苯甲酸丙酯的車間工藝設計課程設計

1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　題 目: 年產500噸苯甲酸丙酯的車間工藝設計</p><p>　　學生：學號： 班級： </p><p>　　指導教師 成 績： </p><p><b>　　課

2、程設計任務書</b></p><p>　　題 目：年產500噸苯甲酸丙酯的車間工藝設計</p><p><b>　　指導教師： </b></p><p><b>　　本組學生：</b></p><p>　　時 間：2013年01月04日</p><p>

3、<b>　　任務與要求：</b></p><p><b>　　1．設計原始數(shù)據</b></p><p><b>　　年產量：500噸</b></p><p><b>　　年工作日：230天</b></p><p>　　生產工藝原理：以苯甲酸、正丙醇為原料，

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

5、5-205℃的餾分為產品。苯甲酸轉化率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．工藝計算</b></p><p><b>　　物料衡算</b></p><p><b&

6、gt;　　熱量衡算</b></p><p><b>　　設備計算</b></p><p><b>　　4．編制設計說明書</b></p><p><b>　　設計說明書的內容：</b></p><p><b>　　一、總論</b></p&

7、gt;<p><b>　?。?）概述</b></p><p>　　所設計產品的性能、用途和在國民經濟中或對人民生活的重要性；該產品的市場需求，該產品的生產方法及特點。</p><p><b>　?。?）文獻綜述</b></p><p>　　通過查閱國內外期刊文獻，簡述該產品的生產試驗概況，國內外的生產現(xiàn)狀和發(fā)

8、展趨勢。（1000字以上）</p><p><b>　?。?）項目來源</b></p><p><b>　　由教師指定的課題</b></p><p>　?。?）設計產品所需的主要材料的規(guī)格、來源以及水、電、汽的供應情況、結合設計地區(qū)供應情況加以說明。</p><p>　　二、生產流程和生產方案的確定

9、</p><p>　　根據查閱文獻或實際調查所掌握的情況，或依據科學試驗報告或小試結果進行放大設計，分析各種生產方法及其特點。簡要敘述自己設計所選定的生產方法的依據和特點。畫出一個簡單流程圖。</p><p><b>　　三、工藝計算</b></p><p>　　包括物料衡算與能量衡算，計算結果匯總于物料衡算表和熱量衡算表中，并將計算基準轉換為

10、生產能力的基準，包括時間基準和單位產品基準。</p><p>　　四、主要設備的工藝計算和設備選型</p><p>　　根據設計任務工作量的大小，對反應釜進行工藝計算并進行選型。并根據生產能力，按物料衡算和熱量衡算的結果，對其它設備都作為輔助設備進行選型。如泵、壓縮機、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)境保護及安全措施</p><p>　　八、設計的體會和收獲</p><p><b>　　九、參考文獻</b></p><p><b>　　十、附工程圖紙</b></p><p>　?。?/p>

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

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

14、…………………………………………………………1</p><p>　　第一節(jié) 產品介紹………………………………………………………1</p><p>　　第二節(jié) 原料介紹 ……………………………………………………1</p><p>　　第二章 生產方法的選擇和流程設計 ……………………………………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 設備計算和選型……………………………………………………8</p><p>　　第一節(jié) 反應釜的結構和材質 ………………………………………8</p><p>　　第二節(jié) 反應釜中物質的平均密度ρm 的計算 ……………………8</p><p>　　第三節(jié)

17、反應釜的計算和選型 ………………………………………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)境保護與安全措施 …………………………………………13</p><p>　　第七章 結論 ………………………………………………………………16 </p><p>　　第八章 心得體會 …………………………………………………………16</p><p>　　第九 章主要設備裝配圖 ……………………………………………

19、……17</p><p>　　第一節(jié) 反應釜結構圖 ………………………………………………18</p><p>　　第二節(jié) 苯甲酸丙脂生產工藝流程圖 ………………………………19</p><p>　　第十章 參考文獻 ………………………………………………………20</p><p><b>　　第一章 概述</b

20、></p><p><b>　　第一節(jié)產品介紹</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；有兩種異構體。(1)苯甲酸正丙酯(n-propylbenzoat)：沸點230℃，相對密度1.0276。(2)異丙酯(isopropylben-zoate)：沸點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、乙醚等有機溶劑,測得其折光率約為1.4998,產品質量好。</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，進行縮合制取。用作有機合成原料。</p><p>　　苯甲酸丙酯香氣單一，能加強和潤香氣，而且能起好香氣劑的作用，是一種由獨特特點的香料。苯甲酸丙酯用途十分廣泛,不僅應用于日化、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、樹脂等溶劑和有機合成中間體。</p>&l

23、t;p>　　目前，采用非無機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有機酸，作為酯反應催化劑既有性質穩(wěn)定、反應溫和、副反應少、設備腐蝕小、環(huán)境污染少等優(yōu)點。</p><p>　　因此本次苯甲酸丙酯的車間工藝設計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。有像乙醇氣味的無色透明液體，溶于水、乙

25、醇、乙醚。由乙烯經羰基合成得丙醛，再經還原而得。主要用來做燃料油的殺菌劑、農藥及醫(yī)藥原料、香料原料等。</p><p>　　外觀與性狀：無色液體；熔點（℃）：-127；相對密度（水=1）：0.80；沸點（℃）：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（℃）：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，用于生產醫(yī)藥、農藥的中間體正丙胺，用于生產飼料添加劑、合成香料等。丙醇在醫(yī)藥工業(yè)中用于生產丙磺舒、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、農藥生產中有許多應用，用來生產農藥胺磺靈、菌達滅、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晶，具有苯或甲醛的臭味。熔點122.13℃，沸點249℃，相對密度1.2659（15/4℃）。在100℃時迅速升華，它的蒸氣有很強的刺激性，吸入后易引起咳嗽。微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。苯甲酸是弱酸，比脂肪酸強。它們的化學性質相似，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，主要得到間位取代產。</p><p>　　分

29、子式：C7H6O2；分子量：122.1214；結構簡式：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℃）標準摩爾燃燒焓（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，也用于醇酸樹脂涂料的性能改進【用途二】主要用于抗真菌及消毒防腐【用途三】用作化學試劑及防腐劑【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?。還可用于巧克力、檸檬、橘子、子漿果、堅果、蜜餞型等食用香精中

31、。煙用香精中亦常用之?！居猛疚濉糠栏瘎豢刮⑸飫?。</p><p><b>　　3、對甲苯磺酸</b></p><p><b>　　物理性質：</b></p><p>　　分子式：C7H8O3S，M=172g/mol；</p><p>　　性狀：白色針狀或粉末狀結晶，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。不具氧化性的有機強酸。常見的是對甲苯磺酸一水合物(TsOH?H2O)或四水合物(TsOH?4H2O)。</p><p>　　指標名稱：分析純（AR）、化學純（CP）、精制級、特定級、工業(yè)優(yōu)級；外觀：白色針狀或粉末結晶；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：41℃；水溶性：可溶；沸A點：140℃（2.67kPa）；熔點：103℃~105℃</p><p><b>　　用途</b></p><p>　　廣泛用于合成醫(yī)藥、農藥、聚合反應的穩(wěn)定劑及有機合成（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>　　生產方法的選擇和流程設

34、計</p><p>　　第一節(jié) 工藝流程概述</p><p>　　合成路線概述：在反應釜中加入苯甲酸、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，加熱攪拌反應4小時，反應溫度控制在95-102℃，反應結束后，稍冷后用5%的NaHCO3中和、水洗滌，分液，用無水硫酸鎂干燥后進行蒸餾，收集前餾分，再收集195-205℃的餾分為產品。</

35、p><p>　　第二節(jié) 苯甲酸丙酯的生產工藝流程框圖：</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>　　反應參數(shù)表：</b></p><p>　　年產500t苯甲酸丙酯，每年生產230天</p>

36、;<p>　　則每天的產量為：500/230=2.2t/d</p><p>　　設計每批物料反應時間為4h，每天生產8h</p><p>　　則每天剛好分2批進行生產，每批產量為：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>　　每批產物的物質的量為：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>　　所以苯甲酸反應實際耗量：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>　　因為進料酸醇比為：1:4</p><

40、;p>　　所以正丙醇的進料量為：</p><p>　　8600.33╳4╳60.10/99%╳10-3=2088.40Kg</p><p>　　正丙醇反應實際耗量：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>　　（3）對甲苯磺酸：</b></p><p>　　因為催化劑對甲苯磺酸用量用量為占酸質量2.0%</p><p>　　所以對甲苯磺酸的進料量為：（1060.88-84.02）╳2.0%/98%=19.94Kg</p><p>　　假設反應過程不消耗催化劑，對甲苯磺酸的出料量也為19.94Kg</p><p

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

43、質量為：</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=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Q進=Q出得：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6</p><p><b>　　其中</b></p>&

45、lt;p>　　Q進：Q1—物料帶入設備的熱量，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，KJ</p><p>　　Q出：Q4—物料流出設備時帶走的熱量，KJ</p><p>　　Q5—設備各部件所消耗的熱量，KJ</p><p>　　Q6—設備向

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物料帶入設備的熱量Q1：</p><p>　　設進料溫度為25℃，蒸餾終止出料溫度為（195+205）÷2=200℃</p><p>　　根據《化工數(shù)據》中的對應狀態(tài)法估算25℃（298.15K）時，各

47、物質對應的定壓比熱容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物料帶出設備的熱量Q4</p><p>　

50、　根據《化工數(shù)據》中的對應狀態(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>　　未轉化正丙醇帶出設備熱量：</p><p>　　Q=G·CP·T==1607.65╳3.609╳473.15=2745220.49KJ</p><p>　　未轉化對甲苯磺酸帶出設備熱量：</

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：</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>　　過程熱效應為：<

56、;/b></p><p>　　Qr=∑qc（反）-∑qc（產）=2025+3326.50-（5740.74+218.14）=-607.38KJ/mol</p><p><b>　　反應吸熱量為：</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 設備計算和選型

59、</p><p>　　第一節(jié) 反應釜的結構和材質</p><p><b>　　1.結構：K型</b></p><p>　　2.材質：選用搪玻璃</p><p>　　第二節(jié) 反應釜中物質的平均密度ρm的計算</p><p>　　根據1/ρm=∑αi/ρi</p><p>　　

60、其中αi——第I中物料的質量分數(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>　　物質總體積為：M/ρ

62、m=3169.22/0.9183=3451.18L</p><p>　　第三節(jié) 反應釜的計算和選型</p><p>　　（1）確定筒體和封頭型式</p><p>　　從該反應的反應條件和反應現(xiàn)象可以得知它是屬于帶攪拌的低壓反應釜類型，根據慣例，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>　　反應物料先為液—固相類型，查表可得出，H/Di為1~1.3。該反應的狀態(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>　　反應物總體積為3451.18L，則反應釜容積為：3451.18/0.7=4930.26L，取反應釜容積為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>　　圓整至公稱直徑標準系列，取Di=1700mm。封頭取相同的內徑，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>　　反應釜

68、的規(guī)格按上述各步計算所得，對于技術參數(shù)可根據生產的實際情況選公稱容積為4000L的搪玻璃反應缸的技術參數(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>　　每天生產產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>　　則年耗苯甲酸的費用為：449.3536╳9000=404.41824萬元</p><p><b>　　2、正丙醇</b></p><p>　　每天生產產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>　　每天生產產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)經濟指標：</b></p><p>　　每一噸水的費用1.2元，則</p><p>　　年消耗費用：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>　?。?）經濟指標：</b></p><p>　　每一度電費油為0.7元，則</p><p>　　年消耗費油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計算</p><p><b>　　（1）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>　?。?）經濟指標</b></p><p>　　每一噸水的費用1.2元，則

81、</p><p>　　年消耗費用：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)境保護措施</p><p><b>　　1環(huán)境保護</b></p><p>　?。?）“三廢”的來源

82、：</p><p>　　在生產過程中，生產過程中工業(yè)廢水的主要來源水洗產生的廢水；反應生成的廢液；以及對甲苯磺酸、未反應正丙醇、苯甲酸等。</p><p>　　治理過程：由于苯甲酸是用途廣泛的有機合成原料，特別是其酯類，包括苯甲酸丙酯香氣單一，能加強和潤香氣，而且能起好香氣劑的作用，是一種由獨特特點的香料。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、應混合液用常壓蒸餾回收對甲苯磺酸，達到循環(huán)利用溶劑的目的，提高經濟效益；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)保又經濟。</p><p><b>　　2.安全措施</b></p><p><b>　?。?）苯甲酸丙酯</b></p><p><b>　　泄漏應急處理</b><

84、;/p><p>　　迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，并進行隔離，嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿消防防護服。盡可能切斷泄漏源。防止進入下水道、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：構筑圍堤或挖坑收容；用泡沫覆蓋，降低蒸氣災害。用防爆泵轉至槽車或專用收集器內，回收或運至廢物處理場所處置。</p><

85、;p><b>　　防護措施</b></p><p>　　呼吸系統(tǒng)防護：一般不需要特殊防護，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：戴安全防護眼鏡。</p><p>　　身體防護：穿防靜電工作服。</p><p>　　手防護：戴一般作業(yè)防護手套。</p><

86、p>　　其它：工作現(xiàn)場嚴禁吸煙。保持良好的衛(wèi)生習慣。</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>　　（2）正丙醇</b></p><p>　　健康危害：接觸高濃度蒸氣出現(xiàn)頭痛、倦睡、共濟失調以及眼、鼻、喉刺激癥狀?？诜芍聬盒?、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)生化學反應或引起燃

89、燒。在火場中，受熱的容器有爆炸危險。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴散到相當遠的地方，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，直至滅火結束。處在火場中的容器若已變色或從安全泄壓裝置中產生聲音，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烈刺激作用。吸入后，可引起喉、支氣管的痙攣、水腫，化學性肺炎或肺水腫。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，具強刺激性。</p><p>　　應急處理：隔離泄漏污染區(qū)，限制出入。切斷火源。建議應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，收集回收或運至廢物處理場所處置。</p><p>　　操作注意事項：密閉操作，局部排風。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規(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。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統(tǒng)和設備。避免產生粉塵。避免與

92、氧化劑、堿類接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。</p><p><b>　　（4）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、眼和皮膚產生刺激。該品在一般情況下接觸無明顯的危害性。危險特性，遇高熱接觸，有引起燃燒的危險。泄漏應急處理</p&g

93、t;<p>　　隔離泄漏污染區(qū)，周圍設警告標志，切斷火源。應急處理人員戴好防毒面具，穿一般消防防護服。用清潔的鏟子收集于干燥潔凈有蓋的容器中，運至廢處理場所。如大量泄漏，收集回收或無害處理后廢棄。防護措施</p><p>　　呼吸系統(tǒng)防護：空氣中濃度超標時，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：戴化學安全防護眼鏡。防護服：穿防酸堿工作服。手防護：戴防化學品手套。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 結論</b></p><p>　　通過對苯甲酸丙酯性質、用途及應用前景的分析，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、產品收率、環(huán)境保護與安全生產等因素的基礎上，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計。在考慮設計方案時，考慮到中小企業(yè)的需要，確定了年產500噸的設計規(guī)模，具有投資少、見效快的優(yōu)點

96、。而且在設計酯化工序中，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上選擇了主要設備，結合所輸送介質的特性確定了各設備的材質，根據各設備所儲存或處理物料量，確定了各設備的型號、規(guī)格。</p>

97、<p>　　考慮到安全生產和環(huán)境保護，對危險性較大的場所按要求采取相應防護措施，減少對人的傷害和財產損失，對于排放的廢物，在經過處理后盡可能達到國家排放標準。</p><p><b>　　第八章 心得體會</b></p><p>　　經過兩個星期的努力，終于把課程設計完成了，通過這次的學習，讓我收獲匪淺，學到了很多知識，比如說該如何的去設計一個生產工藝，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，如何調配好這個設計的各給部分，讓整個課程設計更快更好的順利完成。</p><p>　　雖然說在設計過程中，出了一點小事，就是其中一個人由于沒弄清楚自己負責的部分，導致有一部分重復了，不過經過調解之后就解決了。還有就是在設計過程中會遇到一些問題，不如一些數(shù)據的查找，流程圖和反應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、網上查找資料終于順利的解決，非常感謝老師的指導。</p><p>　　除此之外，我還在設計的過程中了解到了很都東西，對設計中的原料、催化劑、產物和一些相關的化學物質有了進一步的了解，對產物的合成工藝路線與其發(fā)展前景有了一定的認識。對化工生產中用到的反應釜的結構也進一步的了解。</p><p>　　在這此課程設計過程中我主要負責物料和能量衡算，反應釜的選取，少部分的成本估算，工藝流程的設計以

100、及制圖的工作。這次課程設計相當于一個綜合能力的計算，在設計過程中，學會了課程設計的一般流程，需要了解該工藝的可行性，選擇最佳工藝流程，減低生產成本，如何布置設備以節(jié)省空間，如何去算該生產工藝的物料衡算，熱量衡算，反應釜的選型，成本的計算過等等這些基本知識，還涉及到如何利用計算機繪圖的能力，由于這學期剛學完CAXA，所以讓我對該軟件的應用進一步的加深，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一步的學習，更好的掌握對生產車間工藝設計這方面的知識。</p><p>　　最后再次的感謝指導我的老師和與我一起設計這個課程的同學，因為有老師您的指導和同學的合作讓我們能順利完成這份甲酸丙酯的車間工藝設計課程。</p><p>　　第九章 主要設備裝配圖</p><p>　　第一節(jié) 反應釜結構圖</p>

102、<p>　　第二節(jié) 苯甲酸丙脂生產工藝流程圖</p><p><b>　　第十章 參考文獻</b></p><p>　　[1] 劉承先.對甲苯磺酸催化合成苯甲酸丙酯[J].化學工程師,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、青島大學學報,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] 化學化工物性數(shù)據手冊有機卷,劉光啟等主編,ISBN號:7-5025-3760-0出版發(fā)行項

104、:北京-化學工業(yè)出版社2002.5.</p><p>　　[6] 化工工藝設計手冊，化學工業(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:天津大學出版社,2005</p><p>　　[8] 傅獻彩,陳瑞華.物理化學(上冊)[M].北京:高等教育出版社,1987:133-135</p>

105、<p>　　[9] 精細化工反應器及車間工藝設計.華東理工大學出版社：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] 化學化工物性數(shù)據手冊有機卷,劉光啟等主編,ISB