柠檬酸三正丁酯物料衡算 yxdf》1

2柠檬酸三正丁酯的物料衡算
2.2基础数据
年产量3000吨TBC，质量分数98%，年工作日300天。

2.2.1酯化过程：
原料：柠檬酸质量分数98%
正丁醇质量分数98%
为了提高柠檬酸转化率，用正丁醇过量的方法，原料配比n(柠檬酸)：n(正丁醇)=1：4；
催化剂固体超强酸加入量为柠檬酸量的1%(质量分数)。

反应温度：135-140℃；反应时间：每批物料处理时间4h；
柠檬酸三丁酯收率：98%。

2.2.4中和及分离过程
质量分数为5%Na2C03的加入量为按残余酸计算消耗碱的理论量的5倍；
2.2.5水洗及分离过程
水的加入量和物料量的质量比为1.2：1，洗三次
2.2.6脱色过程
活性炭加入量为物料量的5%(质量分数)；脱色温度60℃；
2.3物料衡算
结合化工企业生产特点，一个班产(4小时)为计算基准。

2.3.1各操作单元每班所得ATCB的质量
根据物料衡算，由各单元收率得
①产品TCB量：（3000×1000）÷（300×2）=5000kg
产品中纯TBC的量：5000×0.98=4900kg
②脱色及压滤过程：4900÷0.99=4949.49kg
③水洗分离过程：由于酯的溶解度小于0.002%，水洗三次，在水洗中的损失量小于0.006%（小于1%），按1%计算。

4949.49÷0.99=4999.48kg
④中和分离过程：酯在碱中的溶解度相当于在水中的溶解度小于0.002%（小于1%），按1%计算。

4999.48÷0.99=5049.98kg
⑤酯化过程：5049.98÷0.98=5153.04kg
反应式：C6H8O7 + 3C4H9OH C18H32O7 + 3H2O 1923*703603*18
纯柠檬酸的量m1=5153.04×192÷360÷0.98=2804.38kg
98%柠檬酸的质量=2804.38÷0.98=2861.61kg
98%柠檬酸中所含水的质量=2861.61×0.02=57.23kg
柠檬酸的物质的量n1=2804.38×1000÷192=14606.15mol
原料配比n(柠檬酸)：n(正丁醇)=1：4
正丁醇的量M1= 14606.15×4= 58424.6mol
正丁醇的质量M2=58424.6×74÷1000= 4089.72 kg
98%的正丁醇的质量=4089.72÷0.98=4173.18kg
98%的正丁醇中所含水的质量=4173.18×0.02=83.46kg
未反应的醇的量M3=14606.15×4—0.98×3×14606.15=15482.52mol 未反应正丁醇的质量M4=15482.52×74÷1000= 1083.78kg
循环的纯正丁醇的质量=中和未吸收的正丁醇的质量=1083.78kg
循环的90%的正丁醇的质量=1083.78÷0.9=1204.2kg
循环的90%的正丁醇中所含水的质量=1204.2×0.1=120.42kg
酯化釜进料中所有水的总质量=57.23+83.46+120.42=261.11kg
未反应的柠檬酸的质量M6=2804.38×0.02=56.09kg
未反应的柠檬酸的物质的量M7=56.09×1000÷192=292.14mol
酯化釜进料物料名称
物料质
量/kg
百分比
/%
酯
化
釜
出
料
物料名称物料质量
/kg
百分比
/% 柠檬酸
2804.38 39.19 柠檬酸三正丁酯5049.98 70.58 正丁醇4089.72 57.16 水965.36 13.49
水
261.11 3.65
未反应的柠檬酸56.09 0.78 总和7155.21 100
未反应的正丁醇1083.78 15.15
总和7155.21 100
中和过程
酸物料守恒
进料的酸
催化剂（固体超强酸SO4 /ZnO-TiO2）的质量M8=2804.38×0.01=28.04kg 催化剂（固体超强酸SO4 /ZnO-TiO2）的物质量28.04×1000÷96=292.08mol NaOH的物质的消耗量M9=292.08×3+292.08×2=1460.4mol
1460.4×40÷1000=58.42kg
NaOH溶液的质量M10=58.42÷0.05=1168.4kg
NaOH溶液的体积V=m÷ρ =1168.4×1000÷1=1.17 m3
因质量分数为5%NaOH，所以5%NaOH的密度等于水的密度
出料
盐水混合物NaOH溶液的质量M10+ 固体超强酸SO4 /ZnO-TiO2量M8+未反应的柠檬酸M
6
=1168.4+28.04+56.09=1252.53 kg
醇的守恒
醇的进料M4=1083.78kg
损耗的醇M10×0.078×1=1168.4×0.078×1=91.14kg
未反应的醇出料M11=1083.78—91.14=992.64 kg
中和釜进料
物料名称物料质
量/kg
百分比
/%
中
和
釜
进
料
物料名称物料质
量/kg
百分比
/% 柠檬酸三正丁酯5049.98 68.37 柠檬酸三正
丁酯
4999.48 67.69 未反应的柠檬酸56.09 0.76 盐水1252.53 16.96 未反应的正丁醇1083.78 14.67 未反应的正
丁醇
992.64 13.43
催化剂28.04 0.38 损耗的柠檬
酸三正丁酯
50.50 0.68
NaOH 1168.4 15.82 损耗的正丁
醇
91.14 1.24
总和7386.29 总和7386.29
水洗过程
柠檬酸三正丁酯：
进入水洗过程的柠檬酸三正丁酯M12=4999.48kg
V1=M12÷ρ=4999.48÷1.04=4807.19dm3由于酯与水是等体积水洗的，所以一次水洗体积为4807.19dm3
三次需用水量V2=3V1=3×4807.19=14421.57dm3 即M13 =14421.57kg
正丁醇的损耗M13×0.078=1124.88kg 1124.88kg>992.64kg 即水洗过程完全除去正丁醇，达到水洗效果
水洗塔进料
物料名称物料质量/
kg
百分比
/% 水
洗
塔
出
料
物料名称物料质
量/kg
百分
比
/%
剩余的丁醇992.64 4.86 柠檬酸三正丁酯4949.49
24.26 柠檬酸正丁酯4999.48 24.49 醇水混合物15414.71 75.51 三次水量14421.57 70.65 水洗损耗的柠檬
酸三正丁酯
49.49 0.23
总和
20413.69 100
总和
20413.69 100
脱色过程
所损耗的柠檬酸三正丁酯的质量=4949.49×0.01=49.49kg
未损耗的柠檬酸三正丁酯的质量=4949.49—49.49=4500kg
脱
色
及
压
滤
进
料
物料名称
物料质
量/kg
百分比
/%
脱
色
及
压
滤
进
料
物料名称
物料质量
/kg
百分比
/% 柠檬酸三正
丁酯
4949.49 100
未损失的柠檬
酸三正丁酯4500 90.92
总和4949.49 100 损耗的柠檬酸
三正丁酯
49.49 9.08
总和4949.49 100。