《年產(chǎn)2000噸苯甲酰丙酮的合成工藝設(shè)計》7400字（論文）

年產(chǎn)2000噸苯甲酰丙酮的合成工藝設(shè)計目錄TOC\o"1-2"\h\u22824引言 190571苯甲酰丙酮簡要概述 2267951.1理化性質(zhì) 2219801.2在化工行業(yè)的重要作用 372412生產(chǎn)原料簡介 339512.1苯甲酰氯 3208432.2丙酮 3115523苯甲酰丙酮的合成設(shè)計 464493.1反應(yīng)原理 4273633.2工藝合成流程 4147954工藝設(shè)計相關(guān)計算 6122964.1工藝計算的依據(jù) 6224384.2物料衡算 6266794.3熱量衡算 8278901.計算Q1 1054804.3.4精餾階段熱量衡算 11108185設(shè)備選型 12272495.1選擇原則 12290235.2主要設(shè)備的選型 12315155.3其他設(shè)備的選擇 15254746總結(jié) 1613801參考文獻(xiàn) 17摘要：本設(shè)計以年產(chǎn)2000噸苯甲酰丙酮為目標(biāo)，通過對比多種合成苯甲酰丙酮的生產(chǎn)工藝，最終確定以苯甲酰氯和丙酮為原料，氫氧化鈉試劑為堿性催化劑，經(jīng)過反應(yīng)釜反應(yīng)后，對初步產(chǎn)物水洗、過濾，之后用精餾塔對其精制，干燥后即可得到產(chǎn)品。依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，選擇該工藝合成過程中所需要的最合適的工藝條件，進(jìn)而確定主要的生產(chǎn)設(shè)備。通過對反應(yīng)物和生成物進(jìn)行物料衡算并對反應(yīng)消耗和產(chǎn)生的熱量進(jìn)行熱量衡算來驗證設(shè)計的可行性，最后結(jié)合預(yù)期目標(biāo)和實際情況用CAD軟件繪制工藝流程圖。本設(shè)計原材料易得，生產(chǎn)成本相對較低，產(chǎn)品純度較高，適用于工廠規(guī)?；a(chǎn)。關(guān)鍵詞：苯甲酰氯；丙酮；苯甲酰丙酮；物料衡算；熱量衡算引言化學(xué)工作者對于苯甲酰丙酮在不同方面的諸多用途都有著很濃厚的興趣[1]。它在農(nóng)藥、醫(yī)療、染料中間體等的合成上都有極其大的作用，也是用于參與有機(jī)合成的重要試劑[2]。作為β-二酮，與金屬離子配位的能力較強[3-4]。隨著生活質(zhì)量的不斷改善，我國不論是在醫(yī)藥、農(nóng)療方面還是在染料上的需求都大大提升[5]。然而傳統(tǒng)的苯甲酰丙酮合成工藝由于存在諸多不足，已經(jīng)不能滿足市場對產(chǎn)品的要求。因此十分有必要在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)一種新的高效、安全、環(huán)保的苯甲酰丙酮生產(chǎn)工藝。傳統(tǒng)合成苯甲酰丙酮的工藝有多種：1.向乙酸乙酯中加入冷卻的乙醇鈉，再和苯乙酮作用[6]。有產(chǎn)物析出后，將無水乙醚加入析出的粗產(chǎn)品中，過濾、洗滌、干燥后把粗品置于水中溶解，最后使用乙酸進(jìn)行酸化處理即可得到純物質(zhì)。該工藝所獲得的產(chǎn)品收率低、生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量廢水；2.在乙醚溶劑中，加入苯甲酰氯和乙酰乙酸乙酯，二者充分反應(yīng)后制得[7]。該工藝的合成過程雖然簡單，對于生產(chǎn)設(shè)備的要求也不是很高，但反應(yīng)得到的產(chǎn)物要經(jīng)過5個小時的加水回流，再將水蒸氣蒸餾后的餾出液冷卻、過濾，才能得到最終的產(chǎn)品。在實際生產(chǎn)中，該工藝耗時長，會增加反應(yīng)成本，不適合大規(guī)模生產(chǎn)苯甲酰丙酮；3.一定量的苯乙酮和乙酐分別冷卻處理，再把它們加入提前溶解在水中的乙酸鈉，為使溶液飽和，需要另外加入三氟化硼，再經(jīng)過蒸餾制得油狀物，冷卻的晶體用乙醚萃取，干燥后得到產(chǎn)品[8]。該工藝操作復(fù)雜，制得產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定，因此這些工藝還有優(yōu)化的空間。本設(shè)計選擇苯甲酰氯和丙酮為生產(chǎn)原料，堿性試劑氫氧化鈉為催化劑，經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)換、分離得到產(chǎn)物。該工藝的原料相比于以上三種方法更容易獲得，產(chǎn)品純度可達(dá)到99.3%以上，收率約為83.4%。整個工藝會有少量的廢液產(chǎn)生，雜質(zhì)也相對較少，耗費的成本更低，所需時間更短，并且符合高效節(jié)能、綠色環(huán)保、產(chǎn)品穩(wěn)定等原則。1苯甲酰丙酮簡要概述1.1理化性質(zhì)苯甲酰丙酮又稱為1-苯基-1，3-丁二酮，英文名為1-Benzoylacetone，化學(xué)式為C10H10O2，分子質(zhì)量為162.19，苯甲酰丙酮是不溶于水，易溶于苯、乙醇、乙醚、四氯化碳、純堿溶液等等的黃色晶體粉末，但是苯甲酰丙酮微溶于冷水。它的相對密度為1.06g/cm3，熔點為60℃，常壓條件下，沸點為261.5℃。該產(chǎn)品需要密封儲存。1.2在化工行業(yè)的重要作用苯甲酰丙酮是制備有機(jī)過氧化物、化工中間體和樹脂的重要原材料，也是一種優(yōu)良的螯合劑。因此在國內(nèi)外的化工生產(chǎn)行業(yè)具有極其重要的地位。近年來，由于國內(nèi)外化工行業(yè)的發(fā)展，以及在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)包括在染料上的需求量的逐步提升，使得這些化工生產(chǎn)所需要的基礎(chǔ)原料的市場需求量正在實現(xiàn)成倍式的增長，價格也持續(xù)居高不下，因此苯甲酰丙酮在國內(nèi)外擁有很大的銷售市場。隨著我國生產(chǎn)苯甲酰丙酮的工藝在不斷完善，性能在不斷改進(jìn)，今后我國有望成為苯甲酰丙酮的主要生產(chǎn)國和出口國，并且苯甲酰丙酮在未來幾年、十幾年、甚至幾十年里，具有良好的市場前景并且能夠持續(xù)長遠(yuǎn)發(fā)展。在此條件下，苯甲酰丙酮的車間生產(chǎn)工藝也需要慢慢改進(jìn)，本設(shè)計對以往生產(chǎn)苯甲酰丙酮的工藝進(jìn)行創(chuàng)新，提出一種新的生產(chǎn)方式，嘗試以此提高苯甲酰丙酮的產(chǎn)量，使它的效果更完善，并保證整個生產(chǎn)流程具備生產(chǎn)設(shè)備優(yōu)良、生產(chǎn)過程合理、質(zhì)量管理嚴(yán)格以及質(zhì)量檢測達(dá)標(biāo)等GMP國家要求水平。2生產(chǎn)原料簡介2.1苯甲酰氯苯甲酰氯，英文名為Benzoylchloride，分子式為C7H5ClO，分子量為140.57。易溶于醇、醚類溶劑中，也可溶于氯仿、二氧化碳等。苯甲酰氯能分解在質(zhì)子溶劑之中，是具備易燃燒特性的一種無色透明液體。苯甲酰氯作為重要的化工原料，可用于橡膠、塑料工業(yè)的助劑、是合成樹脂的中間體、亦可以制備醫(yī)藥、染料等。由于具有毒性，在生產(chǎn)過程中應(yīng)當(dāng)配備相應(yīng)的安全設(shè)施。車間要安裝干粉、二氧化碳滅火器用于緊急救火。2.2丙酮丙酮，英文名為Propanone，分子式為C3H6O，分子量為58.08，會散發(fā)出危害人體的刺鼻性氣味。可任意比例溶解在水中，能與醇、醚、氯仿等大多數(shù)溶劑互相融合。在化工生產(chǎn)中，可作為有機(jī)合成的原料。如生產(chǎn)醫(yī)藥、制作涂料、制備毒品原料等，還可于石油行業(yè)的提取劑[9-11]。由于丙酮具有易燃性，因此存放點應(yīng)該具備良好的通風(fēng)條件，遠(yuǎn)離火種，防止出現(xiàn)火花。3苯甲酰丙酮的合成設(shè)計3.1反應(yīng)原理合成苯甲酰丙酮的反應(yīng)式：圖1苯甲酰丙酮的合成路線在該工藝合成中，其特征在于采用連續(xù)反應(yīng)釜，將堿性試劑氫氧化鈉加入反應(yīng)釜中，按一定的流速向反應(yīng)釜中依次加入苯甲酰氯和丙酮。確保反應(yīng)液的溫度穩(wěn)定在合適的范圍內(nèi)，在攪拌器的作用下，苯甲酰氯和丙酮充分混合得到最初產(chǎn)物，經(jīng)過后續(xù)裝置處理得到粗品，最后經(jīng)水洗、精制、干燥得到產(chǎn)物。3.2工藝合成流程3.2.1合成工序流程圖圖2苯甲酰丙酮的工藝流程圖3.2.2生產(chǎn)流程概述在苯甲酰丙酮生產(chǎn)中，用到的設(shè)備主要包括圖2中的丙酮儲罐V-101、苯甲酰氯儲罐V-102、丙酮過熱器E-101、苯甲酰氯過熱器E-102、反應(yīng)釜R-101、廢液池R-105、粗品罐V-104、精餾塔T-101、產(chǎn)品罐V-106。苯酮和苯甲酰氯在參與反應(yīng)之前應(yīng)該分別存放在丙酮儲罐、苯甲酰氯儲罐中，為反應(yīng)做好準(zhǔn)備。將丙酮通過罐區(qū)泵從丙酮儲罐調(diào)入過熱器中，加熱后送往加入堿性氫氧化鈉試劑的反應(yīng)釜，與此同時，將過熱器加熱過的苯甲酰氯也加入反應(yīng)釜中。反應(yīng)釜中的原料混合后，開啟攪拌器，使原料可以充分接觸并盡可能多的發(fā)生取代反應(yīng)，同時確保反應(yīng)釜的溫度在本設(shè)計規(guī)定范圍內(nèi)，以保證產(chǎn)品純度和轉(zhuǎn)化率。由于苯甲酰氯在質(zhì)子溶劑中分解，丙酮也易溶于水，故將反應(yīng)后得到的物質(zhì)存儲在粗品罐中，采用水洗的方法去除未反應(yīng)完全的物料，再經(jīng)過過濾送入精餾塔。未反應(yīng)完全的殘留液經(jīng)水洗后進(jìn)入廢液池。而精餾塔中的物質(zhì)經(jīng)過進(jìn)一步提純，干燥后即可獲得純度為99.3%的苯甲酰丙酮，精餾塔中產(chǎn)生的雜質(zhì)回收利用進(jìn)行二次處理。整個生產(chǎn)過程節(jié)約能源，很少產(chǎn)生嚴(yán)重危害人體健康的物質(zhì)，而且副產(chǎn)物少，降低了工廠的經(jīng)濟(jì)開支。精制的苯甲酰丙酮要密封保存，不能直接暴露在陽光下，存放點必須具備通風(fēng)、低溫、干燥等特點，并且不能讓溫度高于25℃。苯甲酰丙酮易燃燒，因此在生產(chǎn)和存放地點附近要杜絕接觸到火源，并配備充足的滅火裝置。由于本產(chǎn)品具有毒性，所以為了保證生產(chǎn)員工的安全，車間要配備防毒面具、呼吸器等全套救生設(shè)備。4工藝設(shè)計相關(guān)計算4.1工藝計算的依據(jù)1.反應(yīng)階段：苯甲酰氯（含量為98.4%）和丙酮（含量為98.7%）在過熱器中無損失，進(jìn)入溫度為45℃～50℃的反應(yīng)釜后，大約有10.7%的苯甲酰氯沒有和丙酮反應(yīng)。本階段的收率為89.3%。2.水洗階段：經(jīng)過水洗裝置除去未反應(yīng)的物料后進(jìn)行干燥處理。本階段收率達(dá)到95.1%。以上兩個階段完成后的總收率為84.9%。3.精餾階段：經(jīng)精餾塔提純，使苯甲酰丙酮的純度達(dá)到99.3%，本階段的收率約為98.9%。以上三個階段結(jié)束后得到的最終產(chǎn)物的總收率為83.4%。本次生產(chǎn)的預(yù)期目標(biāo)為年產(chǎn)2000噸苯甲酰丙酮，由于目前生產(chǎn)流程尚不成熟，在生產(chǎn)過程中，必須每天按時對生產(chǎn)區(qū)域進(jìn)行清潔，對產(chǎn)生的廢液進(jìn)行回收利用或處理。為了確保安全生產(chǎn)和產(chǎn)品品質(zhì)，每年需要停產(chǎn)一段時間對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行一至二次大檢修。因此假設(shè)每年生產(chǎn)50周，每周生產(chǎn)7天，每天生產(chǎn)20個小時，剩余4個小時讓機(jī)器休息，那么每年生產(chǎn)時間為7000小時。為了達(dá)到預(yù)期的2000噸產(chǎn)量，在成品收率為83.4%的前提下，計算出每個小時產(chǎn)出的苯甲酰丙酮質(zhì)量為：4.2物料衡算4.2.1計算的原則反應(yīng)方程式：C7H5ClO+C3H6O=C10H10O2+HCl，其中，反應(yīng)方程式中涉及的四種物質(zhì)的相對分子質(zhì)量比為140.57：58.08：162.19：36.50物料衡算公式為：——投入反應(yīng)釜的物料總量——離開系統(tǒng)的產(chǎn)物的總量（包括產(chǎn)品和雜質(zhì)）——系統(tǒng)中剩余物質(zhì)的總量（1）反應(yīng)階段該反應(yīng)每個小時向反應(yīng)釜中加入含量為98.4%的苯甲酰氯300kg，含量為98.7%的丙酮125kg，根據(jù)反應(yīng)方程式可知：純苯甲酰氯的質(zhì)量為：純丙酮的質(zhì)量為：反應(yīng)前所含雜質(zhì)1的總量：消耗的苯甲酰氯質(zhì)量：消耗的丙酮量：氯化氫的生成量：未參與反應(yīng)的苯甲酰氯總量：未參與反應(yīng)的丙酮總量：反應(yīng)釜中生成的苯甲酰丙酮質(zhì)量：表1物料衡算表成分反應(yīng)前質(zhì)量/kg反應(yīng)后質(zhì)量/kg苯甲酰氯295.2031.59丙酮123.3814.46苯甲酰丙酮/304.16氯化氫/68.45雜質(zhì)16.436.43總計425.0425.0（2）水洗階段本階段的收率達(dá)到95.1%，計算出水洗后的產(chǎn)品質(zhì)量：（3）精餾階段本階段收率為98.9%，純度為99.3%，計算出每個小時的產(chǎn)量：4.3熱量衡算4.3.1熱量衡算目的一般情況下，在任何生產(chǎn)工藝中，當(dāng)原料加入反應(yīng)釜后就會發(fā)生一系列的反應(yīng)，這些反應(yīng)伴隨的能量變化會不同程度的影響系統(tǒng)中的熱量，因此要通過熱量衡算，推斷系統(tǒng)中的熱量是否平衡，以確保工藝流程順利進(jìn)行[12]。4.3.2熱量衡算依據(jù)熱量守恒公式如下：根據(jù)平衡式可推出：其中：Q1、Q4——進(jìn)入設(shè)備或離開設(shè)備時物料帶入或帶出的總熱量，kJQ2——反應(yīng)釜中的換熱器交換的熱量，kJQ3——反應(yīng)過程的熱效應(yīng)，kJQ5——設(shè)備損失熱量和向四周散失的熱量之和，kJ（1）在0℃、1.01×105Pa為標(biāo)準(zhǔn)的前提下，計算Q1和Q4其中：M——進(jìn)入或離開設(shè)備的質(zhì)量，kgCP——物料的比熱容，kJ/（kg·k）T——物料溫度，℃（2）計算Q3的依據(jù);其中：QR——化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)，kJQp——物理反應(yīng)熱效應(yīng)，kJ（可忽略）R——物料的平均相變熱，kJ/kg（3）計算Q5的依據(jù)（假設(shè)熱量損失是Q4的8%）4.3.3反應(yīng)階段熱量衡算45℃的溫度下，苯甲酰氯和丙酮在堿性試劑NaOH的催化下生成苯甲酰丙酮。因此進(jìn)入系統(tǒng)的總熱量是二者反應(yīng)的熱量。苯甲酰氯的比熱容為1.56kJ/kg·k，丙酮的比熱容為2.15kJ/kg·k，苯甲酰丙酮的比熱容為1.85kJ/kg·k，氯化氫的比熱容為0.9kJ/kg·k。1.計算Q12.已知，苯甲酰氯的燃燒熱為3205kJ/mol，丙酮的燃燒熱為1789kJ/mol，苯甲酰丙酮的燃燒熱為3526kJ/mol，263.61kg苯甲酰氯和108.92kg丙酮反應(yīng)生成304.16kg產(chǎn)物，由于反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，Q3取負(fù)值。3.以每個小時為單位計算反應(yīng)結(jié)束后的物質(zhì)離開反應(yīng)釜帶走的總熱量Q4苯甲酰氯所含熱量：丙酮所含熱量：苯甲酰丙酮所含熱量：氯化氫所含熱量：4.計算Q55.計算換熱器交換的熱量Q24.3.4精餾階段熱量衡算（1）預(yù)熱階段：一次進(jìn)料289.26kg的苯甲酰丙酮（45℃），出料289.26kg苯甲酰丙酮（265℃）。苯甲酰丙酮的比熱容為1.85kJ/kg·k，汽化熱為389.35kJ/kg。1.進(jìn)料熱量Q12.出料熱量Q43.苯甲酰丙酮氣化會吸收熱量，Q3取負(fù)值4.計算損失的熱量Q55.計算精餾塔加熱提供的熱量Q2（2）冷凝階段：該過程只有相變，故總熱量即為液化放熱。苯甲酰丙酮從塔頂餾出m1為286.08kg，計算出冷凝液：苯甲酰丙酮所含熱量：出料熱量Q4由于液化過程放熱，因此Q3為正4.熱損失Q55.計算被冷凝器吸收的熱量Q2（3）冷卻階段：265℃的餾出物經(jīng)冷卻器冷卻至25℃。1.計算Q12.出料熱量Q43.計算Q34.熱損失Q55．計算Q25設(shè)備選型5.1選擇原則設(shè)備選型是化工合成設(shè)計中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。設(shè)備的選擇關(guān)乎著工藝流程是否能順利進(jìn)行，也關(guān)乎著生產(chǎn)設(shè)備是否具備綠色、節(jié)能的理念。故而選擇合適的設(shè)備十分重要。在設(shè)備選取時要注意設(shè)備必須具備科學(xué)性與環(huán)保性。選擇的設(shè)備要同時符合以下要求：a.生產(chǎn)設(shè)備的操作簡單、便于加工、高效節(jié)能。b.設(shè)備必須具備相應(yīng)的通用性能、容易檢維修、采購價格合理等特點。5.2主要設(shè)備的選型5.2.1反應(yīng)釜的選擇由反應(yīng)原料的存在狀態(tài)可以知道，這個反應(yīng)過程屬于液-液反應(yīng)。由于本設(shè)計的產(chǎn)物種類相對單一，只有很少量的副產(chǎn)物生成，結(jié)合文獻(xiàn)確定選擇常壓連續(xù)反應(yīng)釜。表2裝料系數(shù)的選擇物理/化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)裝料系數(shù)(ε)不起泡0.7～0.8沸騰或起泡0.4～0.6存儲或計量設(shè)備0.85～0.9表3常見攪拌罐的長徑比類型物料類型H/Di一般攪拌罐液-液相液-固相氣-液相1.00～1.250.95～2.011.75～2.55表4橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑DN（mm）曲面高度h1（mm）直邊高度h2（mm）內(nèi)表面積F（m2）容積V（m3）10002502540501.161.211.240.1510.1620.170（1）確定筒體積和封頭反應(yīng)釜每小時投入反應(yīng)物苯甲酰氯和丙酮的量分別為300kg和125kg，反應(yīng)生成物進(jìn)入粗品罐，因此反應(yīng)釜的體積應(yīng)該為兩種原料的體積和。主要公式：即：由于本反應(yīng)為液-液相反應(yīng)，并且始終在45℃～50℃的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，在反應(yīng)釜中不會發(fā)生沸騰現(xiàn)象且起泡很少，可忽略。整個反應(yīng)只需要一臺反應(yīng)釜，結(jié)合物料存在狀態(tài)，確定裝料系數(shù)ε取0.7，H/Di取1.25，設(shè)備臺數(shù)n為1。代入公式，可得：結(jié)合計算可知，反應(yīng)釜容納的物料體積為577.33L，而在實際生產(chǎn)過程中要留出一些多余的空間以防止在攪拌時有物料溢出或者物料反應(yīng)不充分造成原料損耗，故而反應(yīng)釜的體積V選擇1000L更為合理，反應(yīng)釜的內(nèi)徑Di為1000mm。封頭的公稱直徑DN取相同數(shù)值。（2）確定筒體的高度DN=1000mm時，由上文的表4確定曲面高度為250mm，當(dāng)選擇直邊高度為25mm的罐體時，對應(yīng)的封頭容積V0為0.151m3。查閱文獻(xiàn)，確定筒高選擇1m時，容積為V1=0.785m3，內(nèi)表面積為3.14m2。取整為1100mm，驗證是否符合要求，因為i=1.1在1.00～1.25之間，所以筒體高度為1100mm合理。（3）確定夾套直徑：查閱資料可知，當(dāng)筒體直徑范圍在700-1500mm之間時，夾套尺寸在此基礎(chǔ)上加100mm即可。（4）夾套高度的計算因此，夾套高度選擇700mm。5.2.2反應(yīng)釜中攪拌裝置的選型在苯甲酰丙酮的合成工序中，由于生成產(chǎn)物的過程中會導(dǎo)致溶液的粘度不斷增加，因此為了加大兩種原料之間的接觸面積，提高反應(yīng)速率，使原料充分反應(yīng)，本設(shè)計的反應(yīng)釜需要配備攪拌裝置。其中，推進(jìn)式、渦輪式、框式攪拌器較為常用。基于推進(jìn)式攪拌器構(gòu)造更為簡單、成本相對偏低、循環(huán)性能優(yōu)異、可以均勻溫度等，并且它適用于流量大的液-液混合體系的生產(chǎn)工藝中，因此，我們選擇有較好攪拌效果、能夠平穩(wěn)運行的推進(jìn)式攪拌器。5.3其他設(shè)備的選擇5.3.1換熱器的選擇換熱器，是一種高效節(jié)能的設(shè)備，用于不同溫度的多種流體之間進(jìn)行換熱。為了使流體的溫度始終滿足工藝所需的要求，換熱器會將高溫流體中的一部分熱量轉(zhuǎn)移到低溫流體中。查閱大量文獻(xiàn)后，我發(fā)現(xiàn)有兩類換熱器被大多工藝設(shè)計者所青睞：板式換熱器、列管換熱器。（1）板式換熱器的優(yōu)點及適用條件：a.結(jié)構(gòu)比其他換熱器緊湊，傳熱效果更好；b.能通過調(diào)整板數(shù)改變傳熱面積且單位傳熱面積大，損失的熱量少；c.由于耗費的材料不多，因此更加經(jīng)濟(jì)節(jié)能；d.便于清潔和檢維修。適用于液-液相和液-汽相的熱交換。（2）列管式換熱器的優(yōu)點及適用條件：a.傳熱面積大且易傳熱；b.有較強的適應(yīng)性；c.制作材料常見易得。d.換熱器的結(jié)構(gòu)簡單。適用于高溫或高壓的情況下或大型設(shè)備中。本設(shè)計的反應(yīng)溫度要恒定在45℃至50℃，因此換熱器要有很好的傳熱性能，結(jié)合以上信息，確定選用板式換熱器更為合理。除此以外，可以通過強化換熱器，來提高傳熱的速率，從而節(jié)約能耗，降低生產(chǎn)成本。采用提高傳熱系數(shù)、擴(kuò)大傳熱面積等方法均可以達(dá)到強化換熱器的效果[13]。5.3.2粗品罐的選型粗品罐是用來儲存的儀器，由表2可知，裝料系數(shù)ε可以選取0.9。粗品罐接收的物料主要包括苯甲酰丙酮和雜質(zhì)共289.26kg，苯甲酰丙酮的密度約為1.12g/cm3。又因為粗品罐的個數(shù)n為1，代入公式，可得：由于苯甲酰丙酮中所含雜質(zhì)的密度未知且含量相對較少，因此計算過程中將雜質(zhì)計入苯甲酰丙酮中。依據(jù)數(shù)據(jù)，選擇粗品罐的公稱容積為500L的立式橢圓形封頭容器（此時容積選取較大，可以忽略將雜質(zhì)計入苯甲酰丙酮帶來的誤差）。5.3.3精餾塔的選型精餾裝置的工作原理是利用沸點不同，將物料分為兩組：低沸點組和高沸點組。由于低沸點組汽化會向塔頂升騰；而高沸點組向下蔓延，與低沸點組的熱蒸汽接觸，以達(dá)到相際傳質(zhì)。查閱文獻(xiàn)對設(shè)備選型[14]，為了優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)計，確定選擇便于檢維修的構(gòu)造簡單的板式精餾塔，以提高效率、穩(wěn)定生產(chǎn)、節(jié)約費用。6總結(jié)本設(shè)計與傳統(tǒng)合成苯甲酰丙酮的方式不同，選擇了苯甲酰氯和丙酮為生產(chǎn)原料，在一定溫度下反應(yīng)，經(jīng)過水洗、過濾、精餾、干燥等一系列工藝，在滿足年產(chǎn)2000噸苯甲酰丙酮的工藝要求的前提下，同時也保證了產(chǎn)品的純度。在本工藝設(shè)計中，以每年的生產(chǎn)時間為7000小時為標(biāo)準(zhǔn)，計算出每個小時至少生產(chǎn)285.71kg苯甲酰丙酮。通過物料衡算和熱量衡算，驗證該設(shè)計能達(dá)到預(yù)期產(chǎn)量，最后，結(jié)合查閱到的文獻(xiàn)和計算出的數(shù)據(jù)選取了最合適的工藝條件，確定了主要的設(shè)備選型，據(jù)此繪制出該設(shè)計的工藝流程圖。本設(shè)計的工藝簡單、產(chǎn)生的廢水量相較于其他工藝更少，產(chǎn)品純度和收率都提升顯著，而且生產(chǎn)原料易得、生產(chǎn)成本低，符合生產(chǎn)中節(jié)能高效、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的要求。由于此次合成工藝得到的產(chǎn)品純度相對較好，并且有較高的產(chǎn)率，很大程度上降低了原料的損失，在提倡“綠水青山即為金山銀山”的今天達(dá)到了綠色環(huán)保的同時節(jié)約了能源損耗。為日后的工業(yè)生產(chǎn)提供了很好的借鑒作用，因此該