年產(chǎn)600噸無毒增塑劑乙酰檸檬酸三丁酯的工藝設(shè)計(jì),-

1、 北京化工大學(xué)北方學(xué)院化工與材料工程學(xué)院年產(chǎn)600噸無毒增塑劑乙酰檸檬酸三丁酯的 工藝設(shè)計(jì) 答 辯 人： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師：主要內(nèi)容簡(jiǎn)介工藝流程物料衡算能量衡算設(shè)備 的計(jì)算與選型結(jié)論ATBCATBC的性質(zhì)ATBC的用途乙酰檸檬酸三丁酯的簡(jiǎn)介乙酰檸檬酸三丁酯，化學(xué)名2-乙?；?丙烷-1，2，3-三羥酸丁酯(Acetyl tributyl citrate)，國(guó)內(nèi)簡(jiǎn)稱ATBC，這是無色無味油狀液體，無毒，溶于許多有機(jī)溶劑，不溶于水，高度耐水解，甚至在沸水中煮6 h只水解0.1%，分子式C20H34O8,無色無味無毒可降解，可溶于多種有機(jī)溶劑而不溶于水及不水解的特點(diǎn)?？勺髂蜔崮凸馐称钒b于

2、乳制品、飲料瓶、瓶制食品的密封圈及醫(yī)療機(jī)械、玩具等的增塑劑、聚偏二氯乙烯的穩(wěn)定劑。ATBC于70年代已廣泛用于醫(yī)療機(jī)械上，又如用作PVC血漿袋、輸液管等，今又作緩解薄片的增塑劑。同時(shí)可為生物可降解塑料和潤(rùn)滑劑。工藝流程原始數(shù)據(jù)參考文獻(xiàn)物料衡算乙酰檸檬酸三丁酯ATBC酯化過程乙?；^程脫醇過程脫酸過程ATBC中和過程干燥過程水洗過程物料平衡匯總表熱量衡算乙酰檸檬酸三丁酯1. 酯化釜2. 脫醇塔3. 乙酰化釜4. 脫酸塔熱量橫算2. 脫醇釜3. 乙?；?. 脫酸釜熱量橫算匯總表設(shè)備選型乙酰檸檬酸三丁酯每次需加入98%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）正丁醇，水和正丁醇的密度分別為和810.9 kg/m，則物料平均密度

3、可由下式求得：1/=(wi/pi) -(1843.02/813.95)5/0.85=13.35 m3 貯存基準(zhǔn) ： 5天 裝料系數(shù) ： 容 積 ：1m3 正丁醇原料貯罐選型 公稱容積：10m3 和5m3 （各一個(gè)） 立式平底平蓋正丁醇貯罐進(jìn)入酯化釜總物料為，固液混合物的密度取為1000kg/m，則進(jìn)入酯化釜物料的總體積為：裝料系數(shù)取，則需要酯化釜的容積為規(guī) 格 ：5000L搪玻璃 K型反應(yīng)罐傳熱面積：m213m2 酯化釜的選型所需傳熱面積：m2選設(shè)備規(guī)格 ：選擇換熱面積23m2的列管式固定管板換熱器。酯化釜第一冷凝器選型 酯化釜第二冷凝器型所需傳熱面積： m2選設(shè)備規(guī)格 ：選擇換熱面積2m2的

4、列管式固定管板換熱器。酯化回流罐的選型酯化液最大流量：正丁醇：水：平均密度按貯存1小時(shí)的量計(jì)，裝料系數(shù)取，所需回流罐容積為公稱容積：0.6m3規(guī) 格 ：無折邊錐形底平蓋容器系列正丁醇輸送泵正丁醇輸送量，輸送正丁醇的體積為，10分鐘將該物料送入正丁醇計(jì)量罐，流量為泵安裝在廠房底層，酯化計(jì)量罐進(jìn)料口在平面上方，考慮到能量損失，由文獻(xiàn)28查得，選IS50-32-125型單級(jí)單吸離心泵。泵為動(dòng)設(shè)備，需選擇2臺(tái)，一開一備。 脫醇塔的選型 進(jìn)入脫醇塔總物料如下：合計(jì)：密度近似取為1000，裝料系數(shù)取，則脫醇塔釜體積為：塔釜體積：5m3填料規(guī)格： 塔 徑 ：900mm填料堆放： 所需換熱面積：19.872m

5、2 設(shè)備規(guī)格：換熱面積20m2的列管式固定管板換熱器 脫醇塔頂冷凝器的選型脫醇塔泵的選型脫醇塔出來總物料量為，密度近似取為1000kg/m3，設(shè)20分鐘輸送完畢，則脫醇塔泵流量為（）（60/20）由文獻(xiàn)28，選IS50-32-125型單級(jí)單吸離心泵。泵為動(dòng)設(shè)備，需選擇2臺(tái)，一開一備。無折邊錐形底平蓋容器系列脫醇回流罐的選型 脫醇塔頂蒸出98%正丁，以儲(chǔ)存1天的量為準(zhǔn)，裝料系數(shù)取，則所丁醇回收罐體積為體 積 ：m3公稱體積：2m3立式平底平蓋容器系列貯罐正丁醇回收罐的選型乙?；倪x型 體 積 ：0m3選擇公稱容積5000L搪玻璃K型反應(yīng)罐進(jìn)入乙?；锪先缦拢簷幟仕幔?8.975kg 催化劑：

6、93.607kg TBC：98%醋酸酐：952.89kg 雜質(zhì)：34.95kg 氨基磺酸：合計(jì)：為計(jì)算方便起見，物料密度取1000 kg/m3，裝料系數(shù)取，則所需乙?；w積為 醋酸酐貯罐的選型進(jìn)入醋酸酐貯罐的醋酸酐質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%，則醋酸酐的平均密度：-= 1082.3 kg/m以貯存5天的量為準(zhǔn)，裝料系數(shù)取，則所需醋酸酐體積為0.8)體 積 ：m3公稱體積：6m3立式平底平蓋容器系列呂制貯罐醋酸酐泵的選型醋酸酐在20分鐘內(nèi)輸送完畢，則醋酸酐流量為(952.89/1082.3)由文獻(xiàn)28，選F2516型耐腐蝕型離心泵。泵為動(dòng)設(shè)備，需選擇2臺(tái)，一開一備。脫酸塔的選型 體 積 ：06m3選擇公稱

7、容積5000L搪玻璃的搪玻璃蒸餾釜進(jìn)入脫酸塔物料如下：檸檬酸：18.975kg 催化劑：140.467kg TBC：3.75kg 醋酸酐：423.51kg 醋酸：311.4kg ATBC：雜質(zhì)：39.12kg 合計(jì)：則進(jìn)塔物料平均密度為：-= 1046.85 kg/m裝料系數(shù)取，所需塔釜體積脫酸冷凝器由熱量衡算知，脫酸冷凝器所需換熱面積。由文獻(xiàn)28，選擇換熱面積12m2的不銹鋼列管式固定管板換熱器。脫酸回流罐脫醇回流罐僅起回流液貯存作用，選擇貯罐。由文獻(xiàn)28，選擇公稱容積無折邊錐形底平蓋容器系列。醋酸酐回收罐脫醇塔頂蒸出98%正丁醇，以儲(chǔ)存1天的量為準(zhǔn)，裝料系數(shù)取，則所丁醇回收罐體積為由文獻(xiàn)2

8、8，選擇體積為2m3的立式平底錐蓋容器系列貯罐。脫酸塔泵脫酸塔釜出料，為簡(jiǎn)化起見，物料密度取為1000 kg/m3，20分鐘內(nèi)將物料輸送完畢，流量為由文獻(xiàn)28，選擇F2541型耐腐蝕性離心泵。泵為動(dòng)設(shè)備，選用2臺(tái)，一開一備。中和釜進(jìn)入中和釜總物料，密度近似取1000 kg/m3，裝料系數(shù)取，則所需中和釜體積為：由文獻(xiàn)28，選用公稱容積13000L搪玻璃K型反應(yīng)罐系列。 中和泵脫酸塔釜出料，為簡(jiǎn)化起見，物料密度取為1000 kg/m3，20分鐘內(nèi)將物料輸送完畢，流量為由文獻(xiàn)28，選擇F2541型耐腐蝕性離心泵。泵為動(dòng)設(shè)備，選用2臺(tái)，一開一備。中和靜置罐所需中和靜置罐體積與中和釜一樣，均為，選用公

9、稱容積13m3 90無折邊錐形底平蓋容器系列。水洗釜每次洗滌物料量為，密度取為1000kg/，裝料系數(shù)取，則水洗釜體積為由文獻(xiàn)28，選用公稱容積14000L搪玻璃K型反應(yīng)罐系列。水洗靜置罐所需水洗靜置罐體積與水洗釜一樣，均為，選用公稱容積14m3 90無折邊錐形底平蓋容器系列。水洗泵10分鐘內(nèi)將水洗塔釜物料輸送完畢，則水洗泵流量為：選用IS5032125型單級(jí)單吸離心泵。泵為動(dòng)設(shè)備，需選擇2臺(tái)，一開一備。干燥塔進(jìn)入干燥塔物料，密度取1000kg/m3，裝料系數(shù)取，則所需干燥塔塔釜體積為2084.51/(1000*0.8)=2.61 m3由文獻(xiàn)28，選用公稱容積2700L搪玻璃K型反應(yīng)罐系列。干

10、燥冷凝器干燥過程放熱量較少，換熱面積相對(duì)較小。選擇換熱面積5m2的列管式固定管板換熱器。成品貯罐以貯存20天的量為準(zhǔn)，裝料系數(shù)取，則成品貯罐體積為：2000/(10460.8)為使貯存方便及銷售方便，由文獻(xiàn)28，選擇公稱容積為10m3和15m3立式平底平蓋貯罐2個(gè)。結(jié)論簡(jiǎn)述了乙酰檸檬酸三丁酯性質(zhì)、用途及應(yīng)用前景。在綜合比較國(guó)內(nèi)外乙酰檸檬酸三丁酯的各種生產(chǎn)方法基礎(chǔ)上，確定了以氨基磺酸為酯化催化劑和大孔強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂為乙?；呋瘎┑墓に嚵鞒?。本設(shè)計(jì)工藝與傳統(tǒng)生產(chǎn)方法相比，具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）乙酰檸檬酸三丁酯的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝是將精制的檸檬酸三丁酯作為乙?；脑辖?jīng)乙酰化反應(yīng)而制得，該工藝路線采用

11、非精制的檸檬酸三丁酯作為乙?；脑?，與傳統(tǒng)工藝路線相比縮短了工藝路線，減少了設(shè)備投資和操作費(fèi)用。（2）該工藝省去了脫醇前的堿洗、水洗等工序，減少了檸檬酸三丁酯的損失，提高了乙酰檸檬酸三丁酯的收率，降低了原料的消耗，并減少了廢水的排放，降低了廢水處理的難度。通過物料衡算，確定了各單元操作的進(jìn)出物料量。通過熱量衡算解決了加熱蒸氣消耗量及最大消耗量，冷卻水、冷凍水用量及最大用量，并確定了各換熱器的換熱面積。在物料衡算和熱量衡算的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了主要設(shè)備，結(jié)合所輸送介質(zhì)的特性確定了各設(shè)備的材質(zhì)，根據(jù)各設(shè)備所儲(chǔ)存或處理物料量，確定了各設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格?？紤]到安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)，對(duì)危險(xiǎn)性較大的場(chǎng)所按要求采取相應(yīng)防護(hù)措施，減少對(duì)人的傷害和財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)于排放的廢物，在經(jīng)過處理后盡可能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。繪制了帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、車間布置圖。畢業(yè)設(shè)計(jì)體會(huì)這次的課程設(shè)計(jì)我們付出很多，收獲也很多。通過這次課程設(shè)計(jì)我們培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作態(tài)度，掌握了很多分析問題、解決問題的方