毕业设计论文-400吨年乙酰柠檬酸三丁酯生产工艺设计.doc

毕业设计论文-400吨年乙酰柠檬酸三丁酯生产工艺设计.doc

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本科毕业设计（论文）

400吨/年乙酰柠檬酸三丁酯生产工艺设计

Processdesignof400t/aacetyltributylcitrateproduction

学院：

化学工程学院

专业班级：

化学工程与工艺化工051

学生姓名：

学号：

050511106

指导教师：

许前会（副教授）

2009年6月

毕业设计（论文）中文摘要

400吨/年乙酰柠檬酸三丁酯生产工艺设计

摘要：

对年产400吨无毒增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯生产进行了工艺设计。

概述了乙酰柠檬酸三丁酯的性质、用途和发展前景；在综合比较各种工艺的基础上，确定了以柠檬酸、正丁醇、醋酸酐为原料，以氨基磺酸和大孔强酸性阳离子交换树脂为催化剂生产乙酰柠檬酸三丁酯的工艺流程。

依据工艺设计的程序，按操作单元进行物料衡算，确定了每个操作单元进出物料量。

对工艺中涉及到的换热系统均进行了热量衡算，确定了各换热器的换热面积和加热蒸气、冷却水、冷冻水的消耗量。

结合物料衡算、热量衡算和工艺设计要求，设计了主要设备，计算了脱醇塔、脱酸塔，对辅助设备进行选型。

最后进行了工程投资与效益分析。

关键词：

乙酰柠檬酸三丁酯；工艺设计；物料衡算；热量衡算

毕业设计（论文）外文摘要

Processdesignof400t/aacetyltributylcitrateproduction

Abstract:

Itwasdesignedthat400t/ainnocuouselasticizeracetyltri-n-butylcitrateproductionline.Thedissertationintroducedthepropertyanduseofacetyltri-n-butylcitrate,forecasteditsappliedforeground..Comparedthevariousprocesses,theprocessofsynthesizingacetyltri-n-butylcitratewasdefined,usingcitricacid,n-butylalcoholandaceticanhydrideasrawmaterialandamino-acidandgreatholestrongacidcationexchangeresinascatalyst.Accordingtotheprocessoftechnologicaldesign,thematerial-balancecalculationwereintroducedforeachunit.Theheat-balanceswerealsocalculated,theheat-exchangeareaforeachheatexchanger,theconsumptionsofthesteamandcoolingstreamsweregotten.Accordingtothematerialbalance,thethethermalbalanceandthedesignrequire,mainequipmentsweredesigned,thedeacidifytowerweredetermined,auxiliaryequipmentwereselected.Atlast,itconductedtheconstructioninvestandbenefitanalysis.

Keywords:

acetyltributylcitrate;processdesign;materialbalance;heatbalance

目录

1绪论……………………………………………………………………1

1.1乙酰柠檬酸三丁酯综述………………………………………………………1

1.2国内外发展情况………………………………………………………………3

1.3反应原理………………………………………………………………………4

1.4本设计内容说明………………………………………………………………5

2工艺流程的确定……………………………………………………………5

2.1流程叙述………………………………………………………………………5

2.2工艺参数………………………………………………………………………6

3物料衡算………………………………………………………………………7

3.1总物料衡算……………………………………………………………………7

3.2单元操作物料衡算……………………………………………………………9

3.3总物料平衡表…………………………………………………………………15

4热量衡算……………………………………………………………………15

4.1物性数据………………………………………………………………………15

4.2酯化釜…………………………………………………………………………16

4.3酯化釜第一冷凝器……………………………………………………………19

4.4酯化釜第二冷凝器……………………………………………………………19

4.5脱醇釜…………………………………………………………………………20

4.6脱醇塔顶冷凝器………………………………………………………………21

4.7乙酰化釜………………………………………………………………………22

4.8乙酰化釜冷凝器………………………………………………………………23

4.9脱酸塔釜………………………………………………………………………24

4.10脱酸酐塔顶冷凝器……………………………………………………………25

4.11热量衡算结果汇总……………………………………………………………26

5设备设计与选型……………………………………………………………26

6三废处理……………………………………………………………………41

7经济概算……………………………………………………………………42

7.1生产装置投资…………………………………………………………………42

7.2产品成本估算…………………………………………………………………42

7.3经济效益分析…………………………………………………………………43

结论…………………………………………………………………………………44

致谢…………………………………………………………………………………45

参考文献……………………………………………………………………………46

淮海工学院二〇〇九届本科毕业设计（论文）第47页共47页

1绪论

1.1乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）综述

乙酰柠檬酸三丁酯是一种无毒增塑剂，可用作耐热耐光食品包装于乳制品、饮料瓶、瓶制食品的密封圈及医疗机械、玩具、无毒PVC膜、片材、纤维涂料、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩乙醛、聚苯乙烯等的增塑剂、聚偏二氯乙烯的稳定剂。

1.1.1增塑剂

凡能和树脂均匀混合，混合时不发生化学反应，但能降低物料的玻璃化温度和塑料成型加工时的熔体粘度，且本身保持不变，或虽起化学变化，但能长期保留在塑料制品中并能改变树脂的某些物理性质。

具有这些性能的液体有机化合物或低熔点的固体，均称做增塑剂。

增塑剂的主要作用是减弱树脂分子间的次价键（即范德华力），增加树脂分子键的移动性，降低树脂分子链的结晶性，增加树脂的可塑性。

按照化学结构分类，增塑剂可以分为以下几类：

（1）脂肪族二元酸酯

（2）苯甲酸酯（系有苯甲酸和一些二元醇、三元醇、季戊四醇等经酯化的产品）

（3）柠檬酸酯（主要品种是柠檬酸与C4～C8单元醇的酯化产品和乙酰化的酰化产品）

（4）环氧化合物

（5）氯化烃化合物

（6）磷酸酯（分磷酸脂肪醇酯、磷酸苯酚酯、磷酸混合酯和含氯磷酸酯）

（7）邻苯二甲酸酯

（8）苯多羧酸酯

（9）石油酯（主要是烷基磺酸苯酯）

（10）聚酯

（11）其他（不包括常用的或用量较小的品种，如一些芳香烃化合物、间或对苯二甲酸酯、硬脂酸酯、磺酰胺类以及多元醇的脂肪酸酯）。

增塑剂的选择原则：

（1）和树脂有良好的相容性

（2）与聚氯乙烯树脂有较好的增塑效率

（3）挥发性低

（4）耐寒型好

（5）耐热性好

（6）耐水、耐油、耐有机溶剂的抽出

（7）不迁移

（8）无味、无臭、无色、无毒

（9）耐霉菌好

（10）具有阻燃性或难燃性

（11）电绝缘性能良好

（12）耐污染、耐化学试剂侵蚀

（13）容易获得、价格低廉。

1.1.2新型增塑剂——乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）[1][2]

乙酰柠檬酸三丁酯，化学名2-乙酰基-丙烷-1，2，3-三羟酸丁酯（Acetyltributylcitrate），国内简称ATBC，这是无色无味油状液体，无毒，溶于许多有机溶剂，不溶于水，高度耐水解，甚至在沸水中煮6h只水解0.1%，分子式C20H34O8，M402.5，d25c1.046n1.4408（25.5℃）、粘度25℃42.7mPas，凝固点－80℃，闪点（开口）221℃，BP173℃，大鼠口服LD50＞30mL/kg体量、猫口服LD50＞50mL/kg体重、于25℃水中溶解度≤0.2g/L，市场质量指标为：

外观为透明液无杂质，色度pt-co＜40、ATBC含量＞99.5%，d（相对密度）1.043、酸度（以柠檬酸计）＜0.020mgKOH/g、FP（开口）221℃，nD201.4434、水＜0.05%。

结构式如下：

因为ATBC为无色无味无毒又可降解，可溶于多种有机溶剂而不溶于水及不水解，尤在沸水中煮6h亦难水解，与硝基纤维、乙基纤维、氯化橡胶相溶、与醋酸纤维微溶，可作耐热耐光食品包装于乳制品、饮料瓶、瓶制食品的密封圈及医疗机械、玩具、无毒PVC膜、片材、纤维涂料、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩乙醛、聚苯乙烯等的增塑剂、聚偏二氯乙烯的稳定剂。

乙烯基树脂及其共聚物被增塑后具极好的低温柔软性、热稳定性、不变色、不挥发、不泛黄，甚适作热封口材料，与金属有极好的粘合力。

用于乙烯基胶乳时可作乳化剂加入胶乳中，也可在市售的予增塑的胶乳中直接加入。

ATBC于70年代已广泛用于医疗机械上，又如用作PVC血浆袋、输液管等，今又作缓解薄片的增塑剂。

当前广泛用于美、英、德、日、荷兰、意大利、新西兰等数十个发达国家，由它替代了原用的毒性邻苯二酸酯类。

ATBC可为生物可降解塑料，它可由聚乳酸酯90份、ATBC10份，防粘剂SiO2含量99%，粒径7nm1份，滑爽粉C17～C12脂肪族酰