年产500吨乙酰柠檬酸三丁酯合成工艺设计.docVIP

PAGE PAGE 23 化工设计概论-课程设计 论文（设计）题目： 年产500吨乙酰柠檬酸三丁酯合成工艺设计 学 号： 姓 名： 班 级： 化工 072 本 专 业： 化学工程与工艺 2011年 06 月 08 日 丽水学院化工设计课程论文 PAGE PAGE 1 年产500吨乙酰柠檬酸三丁酯合成工艺设计 【摘要】本设计是以柠檬酸、正丁酵、醋酸酐为原料，浓硫酸为催化剂的年产500吨无毒增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯的工艺设计。本文介绍了乙酰柠檬酸三丁酯的性质和用途，展望了应用前景，综合比较了乙酰柠檬酸三丁酯中酯化反应和乙酰化反应催化剂的必威体育精装版研究进展，在综合考虑了产品收率、工艺成熟程度等因素后，确定了以浓硫酸为催化剂合成乙酰柠檬酸三丁酯。本设计方案乙酰柠檬酸三丁酯的总收率达到了93．67％，比目前所研究的其它催化剂的总收率都高。 【关键词】柠檬酸三丁酯；乙酰柠檬酸三丁酯；工艺；设计。 1项目概况 乙酰柠檬酸三丁酯产业链结构较为明朗，上游行业主要是柠檬酸与正丁醇以及醋酸酐，柠檬酸与正丁醇以及醋酸酐价格的变动影响到乙酰柠檬酸三丁酯的成本，从而影响到乙酰柠檬酸三丁酯的价格。医疗器械、食品包装等行业属于乙酰柠檬酸三丁酯的下游行业，直接带动了乙酰柠檬酸三丁酯的需求。 乙酰柠檬酸三丁酯本身产品也在不断发展，产品不断推陈出新，技术不断进步。柠檬酸与正丁醇以及醋酸酐，柠檬酸价格的波动与乙酰柠檬酸三丁酯的成本，构成联动关系，医疗器械、食品包装等是乙酰柠檬酸三丁酯行业需求的直接动力。 1.1乙酰柠檬酸三丁酯的性质 乙酰柠檬酸三丁酯(简称ATBC)是一种具有较大发展前途的无毒增塑剂，其合成一般采用柠檬酸先与正丁醇酯化，得到柠檬酸三丁酯(简称TBC)，再同乙酸酐乙酰化而制得。乙酰柠檬酸三丁酯，学名2一乙酰基-1，2，3丙烷三正丁酯，英文名称，Acetyl Tri-n-Butyl Citrate,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O.000009g/(cm2．h)(105℃)，水解速度O.1％(100 1.2乙酰柠檬酸三丁醑的用处 柠檬酸酯类可作为聚合物(如聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚异丁烯、聚氨脂等)，共聚物(如：异丁烯一异戊二烯共聚物，丁二烯～苯乙烯共聚物等)及各种纤维树脂(如：硝基纤维素，乙基纤维素，醋酸纤维素等)的增塑剂。与其它类型增塑剂相比，它具有相溶性好，挥发性小，抽出率和粘度低，且耐热性、耐寒性、耐旋光性、耐水性优良等特点，其最大优点是无毒、无臭、无锈变作用。例如，作为PVC增塑剂时，用普通方法混合，产品具有良好的透明度和低温性，其它各种性能均比DOP增塑剂有明显改进，因此，它是一类用于食品包装、儿童玩具、医疗用品及其它生活用品的优良无毒增塑剂。美国食品与医药管理局（FDA）认为乙酰柠檬酸三丁酯是最安全的增塑荆之一。早在70年代ATBC就广泛应用于医疗器械上，如聚氯乙烯血液袋、输液管等，后来又常用作制造缓解药片的增塑剂。 柠檬酸酯除用作各种树脂的助剂外，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。 2乙酰柠檬酸三丁酯生产的目的意义和必要性 本设计针对目前国内生产及供需现状，对年产500吨无毒增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯项目进行工艺设计。 设计中，依据郑州大学乙酰柠檬酸三丁酯小试和放大试验研究结果，参考国内外同类工业生产的工艺现状，将生产过程分为酯化、脱醇、乙酰化、脱酸、中和及分离、水洗及分离、干燥、脱色和过滤等8个操作单元，通过进行物料衡算，确定每个操作单元进出物料量，并由此确定消耗定额，同时为热量衡算、设备选择、平面布置设计、管道设计、设备投资奠定基础。 对该工艺中所涉及到的各换热过程如酯化、脱醇、乙酰化、脱酸等操作单元的加热釜、冷凝器等设备均进行热量衡算，确定各换热器的传热面积、加热过程所用加热蒸气量和最大加热蒸气量、冷却过程冷却水消耗量和最大消耗量，为各换热设备的选择和公用工程中涉及到的加热蒸气、冷却水的供应提供了依据。也为设备平面布置设计、管道设计和经济核算提供必要的数据。 结合对各个单元所进行的物料衡算和热量衡算，根据各操作单元所涉及的物料性质，对该工艺中所涉及到的设备进行了选择，其中的定型设备根据《化工工艺设计手册》进行选择，非定型设备如蒸馏塔则