乙酰柠到檬酸三丁酯的生产设计说明书.doc

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1、乙酰柠檬酸三丁酯的生产设计说明书1 引言1.1 乙酰柠檬酸三丁酯概述乙酰柠檬酸三丁酯，其英文名称是Acetyl Tri-n-Butyl Citrate，简称ATBC，分子式为C20H34O8，分子量402.48。乙酰柠檬酸三丁酯在常温常压下是无色透明的液体，在常温下密度为1.046g/cm3。熔点是-801。当压力为101324.72Pa时，沸点为343，当压力为133.3Pa时，沸点为173。折射率1.4408，闪点2042。不溶于水但与多数有机溶剂相溶，与多种纤维素、氯化橡胶等相溶。此外，还能与乙酸丁酯纤维素、乙酸纤维素部分相溶3。乙酰柠檬酸三丁酯具有很多优良的性质，其最大的优点是无毒，安

2、全性较高。因此，乙酰柠檬酸三丁酯作为首选增塑剂被应用于制造儿童玩具、食品的包装、医疗用品之中。美国食品与医药管理局（FDA）认为在所有的增塑剂中，乙酰柠檬酸三丁酯是最安全的4。1.2 设计依据 因为本设计是假定的设计，所以在实际的生活中不会使用。那么设计书上标注的其他设计任务，例如计算的依据，经济效益，建设厂房时地理位置的选择，原料的供应其次还有燃料的种类，水、电、气的来源等都不会考虑。2. 乙酰柠檬酸三丁酯生产流程叙述 首先进行的是酯化反应，向反应釜中投入一定摩尔比的正丁醇和柠檬酸，加入氨基磺酸作为催化剂。由于受到反应物正丁醇的影响，反应温度只能控制在110160，并且在该温度下反应2.5小

3、时。直到酯化合格为止5。酯化反应后，将反应产物TBC转入脱醇塔中，进行减压蒸馏。用脱醇冷凝器给脱醇塔内的正丁醇蒸汽降温后，一部分正丁醇回流到酯化反应釜中继续参与反应，其余的正丁醇溶液进入回收罐循环使用。脱醇后的TBC与乙酸酐按1：1.8的摩尔比加入到酰化反应釜中。然后再将低压蒸汽通入酰化釜夹套内，直到反应釜的温度上升至85，并将反应控制在该温度下进行。将产生的气体通过乙酰化冷凝器降温后回流到反应釜继续进行反应，乙酸酐则被分离出来进入到回收罐。酰化反应后的物料进入脱酸塔，经过精馏操作。分离出的乙酸酐可循环使用6。经过检测，脱酸后的物料因为仍含有某些酸性物质，所以物料还会呈现酸性，这就需要加入某些

4、碱性物质把剩余的酸性物质中和掉。本设计所用的碱性物质是质量分数为4%的NaCO3，并将中和后的物料送入静置釜内，以除去物料中含有的大量水分和生成少量的盐7。为了得到纯度较高的产物，将反应过程生成的盐除去，把经过中和反应后的物料转入水洗塔，用物料1.2倍的水分三次洗涤。将水洗后的物料送入静置釜，把其中的盐水和废水处理后，再次送入水洗釜水洗进行水洗，反复洗涤三次，最后将ATBC转入干燥塔以除去剩余的少量水分便可得到成品ATBC。合成乙酰柠檬酸三丁酯的工艺流程如图1所示：图1 乙酰柠檬酸三丁酯的生产工艺流程图3 物料衡算和能量衡算3.1 工艺参数年产200吨乙酰柠檬酸三丁酯，年工作日为330天，以一

5、天的生产量为基准，乙酰柠檬酸三丁酯的质量分数为98%。3.1.1酯化过程 原料：柠檬酸质量分数92% 正丁醇质量分数98% 为了将柠檬酸的转化率提高，采用正丁醇过量的方法。取原料配比8为： n（柠檬酸）：n（正丁醇）=1:4 氨基磺酸的加入量是柠檬酸质量的5% 反应时间：2.5小时 反应温度：110160 柠檬酸的转化率：96% 柠檬酸三丁酯收率：953.1.2 脱醇过程 正丁醇出料质量分数：98 塔釜正丁醇质量分数：1 压力：2666pa（绝对压力） 柠檬酸三丁酯收率：963.1.3 乙酰化过程 醋酸酐质量分数98 原料配比：n(柠檬酸三丁酯):n（醋酸酐）=1:1.8 反应温度：85 反应

6、时间：2小时 柠檬酸三丁酯的转化率：96% 乙酰柠檬酸三丁酯的收率：96%3.1.4 脱酸过程 轻组分出料质量分数98 塔釜残液质量分数1 塔内压力：2666pa（绝对压力） 乙酰柠檬酸三丁酯的收率：96%3.1.5 中和及分离过程 乙酰柠檬酸三丁酯的收率：95% 质量分数为4%NaCO3的加入量按残余酸计算，消耗碱的理论量的5倍。3.1.6 水洗及分离过程 乙酰柠檬酸三丁酯的收率：98% 水的加入量为物料量的1.2倍，分三次洗涤，每次用时4.5小时。3.1.7 干燥（脱水过程） 乙酰柠檬酸三丁酯的收率：96%3.2 物料衡算3.2.1 总物料衡算 根据物料衡算由各单元收率得 （1）产品ATB

7、C的量 200 纯ATBC的质量为：606.0698%=593.94 （2）干燥过程 （3）水洗及分离过程 （4）中和及分离过程 （5）脱酸过程 444 (6)乙酰化过程 3.2.2 乙酰化过程物料衡算 乙酰化过程如图2所示。图2 酰化过程简图乙酰化反应化学方程式如下：根据化学方程式，通过对ATBC的质量做物料衡算得：理论上消耗TBC的质量为：消耗乙酸酐的质量为：生成乙酸的质量为：kg实际上需加入纯的TBC的质量为kg加入乙酸酐的质量为1.79102=342.338kg3.2.3 由TBC质量计算脱醇过程及酯化过程所生成的柠檬酸三丁酯的质量 （1）脱醇过程 （2）酯化过程生成柠檬酸三丁酯的质量

8、 3.3 各操作单元物料衡算3.3.1 酯化过程 酯化过程如图3所示图3 酯化过程简图酯化反应的化学方程式如下： 根据化学方程式，由于柠檬酸三丁酯（TBC)的质量是已知的，所以通过物料衡算可以得出：在理论上柠檬酸的消耗量为kg，正丁醇的消耗量为 3kg,生成水的量为318=109.2525kg。质量分数为92%的柠檬酸实际需要加入的量为kg由3.1.1可知，酯化反应加入柠檬酸和正定醇的定量比是 n(柠檬酸)：n（正丁醇）=1:4 实际需加入质量分数为98%的正丁醇的量为kg，酯化反应结束后，柠檬酸剩余的量为kg， 正丁醇的量为kg, 水的量439.8210.08+691.8950.02+109

9、.2525=158.276kg， 氨基磺酸的量为21.99kg，杂质的量为kg。，酯化反应釜的物料平衡见表1 表1 酯化反应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）92%柠檬酸439.821柠檬酸16.18598%正丁醇691.895正丁醇228.91氨基磺酸21.99氨基磺酸21.99TBC699.22水158.276杂质29.13合计1153.71合计1153.713.3.2 脱醇过程脱醇过程如图4所示 图4 脱醇过程简图 酯化反应结束后，对反应产物TBC进行脱醇。假设柠檬酸、氨基磺酸都不会随着正丁醇从塔顶蒸出。设塔釜杂质为塔釜物料质量的0.5%，水

10、和正丁醇都可以从塔顶全部蒸出。将塔顶蒸出来的水和正丁醇分为两部分，一部分为含正丁醇7.7%(质量%)的水，另一部分为含水2%（质量%）的正丁醇。由物料衡算得，设蒸出的水含醇的量x，蒸出的醇中含水y即 解得 则塔顶回收质量分数为98%的正丁醇的质量为220.485实际每天需要消耗正丁醇kg塔顶质量分数为7.7%正丁醇恒沸物的质量166.701脱醇塔物料平衡见表2表2 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16.185柠檬酸16.18598%正丁醇220.485正丁醇228.91氨基磺酸21.997.7%正

11、丁醇恒沸物166.703氨基磺酸21.99TBC671.25TBC27.97水158.276杂质29.13TBC699.22杂质29.13合计1153.71合计738.555合计415.1563.3.3 乙酰化过程 乙酰化过程所用的催化剂是大孔强酸性阳离子交换树脂，加入量是TBC质量的5%，由表2可知，柠檬酸三丁酯的质量为671.25，则乙酰化过程需要加入的催化剂的量是： 由3.1.1可知，n（柠檬酸）：n（醋酸酐）=1:1.8 质量分数为97%的乙酸酐的加入量为由3.3.2知：TBC的转化率为96%，则反应实际消耗TBC的量为671.250.96=644.4理论上消耗乙酸酐的质量为102=1

12、82.58生成乙酸的质量为60=107.4乙酰化的反应后剩余乙酸酐3530.97-182.58=159.83物料中残余的TBC为671.254%=57.913杂质的质量为4020.04=28.783出酰化釜时，催化剂和柠檬酸的量不变ATBC的质量为4020.04=28.783杂质的质量为29.13+4%=57.913物料在乙酰化反应过程的物料平衡见表3表3 乙酰化反应过程物料平衡表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16.185柠檬酸16.185催化剂33.563催化剂55.553醋酸酐342.41醋酸酐159.83氨基磺酸21.99ATBC690.797TB

13、C671.25TBC26.85杂质29.13杂质57.913乙酸107.4合计1114.528合计1114.5283.3.4 脱酸过程乙酰化产物ATBC要通过脱酸塔进行脱酸，其中的杂质、乙酸均可全部从塔顶分离出来，其余的物质则会留在塔釜。由3.1.4可知，设塔釜中乙酸酐的质量分数为1%，塔釜中乙酸酐的质量为x,则 解得 则塔釜在出料时带出的乙酸酐质量为7.974，随塔顶蒸汽带出的乙酸酐质量为151.856。将塔顶物料分为两部分，一部分是含乙酸3%的乙酸酐，另一部分是乙酸，其中回收97%的乙酸酐质量为156.553，实际上每天需要消耗97%的乙酸酐的质量为196.447，回收乙酸102.7。脱酸

14、过程物料平衡见表4表4 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16.185柠檬酸16.185醋酸107.4ATBC690.797催化剂55.553醋酸酐151.856催化剂55.553TBC26.85杂质57.913醋酸酐159.83杂质27.632TBC26.85ATBC663.165杂质57.913醋酸酐7.974醋酸107.4合计1114.528合计797.36合计317.1693.3.5 中和过程 脱酸后的物料需要进入中和釜进行中和，由3.4.4的表4可知，进入中和釜的物料有乙酸酐7.974kg,柠

15、檬酸16.185kg，氨基磺酸21.99对以上三种物料做物料衡算可知，酸性物质理论上消耗碳酸钠的质量：反应一：0.5106=12.015反应二：1.5106=13.404反应三：106=8.2892消耗碳酸钠的总量为12.015+13.404+8.2892=33.708实际需要加入碳酸钠的量为33.70825=168.541加入水的量为168.541=4044.984中和后剩余NaCO3量为中和反应后水的质量为18+318+4044.98=4049.3生成CO2的量为4444+0.078244=10.2828中和过程中进入碳酸钠溶液中ATBC的质量为663.1650.05=33.158中和后T

16、BC全部进入到ATBC中，即油相中TBC为26.85。设ATBC中碳酸钠质量分数为2%，水的质量分数为3%（以ATBC计）则ATBC油相中碳酸钠663.1650.950.02=12.6kg，油相中水的质量为663.1650.950.03=18.9kg水相中碳酸钠水相中水的质量中和过程物料平衡见表5表5 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16.185ATBC33.158ATBC630.007ATBC663.165氨基磺酸酸钠26.751水18.9氨基磺酸21.99柠檬酸钠21.794TBC26.85醋酸酐

17、7.974醋酸钠12.825碳酸钠12.6TBC26.85碳酸钠122.233杂质31.563杂质27.632水4030.4水4044.984二氧化碳10.2828碳酸钠168.541合计4977.321合计4257.40合计719.9213.3.6 水洗过程 计算依据：用质量比1:1.2的水洗三次，ATBC的收率98%。每次洗涤需要用水量为719.9212.1=863.91kg三次洗涤总的用水量为863.913=2591.73kg进入洗涤水中ATBC的量为630.0070.02=12.6kg经过水洗后碳酸钠完全进入水相，即进入水相碳酸钠的质量为12.6水洗过程中，水会进入油相。进入油相中水的

18、质量是ATB质量的3%。630.0070.980.03=18.522进入水洗釜水的质量为水洗釜的物料平衡表见表6表6 水洗釜的物料平衡表进水洗釜物料出水洗釜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）ATBC630.007碳酸钠12.6ATBC617.41TBC26.85ATBC12.6TBC26.85碳酸钠12.6水2592.108杂质31.563水2610.63水18.522杂质31.563合计3311.65合计2617.308合计694.3453.3.7 干燥过程 计算依据：乙酰柠檬酸三丁酯的收率为96%干燥过程随水带出的ATBC为617.410.04=2

19、4.696设干燥过程中含水量为0.2%（质量分数，以ATBC计），进入产品中水的质量为 617.410.960.2%=1.185蒸发掉的水分为干燥塔物料平衡表见表7表7 干燥塔物料平衡表进干燥塔物料出干燥塔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）ATBC617.41水17.337ATBC592.714TBC26.85ATBC24.696TBC26.85水18.522水1.185杂质31.56杂质31.56合计694.342合计42.033合计653.3093.4总物料平衡总物料平衡见表8表8 总物料平衡表进料出料物料名称质量（）物料名称质量（）92%柠檬酸4

20、39.821柠檬酸钠21.74998%正丁醇691.895正丁醇228.91催化剂55.553氨基磺酸钠26.75197%醋酸酐353TBC54.82水6636.714水6799.03碳酸钠168.541杂质78.355乙酸钠12.825ATBC663.165二氧化碳10.2828碳酸钠134.833催化剂55.553醋酸酐151.856醋酸107.4合计8345.524合计8345.5243.5 能量衡算3.5.1 所用常数查搪玻璃容器9 （1） K不锈钢=1464.4KJ/(hm2) 不锈钢的传热系数 K搪玻璃=895.376KJ/(hm2) 搪玻璃的传热系数 =3.556 KJ/(hm2

21、) 搪玻璃导热系数 b=1.5mm 搪玻璃的壁厚设计传热面积/计算传热面积=1.15反应热数据：查化学化工物性数据手册10H酯化反应=77.822KJ/molH乙酰化反应=69.329KJ/mol（2） 计算物质的汽化潜热H值及恒压热容Cp热量衡算中所用物料在不同温度下的恒压热容Cp值见表9，不同物质的汽化潜热见表10表9 不同物料在不同温度下的Cp值 J/(mol)温度（）柠檬酸正丁醇TBCATBC醋酸酐醋酸水备注20173.720133.888其他温度下水的Cp值也相似取75.31225179.912711.28169.648133.88831180.33052.5191.593674.4

22、61199.68656.3376.56192.280694.544200.83261.3376.56193.296203.76175196.68485137.434表10 不同物质的汽化潜热H值 J/mol温度，正丁醇水醋酸醋酸酐30512083826694456064250208852532892.64543341158150381693.5.2 酯化釜 （1） 酯化釜物料 由表1可知，进入酯化釜的物料有柠檬酸：404.634kg 正丁醇：678.0574kg 进入酯化釜的其他物料均看做水，则水得量为： 439.828%+691.8952%=49.024kg （2） 升温假设 假设物料由室温

23、（20）在1h之内升至92.5，物料所含水在1h（92.5）完全蒸发。然后在92.5下反应4h，然后用150的蒸汽加热。 （3） 第一阶段：升温吸热温度从20升到92.5，平均温度为56.25。 式中： t温度差，； Cpi物质的恒压热容，J/(mol)；ni物质的物质的量，mol。（375.56kg/h物料在加热的过程中，有5%热量损失，所以Q1=210964.54kJ/h。 （4） 第二阶段：蒸发吸热物料中49.024kg的水全部汽化，按照含正丁醇57.6%（质量分数）的共沸物计算，正丁醇汽化量为kg 式中： H1物质的汽化热，kJ/mol。 在这过程中，有5%热量损失，所以Q2=kJ/h

24、。 （5） 第三阶段：反应过程吸热（2.5小时） 反应生成的水的质量为109.2525，假设将这些水全部汽化，则上升的气相中含70%的正丁醇的质量为： 设上升气相中含正丁醇为x 解得x=254.923 kJ汽化过程中有5%的热量损失，所以kJ以每小时计算：kJ/h K搪瓷的传热系数kJ/(h m2 ) 选取Q1、Q2、Q3中最大值Q值计算面积，取Q=10964.54 kJ/h平均温差计算 式中： 平均温度，； ，分别为换热器进、出口温差。 =m2取2.65=3.05m2（6） 酯化釜加热所需蒸汽量Q总=Q1+Q2+kJ18=390.185选取Q1计算蒸汽最大流量，则12=99.488/h3.5

25、.3 酯化釜第一冷凝器（1） 上升气体流量的最大值是在酯化蒸发阶段。由3.5.2中的蒸发阶段可知，上升的气体中，正丁醇的量为66.598/h，水的量为49.024/h 假设全部冷凝，冷却水温度由25升至40，物料从92.5降到30，平均温度为61.25，换热器材质为不锈钢。 （2） 计算换热器面积： kJ/h在冷凝的过程中，有5%的热量损失，所以Q=186015.613kJ/h20.227=6.28m26.28=7.222m2 （3） 冷却水的最大流量 W= 3.5.4 酯化釜第二冷凝器 （1） 经过最初的冷凝器冷凝后，假设仍有20%的醇没有被冷凝，然后再用0的水进行冷凝。当水的温度从0升到1

26、5，物料的温度从30降到15，平均温度是22.5。 （2） 估算传热面积 物料在冷凝过程中有5%的热量损失，所以Q=10360.565 =m2 0.49=0.564m2 （3） 冷冻水的最大流量10=13.76kmol/h=247.623.5.5 脱醇釜 （1） 物料量 脱醇用时4小时，将正丁醇和水均按照正丁醇来计算，那么正丁醇的质量为 228.91+158.276=387.186kg以每小时计算回流比是1.5，则上升的蒸汽量是正丁醇质量的2.5倍，即其余按TBC计算为：脱醇过程为减压操作，当绝压为2666 时，正丁醇的沸点是42。 （2） 升温假设物料从室温（20）在1小时之内升到45,然后

27、再45下去除全部的正丁醇，平均温度为32.5。（3） 升温过程需要吸收的热量 由于在升温过程有5%的热量损失，取Q=54859.3（4） 气化过程吸热：50208=164193.73（5） 换热面积计算： 式中： b搪玻璃壁厚，m； K搪玻璃的传热系数。Q取最大值164193.73kJ/h, m2 0.64=0.736m2（6） 蒸汽计算： Q=Q1+4Q2=54859.3+4164193.73=711634.22kJ 18=335.6最大蒸汽流量由计算：18=77.43kg/h3.5.6 脱醇塔的顶端冷凝器（1） 上升蒸气量 由3.5.5脱醇釜的物料量可知，正丁醇的量为242 冷冻水从0升到

28、15，物料从45降到15，平均温度为30。 （2） 估算换热面积： 在冷凝过程中，有5%的热量损失，所以Q=192653. 18.91=6.96m2 6.96=8.004m2 （3） 冷冻水的最大流量 10=255.78kmol/h=4603.99kg/h3.5.7 乙酰化釜（1） 物料量由3.3.3中的表3可知，进入乙酰化釜的柠檬酸三丁酯（TBC）的质量为671.25kg其余的物料均按乙酸计算为：1114.528-671.25=443.278kg （2） 升温假设反应物料从室温（20）在1小时之内升到85，然后在85下反应2小时，在反应过程中有50%的乙酸被汽化。 （3） 第一阶段 ：升温吸

29、热 温度由20升至85，平均温度52.50， kJ/h 在加热的过程中，有5%的热量损失，所以Q1=156215.33kJ/h （4） 反应吸热 kJ/h 在反应过程中有5%的热量损失，所以 按每小时计算热量， （5） 乙酰化釜传热面积的计算 Q取最大值Q1=148404.564kJ/h 93.78=1.77m2 取=1.15A=1.151.77=2.036m2 （6） 加热所需蒸汽量 18=184.28kg/h 通过计算蒸汽的最大流量，即 18=73.67kg/h3.5.8 乙酰化釜冷凝器 （1） 物料量 有50%的醋酸汽化，即443.2780.5=221.639kg 每小时汽化量，即： （

30、2） 传热面积估算 冷却水从25升温到35,反应物料从85降到35，平均温度60。 在冷凝的过程中有5%的热量损失，所以 =11.09 取11.09=12.75m2 （3） 冷却水的最大流量 3.5.9 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：乙酸酐为： 乙酸为： 脱乙酸过程为减压操作，绝压2666，此条件下乙酸酐的沸点为47,乙酸的沸点为29,取

31、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，得 在升温的过程中有5%的热量损失，所以=38784.67kJ/h （4） 气化过程吸热 由式，得 在汽化过程中有5%的热量损失，所以=36136.59 （5） 估算换热面积 Q取最大值为38784.67 ， 则 m2 取 （6） 蒸汽量计算 蒸汽量的最大值由计算，则 3.5.10 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99.894，乙酸的质量流量为

32、67.125 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 =83430.03冷凝过程中有5%的热量损失，所以Q=87821.08kJ/h 取m2 (3) 冷冻水最大流量 3.5.11 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换热面积（）蒸汽最大流量（）冷却水最大流量（）酯化釜3.0599.488酯化釜第一冷凝器7.2222963.88酯化釜第二冷凝器0.564247.62脱醇塔0.73677.43脱醇塔顶冷凝器7.724603.99乙酰化釜2.03673.67乙酰化冷凝器12.75416688.34脱酸塔塔釜0.40241

33、8.29脱酸塔顶冷凝器3.652098.974 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： （4-1）式中：质量分数； 密度， = 以贮存正丁醇5天的量为基准。装料系数0.85，原料贮槽的容积为m3通过查化工容器及设备简明手册11，选择公称容积为5的立体平体平盖正丁醇贮槽一个。4.2 酯化釜由上述的物料衡算可知，酯化釜内总的进料量为1153.71kg,为了计算方便，将固体和液体的混合物的密度设为1000，则酯化釜内物料的总体积为：m3通过查化工容器及设备简

34、明手册11可知，酯化釜的装料系数的选择通常在0.60.85之间，本设计取装料系数为0.8，那么需要酯化反应釜的容积m3查化工容器及设备简明手册11，选择容积为2000型反应罐。此型号反应罐所对应的传热面积是7.02，与1.539相比较，符合工艺设计的要求。4.3 酯化反应釜的第一冷凝器 由3.5的能量衡算可知，酯化反应釜的第一冷凝器的传热面积是7.222。 通过查换热器12，选择换热器的型号是列管式固定管板换热器，换热面积为84.4 酯化反应釜的第二冷凝器 通过能量衡算可知，酯化反应釜的第二冷凝器需要传热面积是0.564。 通过查换热器12得，选择换热器的类型是列管式固定管板换热器。换热面积是

35、2的4.5 酯化回流罐酯化液的最大流量：由3.5.3可知，进入酯化回流罐的正丁醇的质量为66.598，水的质量流量为49.024 由（4-1）得，平均密度= 按贮存1小时的量计，装料系数0.85，所需回流罐容积为 (1/0.85)=5m3 通过查化工容器及设备简明手册11得，选择回流罐的类型是锥形底平盖容器系列，公称容积为0.2。4.6 正丁醇输送泵由3.3.1酯化过程的物料衡算可知，正丁醇的输送量为691.895，转换成体积为,将以上正丁醇的量转入正丁醇储罐，需要15分钟，则流量为 将泵安装在厂房的底层，酯化计量罐的进料口在平面的上方，在输入的过程中，考虑到能量的损失，通过查化工原理12，选

36、型单级单吸离心泵。 泵是动设备，应该选择两台，一台工作，一台备用。4.7 废水贮罐 由3.3.2的表2可知，酯化反应后的物料送入脱醇塔，通过脱醇塔进行脱醇后，塔顶可以回收质量分数为7.7%的正丁醇溶液166.703 kg，其中含正丁醇12.836 kg，水153.867 kg由（4-1）得，平均密度= 废水贮罐的选择以贮存7天的废水量为基准，装料系数0.85，则废水贮罐的体积为=1.40m3 通过查化工容器及设备简明手册11，选择立式平底平盖容器系列废水贮罐，体积为2.0 m3。4.8 脱醇塔 由3.3.2的脱醇塔的物料平衡表可知，进入脱醇塔物料如下：柠檬酸：16.185kg； 正丁醇：274

37、.43kg； 水：69.04kg； 氨基磺酸：21.99TBC：699.22kg； 杂质：29.13kg； 合计：1153.71kg密度取近似值1000，装料系数是0.75，脱醇塔釜的体积为： =1.54因为转入脱醇塔物料的腐蚀性很强，所以应该选择搪玻璃材质的塔釜。通过查化工容器及设备简明手册11，选择容积为2000L的蒸馏罐，传热面积是7.02。与能量衡算结1.54相比较，该型号的蒸馏罐满足工艺设计的要求。 确定理论板数 TBC的沸点如下： 170C（133.3Pa,1mm Hg） 225C（666.63Pa，5mm Hg） 233C（2933.08Pa，22mm Hg）纯液体的饱和蒸气压可以根据安托因方程式化学工程手册13计算