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毕业论文：年产500吨乙酰柠檬酸三丁酯设计指导老师：李丹娜、孙淑香组长：宋翠翠副组长：韩仕伟、樊海燕组员：岳世彪、刘兵伟、段昆鹏、赵吉星、杨丝丝、苏少娟pptdesign.blogbus.com乙酰柠檬酸三丁酯设计1.概述2.物料衡算3.热量衡算4.设备选型5.流程图绘制概述•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-乙酰基-1，2，3丙烷三正丁酯，英文名称，AcetylTri-n-ButylCitrate，简称ATBC，分子式C20H34O8，分子量402.472，为无色或微黄色油状液体，相对密度1.046(25℃)，粘度0.0427Pa·s（25℃），凝固点-80℃，沸点173℃(133.3Pa)、343℃（101324.72Pa），闪点（开杯法）20℃，折射率1.4408(25.5℃)，挥发速度0.000009g/(cm2·h)（105℃），水解速度＜0.1%（100℃，6h）。在水中的溶解度＜0.002g/100cm3（25℃），溶于多数有机溶剂，与多种纤维素、乙烯基树脂、氯化橡胶等相容，与醋酸纤维素、醋酸丁酯纤维素部分相容。物料衡算•酯化过程•脱醇过程•乙酰化过程•脱酸过程•中和及分离过程•水洗及分离过程•干燥过程•脱色过程主要反应方程式•酯化反应•乙酰化反应HOCCOOHCH2COOHCH2COOH+C4H9OH3H2SO4HOCCH2COOC4H9COOC4H9CH2COOC4H9+3H2OHOCOOC4H9CH2COOC4H9CH2COOC4H9C+(CH3CO)2OCH3COOCCOOC4H9CH2COOC4H9CH2COOC4H9+CH3COOH合成乙酰柠檬酸三丁酯的工艺流程框图酯化过程如图柠檬酸柠檬酸正丁醇TBC水酯化水杂质H2so4H2so4酯化反应数据•由柠檬酸三丁酯的质量经物料衡算得，理论上消耗柠檬酸281.68kg，消耗正丁醇326.00kg，生成水79.24kg。•实际需加入90％柠檬酸314.56kg，加入98％正丁醇668.65kg，加入98％浓硫酸2.20kg。•酯化反应后剩余柠檬酸1.42kg，正丁醇329.28kg，水124.11kg，硫酸2.16kg，杂质2.63kg。•水在正丁醇中的溶解度为20.1％(质量％，水)，正丁醇在水中溶解度为7.7％(质量％)，最终末反应的正丁醇与水分为两部分。•通过物料衡算得，从酯化回流罐中分离出正丁醇3.52kg，水42.16kg，出酯化釜物料中正丁醇325.75kg，水81.95kg酯化釜物料平衡表脱醇过程如图•假设脱醇时，硫酸、柠檬酸不会从塔顶蒸出，设脱醇塔釜杂质(相对于塔釜物料)质量分数为0.5％，水和正丁醇均可从塔顶全部蒸出，塔顶蒸出的水和正丁醇分为两部分，一部分为水与正丁醇组成的含正丁醇7.7％(质量％)的恒沸混合物，另一部分为含水2％(质量％)的正丁醇。经物料衡算得，塔顶回收质量分数为98％正丁醇325.96kg，实际一班需消耗正丁醇342.69kg。脱醇过程物料平衡表乙酰化反应数据•硫酸加入量0.3％(质量％，相对于TBC)，硫酸需要523.17x0.003=1.57kg，进入物料中硫酸2.16kg，己满足要求，不需要再补加。由2．2．2知加入98％醋酸酐224.5kg，乙酰化反应后剩余醋酸酐73.35kg，物料中残TBC5.23kg，生成杂质5.78kg。出酰化釜时柠檬酸、硫酸量不变。脱酸过程数据•脱酸过程中，醋酸、杂质可全部从塔顶分离出来，而TBC、•ATBC、柠檬酸、硫酸则全部留在塔釜。设塔釜中醋酸酐质量•分数为1％，则随塔釜出料带出醋酸酐5.87kg，塔顶带出醋酸•酐84.91kg。塔顶物料分为两部分，一部分为含醋酸的2％醋酸•酐，另一部分为醋酸，其中回收98％的醋酸酐86.64kg，实际•上每班需消耗98％醋酸酐137.90kg，回收醋酸71.62kg。中和及分离过程数据进入中和釜的酸性物料有：硫酸2.16k，醋酸酐5.87kg，柠檬酸1．42kg。由物料衡算知，酸性物质理论上消耗碳酸钠9．6lkg，则实际上需加入碳酸钠48．05kg，加入水912.95k。中和后剩余碳酸钠38.44kg，中和反应后水的质量为913．55kg，生成二氧化碳3．99kg，中和过程进入碳酸钠溶液中ATBC质量为11．39kg，中和后TBC全部进入到ATBC中，即油相中TBC为5．23kg。设ATBC中碳酸钠质量分数为2％(质量％，以ATBC计)，水的质量分数为3％(质量％，以ATBC计)，则ATBC油相中碳酸钠11.17kg，水16.75kg。水相中碳酸钠27.27kg，水896.80kg。水洗及分离过程数据计算依据：用质量比1：1.2的水洗三次，乙酰柠檬酸三丁酯收率99.0％。每次洗涤用水量713.20kg，每班洗涤水用量2139.60kg，进入洗涤水中ATBC5.58kg。水洗后碳酸钠完全进入水相，即进入水相碳酸钠11.17kg，水洗后进入油相中水量为3％(质量％，以ATBC计)，则进入油相水量为16．58kg。干燥过程数据•计算依据：乙酰柠檬酸三丁酯收率99.5%。•干燥过程随水带出ATBC2.76kg，设干燥产品中含水量伟1.10kg，蒸发掉水分15.47kg脱色过程数据•计算依据：乙酰柠檬酸三丁酯收率99．5％。•脱色釜内加入活性炭的质量为进料量的5％，则加入脱色釜内活性炭28.87kg，•可循环使用。脱色后进入活性炭中的乙酰柠檬酸三丁酯2.75kg。•过滤后得产品乙酰柠檬酸三丁酯547.23kg，产品乙酰柠檬酸三丁酯555.56kg。•废渣滤饼32.49kg，其中：活性炭28.87kg，乙酰柠檬酸三丁酯2.75kg，其他•杂质：0.87kg。总物料平衡表