苯甲酸丙酯的車間工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　題 目: 年產(chǎn)500噸苯甲酸丙酯的車間工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生：學(xué)號： 班級： </p><p>　　指導(dǎo)教師 成 績： </p><p><b>　　課

2、程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　題 目：年產(chǎn)500噸苯甲酸丙酯的車間工藝設(shè)計(jì)</p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p><b>　　本組學(xué)生：</b></p><p>　　時 間：2013年01月04日</p><p>

3、<b>　　任務(wù)與要求：</b></p><p><b>　　1．設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　年產(chǎn)量：500噸</b></p><p><b>　　年工作日：230天</b></p><p>　　生產(chǎn)工藝原理：以苯甲酸、正丙醇為原料，

4、對甲苯磺酸為催化劑，生產(chǎn)制備苯甲酸丙酯。</p><p><b>　　酸醇摩爾比=1：4</b></p><p><b>　　反應(yīng)溫度：回流溫度</b></p><p>　　反應(yīng)時間：4小時，控制溫度95-102℃，酯化反應(yīng)后，稍冷卻用5%的NaHCO3中和、水洗滌，分液，用無水硫酸鎂干燥后進(jìn)行蒸餾，收集前餾分，再收集19

5、5-205℃的餾分為產(chǎn)品。苯甲酸轉(zhuǎn)化率92%，苯甲酸丙酯收率為82%。其它工藝參數(shù)通過查資料自己確定。</p><p><b>　　2．物料規(guī)格</b></p><p><b>　　3．工藝計(jì)算</b></p><p><b>　　物料衡算</b></p><p><b&

6、gt;　　熱量衡算</b></p><p><b>　　設(shè)備計(jì)算</b></p><p><b>　　4．編制設(shè)計(jì)說明書</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容：</b></p><p><b>　　一、總論</b></p&

7、gt;<p><b>　?。?）概述</b></p><p>　　所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能、用途和在國民經(jīng)濟(jì)中或?qū)θ嗣裆畹闹匾?；該產(chǎn)品的市場需求，該產(chǎn)品的生產(chǎn)方法及特點(diǎn)。</p><p><b>　?。?）文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　通過查閱國內(nèi)外期刊文獻(xiàn)，簡述該產(chǎn)品的生產(chǎn)試驗(yàn)概況，國內(nèi)外的生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)

8、展趨勢。（1000字以上）</p><p><b>　?。?）項(xiàng)目來源</b></p><p><b>　　由教師指定的課題</b></p><p>　　（4）設(shè)計(jì)產(chǎn)品所需的主要材料的規(guī)格、來源以及水、電、汽的供應(yīng)情況、結(jié)合設(shè)計(jì)地區(qū)供應(yīng)情況加以說明。</p><p>　　二、生產(chǎn)流程和生產(chǎn)方案的確定

9、</p><p>　　根據(jù)查閱文獻(xiàn)或?qū)嶋H調(diào)查所掌握的情況，或依據(jù)科學(xué)試驗(yàn)報(bào)告或小試結(jié)果進(jìn)行放大設(shè)計(jì)，分析各種生產(chǎn)方法及其特點(diǎn)。簡要敘述自己設(shè)計(jì)所選定的生產(chǎn)方法的依據(jù)和特點(diǎn)。畫出一個簡單流程圖。</p><p><b>　　三、工藝計(jì)算</b></p><p>　　包括物料衡算與能量衡算，計(jì)算結(jié)果匯總于物料衡算表和熱量衡算表中，并將計(jì)算基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為

10、生產(chǎn)能力的基準(zhǔn)，包括時間基準(zhǔn)和單位產(chǎn)品基準(zhǔn)。</p><p>　　四、主要設(shè)備的工藝計(jì)算和設(shè)備選型</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)工作量的大小，對反應(yīng)釜進(jìn)行工藝計(jì)算并進(jìn)行選型。并根據(jù)生產(chǎn)能力，按物料衡算和熱量衡算的結(jié)果，對其它設(shè)備都作為輔助設(shè)備進(jìn)行選型。如泵、壓縮機(jī)、換熱器、槽罐等。</p><p>　　五、原材料、動力消耗定額</p><p&

11、gt;<b>　　六、車間成本估算</b></p><p>　　七、環(huán)境保護(hù)及安全措施</p><p>　　八、設(shè)計(jì)的體會和收獲</p><p><b>　　九、參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　十、附工程圖紙</b></p><p>　　（

12、1）帶控制點(diǎn)的工藝流程圖</p><p>　?。?）主要設(shè)備裝配圖</p><p><b>　　參考書</b></p><p>　　《化工設(shè)計(jì)手冊》（上、下冊），國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院編</p><p>　　《精細(xì)化工反應(yīng)器及車間工藝設(shè)計(jì)》（左識之主編），華東理工大學(xué)出版社</p><p>

13、<b>　　《化工制圖》</b></p><p>　　《工程制圖》（化工）</p><p>　　《化工工藝設(shè)計(jì)概論》</p><p>　　學(xué) 生 簽 名： </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 概述 ……

14、…………………………………………………………1</p><p>　　第一節(jié) 產(chǎn)品介紹………………………………………………………1</p><p>　　第二節(jié) 原料介紹 ……………………………………………………1</p><p>　　第二章 生產(chǎn)方法的選擇和流程設(shè)計(jì) ……………………………………3</p><p>　　第一節(jié) 工藝流程

15、概述 …………………………………………………3</p><p>　　第二節(jié) 苯甲酸丙酯的生產(chǎn)工藝流程框圖 ……………………………3</p><p>　　第三章 物料衡算及能量衡算 ……………………………………………4</p><p>　　第一節(jié) 物料衡算 …………………………………………………4</p><p>　　第二節(jié) 能量

16、衡算 ……………………………………………………6</p><p>　　第四章 設(shè)備計(jì)算和選型……………………………………………………8</p><p>　　第一節(jié) 反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)和材質(zhì) ………………………………………8</p><p>　　第二節(jié) 反應(yīng)釜中物質(zhì)的平均密度ρm 的計(jì)算 ……………………8</p><p>　　第三節(jié)

17、反應(yīng)釜的計(jì)算和選型 ………………………………………9</p><p>　　第五章 投資估算和成本估算 ……………………………………………11</p><p>　　第一節(jié) 原料消耗量 …………………………………………………11</p><p>　　第二節(jié) 車間水、電、水蒸氣的消耗量M ………………………12</p><p>　

18、　第六章 環(huán)境保護(hù)與安全措施 …………………………………………13</p><p>　　第七章 結(jié)論 ………………………………………………………………16 </p><p>　　第八章 心得體會 …………………………………………………………16</p><p>　　第九 章主要設(shè)備裝配圖 ……………………………………………

19、……17</p><p>　　第一節(jié) 反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)圖 ………………………………………………18</p><p>　　第二節(jié) 苯甲酸丙脂生產(chǎn)工藝流程圖 ………………………………19</p><p>　　第十章 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………20</p><p><b>　　第一章 概述</b

20、></p><p><b>　　第一節(jié)產(chǎn)品介紹</b></p><p>　　苯甲酸丙酯(n-PropylBenzoate)</p><p>　　別名(英文)：BenzoicAcidPropylEster</p><p>　　中文別名：丙基苯甲酸酯</p><p>　　中文別名：苯甲酸正丙酯

21、</p><p>　　通式C6H5COOC3H7；分子量：164.20；有兩種異構(gòu)體。(1)苯甲酸正丙酯(n-propylbenzoat)：沸點(diǎn)230℃，相對密度1.0276。(2)異丙酯(isopropylben-zoate)：沸點(diǎn)218℃，相對密度1.172；精制得到苯甲酸丙酯為無色透明的液體,具有清雅、淡雅的香味,不溶于水,易溶于戊醇、乙醚等有機(jī)溶劑,測得其折光率約為1.4998,產(chǎn)品質(zhì)量好。</p&

22、gt;<p>　　制法：以丙醇(或異丙醇)及苯甲酸為原料，在硫酸、干燥氯化氫的催化下，進(jìn)行縮合制取。用作有機(jī)合成原料。</p><p>　　苯甲酸丙酯香氣單一，能加強(qiáng)和潤香氣，而且能起好香氣劑的作用，是一種由獨(dú)特特點(diǎn)的香料。苯甲酸丙酯用途十分廣泛,不僅應(yīng)用于日化、醫(yī)藥、食品、香料、飼料及各種工業(yè)防腐方面,醫(yī)療器械的清洗消毒劑,而且還可用作油脂、樹脂等溶劑和有機(jī)合成中間體。</p>&l

23、t;p>　　目前，采用非無機(jī)酸作為酯催化劑的研究很多，但制備苯甲酸丙酯的研究并不多。劉承先等采用一水硫酸氫鈉、楊水金等采用TiSiW12O40/TiO2對催化合成苯甲酸丙酯進(jìn)行了研究。而劉承先也采用對甲苯磺酸催化合成苯甲酸丙酯，對苯甲酸磺酸是一種強(qiáng)有機(jī)酸，作為酯反應(yīng)催化劑既有性質(zhì)穩(wěn)定、反應(yīng)溫和、副反應(yīng)少、設(shè)備腐蝕小、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　因此本次苯甲酸丙酯的車間工藝設(shè)計(jì)選取以甲苯磺酸催化合

24、成苯甲酸丙酯這條路線。</p><p><b>　　第二節(jié) 原料介紹</b></p><p>　　1、正丙醇（n-propanol）</p><p>　　正丙醇（n-propanol），又稱1-丙醇（1-propylalcohol）、丙醇。分子式為CH3CH2CH2OH（C3H7OH），分子量為60.10。有像乙醇?xì)馕兜臒o色透明液體，溶于水、乙

25、醇、乙醚。由乙烯經(jīng)羰基合成得丙醛，再經(jīng)還原而得。主要用來做燃料油的殺菌劑、農(nóng)藥及醫(yī)藥原料、香料原料等。</p><p>　　外觀與性狀：無色液體；熔點(diǎn)（℃）：-127；相對密度（水=1）：0.80；沸點(diǎn)（℃）：97.1；相對蒸氣密度（空氣=1）：2.07；分子式：C3H8O；分子量：60.10；飽和蒸氣壓（kPa）：1.33（14.7℃）；燃燒熱（kJ/mol）：2017.9；臨界溫度（℃）：263.6；臨界壓力

26、（MPa）：5.17；辛醇/水分配系數(shù)的對數(shù)值：<0.28；閃點(diǎn)（℃）：15。</p><p>　　丙醇直接用作溶劑或合成乙酸丙酯，用于涂料溶劑、印刷油墨、化妝品等，用于生產(chǎn)醫(yī)藥、農(nóng)藥的中間體正丙胺，用于生產(chǎn)飼料添加劑、合成香料等。丙醇在醫(yī)藥工業(yè)中用于生產(chǎn)丙磺舒、丙戊酸鈉、紅霉素、癲健安、粘合止血劑BCA、丙硫硫胺、2,5-吡啶二甲酸二丙酯等；相丙醇合成的各種酯，用于食品添加劑、增塑劑、香料等許多方面；正丙

27、醇的衍生物，特別是二正丙胺在醫(yī)藥、農(nóng)藥生產(chǎn)中有許多應(yīng)用，用來生產(chǎn)農(nóng)藥胺磺靈、菌達(dá)滅、異丙樂靈、滅草猛、磺樂靈、氟樂錄等。</p><p><b>　　2、苯甲酸</b></p><p>　　【英文名稱】BenzoicAcid</p><p>　　【其他名稱】安息香酸（carboxybenzene）、苯酸（phenylformicacid）、苯蟻

28、酸。苯甲酸為具有苯或甲醛的氣味的鱗片狀或針狀結(jié)晶，具有苯或甲醛的臭味。熔點(diǎn)122.13℃，沸點(diǎn)249℃，相對密度1.2659（15/4℃）。在100℃時迅速升華，它的蒸氣有很強(qiáng)的刺激性，吸入后易引起咳嗽。微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。苯甲酸是弱酸，比脂肪酸強(qiáng)。它們的化學(xué)性質(zhì)相似，都能形成鹽、酯、酰鹵、酰胺、酸酐等，都不易被氧化。苯甲酸的苯環(huán)上可發(fā)生親電取代反應(yīng)，主要得到間位取代產(chǎn)。</p><p>　　分

29、子式：C7H6O2；分子量：122.1214；結(jié)構(gòu)簡式：C6H5COOH(苯環(huán)-COOH)主要成分：純品外觀與性狀：鱗片狀或針狀結(jié)晶，具有苯或甲醛的臭味。酸性：在水中電離常數(shù)Ka=6.46×10525℃）標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓（100kPa,298.15K）：-3226.9kJ/mol恒容燃燒熱：-26.0460kJ/g在水中溶解度：0.21g（17.5℃）、0.35g（25℃）、2.2g（75℃）、2.7g（80℃）、5.9g（10

30、0℃）。</p><p><b>　　用途</b></p><p>　　【用途一】用于醫(yī)藥、染料載體、增塑劑、香料和食品防腐劑等的生產(chǎn)，也用于醇酸樹脂涂料的性能改進(jìn)【用途二】主要用于抗真菌及消毒防腐【用途三】用作化學(xué)試劑及防腐劑【用途四】通常用作定香劑或防腐劑。也用作果汁飲料的保香劑?？勺鳛楦嘞阌萌朕瓜阆憔＿€可用于巧克力、檸檬、橘子、子漿果、堅(jiān)果、蜜餞型等食用香精中

31、。煙用香精中亦常用之。【用途五】防腐劑；抗微生物劑。</p><p><b>　　3、對甲苯磺酸</b></p><p><b>　　物理性質(zhì)：</b></p><p>　　分子式：C7H8O3S，M=172g/mol；</p><p>　　性狀：白色針狀或粉末狀結(jié)晶，易溶于水、醇和醚，極易潮解，易

32、使棉織物、木材、紙張等碳水化合物脫水而碳化，難溶于苯、甲苯和二甲苯等苯系溶劑。堿熔時生成對甲酚。不具氧化性的有機(jī)強(qiáng)酸。常見的是對甲苯磺酸一水合物(TsOH?H2O)或四水合物(TsOH?4H2O)。</p><p>　　指標(biāo)名稱：分析純（AR）、化學(xué)純（CP）、精制級、特定級、工業(yè)優(yōu)級；外觀：白色針狀或粉末結(jié)晶；含量%：≥9998989796；硫酸鹽（游離酸SO4）：≤0.010.10.10.31.5；密度：1.

33、34；折射率：1.563；閃點(diǎn)：41℃；水溶性：可溶；沸A點(diǎn)：140℃（2.67kPa）；熔點(diǎn)：103℃~105℃</p><p><b>　　用途</b></p><p>　　廣泛用于合成醫(yī)藥、農(nóng)藥、聚合反應(yīng)的穩(wěn)定劑及有機(jī)合成（酯類等）的催化劑。用作醫(yī)藥、涂料的中間體和樹脂固化劑，也用作電鍍中間體。</p><p>　　生產(chǎn)方法的選擇和流程設(shè)

34、計(jì)</p><p>　　第一節(jié) 工藝流程概述</p><p>　　合成路線概述：在反應(yīng)釜中加入苯甲酸、正丙醇（酸醇摩爾比為1:4）、一定量的催化劑對甲苯磺酸，裝上攪拌器、分水器、回流冷凝管和溫度計(jì)，加熱攪拌反應(yīng)4小時，反應(yīng)溫度控制在95-102℃，反應(yīng)結(jié)束后，稍冷后用5%的NaHCO3中和、水洗滌，分液，用無水硫酸鎂干燥后進(jìn)行蒸餾，收集前餾分，再收集195-205℃的餾分為產(chǎn)品。</

35、p><p>　　第二節(jié) 苯甲酸丙酯的生產(chǎn)工藝流程框圖：</p><p>　　第三章 物料衡算及能量衡算</p><p><b>　　物料規(guī)格</b></p><p><b>　　反應(yīng)參數(shù)表：</b></p><p>　　年產(chǎn)500t苯甲酸丙酯，每年生產(chǎn)230天</p>

36、;<p>　　則每天的產(chǎn)量為：500/230=2.2t/d</p><p>　　設(shè)計(jì)每批物料反應(yīng)時間為4h，每天生產(chǎn)8h</p><p>　　則每天剛好分2批進(jìn)行生產(chǎn)，每批產(chǎn)量為：2.2/2=1.1t</p><p><b>　　第一節(jié) 物料衡算</b></p><p><b>　?。?）苯甲酸：

37、</b></p><p>　　每批產(chǎn)物的物質(zhì)的量為：1.1╳106╳95.0%/148.23=7049.85mol</p><p>　　S=np/（nA，in-nA，out）╳100%</p><p>　　即89.1%=7049.85/（nA，in-nA，out）╳100%</p><p>　　所以苯甲酸反應(yīng)實(shí)際耗量：nA，in-

38、nA，out=7912.30mol</p><p>　　7912.30╳122.12╳10-3=966.24Kg</p><p>　　XA=（nA，in-nA，out）/nA，in╳100%</p><p>　　即92%=7912.30/nA，in╳100%</p><p>　　所以：nA，in=8600.33mol</p>&

39、lt;p>　　苯甲酸的進(jìn)料量為：8600.33╳122.12/99%╳10-3=1060.88Kg</p><p>　　苯甲酸的出料量為：（8600.33-7912.30）╳122.12╳10-3=84.02Kg</p><p><b>　?。?）正丙醇：</b></p><p>　　因?yàn)檫M(jìn)料酸醇比為：1:4</p><

40、;p>　　所以正丙醇的進(jìn)料量為：</p><p>　　8600.33╳4╳60.10/99%╳10-3=2088.40Kg</p><p>　　正丙醇反應(yīng)實(shí)際耗量：60.10╳（1060.88-84.02）/122.12=480.75Kg</p><p>　　所以正丙醇的出料量為：2088.40-480.75=1607.65Kg</p><

41、p><b>　?。?）對甲苯磺酸：</b></p><p>　　因?yàn)榇呋瘎妆交撬嵊昧坑昧繛檎妓豳|(zhì)量2.0%</p><p>　　所以對甲苯磺酸的進(jìn)料量為：（1060.88-84.02）╳2.0%/98%=19.94Kg</p><p>　　假設(shè)反應(yīng)過程不消耗催化劑，對甲苯磺酸的出料量也為19.94Kg</p><p

42、>　　(4）進(jìn)料物中雜質(zhì)量：</p><p><b>　　雜質(zhì)量為：</b></p><p>　　1060.88╳（1-99%）+2088.40╳（1-99%）+19.94╳（1-98%）=31.69Kg</p><p>　?。?）出料物中雜質(zhì)量（包括原料不純帶入的物質(zhì)）：</p><p><b>　　雜

43、質(zhì)量為：</b></p><p>　　1060.88+2088.40-84.02-1607.65–1.1╳103=357.61Kg</p><p>　　其中水量為：480.75╳18/60.10=143.99Kg</p><p><b>　?。?）物料衡算表：</b></p><p><b>　　M

44、進(jìn)=M出</b></p><p><b>　　第二節(jié) 能量衡算</b></p><p><b>　　1.熱量平衡式：</b></p><p>　　依據(jù)Q進(jìn)=Q出得：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6</p><p><b>　　其中</b></p>&

45、lt;p>　　Q進(jìn)：Q1—物料帶入設(shè)備的熱量，KJ</p><p>　　Q2—加熱劑或冷卻劑與系統(tǒng)交換的熱量，KJ</p><p>　　Q3—過程的熱效應(yīng)，KJ</p><p>　　Q出：Q4—物料流出設(shè)備時帶走的熱量，KJ</p><p>　　Q5—設(shè)備各部件所消耗的熱量，KJ</p><p>　　Q6—設(shè)備向

46、四周散失的熱量，又稱損失熱，KJ</p><p><b>　　2.熱量衡算</b></p><p>　　2.1物料帶入設(shè)備的熱量Q1：</p><p>　　設(shè)進(jìn)料溫度為25℃，蒸餾終止出料溫度為（195+205）÷2=200℃</p><p>　　根據(jù)《化工數(shù)據(jù)》中的對應(yīng)狀態(tài)法估算25℃（298.15K）時，各

47、物質(zhì)對應(yīng)的定壓比熱容CP：</p><p>　　CP（正丙醇）=2.393KJ/（Kg·K)</p><p>　　CP（對甲苯磺酸）=1.850KJ/(Kg·K)</p><p>　　CP（苯甲酸）=191.93J/(mol·K)</p><p>　　正丙醇帶入設(shè)備的熱量：</p><p>

48、;　　Q=G·CP·T=2088.40╳2.393╳298.15=1490016.91KJ</p><p>　　對甲苯磺酸帶入設(shè)備的熱量：</p><p>　　Q=G·CP·T=19.94╳1.850╳298.15=10998.46KJ</p><p>　　苯甲酸帶入設(shè)備的熱量：</p><p>　　Q

49、=G·CP·T=1060.88╳191.93╳298.15/122.12=497115.32KJ</p><p>　　物料帶入設(shè)備的總熱量Q1</p><p>　　Q1=1490016.91+10998.46+497115.32=1998130.69KJ</p><p>　　2.2物料帶出設(shè)備的熱量Q4</p><p>　

50、　根據(jù)《化工數(shù)據(jù)》中的對應(yīng)狀態(tài)法估算200℃（473.15K）時，</p><p>　　CP（正丙醇）=3.609KJ/（Kg·K)</p><p>　　CP（對甲苯磺酸）=2.200KJ/(Kg·K)</p><p>　　CP（苯甲酸）=238.3J/(mol·K)</p><p>　　CP（苯甲酸丙酯）=2.

51、841KJ/(Kg·K)</p><p>　　CP（水）=4.291KJ/(Kg·K)</p><p>　　未轉(zhuǎn)化正丙醇帶出設(shè)備熱量：</p><p>　　Q=G·CP·T==1607.65╳3.609╳473.15=2745220.49KJ</p><p>　　未轉(zhuǎn)化對甲苯磺酸帶出設(shè)備熱量：</

52、p><p>　　Q=G·CP·T=19.94╳2.200╳473.15=20756.14KJ</p><p>　　苯甲酸帶出設(shè)備熱量：</p><p>　　Q=G·CP·T=84.02╳238.3╳473.15/122.12=77574.46KJ</p><p>　　苯甲酸丙酯帶出設(shè)備熱量：</p&g

53、t;<p>　　Q=G·CP·T=1100╳2.841╳473.15=1478641.07KJ</p><p><b>　　水帶出設(shè)備熱量：</b></p><p>　　Q=G·CP·T=143.99╳4.291╳473.15=292340.97KJ</p><p>　　物料帶出設(shè)備的總熱量

54、Q4</p><p>　　Q4=2745220.49+20756.14+77574.46+1478641.07+292340.97=4614533.13KJ</p><p>　　2.3過程的熱效應(yīng)：</p><p>　　查資料得：燃燒熱qc（正丙醇）=2025KJ/mol</p><p>　　qc（水）=218.14KJ/mol</p&

55、gt;<p>　　利用卡拉奇法估算燃燒熱，得：</p><p>　　qc（苯甲酸）=109.07n+∑k△=109.07╳30+1╳54.4=3326.50KJ/mol</p><p>　　qc（苯甲酸丙酯）=109.07n+∑k△=109.07╳52+1╳69.1=5740.74KJ/mol</p><p><b>　　過程熱效應(yīng)為：<

56、;/b></p><p>　　Qr=∑qc（反）-∑qc（產(chǎn)）=2025+3326.50-（5740.74+218.14）=-607.38KJ/mol</p><p><b>　　反應(yīng)吸熱量為：</b></p><p>　　Q3=nQr=-607.38╳（122.12╳2200╳0.95╳0.92）/（148.23╳0.82╳122.12

57、）=-9608.26KJ/mol</p><p>　　4.加熱劑與反應(yīng)系統(tǒng)交換的熱量：</p><p>　　由Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6</p><p>　　及Q5+Q6=15%Q2</p><p>　　故85%Q2=Q4-Q3-Q1=4614533.13+9608.26-1998130.69=2626010.70KJ</p&g

58、t;<p>　　所以Q2=3089424.35KJ</p><p>　　5.設(shè)備所消耗的熱量及損失Q5+Q6:</p><p>　　Q5+Q6=15%Q2=15%╳3089424.35=463413.65KJ</p><p><b>　　6.熱量衡算表：</b></p><p>　　第四章 設(shè)備計(jì)算和選型

59、</p><p>　　第一節(jié) 反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)</p><p><b>　　1.結(jié)構(gòu)：K型</b></p><p>　　2.材質(zhì)：選用搪玻璃</p><p>　　第二節(jié) 反應(yīng)釜中物質(zhì)的平均密度ρm的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)1/ρm=∑αi/ρi</p><p>　　

60、其中αi——第I中物料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，di=mi/M</p><p>　　ρi——第I中物料的密度</p><p>　　mi——第I中物料的質(zhì)量</p><p><b>　　M——總物料量</b></p><p>　　M=m1+m2+m3=2088.40+19.94+1060.88=3169.22Kg</p>

61、<p>　　1/ρm=∑αi/ρi</p><p>　　=2088.40/(3169.22×0.8036)+19.94/(3169.22×1.34)+1060.88/(3169.22×1.2659)=1.089cm3/g</p><p>　　ρm=1/1.089=0.9183g/cm3</p><p>　　物質(zhì)總體積為：M/ρ

62、m=3169.22/0.9183=3451.18L</p><p>　　第三節(jié) 反應(yīng)釜的計(jì)算和選型</p><p>　?。?）確定筒體和封頭型式</p><p>　　從該反應(yīng)的反應(yīng)條件和反應(yīng)現(xiàn)象可以得知它是屬于帶攪拌的低壓反應(yīng)釜類型，根據(jù)慣例，選擇圓柱形筒體和橢圓形封頭。</p><p>　?。?）確定筒體和封頭直徑</p>&

63、lt;p>　　反應(yīng)物料先為液—固相類型，查表可得出，H/Di為1~1.3。該反應(yīng)的狀態(tài)為無泡沫和無沸騰情況，黏度也不大，故可取裝料系數(shù)η=0.7。</p><p>　　反應(yīng)物總體積為3451.18L，則反應(yīng)釜容積為：3451.18/0.7=4930.26L，取反應(yīng)釜容積為4000L即4m3，考慮容器大小，可取H/Di=1.1，這樣可使直徑不致太大。</p><p>　　反應(yīng)釜直徑估算

64、：Di=[4V/（Л╳H/Di）]1/3=[4×4/(3.14×1.1)]1/3=1.67</p><p>　　圓整至公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，取Di=1700mm。封頭取相同的內(nèi)徑，其曲面高度由表查得h1=425mm，直邊高度h2，查表可取25mm。</p><p><b>　?。?）確定筒體高度</b></p><p>　　當(dāng)D

65、i=1700mm，h2=25mm時，從表查得橢圓形封頭的容積Vh=0.6999m3，再查表得筒體每一米高的容積V1=1.78m3/m，則筒體高估算為：</p><p>　　H=（V–Vh）/V1=（4-0.6669）/1.78=1.87m</p><p>　　取H為1.9m，于是H/Di=1.9/1.73=1.1</p><p><b>　?。?）確定夾套

66、直徑</b></p><p>　　查表得：Di′=Di+200=1700+200=1900mm</p><p>　　夾套封頭也采用橢圓形，并與夾套筒體取相同直徑。</p><p>　?。?）確定夾套的高度</p><p>　　夾套筒體的高度估算：Hi=（ηV-Vh）/V1=（0.7╳4-0.6669）/1.78=1.20m<

67、/p><p>　　取Hi為1200mm。</p><p><b>　　(6)傳熱面積</b></p><p>　　當(dāng)Di=1700mm時，從表查出Fh=1.558m2，F(xiàn)1=1.396，則</p><p>　　F=Fh+1.1F1=1.558+1.1╳1.396=3.094</p><p>　　反應(yīng)釜

68、的規(guī)格按上述各步計(jì)算所得，對于技術(shù)參數(shù)可根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況選公稱容積為4000L的搪玻璃反應(yīng)缸的技術(shù)參數(shù)。</p><p>　　管口尺寸（mm）及用途</p><p><b>　　工作參數(shù)</b></p><p><b>　　減速機(jī)的選用表</b></p><p><b>　　投資估算和成

69、本估算</b></p><p><b>　　第一節(jié) 原料消耗量</b></p><p><b>　　1、苯甲酸</b></p><p>　　每天生產(chǎn)產(chǎn)品消耗的苯甲酸的量：976.86╳2=1953.72kg</p><p>　　年耗苯甲酸的量：1953.72╳230=449353.6kg

70、=449.3536t</p><p>　　則年耗苯甲酸的費(fèi)用為：449.3536╳9000=404.41824萬元</p><p><b>　　2、正丙醇</b></p><p>　　每天生產(chǎn)產(chǎn)品消耗的正丙醇的量：480.75╳2=961.50kg</p><p>　　年耗正丙醇的量：961.50╳230=221.145

71、t</p><p>　　則年耗正丙醇的費(fèi)用為221.145╳10000=221.145萬元</p><p><b>　　3、對甲苯磺酸</b></p><p>　　每天生產(chǎn)產(chǎn)品消耗的對甲苯磺酸的量：19.94×2=39.88kg</p><p>　　年耗對甲苯磺酸的量：39.88╳230=9172.4kg<

72、;/p><p>　　則年耗對甲苯磺酸的費(fèi)用為：9172.4×10-3╳8500=77965.4元</p><p>　　第二節(jié)車間水、電、水蒸氣的消耗量M</p><p>　　M＝Q2/[C(Tk-Th)]</p><p>　　其中Q2—加熱劑與反應(yīng)系統(tǒng)交換的熱量；KJ</p><p>　　C——加熱劑的比熱；KJ

73、/(Kg·K)</p><p>　　Tk——加熱劑的最終溫度；K</p><p>　　Th——加熱劑的最初溫度；K</p><p>　　Q2＝1093764.94KJC水＝4.186KJ/(Kg·K)(25℃)Tk＝473.15KTh=298.15K</p><p><b>　　1、水的消耗量M</b>

74、;</p><p><b>　　單批消耗量：</b></p><p>　　M＝3089424.35/〔4.186×(473.15-298.15)〕=4217.36kg</p><p><b>　　年消耗量</b></p><p>　　M＝4217.36×2×230＝19

75、39983.89Kg=1939.9839t</p><p><b>　　(3)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：</b></p><p>　　每一噸水的費(fèi)用1.2元，則</p><p>　　年消耗費(fèi)用：1939.9839×1.2=2327.98元</p><p><b>　　2、電能的消耗量E</b></p

76、><p>　　根據(jù)E＝Q2/（3600ηE）</p><p>　　其中ηE——電熱裝置的效率：0.75~0.85，取ηE＝0.80</p><p><b>　?。?）單批消耗量</b></p><p>　　E=3089424.35/（3600×0.80）=1072.72KW/h</p><p&g

77、t;<b>　　(2)年消耗量</b></p><p>　　E=1072.72×2×230=493451.2KW/h</p><p><b>　?。?）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：</b></p><p>　　每一度電費(fèi)油為0.7元，則</p><p>　　年消耗費(fèi)油493451.2×0

78、.7=345415.84元</p><p><b>　　3、蒸汽的消耗量</b></p><p>　　間接蒸汽加熱的消耗量（常壓）</p><p>　　根據(jù)D＝Q2/[H-C×(T-273.15)]/η</p><p>　　其中H——蒸汽的焓值；KJ/Kg</p><p>　　C——冷凝

79、水的比熱；KJ/（Kg·K）</p><p>　　T——冷凝水的溫度；K</p><p>　　η——熱效率，0.85～0.95，取0.90計(jì)算</p><p><b>　?。?）單批消耗量：</b></p><p>　　D=3089424.35/〔2746.54—4.186×（298.15—273.1

80、5）〕/0.9=1299.33Kg</p><p><b>　　(2)年消耗量</b></p><p>　　1299.33×2×230=597692.98Kg=597.69298t</p><p><b>　?。?）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)</b></p><p>　　每一噸水的費(fèi)用1.2元，則

81、</p><p>　　年消耗費(fèi)用：597.69298×1.2=717.23元</p><p><b>　　4、能量消耗綜合表</b></p><p>　　第六章 環(huán)境保護(hù)措施</p><p><b>　　1環(huán)境保護(hù)</b></p><p>　　（1）“三廢”的來源

82、：</p><p>　　在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)過程中工業(yè)廢水的主要來源水洗產(chǎn)生的廢水；反應(yīng)生成的廢液；以及對甲苯磺酸、未反應(yīng)正丙醇、苯甲酸等。</p><p>　　治理過程：由于苯甲酸是用途廣泛的有機(jī)合成原料，特別是其酯類，包括苯甲酸丙酯香氣單一，能加強(qiáng)和潤香氣，而且能起好香氣劑的作用，是一種由獨(dú)特特點(diǎn)的香料。苯甲酸丙酯除作為香料外，還可以用作油脂、樹脂等溶劑。我們制定了以下治理方法：一、把反

83、應(yīng)混合液用常壓蒸餾回收對甲苯磺酸，達(dá)到循環(huán)利用溶劑的目的，提高經(jīng)濟(jì)效益；二、把過濾后的廢液、固體重新處理，循環(huán)利用，回收催化劑，既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)。</p><p><b>　　2.安全措施</b></p><p><b>　?。?）苯甲酸丙酯</b></p><p><b>　　泄漏應(yīng)急處理</b><

84、;/p><p>　　迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，并進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿消防防護(hù)服。盡可能切斷泄漏源。防止進(jìn)入下水道、排洪溝等限制性空間。小量泄漏：用活性炭或其它惰性材料吸收。也可以用大量水沖洗，洗水稀釋后放入廢水系統(tǒng)。大量泄漏：構(gòu)筑圍堤或挖坑收容；用泡沫覆蓋，降低蒸氣災(zāi)害。用防爆泵轉(zhuǎn)至槽車或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)，回收或運(yùn)至廢物處理場所處置。</p><

85、;p><b>　　防護(hù)措施</b></p><p>　　呼吸系統(tǒng)防護(hù)：一般不需要特殊防護(hù)，高濃度環(huán)境中可佩戴自吸過濾式防毒面具(半面罩)。</p><p>　　眼睛防護(hù)：戴安全防護(hù)眼鏡。</p><p>　　身體防護(hù)：穿防靜電工作服。</p><p>　　手防護(hù)：戴一般作業(yè)防護(hù)手套。</p><

86、p>　　其它：工作現(xiàn)場嚴(yán)禁吸煙。保持良好的衛(wèi)生習(xí)慣。</p><p><b>　　急救措施</b></p><p>　　皮膚接觸：脫去被污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。就醫(yī)。</p><p>　　眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。</p><p>　　吸入：迅速脫離

87、現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止時，立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。</p><p>　　食入：飲足量溫水，催吐。就醫(yī)。</p><p>　　滅火方法：用霧狀水保持火場容器冷卻，用水噴射逸出液體，使其稀釋成不燃性混合物，并用霧狀水保護(hù)消防人員。滅火劑：抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、</p><p>　　霧狀水、1211滅火劑、砂土。</p

88、><p><b>　?。?）正丙醇</b></p><p>　　健康危害：接觸高濃度蒸氣出現(xiàn)頭痛、倦睡、共濟(jì)失調(diào)以及眼、鼻、喉刺激癥狀。口服可致惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉、倦睡、昏迷甚至死亡。長期皮膚接觸可致皮膚干燥、皸裂。</p><p>　　消防措施：易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或引起燃

89、燒。在火場中，受熱的容器有爆炸危險(xiǎn)。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會著火回燃。滅火方法：盡可能將容器從火場移至空曠處。噴水保持火場容器冷卻，直至滅火結(jié)束。處在火場中的容器若已變色或從安全泄壓裝置中產(chǎn)生聲音，必須馬上撤離。滅火劑：抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。</p><p><b>　?。?）對甲苯磺酸</b></p><p>　　健康危害：

90、吸入、攝入或經(jīng)皮膚吸收后對身體有害。本品對眼睛、皮膚、粘膜和上呼吸道有強(qiáng)烈刺激作用。吸入后，可引起喉、支氣管的痙攣、水腫，化學(xué)性肺炎或肺水腫。中毒表現(xiàn)有燒灼感、咳嗽、喘息、喉炎、氣短、頭痛、惡心和嘔吐。</p><p>　　環(huán)境危害：對環(huán)境有危害，對水體和大氣可造成污染，本品可燃，具強(qiáng)刺激性。</p><p>　　應(yīng)急處理：隔離泄漏污染區(qū)，限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴防塵面具（全

91、面罩），穿防毒服。用潔凈的鏟子收集于干燥、潔凈、有蓋的容器中，轉(zhuǎn)移至安全場所。也可以用大量水沖洗，洗水稀釋后放入廢水系統(tǒng)。若大量泄漏，收集回收或運(yùn)至廢物處理場所處置。</p><p>　　操作注意事項(xiàng)：密閉操作，局部排風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴防塵面具（全面罩），穿連衣式膠布防毒衣，戴橡膠手套。遠(yuǎn)離火種、熱源，工作場所嚴(yán)禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。避免產(chǎn)生粉塵。避免與

92、氧化劑、堿類接觸。搬運(yùn)時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。</p><p><b>　?。?）苯甲酸</b></p><p>　　健康危害：對皮膚有輕度刺激性。蒸氣對上呼吸道、眼和皮膚產(chǎn)生刺激。該品在一般情況下接觸無明顯的危害性。危險(xiǎn)特性，遇高熱接觸，有引起燃燒的危險(xiǎn)。泄漏應(yīng)急處理</p&g

93、t;<p>　　隔離泄漏污染區(qū)，周圍設(shè)警告標(biāo)志，切斷火源。應(yīng)急處理人員戴好防毒面具，穿一般消防防護(hù)服。用清潔的鏟子收集于干燥潔凈有蓋的容器中，運(yùn)至廢處理場所。如大量泄漏，收集回收或無害處理后廢棄。防護(hù)措施</p><p>　　呼吸系統(tǒng)防護(hù)：空氣中濃度超標(biāo)時，戴面具式呼吸器。緊急事態(tài)搶救或撤離時，建議佩戴自給式呼吸器。眼睛防護(hù)：戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡。防護(hù)服：穿防酸堿工作服。手防護(hù)：戴防化學(xué)品手套。其它：

94、工作后，淋浴更衣。注意個人清潔衛(wèi)生。定期體檢。急救措施</p><p>　　皮膚接觸：脫去污染的衣著，用大量流動清水徹底沖洗。眼睛接觸：立即翻開上下眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫(yī)。吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。呼吸困難時給輸?shù)：粑Ｖ箷r，立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。食入：誤服者漱口，飲牛奶或蛋清，就醫(yī)。滅火方法：霧狀水、泡沫、二氧化碳、干粉、砂土。</p><p>&

95、lt;b>　　第七章 結(jié)論</b></p><p>　　通過對苯甲酸丙酯性質(zhì)、用途及應(yīng)用前景的分析，看到了對苯甲酸丙酯的發(fā)展前景。綜合比較目前國內(nèi)外研究對苯甲酸丙酯的各種方法，在考慮了工藝成熟程度、產(chǎn)品收率、環(huán)境保護(hù)與安全生產(chǎn)等因素的基礎(chǔ)上，確定了以苯甲酸和正丙醇的酯化和對甲苯磺酸為催化劑的工藝設(shè)計(jì)。在考慮設(shè)計(jì)方案時，考慮到中小企業(yè)的需要，確定了年產(chǎn)500噸的設(shè)計(jì)規(guī)模，具有投資少、見效快的優(yōu)點(diǎn)

96、。而且在設(shè)計(jì)酯化工序中，兼顧未來改用固體酸催化劑時，留有一定改造余地。</p><p>　　通過物料衡算，確定了各操作單元的進(jìn)出物料量及原料消耗定額，通過熱量衡算解決了加熱蒸氣消耗量及最大消耗量，冷卻水、冷凍水用量及最大用量，并確定了各換熱器的換熱面積。在物料衡算和熱量衡算的基礎(chǔ)上選擇了主要設(shè)備，結(jié)合所輸送介質(zhì)的特性確定了各設(shè)備的材質(zhì)，根據(jù)各設(shè)備所儲存或處理物料量，確定了各設(shè)備的型號、規(guī)格。</p>

97、<p>　　考慮到安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)，對危險(xiǎn)性較大的場所按要求采取相應(yīng)防護(hù)措施，減少對人的傷害和財(cái)產(chǎn)損失，對于排放的廢物，在經(jīng)過處理后盡可能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。</p><p><b>　　第八章 心得體會</b></p><p>　　經(jīng)過兩個星期的努力，終于把課程設(shè)計(jì)完成了，通過這次的學(xué)習(xí)，讓我收獲匪淺，學(xué)到了很多知識，比如說該如何的去設(shè)計(jì)一個生產(chǎn)工藝，該

98、如何下手，了解這方面的一些知識，同時也鍛煉了我該如何與別人一起去完成一件事，如何分工合作，如何調(diào)配好這個設(shè)計(jì)的各給部分，讓整個課程設(shè)計(jì)更快更好的順利完成。</p><p>　　雖然說在設(shè)計(jì)過程中，出了一點(diǎn)小事，就是其中一個人由于沒弄清楚自己負(fù)責(zé)的部分，導(dǎo)致有一部分重復(fù)了，不過經(jīng)過調(diào)解之后就解決了。還有就是在設(shè)計(jì)過程中會遇到一些問題，不如一些數(shù)據(jù)的查找，流程圖和反應(yīng)釜的圖該怎么畫等等，這些問題通過問老師和到圖書館或

99、網(wǎng)上查找資料終于順利的解決，非常感謝老師的指導(dǎo)。</p><p>　　除此之外，我還在設(shè)計(jì)的過程中了解到了很都東西，對設(shè)計(jì)中的原料、催化劑、產(chǎn)物和一些相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)有了進(jìn)一步的了解，對產(chǎn)物的合成工藝路線與其發(fā)展前景有了一定的認(rèn)識。對化工生產(chǎn)中用到的反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)也進(jìn)一步的了解。</p><p>　　在這此課程設(shè)計(jì)過程中我主要負(fù)責(zé)物料和能量衡算，反應(yīng)釜的選取，少部分的成本估算，工藝流程的設(shè)計(jì)以

100、及制圖的工作。這次課程設(shè)計(jì)相當(dāng)于一個綜合能力的計(jì)算，在設(shè)計(jì)過程中，學(xué)會了課程設(shè)計(jì)的一般流程，需要了解該工藝的可行性，選擇最佳工藝流程，減低生產(chǎn)成本，如何布置設(shè)備以節(jié)省空間，如何去算該生產(chǎn)工藝的物料衡算，熱量衡算，反應(yīng)釜的選型，成本的計(jì)算過等等這些基本知識，還涉及到如何利用計(jì)算機(jī)繪圖的能力，由于這學(xué)期剛學(xué)完CAXA，所以讓我對該軟件的應(yīng)用進(jìn)一步的加深，鞏固了這可課程。</p><p>　　在這短短的兩個星期中，學(xué)到

101、的知識只是一小部分而已，要想跟深入的了解必須要進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，更好的掌握對生產(chǎn)車間工藝設(shè)計(jì)這方面的知識。</p><p>　　最后再次的感謝指導(dǎo)我的老師和與我一起設(shè)計(jì)這個課程的同學(xué)，因?yàn)橛欣蠋熌闹笇?dǎo)和同學(xué)的合作讓我們能順利完成這份甲酸丙酯的車間工藝設(shè)計(jì)課程。</p><p>　　第九章 主要設(shè)備裝配圖</p><p>　　第一節(jié) 反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)圖</p>

102、<p>　　第二節(jié) 苯甲酸丙脂生產(chǎn)工藝流程圖</p><p><b>　　第十章 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉承先.對甲苯磺酸催化合成苯甲酸丙酯[J].化學(xué)工程師,2005,(17):13-14.</p><p>　　[2] 楊水金,余協(xié)卿,梁永光等,TiSiW12O40/Ti02催化合成苯甲酸丙酯[J].

103、青島大學(xué)學(xué)報(bào),2001,14(1):40-42.</p><p>　　[3]劉承先.一水硫酸氫鈉催化合成苯甲酸丙酯[J].遼寧化工,2005,34(11):482-484.</p><p><b>　　[4] 百度文庫</b></p><p>　　[5] 化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊有機(jī)卷,劉光啟等主編,ISBN號:7-5025-3760-0出版發(fā)行項(xiàng)

104、:北京-化學(xué)工業(yè)出版社2002.5.</p><p>　　[6] 化工工藝設(shè)計(jì)手冊，化學(xué)工業(yè)出版社，1986年10月第1版</p><p>　　[7] 夏清.陳常貴.化工原理(上、下冊)[M].修訂版,天津:天津大學(xué)出版社,2005</p><p>　　[8] 傅獻(xiàn)彩,陳瑞華.物理化學(xué)(上冊)[M].北京:高等教育出版社,1987:133-135</p>

105、<p>　　[9] 精細(xì)化工反應(yīng)器及車間工藝設(shè)計(jì).華東理工大學(xué)出版社：1996年11月第一版</p><p>　　[10] 化工制圖.化工出版社哈爾濱工程大學(xué)出版社2010-03-2511:03:28陶冶,謝來福著出版日期:2008-6-1ISBN:9787040239409出版社:高等教育出版社</p><p>　　[11] 化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊有機(jī)卷,劉光啟等主編,ISB