张双1乙酰柠檬酸三丁酯.ppt

年产880吨乙酰柠檬酸三丁酯的工艺设计,指导老师：孙淑香李丹娜组长：张双副组长:刘雪艳杨飞成员：车顺卿杨伟峰李金鑫张红旗邵江伟,目录,概述：物料衡算热量衡算设备选型读图,一.概述,1.1增塑剂的发展现状及趋势：绿色环保，无毒采用新型增塑剂：NaHSO4.固体超强酸采用新型合成工艺降低成本及价格1.2增塑剂种类：邻苯二甲酸二辛酯DOP.邻苯二甲酸二丁酯DBP.磷酸三甲苯酯TCP.乙酰柠檬酸三丁酯ATBC1.3ATBC的性质.用途（用于肉食品包装材料）1.4工艺流程：,概述,柠檬酸三乙酰丁酯的工艺流程图,二.物料衡算,2.3.1各操作单元每班所得ATBC的质量根据物料衡算，由各单元收率得产品ATBC量：（8801000）（3003）=977.78kg产品中纯ATBC的量：977.780.985=963.11kg脱色及过滤过程：963.110.995=967.81kg干燥过程：967.810.995=972.81kg水洗及分离过程：972.810.99=982.64kg中和及分离过程：982.640.98=1002.69kg脱酸过程：1002.690.995=1007.73kg乙酰化过程：1007.730.99=1017.91kg乙酰化过程的主要物料量：,由乙酰柠檬酸三丁醋的质量物料衡算得，理论上消耗柠檬酸三丁酯911.56kg，理论上消耗TBC：911.560.99=920.77kg由TBC质量可计算脱醇过程及酯化过程所生成TBC的质量：脱醇过程：920.770.995=925.40kg酯化过程生成的TBC：925.400.99=934.75kg2.3.2计算酯化过程所生成TBC质量酯化过程生成TBC质量：511.340.995=513.91kg。,2.33酯化釜物料平衡表,酯化反应前酯化反应后物料名称物料质量(kg)物料名称物料质量(kg)90%柠檬酸556.71柠檬酸2.5198%正丁醇1182.29正丁醇582.2198%硫酸3.90硫酸3.82水219.60柠檬酸三丁醋925.40杂质9.36合计1742.9合计1742.9,脱醇过程乙酰化过程中和过程水洗过程干燥过程脱色过程,2.34总物料平衡,进料出料物料名称物料质量(kg)物料名称物料质量(kg)90%柠檬酸556.71TBC13.8498%正丁醇1182.29正丁醇576.0198%浓硫酸3.90醋酸159.7698%醋酸酐399.31醋酸酐122.70碳酸钠84.80碳酸钠67.84水5376.86水5597.51活性炭85.58活性炭85.58硫酸钠5.54柠檬酸钠3.37醋酸钠16.63二氧化碳7.04ATBC1007.73杂质25.90合计7689.45合计7689.45,三.热量衡算,3.4酯化釜每釜物料柠檬酸：501.04kg；正丁醇：1158.64kg.其它(以水计)：83.22kg升温假设物料由室温(20)在1h内升至92.6，物料所含水在1h(92.6)完全蒸发。然后在92.6下反应4h。用150的蒸汽加热第一阶段：升温吸热温度由20升至92.6，平均温度取56.3Q1tcpini式中：t温度差，CPi对应物质的恒压热熔，J/(mol)ni对应物质的物质的量，mol,Q1=（92.6-20）（376.56495.35/192+192.2801145.49/74+75.31282.26/18）=315189kJ/h加上5%热损失，取Q1=330948kJ/h第二阶段：蒸发吸热物料中82.26的水全部汽化，以共沸物组成正丁醇质量分数57.6%计，正丁醇汽化量为：83.22（1-0.576）-83.22=113.05kg则Q2=Hini式中：Hi对应物质的汽化热，KJ/molQ2=45433113.05/74+4115883.22/18=259695kJ/h加上5%热损失，取Q2=272680kJ/h,第三阶段：反应过程吸热(4小时)反应生成水140.21kg/班，假设生成水完全汽化,上升气相中:含70%的正丁醇，即140.210.30.7=327.16kg/h。Q3=Hini+Q反应热则：Q3=454333837.45/74+4115882.26/18+77822495.35/192=724544kJ加上5%热损失，取=760771kJ，以每小时计，则Q3=190193kJ/h酯化釜传热面积估算(材质为搪瓷)Q=KAt式中：K搪瓷的传热系数，KJ/(hm)A=Q/Kt,Q取Ql、Q2、Q3中的最大值，即：Q=330948kJ/h平均温差t计算tm=t1-t2/(t1/t2)式中：t平均温差，t1,t2分别为换热器进出口温差。（2-6）由式（2-6）得，tm=（150-20）-（150-92.6）/（150-20/150-92.6）=88.81由式（25）得：A=330948（895.37688.81）=4.16取=1.15A=4.79酯化釜加热所需蒸汽量Q总=Ql+Q2+Q3=1364399kJ，W=QHM水=13643993816918=643kg。蒸汽最大流量由Q1计算，W1=3309483816918=154.21kg/h。,3.41酯化釜第一冷凝器3.42酯化釜第二冷凝器3.43脱醇釜3.44脱醇塔顶冷凝器3.45乙酰化釜3.46乙酰化釜冷凝器3.47脱酸塔釜3.48脱酸酐塔顶冷凝器热量衡算结果汇总：,换热过程换热面积蒸汽最大流量（kg/h）冷却水最大流量（kg/h）酯化釜4.79156.08酯化釜第一冷凝器12.235019酯化釜第二冷凝器0.95419.30乙酰化釜2.3781.60乙酰化冷凝器0.971818.31脱醇塔0.21151.4脱醇塔顶冷凝器23.7713682脱醇塔塔釜0.8940.41脱酸塔顶冷凝器4.002298,四.设备选型,A.通常反应器的选择的依据有如下三个方面：（1）反应的特征，主副反应的生成途经、反应速率、反应热等。（2）反应器的特征，返混大小、流动状态、换热能力等。（3）生产要求，反应温度、反应压力、转化率、选择性、压降、能耗、生产能力等。B.反应器计算主要包括以下三项内容：选择合适的反应器类型；确定最优的操作条件；计算所需的反应器体积。这三个方面内容不是各自孤立，而是相互联系的，需要进行多个方案的反复比较，才能做出合适的决定。选择合适的反应器类型，就是根据反应系统动力学特性，结合反应器的流动特征和传递特性，选择合适的反应器，以满足反应过程的需要是反应结果最优。,操作条件，如反应器的进口物料配比、流量温度压力和最终转化率等，直接影响反应器的反应结果，也影响反应器的生产能力。对正在运动的装置，因原料组成的改变，工艺参数调整是常有的事。反应器体积的确定是反应器工艺设计计算的最核心内容。根据所确定的操作条件，针对所选定的反应器类型计算完成规定生产能力所需的反应器有效体积，同时由此确定反应器的结构和尺寸。1.正丁醇原料贮槽2.正丁醇计量罐3.酯化釜4.酯化釜第一冷凝器,5.酯化釜第二冷凝器6.酯化回流罐7.正丁醇输送泵8.废水贮罐9.脱醇塔10.脱醇塔顶冷凝器11.TBC计量罐,四.主要仪表选择,1.酯化釜及乙酰化釜压力表的选择；2.脱醇塔、脱酸塔、干燥塔压力表的选择；3.温度表的选择（参考主要仪表的选择结果汇总）,五.安全生产与环境保护,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。环境保护：该产品在生产过程中三废情况经简单处理可达排放标准。,第六章结论,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，确定了以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400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，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。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