乙酰柠檬酸三丁酯的生产设计任务书

本科毕业设计说明书（论文）

按每小时计算热量，Q2=117279.425kJ/h （5） 乙酰化釜传热面积的计算 Q取最大值Q1=148404.564kJ/h

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在反应过程中有5%的热量损失，所以Q2?=234558.425kJ/h

(150-20)-(150-85)=93.78℃

150-20ln150-85148404.564 A=×93.78=1.77m2

895.376 Δtm= 取A?=1.15A=1.15×1.77=2.036m2 （6） 加热所需蒸汽量

Q=Q1+Q2?=156215.33+234558.85=390774.18kg/h W=Q390774.18=×18==184.28kg/h ?H38169 通过Q1计算蒸汽的最大流量，即 W1?Q1156215.33=×18=73.67kg/h ?H381693.5.8 乙酰化釜冷凝器 （1） 物料量

有50%的醋酸汽化，即443.278×0.5=221.639kg 每小时汽化量，即： （2） 传热面积估算 Q=KA?tm

冷却水从25℃升温到35℃,反应物料从85℃降到35℃，平均温度60℃。 ?tm=229.28=886.556kg/h 0.25(85-35)-(35-25)=37.28℃

85-35ln35-25 Q=n?H+nCp?t Q=886.556886.556?25328+?135.481?45=464328.46kJ/h 6060 在冷凝的过程中有5%的热量损失，所以Q=488766.8kJ/h

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A=488766.81×=11.09

1464.437.28第 22 页 共 47 页

取A?=1.15A=1.15×11.09=12.75m2 （3） 冷却水的最大流量 W=488766.8=927.13kmol/h=16688.34kg/h

75.312?73.5.9 脱酸塔釜

（1） 物料量

由3.3.4的表4可知，进入脱酸塔釜中乙酸的量为107.4kg，乙酸酐的量为 159.83kg剩下的物料按乙酰柠檬酸三丁酯计算为： 1114.528-107.4-159.83=847.298kg

假设升温过程用1小时，操作过程用了4个小时，回流取1.5,则在上升的气体中：乙

159.83?2.5=99.894kg/h 4107.4?2.5=67.125kg/h 乙酸为：4酸酐为：

脱乙酸过程为减压操作，绝压2666Pa，此条件下乙酸酐的沸点为47℃,乙酸的沸点为29℃,取乙酸酐和乙酸沸点的平均值38℃其平均值作为计算的依据。 （2） 升温假设

反应物料从室温（20℃）在1小时之内升温到36℃，然后再36℃下，去除全部的乙酸酐和乙酸。

（3） 升温过程吸收的热量 由式Q1=?t?Cpini，得

Q=(36-20)(847.298107.4159.83?711.28) ?133.888+?196.648+40260102 =36845.436kJ/h

在升温的过程中有5%的热量损失，所以Q1=38784.67kJ/h

（4） 气化过程吸热 由式Q2?=??Hini，得 Q2=45606?99.89467.125+26694?=34329.762kJ/h 10260 在汽化过程中有5%的热量损失，所以Q2=36136.59kJ/h

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（5） 估算换热面积

Q取最大值为38784.67 kJ/h， 则?t= A=QK△t(150-20)+(150-36)=122℃

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=38784.672

=0.35m

895.376?124 取A?=1.15A=1.15?0.35=0.4025m2 （6） 蒸汽量计算

Q=Q1+4Q2=38784.67+4?36136.59=183331.03kJ W=Q183331.03=?18=86.457kg ?H38169 蒸汽量的最大值由Q1计算，则 W1=Q138784.67=?18=18.29kg/h ?H381693.5.10 脱酸塔的塔顶冷凝器 (1) 在脱酸过程中上升的气体中

由3.5.9的物料量可知，乙酸酐的质量流量为99.894kg/h，乙酸的质量流量为67.125kg/h

冷冻水由0℃升到12℃；物料由36℃降至12℃，平均温度24℃。 (2) 换热面积的估算

Q=Σn(iΔH+Cpi?t)

Q=99.89467.125?(45606+196.648?24)+?(26694+133.888?24) 10260 =83430.03kJ/h

冷凝过程中有5%的热量损失，所以Q=87821.08kJ/h

28-12=18.88℃ 28ln12Q87821.08==3.176m2 A=K?t1464.4?18.88 取A?=1.15A=1.15?3.176=3.65m2

Δtm= (3) 冷冻水最大流量

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W=第 24 页 共 47 页

87821.08=116.61kmol/h=2098.97kg/h

CpΔt75.312?10=Q3.5.11 热量衡算结果汇总

热量衡算结果汇总见表11

表11 热量衡算结果汇总表

换热过程 酯化釜 酯化釜第一冷凝器 酯化釜第二冷凝器

脱醇塔 脱醇塔顶冷凝器 乙酰化釜 乙酰化冷凝器 脱酸塔塔釜 脱酸塔顶冷凝器

换热面积（m）

3.05 7.222 0.564 0.736 7.72 2.036 12.754 0.4024 3.65

2蒸汽最大流量（kg/h） 冷却水最大流量（kg/h）

99.488 77.43 73.67 18.29

2963.88 247.62 4603.99

16688.34

2098.97

4 设备选型

4.1 正丁醇原料贮槽

每次需要加入质量分数为98%正丁醇691.895kg，正丁醇和水的密度分别为810.9kg/m3和998.2kg/m3，则物料的平均密度可通过下式求得：

w1 =Σi （4-1）

ρiρ式中：wi——质量分数； ?i——密度，kg/m3