化工工艺设计-500吨乙酰柠檬酸三丁酯(DOC46页)ddmm.doc

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.北京化工工大学 化学工工程学院院设计说明明书题目：年年产500吨乙酰酰柠檬酸酸三丁酯酯工艺设设计学生：班级：学号：指导教师师：20166年元月月目 录第一章 工艺设设计基础础 11.1 设计任任务 1.2 原辅材材料性质质及技术术规格 1.3 产品的的性质及及技术规规格 1.4 危险性性物料的的主要物物性 1.5 原辅材材料的消消耗定额额第二章 工艺说说明 2.1 生产方方法、工工艺技术术路线及及工艺特特点2.1.1 生产方方法2.1.2 工艺技技术路线线的

2、确定定 2.2 生产流流程简述述第三章 工艺计计算与主主要设备备选型3.1 物料衡衡算3.1.1 计算的的基准数数据3.1.2 计算基基准3.1.3 各单元元物料衡衡算 3.2 热量衡衡算3.2.1 计算的的基准数数据3.2.2 物料衡衡算 3.3 酯化过过程相关关设备的的计算及及选型4.附图图：带控控制点的的工艺流流程图（PID）第一章 工艺设设计基础础1.1 设计任任务设计项目目：年产产5000吨乙酰柠柠檬酸三三丁酯生生产工艺艺设计产品规格格：纯度度为988.5%的乙酰柠柠檬酸三三丁酯（ATBBC）生产能力力：年产产5000吨ATBBC；考虑到设设备检修修，年开开工时间间3000天；采用五

3、班班三倒制制，每班班工作88h。产品主要要用途（合合成乙酰酰柠檬三三丁酯的的意义）：作为一种优良的无毒增塑剂，用于食品包装、儿童玩具、医疗用品及其它生活用品。此外，还可用作医药制品助剂，金属涂层，卫生用品中的除臭剂、香料和食品添加剂，色谱分析固定相等，应用前景十分广泛。拟采用的的聚合工工艺：拟采用柠柠檬酸与与正丁醇醇酯化反反应生成成柠檬酸酸三丁酯酯（TBC），酯酯化反应应物经脱脱醇后再再与醋酸酸酐进行行乙酰化化反应，然然后，乙乙酰化反反应物经经过脱酸酸处理得得到粗ATBBC溶液，最最后，再再经过中中和、水水洗、干干燥和脱脱色等后后处理步步骤得到到满足要要求的ATBBC产品。流流程图如如下：图1

4、乙酰酰柠檬酸酸三丁酯酯的合成成工艺流流程图主要设计计任务：ATBCC生产工工艺由反反应工段段（图1虚线框图图部分）和和后处理理工段两两大部分分组成，本本设计大大作业的的主要设设计任务务为酯化化、脱醇醇、乙酰酰化及脱脱酸四个个部分工工艺流程程，后处处理工段段不做考考查，具具体任务务如下：1. 酯化、脱脱醇、乙乙酰化和和脱酸等等工段的的物料衡衡算；2. 酯化、脱脱醇、乙乙酰化和和脱酸等等工段的的热量衡衡算；3. 设备计算算和选型型；4. 设计出反反应工段段带仪表表及控制制点的工工艺流程程图由于本设设计为假假定设计计，所以以设计任任务中其其他项目目如：厂厂区或厂厂址、主主要技术术经济指指标、原原料供

5、应应来源以以及燃料料种类、水水电汽的的主要来来源，与与其他工工业企业业的关系系，建厂厂期限、设设计单位位、设计计进度及及设计阶阶段的规规定等均均从略。由于本设设计为假假定设计计，所以以设计任任务中其其他项目目如：厂厂区或厂厂址、主主要技术术经济指指标、原原料供应应来源以以及燃料料种类、水水电汽的的主要来来源，与与其他工工业企业业的关系系，建厂厂期限、设设计单位位、设计计进度及及设计阶阶段的规规定等均均从略。 柠檬酸酸酯类可可作为聚聚合物(如聚氯氯乙烯，聚聚乙烯，聚聚苯乙烯烯，聚异异丁烯，聚聚氨脂等等),共聚物(如:异丁烯烯一异戊戊二烯共共聚物,丁二烯烯一苯乙乙烯共聚聚物等)及各种种纤维树树脂(

6、如:硝基纤纤维素,乙基纤纤维素,醋酸纤纤维素等等)的增塑塑剂与其它它类型增增塑剂相相比,它具有有相溶性性好,挥发性性小,抽出率率和粘度度低,且耐热热性,耐寒性,耐旋光光性,耐水性性优良等等特点,其最大大优点是是无毒,无臭,无锈变变作用例如,作为户vc增塑剂剂时,用普通通方法混混合,产品具具有良好好的透明明度和低低温性,其它各各种性能能均比DOP增塑剂剂有明显显改进,因此,它是一一类用于于食品包包装,儿童玩玩具,医疗用用品及其其它生活活用品的的优良无无毒增塑塑剂美国食食品与医医药管理理局(FDDA)认为乙乙酞柠檬檬酸三丁丁酷是最最安全的的增塑剂剂之一早在70年代ATCCB就广泛泛应用于于医疗器器

7、械上,如聚氯氯乙烯血血液袋!输液管管等,后来又又常用作作制造缓缓解药片片的增塑塑剂柠檬酸酸酷除用用作各种种树脂的的助剂外外,还可用用作医药药制品助助剂,金属涂涂层,卫生用用品中的的除臭剂剂!香料和和食品添添加剂,色谱分分析固定定相等,应用前前景十分分广泛。1.2 原辅材材料性质质及技术术规格1.2.1柠檬酸酸的性质质：柠檬檬酸，分分子式C6H8O7，分子子量1922.144，为无无臭白色色粉末，相相对密度度1.666500（25），熔熔点153，沸点175，易溶溶于水。1.2.2正丁醇醇的性质质：正丁丁醇，分分子式C4H10O，分子子量74.12，无色色透明液液体，具具有特殊殊气味，相相对密度

8、度0.880988（25），粘度度：2.995mPPa.ss(200），沸沸点1177.255，20时在水水中的溶溶解度7.77%（重量量），水水在正丁丁醇中的的的溶解解度20.1%（重量量）。与与乙醇乙醚及其其他多种种有机溶溶剂混溶溶。 1.2.33硫酸的的性质：分子式式H2SO4，分子量98.0788，透明明无色无无臭液体体，密度度1.883055 g/cm（25）熔点10.3711 ，沸点3377 ，折射射率1.4418227，与水水任意比比互溶。 1.2.44醋酸酐酐的性质质：分子子式C4H6O3，分子量1022.099，无色色透明液液体。相相对密度度1.008（25），熔熔点-73。

9、沸点139。溶于于乙醇、乙醚、苯。原材料技技术规格格序号名称规格(质质量分数数)分析方法法国家标准准备注1柠檬酸90%液相色谱谱法GB/TT98555-2200882正丁醇98%气相色谱谱法GB/TT60227-1199883浓硫酸98%GB/TT5344-200144醋酸酐98%气相色谱谱法GB/TT106668-200001.3 产品性性质及技技术规格格乙酰柠檬檬酸三丁丁酯的性性质：分分子式C20H34O8，分子子量4022.488，无色色、无味味的油状状液体，沸沸点343(0.1011MPaa)，挥发发速度0.00000009gg/cmm2hh(1005)，水解解速度0.11%(1100

10、，6小时)，溶于于多数有有机溶剂剂，不溶溶于水。与与聚氯乙乙烯、聚聚苯乙烯烯、氯乙乙烯-醋酸乙乙烯共聚聚物、硝硝酸纤维维素、乙乙茎纤维维素、聚聚乙烯醇醇缩丁醛醛等树脂脂相容。产品技术术规格序号名称规格分析方法法国家标准准备注1乙酰柠檬檬酸三丁丁酯98.55%质谱法HG/TT46116-2201441.4 危险性性物料的的主要物物性危险性物物料的主主要物性性序号物料名称称相对分子子质量熔点（）沸点（）燃点（）空气的爆爆炸极限限国家标准准备注上限%下限%1正丁醇74.112-88.9117.2536511.2251.455GB/TT60227-1199882硫酸98.007810.3371337G

11、B/TT5344-200143醋酸酐102.09-7313940010.332.0GB/TT106668-200001.5 原材料料的消耗耗定额原材料的的消耗定定额及消消耗量序号名称规格单位消耗定额额消耗量备注每小时每年1柠檬酸90%kg/tt566.212正丁醇98%kg/tt616.853浓硫酸98%kg/tt3.9664醋酸酐98%kg/tt248.22第二章 工艺说说明2.1生生产方法法、工艺艺技术路路线及工工艺特点点2.1.1 生产方方法目前工业业化生产产ATBBC所用方方法主要要是以浓浓硫酸为为催化剂剂的合成成方法,这是因因为使用用硫酸为为催化剂剂制备的的反应过过程为均均相反应应,

12、不存在在传质影影响,因此催催化活性性高,即醋化化过程中中柠檬酸酸转化率率高,产品的的综合成成本较其其它催化化剂都低低,且工艺艺成熟,操作方方便,虽然以以浓硫酸酸为催化化剂合成成存在诸诸如腐蚀蚀等缺点点,但基于于上述优优势,目前仍仍广泛应应用于合合成工艺艺中。所所以本设设计以硫硫酸作为为ATBBC合成首首选催化化剂,同时兼兼顾未来来新型固固体酸催催化剂的的使用。2.1.2 工艺技技术路线线的确定定以浓硫酸酸为催化化剂，合合成ATBBC的生产产过程含含有两步步化学反反应：a） 在酯化釜釜中，柠柠檬酸和和正丁醇醇进行酯酯化反应应，生成成柠檬酸酸三丁酯酯（TBC），反反应方程程式如下下：b）在乙乙酰化

13、釜釜中，TBC和醋酸酸酐进行行乙酰化化反应，生生成ATBBC，反应应方程式式如下：2.2生生产流程程说明工艺流程程简述: 柠檬酸酸与正丁丁醇按1:6摩尔比比的配比比进入酯酯化反应应釜,加入浓浓硫酸（加加入量为为柠檬酸酸的0.77%）做催催化剂进进行酯化化反应,反应釜釜夹套内内通入水水蒸气将将反应物物料加热热到120反应4小时至至酯化合合格。 酯化合合格后的的物料转转入脱醇醇塔,在绝压26666Paa下进行行减压精精馏,正丁醇醇蒸气经经脱醇冷冷凝器降降温后,部分回回流,其余含98%正丁醇醇的溶液液进入丁丁醇回收收罐循环环使用。 脱醇后后的柠檬檬酸三丁丁酷与质质量分数数为98%的醋酸酸配按摩摩尔比

14、1:11.5的比例例分别加加入酰化化釜中,在酰化化釜夹套套通入低低压蒸气气,加热到85,并控制制反应温温度在85左右进进行乙酰酰化反应应。产生生的气相相经乙酰酰化冷凝凝器降温温后回流流到乙酰酰化釜,分离出出的醋酸酸酐进入入醋酸酐酐回收罐罐。 酯化后后的物料料通过脱脱酸塔在在绝压下下26666Paa进行精精馏操作作,分离出出的醋酸酸酐循环环使用。 经过脱脱酸后的的物料中中仍含有有少量的的醋酸酐酐、醋酸酸以及浓浓硫酸,使物料料呈酸性性,在中和和釜内加加入（碳酸酸钠）=5%的的溶液中中和残余余的酸性性物质,并将中中和后的的物料送送至静置置釜内以以除去大大量的水水及生成成的盐（ATBBC在水中中溶解度

15、度极小)。为尽尽可能除除去中和和生成的的盐,将中和和后的物物料送入入水洗釜釜,用物料料量1.2倍的水水分三次次洗涤,水洗后后的物料料送入水水洗静置置釜,分离出出废水和和盐分后后,再次进进入水洗洗釜水洗洗,反复三三次,随后将将送入干干燥塔脱脱去残余余的微量量水分,干燥后后的产品品经脱色色釜用活活性炭脱脱去其中中大部分分杂质后后,经过滤滤机除去去活性炭炭,即可得得成品ATBBC。 生产流流程示意意图如下下：采用间歇歇操作生生产方式式,以8小时为为一周期期，使用用原料量量：3144.566kg柠檬酸酸、6688.655正丁醇醇、2.22kg浓硫酸酸、2244.544醋酸酐酐。在酯酯化釜、乙乙酰化釜釜

16、后增加加分别一一个储罐罐以方便便装置的的正常运运行。其其中脱酸酸塔脱除除的醋酸酸可以回回收制出出醋酸酐酐以便当当做乙酰酰化原料料。 三废处处理：废废水：吨产品品排放量量1600kg年排放放量80tt,其中含含正丁醇醇2%。对该该部分废废水须经经汽提回回收其中中的大部部分正丁丁醇后与与废水混合经经生化处处理排放放。 废水：吨产品品排放量量6t年排放放量30000t。其中中含醋酸酸钠5%,硫酸钠1%,柠檬酸酸钠1%,柠檬酸酸三丁酯酯0.55%,乙酰柠柠檬酸三三丁酯1%,经回收收其中的的有机物物后与废废水混合经经生化处处理后排排放。 废渣：吨产品品排放量量约1000kg年排放放量50tt,其中含含柠

17、檬酸酸三丁酯酯10%,乙酰柠檬酸酸三丁酯酯20%,其余为为活性炭炭。第三章 工艺计计算及主主要设备备设计3.1 物料衡衡算3.1.1 计算基基准年开工时时间300天，生生产采用用间歇式式反应，每每批次物物料总用用时为8小时（包包括反应应时间与与辅助操操作时间间），采采用五班班三倒制制，物料料衡算单单位取kg/批。物料衡算算中，产产物在不不同工段段的转移移中，所所产生的的损失均均记为杂杂质。3.1.2 计算基基础数据据1. 酯化工段段1) 原料表3-11 酯化釜釜原料一一览表项 目质量分数数柠檬酸90 %正丁醇98 %硫 酸98 %原料摩尔尔配比：柠檬酸酸:正丁醇= 11:6浓硫酸加加入量为为柠

18、檬酸酸的0.77%（质量量分数）。20时时，正丁丁醇在水水中的溶溶解度7.77%（重量量），水水在正丁丁醇中的的溶解度度20.1%（重量量）。2) 操作参数数表3-22 酯化釜釜操作参参数一览览表项 目指 标反应温度度120处理时间间（总）8h3) 反应数据据柠檬酸转转化率：99.5%TBC收收率：99.5%2. 脱醇工段段1) 脱醇塔操操作参数数表3-33 脱醇塔塔参数一一览表项 目质量分数数正丁醇出出料质量量分数 988%塔釜正丁丁醇质量量分数 1%压力（绝绝压）26666PaTBC收收率99.55%2) 脱醇操作作计算用用假设A. 硫酸、柠柠檬酸不不会从塔塔顶蒸出出；水和和正丁醇醇均可从

19、从塔顶全全部蒸出出，塔顶顶蒸出的的水和正正丁醇分分为两部部分，一一部分为为水与正正丁醇组组成的含含正丁醇醇7.77%（质量%）的恒恒沸混合合物，另另一部分分为含水水2%（质量%）的正正丁醇。B. 脱醇塔釜釜杂质（相相对于塔塔釜物料料）质量量分数为为0.55%，3. 乙酰化工工段1) 原料醋酸酐原原料纯度度：98%（质量量分数）原料摩尔尔配比：TBCC:醋酸酐= 11:1.5浓硫酸加加入量为为TBC的0.33%（质量量分数）。2) 操作参数数表3-44 乙酰化化釜操作作参数一一览表项 目指 标反应温度度85反应时间间4h辅助操作作时间4h3) 反应数据据TBC转转化率：99%ATBCC收率：99

20、%4. 脱酸工段段1) 脱酸塔操操作参数数表3-55 脱酸塔塔参数一一览表项 目质量分数数轻组分出出料质量量分数 988%塔釜残液液质量分分数 1%压力（绝绝压）26666PaATBCC收率99.55%2) 脱醇操作作计算用用假设A. 醋酸、杂杂质可全全部从塔塔顶分离离出来，而TCB、ATCB、柠檬酸、硫酸则全部留在塔釜。B. 塔釜物料料中，醋醋酸酐占占1%（质量量分数）；C. 塔顶物料料分为两两部分：一部分分为含醋醋酸2%的醋酸酸酐（进进入回收收罐循环环使用），其其余均为为醋酸。5. 后处理工工段后处理工工段ATBBC总收率率为96.05%。3.1.3 物料衡衡算1. 计算各单单元ATBBC

21、与TBC的生成成量结合化工工企业生生产特点点，选择择一个班班产（8小时）为为计算基基准。1) 计算ATTBC质量a.每一一个班产产质量5001033(33003)=5555.566kg产品中纯纯ATBBC的质量量555.5698.5%=5477.222kgb.后处处理工段段547.2296.05%=5669.773kggc.脱酸酸工段根据脱醇醇的假设设，ATBBC收率为1000%。而脱酸收收率为99.5%，因此ATBBC质量569.7399.5%=5722.599kgd.乙酰酰化工段段572.5999%=5778.337kgg2) 计算TBBC质量。a.乙酰酰化工段段根据乙酰酰化反应应由乙酰柠

22、柠檬酸三三丁酯的的质量经经物料衡衡算得，理理论上消消耗柠檬檬酸三丁丁酯的质质量为3600.44434402.48115778.337=5517.95kkg，同理理可计算算理论上上消耗醋醋酸酐1466.700kg，理论论生成醋醋酸82.29kkg。因此此实际需需加入柠柠檬酸三三丁酯5177.955999%=5523.18kkg，按照照投入摩摩尔比可可得实际际加入醋醋酸酐2200.055kg。b.脱醇醇过程523.1899.5%=5255.811kgc.酯化化过程生生成TBC质量525.8199.5%=5288.455kg2. 各操作单单元物料料衡算1) 酯化过程程酯化过程程物料衡衡算简图图如下：

23、图3.11 酯化过过程物料料衡算图图酯化反应应化学方方程式如如下：由衡算式式可得：理论消耗耗柠檬酸酸质量：5288.4553660.44431922.1222=2281.67kkg理论消耗耗正丁醇醇质量：5288.4553660.44433774.112=3326.00kkg理论生成成水质量量：5228.4453360.4433544.0445=779.224kgg则：实际需要要加入90%柠檬酸酸质量：2811.6770.9955900%=3314.54kkg实际需要要加入98%正丁醇醇质量：2811.6771992.1122600.9995774.112998%=6688.655kg浓硫酸质

24、质量：3314.540.77%=22.200kg酯化反应应后剩余余：柠檬酸质质量：2281.670.9995(1-0.9995)=1.42kkg正丁醇质质量：3329.29 kg硫酸质量量：2.16kkg杂质质量量：2.63kkg水：1224.111kgg关于回流流罐分相相的计算算：设釜液中中正丁醇醇Xkg，回流流罐水Ykg，有方方程组：X+77.7%Y=3329.29，Y+220.11%X=1124.11，解的X=3325.75kkg,YY=422.166kg.酯化釜物物料平衡衡表如下下：表3-66 酯化釜釜物料平平衡表序号组分质量（kkg/批）t/aw%进料190%柠柠檬酸314.5428

25、3.09298%正正丁醇668.65601.79398%硫硫酸2.2001.9884进料合计计985.39886.85出料釜内出料料5柠檬酸1.4221.2886正丁醇329.39296.457硫酸2.1661.9448水124.11111.79TBC525.80473.2210杂质2.6332.377分离水相相11正丁醇3.5223.17712水42.11637.99413出料合计计985.41886.872) 脱醇过程程根据假设设已知硫硫酸、柠柠檬酸不不会从塔塔顶蒸出出；设脱醇塔塔釜杂质质（相对对于塔釜釜物料）质质量分数数为0.55%，水和正正丁醇均均可从塔塔顶全部部蒸出，塔塔顶蒸出出的水

26、和和正丁醇醇分为两两部分，一一部分为为水与正正丁醇组组成的含含正丁醇醇7.77%（质量%）的恒恒沸混合合物，另另一部分分为含水水2%（质量%）的正正丁醇。1）对于于塔釜物物料，有有：柠檬酸：1.442kgg；硫酸酸：2.116kgg；TBC：5255.8110.9955=5223.118kgg杂质：(1.442+22.166+5223.118) 0.0055=2.63kkg2） 对于塔顶顶物料，由由物料衡衡算：假设988%的正丁丁醇有x kkg，7.77%的正丁丁醇恒沸沸物有y kkg，正丁醇：0.998x0.0077yy=3225.775水： 00.022x00.9223y=81.75 解方

27、程程得：x=3325.96kkg，y=881.772kgg脱醇塔物物料平衡衡表如下下：表3-77脱醇物料料平衡表表序号组分质量（kkg/批）t/aw%进塔物料料1柠檬酸1.4221.2882正丁醇325.75293.183硫酸2.1661.9444水81.99573.7765TBC525.81470.866杂质2.6332.3887进料合计计939.72845.75出塔物料塔釜物料料8柠檬酸1.4221.2779硫酸2.1661.94410TBC523.18470.8611杂质2.6332.37712塔釜合计计529.39476.45塔顶物料料1398%正正丁醇325.96293.36147.

28、7%恒沸物物81.77273.55515TBC2.6332.37716塔顶合计计410.31369.283) 乙酰化过过程乙酰化过过程如图图3.3所示 乙乙酰化反反应方程程如下：浓硫酸加加入量为为TBC的0.33%（质量量分数），则浓硫酸的需要量为：523.180.0003=1.557kgg，由于于已有硫硫酸2.116kgg，满足足要求不不需要补补加硫酸酸。并且且由3.11.3已经算算出所需需98%醋酸酐酐质量为为2200.055/0.98=2244.544kg，反应应后得到到ATBBC为5722.599kg。根据据质量守守恒定律律，理论论所需TBC质量为3600.44434402.48115

29、772.559/00.999=5117.995kgg，生成成醋酸和和水的质质量为73.35kkg。乙酰化反反应后，出出料的柠柠檬酸、硫硫酸的质质量不变变。TBC残残余质量量：5177.9550.99(1-0.999)=5.223kgg同理算出出剩余醋醋酸酐：90.78kkg生成杂质质物料衡衡算：7533.944-1.42-2.116-55.233-733.355-900.788=5.78kkg总杂质：5.778+22.633=8.41kkg乙酰釜物物料平衡衡表如下下：表3-88乙酰物料料平衡表表序号组分质量（kkg/批）t/aw%进料1柠檬酸1.4221.288298%醋醋酸酐224.5420

30、2.093硫酸2.1661.9444TBC523.18470.865杂质2.6332.3776进料合计计753.93678.54出塔物料塔釜物料料7柠檬酸1.4221.2888硫酸2.1661.9449TBC5.2334.71110杂质8.4117.57711醋酸酐90.77881.77012醋酸和水水73.33566.00213ATBCC572.59515.3314塔釜合计计753.94678.554) 脱酸过程程根据操作作条件可可假设醋醋酸、杂杂质可全全部从塔塔顶分离离出来，而TCB、ATCB、柠檬酸、硫酸则全部留在塔釜。已知进塔物料，柠檬酸1.42kg，硫酸2.16kg，TBC5.23k

31、g，醋酸酐90.78kg，醋酸73.35kg，ATBC572.59kg和杂质8.41kg。设塔釜物物料中，醋醋酸酐占占1%（质量量分数）；则根据据物料衡衡算，柠柠檬酸，硫硫酸和TBC质量保保持不变变，ATBBC前面部部分以计计算为5699.733kg。塔釜釜杂质估估算为5%为2.886kgg，因此此塔釜醋醋酸酐质质量为5.887kgg，塔顶顶带出醋醋酸酐为为90.78-5.887=884.991kgg。塔顶物料料分为两两部分：一部分分为含醋醋酸2%的醋酸酸酐（进进入回收收罐循环环使用），其其余均为为醋酸。根据此假设利用物料衡算，设一部分的醋酸为x kg，另一部分回收的醋酸为y kg。可列出以下

32、方程：0.988x=884.9910.022x+yy=733.355 解得x=886.664kgg，y=771.662kgg因此综上上两个工工段，每班消耗耗的98%醋酸酐酐为2244.544-866.644=1337.990kgg 每班回回收的醋醋酸为71.62kkg脱酸塔物物料平衡衡表如下下：表3-99脱酸物料料平衡表表序号组分质量（kkg/批）t/aw%进料1柠檬酸1.4221.2882硫酸2.1661.9443TBC5.2334.7114杂质8.4117.5775醋酸73.33566.0026醋酸酐90.77881.7707ATBCC572.59515.338合计753.94678.55

33、出塔物料塔釜物料料9柠檬酸1.4221.28810硫酸2.1661.94411TBC5.2334.71112杂质2.8662.57713醋酸酐5.8775.28814ATBCC569.73512.7515塔釜合计计587.27528.54塔顶物料料12醋酸73.33566.00213杂质8.4117.57714醋酸酐86.66477.99812塔顶合计计168.40151.565) 反应工段段总物料料平衡以一班为为计算基基准。则则物料平平衡总表表见下表表。表3-110反应工工段物料料平衡总总表序号组分质量（kkg/批）t/aw%进料190%柠柠檬酸314.54283.0866298%正正丁醇6

34、68.66601.7944398%浓浓硫酸2.2001.988498%醋醋酸酐224.54202.08665水131.31118.180086进料合计计13411.25512077.1227出料8正丁醇329.29296.36119TBC5.2334.700710醋酸73.33566.001511醋酸酐84.99176.441912水267.51240.7566113ATBCC569.72512.7544314杂质11.22710.114315塔釜合计计13411.28812077.15553.2 热量衡衡算3.2.1 计算的的基础数数据1. 传热相关关数据不不锈钢的的传热系系数搪玻璃的的传热

35、系系数搪玻璃璃导热系系数搪玻璃璃壁厚热损失取取5%传热面积积安全系系数取1.115反应热数数据：2. 计算用物物质的恒恒压热容容Cp及汽汽化潜热热H1) 恒压热容容Cp值表3-111各物质质不同温温度恒压压热容表表（）温度柠檬酸正丁醇TBCATBCC醋酸酐醋酸水20173.720075.331225179.9122711.28196.6488133.888831180.330052.55191.5933674.4611199.686656.33376.56192.2800694.5444200.832261.33376.56193.2966203.761175196.648885137.434

36、42) 汽化潜热热H值表3-112 不同物物质的汽汽化潜热热H值（）温度正丁醇水醋酸醋酸酐3051200838266994456006425020088525322892.664543334115581503816693. 操作条件件1) 酯化釜物料中除除去柠檬檬酸和正正丁醇外外，其他他均记为为水。物料由室室温（20）在1h内升温温至92.6，物料料所含水水在1h内（92.6）完全全蒸发，上上升气相相中含正正丁醇70%。然后后在92.6下反应4h。加热热介质采采用1500的蒸汽汽。2) 酯化釜冷冷凝器第一冷凝凝器：假假设全部部冷凝，冷冷却水温温度由25升至40，物料料由92.6降至30，换热热

37、器材质质为不锈锈钢。第二冷凝凝器：假假设经一一级冷凝凝后仍有有20%的正丁丁醇未被被冷凝，用0的水进行二级冷凝。水由0升至10，物料由30降至10，换热器材质为不锈钢。3) 脱醇塔釜釜脱醇以44小时计计，其中中将水和和正丁醇醇全部按按正丁醇醇计算，其其余按TBC计算。取取回流比比为1.5，脱醇醇为减压压操作，绝绝压26666Paa，此条条件下正正丁醇沸沸点42。物料由室室温（20）在1小时内内升至42，然后后在42下脱除除全部正正丁醇。4) 脱醇塔顶顶冷凝器器上升气体体全部按按正丁醇醇计算，回回流比1.5。冷凝凝过程中中，冷却却水温度度由0升至10，物料料由42降至10。5) 乙酰化釜釜物料中

38、除除TBC外，其其余全部部记为醋醋酸。物料由室室温（20）在1h内升温温至85，然后后在85下反应3h，反应应过程有有50%的醋酸酸汽化。6) 乙酰化釜釜冷凝器器上升气体体全部为为醋酸，冷冷凝过程程中，冷冷却水由由25升至30，物料料由85降至40。7) 脱酸塔釜釜物料中除除醋酸及及醋酸酐酐外，其其余均按按ATBBC计算。操操作时间间为4h，回流流比取1.5，脱酸酸塔为减减压操作作，绝压压26666Paa，此条条件下醋醋酸酐沸沸点为47，醋酸酸的沸点点为29，取其其平均值值38作为计计算依据据。设升温时时间为1h，物料料由20在1h内升温温至38，然后后在38下，脱脱除全部部的醋酸酸酐和醋醋酸

39、。8) 脱酸塔顶顶冷凝器器物料中上上升气体体只有醋醋酸和醋醋酸酐。冷冷凝过程程中，冷冷却水温温度由0升至10，物料料由38降至12，平均均温度25。3.2.2 热量衡算算1. 酯化釜表3-113酯化化釜升温温物料序号组分质量（kkg/批）1柠檬酸283.102正丁醇655.283其他（以以水计）44.8871）. 升温假假设物料由室室温（220）在1hh内升温温至922.6，物料料所含水水在1hh（92.6）完全全蒸发。然然后在992.66下反应应4h，其其间生成成的水完完全汽化化，上升升气相中中含正丁丁醇700%。加热介质质采用1150的蒸汽汽。2）. 第一阶阶段：升升温吸热热温度由220升

40、至922.6，平均均温度取取56.3。D QQ1=tCpiini 式中：t温度差差，；Cpi对应应物质的的恒压热热容，JJ/（moll）ni对应物物质的物物质的量量，moolQ1=(92.6-220)(3776.5562283.101922.1222+1192.28006555.228774.112+775.331244.87/18.0166)=11773315KKJ/班解得Q11=17779770.55kJ/h，加加上5%的热损损失即Q10.005=8886558kjj/班，得得Q1=18661800.8kkJ/班班。3）. 第二阶阶段：蒸蒸发吸热热物料中444.887kgg的水全全部汽化化

41、，以共共沸物组组成正丁丁醇质量量分数557.66%计，正正丁醇汽汽化量为为44.87（1-00.5776）0.5766 =660.996kgg。则：Q2=HinniD式中：H对应应物质的的汽化热热，kJJ/mool。可得Q22=4554333633.899744.122+4111588444.877188.0116=11416669kkJ/班班，加上上5%的热热损失，即Q10.05=7083.5得Q2=148752.4kJ/班。4）. 第三阶阶段：反反应过程程吸热（4小时）反应生成成水79.24kkg/班班，假设设生成水水完全汽汽化，上上升气相相中含770%的的正丁醇醇，即1844.899kg/班。