 杨辉琼，姚勇，黄爱英无毒增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯的合成研究【j 】湘潭 机电高等专科学校学报，1 9 9 9 ，( 2 ) ：3