ATBC增塑剂项目设计

ATBC增塑剂项目设计分析BREADPPTDESIGN温州新力化工有限公司BREADPPTDESIGN公司选址•龙湾区，浙江省温州市辖区，是温州市四大主城区之一，位于温州市东部，地理位置在东经120°42′－120°51′和北纬27°54′－28°1′之间。东朝东海，南接瑞安市，西邻鹿城、瓯海二区，北濒瓯江，与永嘉县、乐清市隔江相望。•龙湾区是温州市区的东大门，机场大道、温州大道、瓯海大道横穿龙湾区，将龙湾区中心与温州市中心紧密联系起来。龙湾区又是浙南闽北的海陆空立体交通枢纽：区内有温州龙湾国际机场、温州港万吨级码头、金温铁路货运终点站等，甬台温高速公路和规划中的沿海高速公路纵贯其中。•温州新力化工有限公司--龙湾区工业园区BREADPPTDESIGN工厂总体布置废水处理厂化学品仓库绿化带行政大楼脱醇塔废渣处理通道锅炉废料回收收集车间脱酸塔酯化车间水洗塔BREADPPTDESIGN背景•增塑剂是世界产量和消费量最大的塑料助剂之一。用于医药及食品包装、日用品、玩具等，必须安全，无毒。•DOP、DBP、DINP有毒性。•所以要发展绿色环保、无毒的新型增塑剂、采用新型合成工艺•美国食品与医药管理局（FDA)认为在所有的增塑剂中，ATBC是最安全的。BREADPPTDESIGNATBC•中文名：乙酰柠檬酸三丁酯•英文名：tributylO-acetylcitrate•分子式：C20H34O8BREADPPTDESIGN产品性质：无色、无味的油状液体相对密度：1.046（25℃）粘度：0.00427Pa.S（25℃）凝固点：-80℃沸点：173℃(133.3MPa)，343℃(0.101MPa)闪点：(开杯)204℃挥发速度：0.000009g/cm2·h(105℃)水解速度0.1%(100℃，6h)溶于多数有机溶剂，不溶于水，本品挥发性小，与树脂的相容性好，增塑效果好，可赋予制品良好的耐寒性无毒，LD50=4000mg/kg用途：无毒增塑剂，可用作聚氯乙烯，纤维素树脂和合成橡胶的增塑剂。用于无毒PVC造粒，食品包装容器，儿童玩具制品，医用制品，薄膜、板材、纤维素涂料等制品。BREADPPTDESIGN产品的可行性分析•1.国内外生产企业国外居多，我国仅在山东、江苏。•2.原料的供应柠檬酸生产大国，年产量达360千吨。通过针对目前乙酰柠檬酸三丁酯市场以及国内外生产企业的现状和新工艺的研究，设计年产量为500吨的ATBC增塑剂的项目。BREADPPTDESIGN1.工艺方案的设计--技术部原理C6H8O7+3C4H9OH=C18H32O7(TBC)+H2O---乙酰化得ATBC可能的副反应：C4H9OH=CH3CH2CH=CH2+H2O2C4H9OH=C4H9OC4H9+H2OBREADPPTDESIGN1.1传统工艺柠檬酸三丁酯是柠檬酸和正丁醇在催化剂的作用下酯化合成而得的，传统的酯化反应一般用硫酸作催化剂，反应产物的后处理要经过碱中和，水洗，蒸馏脱醇脱水脱色最后得到成品。•缺点：生产周期长，转化率低；反应产物的后处理工艺复杂，产生三废，产品流失；硫酸严重腐蚀设备，增加生产成本。BREADPPTDESIGN1.2新工艺的发展•1.2.1催化剂的选取•①磺酸催化剂（对甲苯磺酸（PTSA））•②固体超强酸•③杂多酸•④树脂催化剂BREADPPTDESIGN固体杂多酸硫酸对甲苯磺酸硫酸氢钠反应时间(h)3452催化剂用量%20.53.62.6醇酸摩尔比6.5:16:15:14.5:1酯化率%97.69898.195.6BREADPPTDESIGN使用浓硫酸的原因•催化过程为均相反应，不存在传质影响，因此催化活性高，即柠檬酸转化率高。•产品的综合成本较其他催化剂都低，且工艺成熟，操作方便。•所以本设计以硫酸作为ATBC合成首选催化剂，同时兼顾未来新型固体酸催化剂的使用。BREADPPTDESIGN1.3.优化ATBC合成条件•①醇酸摩尔比：6:1•②酯化温度：120℃•③酯化时间：4h•④中和水洗的条件：2666pa绝对压力•⑤脱醇的条件：2666pa绝对压力BREADPPTDESIGN2.工艺的选择原料•柠檬酸安徽丰原生物化学股份有限公司•正丁醇安徽宿州化学试剂厂•浓硫酸安徽宿州化学试剂厂BREADPPTDESIGN柠檬酸正丁醇酯化硫酸脱醇正丁醇、水恒沸物正丁醇TBC乙酰化醋酸酐脱酸醋酸醋酸酐中和及分离水洗及分离干燥脱色水ATBC水水水活性炭产品ATBC乙酰柠檬酸三丁醇的合成工艺流程框图BREADPPTDESIGN1.物料衡算--生产部年产量500吨ATBC，质量分数98.5%，年工作日300天。产品ATCB量500×1000／（300×3）=555.56kg产品中纯ATBC量555.56×98.5%=547.23kg①酯化过程525.80／0.995=528.44kg②脱醇过程523.17／0.995=525.80kg③乙酰化过程572.57／0.99=578.35kg④脱酸过程569.71／0.995=572.57kg⑤中和过程558.32／0.98=569.71kg⑥水洗过程552.74／0.99=558.32kg⑦干燥过程549.98／0.995=552.74kg⑧脱色过程547.23／0.995=549.98kgBREADPPTDESIGN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314.56柠檬酸1.4298%正丁醇668.65正丁醇329.2898%硫酸2.20硫酸2.16水124.11TBC525.80杂质2.63合计985.41合计985.41BREADPPTDESIGN脱醇塔物料平衡表进塔物料出塔物料塔釜物料塔顶物料物料名称物料质量(kg)物料名称物料质量(kg)物料名称物料质量(kg)柠檬酸1.42柠檬酸1.4298%正丁醇325.96正丁醇329.28硫酸2.167.7%正丁醇恒沸物81.72硫酸2.16TBC523.17TBC2.63水124.11杂质2.65TBC525.80杂质2.63合计939.71合计529.40合计410.31BREADPPTDESIGN乙酰化反应物料平衡进釜物料出釜物料物料名称物料质量(kg)物料名称物料质量(kg)柠檬酸1.42柠檬酸1.42硫酸2.16硫酸2.16TBC523.17TBC5.2398%醋酸酐224.54杂质8.43杂质2.65醋酸酐90.78醋酸73.35ATBC572.67合计753.94合计753.94BREADPPTDESIGN脱酸塔物料平衡表进塔物料出塔物料塔釜物料塔顶物料物料名称物料质量(kg)物料名称物料质量(kg)物料名称物料质量(kg)柠檬酸1.42柠檬酸1.42醋酸73.35硫酸2.16硫酸2.16醋酸酐84.91TBC5.23TBC5.23杂质8.43杂质8.43杂质2.86醋酸酐90.78ATBC569.71醋酸73.35醋酸酐5.87ATBC572.57合计753.94合计587.25合计166.69BREADPPTDESIGN中和釜物料平衡表进中和釜物料出中和釜物料水相油相物料名称物料质量(kg)物料名称物料质量(kg)物料名称物料质量(kg)柠檬酸1.42ATBC11.39ATBC558.32醋酸73.35硫酸钠3.13水16.75硫酸2.16柠檬酸钠1.91TBC5.23TBC5.23醋酸钠9.43碳酸钠11.17杂质2.86碳酸钠27.27杂质2.86ATBC569.71水896.80醋酸酐5.87二氧化碳3.99碳酸钠48.05水912.95合计1548.25合计953.92合计594.33BREADPPTDESIGN水洗釜物料平衡表进水洗釜物料出水洗釜物料水相油相物料名称物料质量(kg)物料名称物料质量(kg)物料名称物料质量(kg)ATBC558.32水2139.77ATBC552.74TBC5.23ATBC5.58TBC5.23碳酸钠11.17碳酸钠11.17水16.58水2156.35杂质2.86杂质2.86合计2733.93合计2156.52合计577.41BREADPPTDESIGN干燥塔物料平衡表进干燥塔物料出干燥塔物料蒸发物料塔内产品物料名称物料质量(kg)物料名称物料质量(kg)物料名称物料质量(kg)ATBC552.74水15.48ATBC549.98TBC5.23ATBC2.76TBC5.23水16.58水1.10杂质2.86合计577.41合计18.24合计559.17BREADPPTDESIGN物料平衡总表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314.56TBC7.8698%正丁醇668.65正丁醇329.2998%硫酸2.20醋酸73.3598%醋酸酐224.54醋酸酐84.91碳酸钠48.05碳酸钠38.44水3052.55水3177.24活性炭28.87活性炭28.87硫酸钠3.13柠檬酸钠1.91醋酸9.43二氧化碳3.99ATBC569.71杂质11.29合计4339.42合计4339.42BREADPPTDESIGN3.车间设备设备名称规格材质数量预价格（万元）正丁醇贮槽5m3碳钢10.77正丁醇贮槽10m3碳钢10.47正丁醇计量罐1m3碳钢10.15酯化回流罐0.2m3碳钢10.06废水贮罐2.5m3碳钢10.27丁醇回收罐2m3碳钢10.24ATBC计量罐2.5m3不锈钢12.03醋酸酐计量罐0.3m3铝10.23醋酸酐贮罐4m3铝11.47醋酸酐回收罐2m3不锈钢13.54脱醇回流罐0.2m3碳钢10.06脱酸回流罐0.2m3不锈钢10.36BREADPPTDESIGN设备名称规格材质数量预价格（万元）软水计量罐1.5m3碳钢10.22水洗1静置罐2m3不锈钢11.72碱洗静置罐2.5m3碳钢10.29软水计量罐1m3碳钢10.14水洗2静置罐2m3碳钢10.52干燥塔受槽0.2m3碳钢10.22成品计量罐1m3碳钢10.52成品贮槽10m3碳钢10.77成品贮槽5m3碳钢10.57BREADPPTDESIGN设备名称规格材质数量电机功率kw预价格（万元）丁醇泵7.5m3/h22.20.12脱醇塔泵7.5m3/h22.20.6醋酐泵3.6m3/h21.10.6脱酸塔泵4.39m3/h21.50.6碱洗泵7.2m3/h21.50.6水洗泵7.5m3/h22.20.12成品泵7.5m3/h22.20.12酯化釜1500L搪玻璃45乙酰化釜1000L搪玻璃45BREADPPTDESIGN碱洗釜2000L搪玻璃15水洗釜2000L搪玻璃13酯化1冷凝器12m2碳钢10.42酯化2冷凝器5m2碳钢10.15脱醇冷凝器12m2碳钢10.42脱酸冷凝器12m2不锈钢12.4干燥冷凝器12m2不锈钢12.4脱醇塔1500L搪玻璃15脱酸塔1000L搪玻璃15干燥塔搪玻璃13板框压滤机40m2铸铁14.32真空泵22BREADPPTDESIGN检验分析–检验部•ADI--气相色谱仪•粘度•热收缩力BREADPPTDESIGN安全保护•正丁醇：毒性，且易挥发易燃，密闭低温储存。•硫酸：很强腐蚀性，避免与人体接触，配备必要的劳保用品，储存时防止泄露。•醋酸酐：很强的挥发性和腐蚀性，对人体有毒性，避免发生泄露爆炸事故，密闭，配备劳动防护用品。•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。BREADPPTDESIGN环境保护•废水一：吨产品排放量：160kg；年排放量：80t,其中含正丁醇2%，对该部分废水需经汽提回收其中大部分正丁醇后与废水二混合经生化处理排放。•废水二：吨产品排放量：6t;年排放量:300lot。其中含醋酸钠5%，硫酸钠1%，柠檬酸钠1%，柠檬酸三丁酯0.5%，乙酰柠檬酸三丁酯1%，经回收其中的有机物后与废水一混合后经生化处理后排放。•废渣：吨产品排放量约100蚝；年排放量：50T，其中含柠檬酸三丁酯10%，乙酰柠檬酸三丁酯20%，其中为活性炭，