5000ta松香酯生产工艺设计正文

5000ta松香酯生产工艺设计正文内容摘要：

于 （ 2）甘 油： 甘油的重要用途是制取三硝酸甘油酯，三硝酸甘油酯是无色或淡黄色有油状物，微溶于水，溶于丙酮、醚等有机溶剂中。 它是非常容易爆炸的物质，稍受震 动就能引起猛烈爆炸，爆炸时分解成氮气、二氧化碳、水蒸气和氧气，并放出大量的热。 现在一般是把三硝酸甘油酯吸收在木屑、硅藻土等多孔性物质里，以及跟一定量的硝化棉、硝酸铵等物质混合，制成甘油炸药，应用广西大学毕业设计 5000t/a 松香 甘油 酯生产工艺设计 15 于爆破工程和国防上。 硝酸甘油酯在生理上有扩张血管的作用，用作心脏病急救药。 甘油的另一重要用途是制备醇酸 树脂 ，而醇酸树脂是醇酸瓷漆的原料。 甘油有甜味、无毒，在食品工业上可作为甜味添加剂。 甘油具有很强的吸水性，烟草、皮革用甘油处理后可防霉、不变硬、使皮革柔软。 它对皮肤无刺激作用，涂上皮肤上可以滋润皮肤。 因为它的吸水性，在 许多软膏制品(如牙膏、香脂、医用软膏等 )中加入一定量的甘油后可以防止干结。 甘油的水溶液的冰点很低，例如 %的甘油溶液的冰点为 ℃ ，所以，甘油水溶液可以作防冻剂和致冷剂。 此外，甘油还作为润湿剂、润滑剂应用于印刷、纺织、机械加工等方面。 生产工艺流程图 松香酯生产工艺流程图见附录中附图的附图 1。 生产流程说明： 将原料松香投入松香熔解釜，加热熔化，并通 CO2，松香熔化后，借真空吸入反应锅中。 开始搅拌，搅拌速度为 100r/min。 松香投入的初始温度一般都为 20。 C，我们设计在温度 C 进 行松香液放出，进入反应釜。 在进行 酯化反应时候，为了缩短酯化反应时间，提高酯的透明度和软化点，可加氧化锌。 氧化锌的加入量按照原料配比进行投料，抽真空 ，边抽真空边升温。 在酯化反应过程 中 ，我们应当严格控制温度及掌握 好 酯化反应的时间，当升温到 200。 C 时，开回流冷凝器的冷却水。 冷凝器用以冷凝酯化时蒸出的水和甘油蒸汽。 逐渐加入甘油，边加边升温，升至 260 时维持 3h。 维持完毕，再升温至 290 2。 C，维持 5h。 然后放冷却水，抽真空 3h。 蒸出剩余的甘油和 水，抽真空完毕后，在 270 以下抽样化验。 酸值在 10以下溶于苯中为清晰为合格。 抽样分析样品合格后，通入二氧化碳气体， 借CO2 压力（ ）将成品压出包装。 第二节 工艺计算 由于原料为松香，不具有季节性，因此松香进入工厂的数量不随季节而变化。 年产松香 甘油 酯 5000 吨的工厂，在本设计中以年生产时间 250 天计算，每天生产量为 20吨，每小时平均产量松香酯 吨，即 833(kg/h)。 广西大学毕业设计 5000t/a 松香 甘油 酯生产工艺设计 16 本设计的工艺流程中的酯化反应： 反应中物料摩尔比： 松香 ∶ 甘油 ∶ 甘油酯：水 =3∶ 1∶ 1∶ 3 分子量比： 松香 ∶ 甘油 ∶ 甘油酯 ∶ 水 =302∶ 92∶ 944∶ 18 物料衡算 （ 1）进料： W 松香 = 302 3 833944 = kg/h W 甘油 = 833 92944 = kg/h 因为在生产过程中存在原 料的被真空抽出，本设计中， 抽出量按 3%计算，则实际生产投料量： W 松香 = 247。 （ 100%— 3%） = kg/h W 甘油 = 247。 （ 100%— 3%） = kg/h 氧化锌加入量按原料配比计算： 特级松香 ∶ 氧化锌 =100∶ W 氧化锌 =  = kg/h 总投料量 W = ＋ + = kg/h （ 2）出料： 在原料松香的 3%在抽真空时被抽出里面 ，其中松节油按 60%计算，则松香为 40% W 松香 = 3% 40% = kg/h W 松节油 = 3% 60% = kg/h 酯化反应生成的水 W 水 =（ 650+650） 18 3247。 944 =甘油蒸汽量： W 甘油 = 3%= kg/h 产品出量： W 甘油酯 = 650 kg/h W 浅色甘油酯 = 650 kg/h 广西大学毕业设计 5000t/a 松香 甘油 酯生产工艺设计 17 催化剂氧化锌的量： W 氧化锌 = kg/h 黑香产出量： = kg/h W 出 = + + 1300 + + + + = kg/h 表 4— 3 物料平衡表 进 料 （单位： kg/h） 出 料 （单位： kg/h） 名称 数量 名称 数量 溶解釜 真空抽出物 松香 松香 酯化反应釜 松节油 甘油 甘油蒸汽 氧化锌 氧化锌 水 蒸馏釜 产品出量 总计 总计 热量衡算 已知：松香比热： kJ/kg ℃ 松香熔解热： kJ/kg 松节油比热： kJ/kg ℃ 松节油汽化热： kJ/kg 甘油比热： kJ/kg ℃ 水的比热： kJ/kg ℃ 广西大学毕业设计 5000t/a 松香 甘油 酯生产工艺设计 18 水的汽化热： （ 1）需热量 设松香进入熔化系统时的温度为 20℃，加热熔化，当温度升至 160℃，借真空吸入 到酯化反应锅 和蒸馏锅。 ① 熔化工序松香热量为： Q1 = （ 160－ 20） = （ kJ/h） 在该工序中还存在一熔解热，即松香熔解热 Q2 = = （ kJ/h） 热损失按 3%计算 ： Q3= （ + ） 3% = （ kJ/h） 该工序总热量： Q 总 1= + + = （ kJ/h） ② 酯化反应锅热量计算： 在反应锅中，存在放热反应，但在酯化过程中我们是加热过程，而且该热反应的热能很少，所以该热效应不考虑。 该工段中由于加入的催化剂氧化锌的量比较小，所以在热量衡算中就不做考虑。 松香加入到酯化反应锅时的初始温度为 160℃ ，在反应过程中达到最高温度为 290℃，则在该过程中松香的热量为： Q4 = （ 290－ 160） = （ kJ/h） 甘油热量：设甘油加入的平均温度为 20℃ Q5 = （ 290－ 20） =（ kJ/h） 该工段的热损失按 5%计算： Q6 =（ + ） 5% = 广西大学毕业设计 5000t/a 松香 甘油 酯生产工艺设计 19 则酯化反应锅总热量： Q 总 2= + + = （ kJ/h） ③ 抽真空阶段 设系统最后抽真空阶段温度为 290℃，则各物质的热量各为： 在原料松香的 3%抽出量里面 ，其中松节油按 60%计算，则松香为 40% Q 松节油 = = （ kJ/h） 已知水的汽化热： 则水带走的热量： Q 水 = = （ kJ/h） 在抽真空过程有极少量的松香和甘油蒸汽抽出 ,该部分由于抽出量非常少 ,所以本设计在热量衡算的计算上就 不做考虑。 所以整个工艺流程输入热量为： Q 输入 = Q 总 1+ Q 总 2+ Q 松节油 + Q 水 = ＋ ＋ ＋ = kJ/h （ 2）供热量 整个工艺过程所需热量全部由导热油供给。 表 4— 4 热量平衡表 需 热（单位： KJ/h） 供 热（单位： KJ/h） 名称 数量 名称 数量 熔解釜 松香需热量 导热油 松香熔解热 损失热 酯化反应釜 甘油需热量 广西大学毕业设计 5000t/a 松香 甘油 酯生产工艺设计 20 松香需热量 热损失 抽真空过程 水汽化热 松节油汽化热 总计 总计 第五章 生产设备设计 本设计采用间歇式生产工艺，设备主要为熔化锅及酯化反应锅。 而设备的选择和计算必须充分考虑工艺上的要求，力求做到技术上先进，经济上合理，亦即选用的设备能与生产规模相适应，并应获得最大的单位产量；能适应产品品种变化的要求，并确保产品质量；能降低劳动强度，提高劳动生产率；能降低原材料及相应的公用工程（水、电、汽）的单耗；能改善环境保护；设备制 造较易得到，操作及维修保养方便；同时设计中所选用的设备不但要保证技术性能要可靠，设备材质也要保证可靠。 第一节 主要设备尺寸的计算 熔解釜 的参数计算 本设计松香甘油酯日产量为 20t,设四个酯化釜，一个 熔解釜。 则每个酯化釜日产松香甘油酯为 5t,而 熔解釜 为了保证正常生产需要，就必须每锅融化松香量为 5t，既 5000kg. 立式熔解釜实际上是一个圆筒体，上下各加一个封头而成。 立式熔解釜的下部设有直接导热油盘管。 它的基本结构 如图 （图 2）。 松香从顶部的某个位置加入，因为它是用来熔解松香的，所以它的底部有加热盘管。 当 松香熔解到一定程度后从底部排入酯化釜。 主体主要是由圆筒体和上下封头焊接构成。 （ 1）熔解釜圆筒尺寸计算： 已知松香在常温下密度为 103 kg/m3 则 5000 kg 松香的体积： V= 10 = m3 广西大学毕业设计 5000t/a 松香 甘油 酯生产工艺设计 21 设熔化锅直径： D= m 由 V= 24DH 得 H= 24VD = 24  = m 考虑到工艺条件，取值 m 由于松香融化后体积会有一定的膨胀，所以在设计上就要求在松香脂液面上方留有一定的空隙，设液面到锅顶高度为 m，最后熔解釜高度值 ： H= + = m 松香酯生产工艺流程所用的熔解器结构图见附录中附图的附图 2。 （ 2） 圆筒的强度计算 在生产中熔解器一般情况的工作压力为常压，但由于开工和停工的需要，压力可能相对较高，所以设计压力比正常工作的压力要高一些，以减少意外情况的发生。 本设备设计压力 PC= 105 Pa,工作压力 P= 105 Pa。 对于中低压钢制化工容器，所应用的是 《化工设备机械基础》（华东理工大学出版社 第二版） 中的第三强度理论。 在内压薄壁圆筒内的最大主应力是周向应力，其值为 PDN/2S0，而 Ｏ 3=0，圆筒强度条件为： PCDN/2S00≤ ［ σ ］ （ 51） 如果筒体是钢板卷焊而成 ,则因焊缝金属的强度往往低于筒体材料的强度 ,降低了筒体的承载能力。 为了使用安全，故筒体材料的许用应力 ［ σ ］应降某一倍数使用，即乘上一个小于 1 的焊缝系数φ， 故 PCDN/2S00≤ ［ σ ］ φ （ 52） 式中平均直径 DN用容器的内径 Di表示则 PC（ Di+ S0） /2S0≤ ［ σ。