年產2000噸月桂酸甘油酯車間初步設計-資料下載頁

【導讀】此設計為年產2000噸月桂酸甘油酯車間初步設計。本文闡述了月桂酸甘油酯的生。產流程以及設備的布置情況。介紹了甘油、月桂酸、月桂酸甘油酯的物化性質，根據月。桂酸甘油酯的性質確定生產流程路線。甘油和月桂酸在催化劑的作用下發生酯化反應得。并指出原料和產品都具有一定的粘性，說明了儲存方法和處理措施。而且對月桂酸甘油酯的市場現狀及前景作了調查，從而確定了產品的市場定位。品在乳制品業、畜牧業、工業生產等方面的應用作了簡單介紹。備計算以及設備選型，從而確定了設備具體型號。并用AutoCAD繪制車間平立面布置。圖、主要設備裝配圖及手繪帶控制點的工藝流程圖。最終完成20000字的畢業設計說明

　　

【正文】 ），還具有 “一反 ”（化學反應產生的熱效應 —吸收或放熱）。物質在整個過程中發生質量的傳遞和能量的變化。這樣的化工計算稱為熱量衡算 [3]。 化工生產中，能量衡算概括起來應用于以下幾個方面： (1) 確定效率 如流體輸運、攪拌、粉碎等單元操作中所需效率。 (2) 確定熱量或冷量 如蒸發、蒸餾、冷凝、冷卻、閃蒸等所 需要的熱量或冷量。 (3) 確定供熱效率或放熱效率 如化學反應中，由于熱效應（使體系的溫度上升或下降）需確定的熱量或冷量。 (4) 確定節能措施 為充分利用余熱，降低總能量消耗所采用的相應措施。 熱量衡算及所需媒質的量 熱平衡式： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6； （ 21） 式中 Q1—處理物料時需要的熱量 kJ； Q2—加熱劑或冷卻劑與設備和物料傳遞的熱量（符號規定加熱劑加入熱量為 “＋ ”，冷卻劑吸收熱量為 “－ ”） kJ； Q3—過程的熱效應（符號規定放熱為 “＋ ”,過程吸熱為 “－ ”，注意： Q 與熱焓符號相反，即 Q=－ ?H。如過程放熱則 ?H 為 “－ ”，則 Q 為 “＋ ”） kJ； Q4—離開設備物料帶出的熱量 kJ； Q5—設備各部件所消耗的熱量 kJ； Q6—設備向四周散失的熱量，又稱熱損失 kJ。 物料平衡表： 酯化反應器： 表 24 反應器進口物料平衡表 組分 kg/批 分子量 月桂酸 甲醇 合計 1 齊齊哈爾大學畢業設計（論文） 15 表 25 反應器出口物料平衡表 組分 kg/批 分子量 月桂酸甘油酯 1 水 剩余月桂酸 剩余甘油 雜質 合計 1 以 0℃ 為計算基準： 月桂酸預熔罐 E105 預熱 25 ℃ KPa 由于月桂酸比熱容無法從表中直接查得，則有 Missenard 法計算 Cpl 。 Missenard 法計算公式為： ??i iniCplCpl ,式中 i代表 i型基團， ni 是 i基團 的數目 Cpl ,i為相應 i 基團各參數。 25 ℃ 時各基團貢獻參數由《精細化工反應器及車間工藝設計》（華東理工大學出版社 ） 查得并列于下表： 表 26 25℃ 時各基團貢獻參數 —CH3 —CH2— —COOH Cpl=+10+= J/molk 2 7 9 ??????? Tm C p lQ 月桂酸 kJ V102 儲罐 25 ℃ 25 ℃ 時甘油的比熱容由《化學化工物性數據手冊》有機卷（化學工業出版社） 。查得為： J/molk 4 6 8 1 6 7 ??????? Tm C p lQ 甘油 kJ 反應器 R101 反應溫度為： 170 ℃ 654321 ????? Q1—處理物料時需要的熱量 kJ； Q2—加熱劑或冷卻劑與設備和物料傳遞的熱量 kJ； Q3—過程的熱效應 kJ； Q4—離開設備物料帶出的熱量 kJ； Q5—設備各部件所消耗的熱量 kJ； 齊齊哈爾大學畢業設計（論文） 16 Q6—設備向四周散失的熱量，又稱熱損失 kJ。 Q5， Q6—可忽略不計則： 3142 ??? Q1 處理物料時需要的熱量的計算： ????? 甘油月桂酸 Q kJ Q4 離開設備物料帶出的熱量的計算： 同理由 Missenard 法計算計算月桂酸甘油酯和月桂酸 170 ℃ 時 Cpl 。 170 ℃ 時各基團貢獻參數由《精細化工反應器及車間工藝設計》華東理工大學出版社查得并列于下表： 表 27 170℃ 時各基團貢獻參數 —CH3 —CH2— —COO— —COOH —CH— —OH 月桂酸甘油酯的計算： Cpl =+1231+++2= J/molk 3 6 0 4 4 . 0 7 3 ??????? Tm C p lQ 月桂酸甘油酯 kJ 月桂酸的計算 : Cpl =+10+= J/molk 2 5 5 0 . 3 ??????? Tm C p lQ 月桂酸 kJ 甘油的計算： 170 ℃ 時甘油的比熱容由《化學化工 物性數據手冊》有機卷，化學工業出版社。查得為： J/molk 0 4 0 21 7 5 29 2 . 0 0 4 ??????? Tm C p lQ 甘油 kJ 水的計算： 170 ℃ 時水的比熱容由《化學化工物性數據手冊》有機卷（化學工業出版社）。查得為： kJ/kgk 9 1 31 7 03 7 8 . 0 17 0 . 0 1 ??????? Tm C p lQ 水 kJ 雜質的計算設雜質為水： 1 91 7 03 7 2 . 6 2 ??????? Tm C p lQ 水 kJ 齊齊哈爾大學畢業設計（論文） 17 則 雜質水甘油月桂酸月桂酸甘油酯 ?????4 =436 +22 +29 +2 +=491 kJ Q3 過程的熱效應的計算： 由于某些物質的生成熱不能直接從物性表中查得所以選擇估算的方法。 由《精細化工反應器及車間設計》（華東理工大學出版社）出版查得由卡拉奇法估算物質標準燃燒熱的公式為： ? ??? knq c n： 化合物燃燒時電子轉移數，其值 n=燃燒氧原子數 2 ； △：取代基和鍵的校正值； K：分子中同樣取代基的數目； 0cq ：標準燃燒熱； 月桂酸的計算： CH3(CH2)10COOH+O2 ? ?? 12CO2+12H2O n=342=68 由于 —COOH 不校正，則 0cq =68=7 kJ/mol 由 0fq 與 0cq 之間的換算公式如下： 0fq = iqni a? )( 0 0cq （ 21） 0fq ：物質標準生成熱 kJ/mol； 0cq ：物質標準燃燒熱 kJ/mol； 0aq ：組成該化合物的各元素標準燃燒熱 kJ/mol（其值見表）； n：化合物中同種元素的原子數： 表 28 元素的燃燒熱 元素燃燒過程 元素燃燒熱， kJ/mol C ? ?? CO2 H ? ?? H2O 齊齊哈爾大學畢業設計（論文） 18 0fq =12+24= kJ/mol 月桂酸甘油酯： CH3(CH2)10COOCH3+ ? ?? 15CO2+15H2O n=412=82 由表查得 月桂酸甘油酯? = 0cq =82+=9 kJ/mol 0fq =15+30 =1 kJ/mol 水的反應焓由《化學化工物性數據手冊》有機卷（化學工業出版社）查得為：△ 0fH = kJ/kg==12 kJ/mol 由于 0fq = △ 0fH ，則 0fq = kJ/kg=12 kJ/mol 甘油的生成熱由《化 學化工物性數據手冊》有機卷（化學工業出版社）查得為0fq = kJ/mol則 0fq =（ 1 ） （ ） =11 kJ/mol 則總反應熱為： （ 11 ） =46 kJ 計算 Q2 加熱劑或冷卻劑與設備和物料傳遞的熱量的計算： 8 0 6 1 6 6 6 7 4 7 9 1 4 2 93142 ????? ）（ kJ 換熱器 E101 170 ℃ →40 ℃ 甘油的比熱容由《化學化工物性數據手冊》有機卷（化學工業出版社）。查得為：40 ℃ 時 Cpl= J/molk 170 ℃ 時 Cpl= J/molk 170 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。170=29 kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =247。40=5 kJ 由于月桂酸和月桂 酸甘油酯比熱容無法從表中直接查得，則有 Missenard 法計算Cpl 。 Missenard 法計算公式為： ??i iniCplCpl ,式中 i代表 i 型基團， ni 是 i 基團的數目 , Cpli為相應 i基團各參數。 40 ℃ 時各集團貢獻參數由《精細化工反應器及車間工藝設計》（華東理工大學出版社）查得并列于下表： 齊齊哈爾大學畢業設計（論文） 19 表 29 40℃ 時各基團貢獻參數 —CH3 —CH2— —COO— —CH— —OH —COOH 44 170 ℃ 時各基團貢獻參數由《精細化工反應器及車間工藝設計》華東理工大學出版社查得并列于下表： 表 210 170℃ 時各基團貢獻參數 —CH3 —CH2— —COO— —COOH —CH— —OH 月桂酸甘油酯的計算： 40 ℃ 時 Cpl = J/molk 170 ℃ 時 Cpl = J/molk 170 ℃ 時 TmCplQ ??1 =1 247。170=436 kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =1 247。40=86 kJ 月桂酸的計算： 40 ℃ 時 Cpl = J/molk 170℃ 時 Cpl = J/molk 170 ℃ 時 TmCplQ ??1 =99%247。170=22 kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =99%247。40=4 kJ 雜質的計算設雜質為 水： 水的比熱容由《化學化工物性數據手冊》有機卷（化學工業出版社）。查得為： 170 ℃ 時 Cpl = kJ/kgk 40℃ 時 Cpl = kJ/kgk 170 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。170= kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =247。40= kJ 則換熱器 E101 的熱 負荷為： Q=Q1Q2=391 kJ 換熱器 E103 170 ℃ →40 ℃ 由于月桂酸比熱容無法從表中直接查得，則有 Missenard 法計算 Cpl 。 Missenard 法計算公式為： ??i iniCplCpl ,式中 i代表 i型基團， ni 是 i基團的數目 Cpl ,i為相應 i 基團各參數。 40 ℃ 時各基團貢獻參數由《精細化工反應器及車間工藝設計》（華東理工大學出版齊齊哈爾大學畢業設計（論文） 20 社）查得并列于下表： 表 211 40℃ 時各基團貢獻參數 —CH3 —CH2— —COOH 170 ℃ 時各基團貢獻參數由《精細化工反應器及車間工藝設計》（華東理工大學出版社）查得并列于下表： 表 212 170℃ 時各基團貢獻參數 —CH3 —CH2— —COOH 月桂酸的計算： 40 ℃ 時 Cpl = J/molk 170 ℃ 時 Cpl = J/molk 170 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。170= kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =247。40=4716 kJ 水的比熱容由《化學化工物性數據手冊》有機卷（化學工業出版社）。查得為： 170 ℃ 時 Cpl = kJ/kgk 40℃ 時 Cpl = kJ/kgk 170 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。170=2 kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =247。40= kJ 則換熱器 E103 的熱負荷為： Q=Q1Q2=2 kJ 換熱器 E102 40 ℃ →120 ℃ 甘油的比熱容由《化學化工物性數據手冊》有機卷（化學工業出版社）。查得為：40 ℃ 時 Cpl = J/molk 120 ℃ 時 Cpl = J/molk 120 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。170=29 kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =247。40=5 kJ 由于月桂酸甘油酯比熱容無法從表中直接查得，則有 Missenard 法計算 Cpl 。Missenard 法計算公式為： ??i iniCplCpl ,式中 i代表 i 型基團， ni 是 i基團的數目 Cpl ,i為相應 i基團各參數。 40 ℃ 時各集團貢獻參數由《精細化工反應器及車間工藝設計》（華東理工大學出版齊齊哈爾大學畢業設計（論文） 21 社）查得并列于下表： 表 213 40℃ 時各基團貢獻參數 —CH3 —CH2— —COO— —CH— —OH 59 44 120 ℃ 時各基團貢獻參數由《精細化工反 應器及車間工藝設計》（華東理工大學出版社）查得并列于下表： 表 214 120℃ 時各基團獻參數 —CH3 —CH2— —COO— —CH— —OH 月桂酸甘油酯的計算： 40 ℃ 時 Cpl = J/molk 170 ℃ 時 Cpl = J/molk 120 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。170=436 kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =247。40=86 kJ 水的比熱容由《化學化工物性數據手冊》有機卷（化學工業出版社）。查得為： 120 ℃時 Cpl = kJ/kgk 40 ℃ 時 Cpl = kJ/kgk 酸 : 堿 : 水 =1:1:1 中和釜中的月桂酸為： 99%247。= mol 酸堿中和生成水的量為 = kg/批，雜質為水的量 kg/批 進入換熱器 E102 的總水量為 kg/批 120 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。170=3 kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =247。40= kJ 則換熱器 E102 的熱負荷為： Q=Q1Q2=376 kJ 換熱器 E104 180 ℃ →40 ℃ 由于月桂酸甘油酯比熱容無法從表中直接查得，則有 Missenard 法計算 Cpl 。Missenard 法計算公式為： ??i iniCplCpl ,式中 i代表 i 型基團， ni 是 i基團的數目 Cpl ,i為相應 i基團各參數。 40 ℃ 時各集團貢獻參數由《精細化工反應器及車間工藝設計》查的并 列一下表： 表 215 40℃ 時各基團貢獻參數 —CH3 —CH2— —COO— —CH— —OH 59 44 齊齊哈爾大學畢業設計（論文） 22 180 ℃ 時各基團貢獻參數由《精細化工反應器及車間工藝設計》（華東理工大學出版社）查得并列于下表 [13]： 表 216 180℃ 時各基團貢獻參數 —CH3 —CH2— —COO— —CH— —OH 月桂酸甘油酯的計算： 40 ℃ 時 Cpl= J/molk 180 ℃ 時 Cpl= J/molk 180 ℃ 時 TmCplQ ??1 =1 247。180=436 kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =1 247。40=86 kJ 則換熱器 E104 的熱負荷為： Q=Q1Q2=349 kJ 脫醇精餾搭的熱量衡算： 表 217 脫醇塔進出口物料平衡表 組分 kg/批 分子量 月桂酸甘油酯 1 水 剩余甘油 雜質 合計 1 水的比熱容由《化學化工物性數據手冊》有機卷（化學工業出版社）。查得為： 180 ℃ 時 Cpl= kJ/kgk 40 ℃ 時 Cpl= kJ/kgk 180 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。180=3 kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =247。40= kJ 甘油的比熱容由《化學化工物性數據手冊》有機卷（化學工業出版社）。查得為：40 ℃ 時 Cpl= J/molk 180 ℃ 時 Cpl= J/molk 180 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。180=31 kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =247。40=5 kJ 由于月桂酸甘油酯比熱容無法從表中直接查得，則有 Missenard 法計算 Cpl 。Missenard 法計算公式為： ??i iniCplCpl ,式中 i代表 i 型基團， ni 是 i基團的數目 Cpl ,i為相 應 i基團各參數。 齊齊哈爾大學畢業設計（論文） 23 40 ℃ 時各基團貢獻參數由《精細化工反應器及車間工藝設計》（華東理工大學出版社）查得并列于下表： 表 218 40℃ 時各基團貢獻參數 —CH3 —CH2— —COO— —CH— —OH 59 44 180 ℃ 時各基團貢獻參數由《精細化工反應器及車間工藝設計》（華東理工大學出版社）查得并列于下表 ： 表 219 180℃ 時各基團貢獻參數 —CH3 —CH2— —COO— —CH— —OH 月桂酸甘油酯的計算： 40 ℃ 時 Cpl= J/molk 180 ℃ 時 Cpl= J/molk 180 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。180=436 kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =247。40=86 kJ 雜質的計算設雜質為水： 水的比熱容由《化學化工物性數據手冊》有機卷（化學工業出版社）。查得為： 180 ℃ 時 Cpl= kJ/kgk 40 ℃ 時 Cpl= kJ/kgk 180 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。180= kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =247。40= kJ 則脫醇精餾塔的熱負荷為： Q=Q1Q2=378 kJ 換熱器計算： 以冷凝器 E101 的計算為例： 熱負荷 Q=78 kJ 管殼式換熱器總傳熱系數由《化工設計手冊第三版》，上冊（化學工業出版社）查得 640 W/m2k 冷凝器給水溫度 30 ℃ ，回水溫度 40 ℃ 壓力均為 MPa ??T 10 ℃ 則： A=Q/K T? =78 10= m2 冷凝器 E101 的換熱面積為 m2 齊齊哈爾大學畢業設計（論文） 24 第 3 章 設備選型 選型原則 設備選型即是從多種可以滿足相同需要的不同型號、規格的設備中，經過技術經濟的分析評價，選擇最佳方案已作出購買決策。合理選擇設備，使有限的資金發揮最大的經濟效益。 設備選型首選應考慮的問題是生產上適用，只有生產上使用的設備才能發揮經濟效益；其次，技術上先進技術上先進必須以生產使用為前提，已獲得最大經濟效益為目的；最后把生產 上適用、經濟上先進與經濟上合理統一起來。 設備選型應遵循的原則如下： (1) 滿足工藝要求 設備的選型和計算必須充分考慮工藝上的要求。力求做到技術上先進，經濟上合理也就是選用的設備能與生產規模相適應，并且應該獲到最大的單位產量。 (2) 設備成熟可靠 作為工業生產，不允許不成熟未經生產考驗的設備用于設計。設計中所選用的設備不但技術性能可靠，設備材質也要可靠。 (3) 盡量采用國產設備