300吨对羟基苯甲酸丁酯生产车间工艺设计毕业论文.doc

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1、300吨/年对羟基苯甲酸丁酯生产车间工艺设计摘 要 对羟基苯甲酸丁酯目前是世界上用途最广、用量最大、应用频率最高的一系列防腐剂，在食品，医药，化妆品等多个领域得到广泛应用1。本文通过对几种催化剂的比较，决定选择使用浓硫酸为本次设计的生产工艺催化剂，并对羟基苯甲酸和正丁醇为原料，以环己烷为带水剂，进行对羟基苯甲酸丁酯的生产。该工艺过程简单，产品纯度高，是对羟基苯甲酸丁酯生产的一条高产、优质、低成本的有效途径。本论文设计了一个年产300吨对羟基苯甲酸丁酯的生产车间，在该工艺过程中，原料进料条件是25，1bar，对于一次反应， 对羟基苯甲酸进料424.91Kg；正丁醇进料797.28Kg；浓硫酸进料

2、4.50Kg；环己烷进料257.60 Kg。得到的产品的纯度是99.7，收率是83.8。此外，反应釜一年工作2400小时，年产量达到300吨。同时，对反应釜，精馏塔等进行物料衡算，对反应釜、 对换热器等进行热量衡算，对釜体、精馏塔等进行设备评估。最后对产品的经济合理性、投资等进行分析，即投资估算，得到投资回收期为2.8年，对该工厂的财务、利润等进行评价，确认该工艺在经济上可行。最后通过计算和选型给出了生产工艺流程图，车间平面图和设备图。关键词：对羟基苯甲酸丁酯，物料衡算，热量衡算，工艺流程 THE PLANT PROCESS DESIGN OF 300TONS/YEAR BUTYL P-HYD

3、ROXYBENZ0ATE PRODUCTIONABSTRACTNipagin ester is not only the worlds most widely used preservatives, but also used the most frequently. Its widely used in Chemical, Pharmaceutical, Food, Feed and Other Industrial Anti corrosion,it is also the Organic synthesis intermediates, but as an antiseptic in f

4、ood is its main purpose.In this paper, Concentrated sulfuric acid was used as the catalyst of this production through selecting, and P-hydroxybenzoic acid and butanol were used as raw materials for production of propyl acetate. It is a high-yield, high-quality, low-cost effective way to product Buty

5、l p-hydroxybenzoate with simple process and high product purity. A plant process of producting 300 tons Butyl p-hydroxybenzoate each year was designed. In one time ,the quantities of the materials of P-hydroxybenzoic butanol sulfuric acid and cyclohexane are 424.91kg,797.28kg,4.50kg,257.60 kg at 1 b

6、ar and 25,and the purity of the production reaches 99.97 percent, and the yield is 83.8 percent .In addition,the reaction kettle works 2400 hours a year ,and the quantity reaches 300 ton.Besides,We get the quality that each raw material needed through material balance and the heat that needed to pas

7、s to through heat balance;The economic rationality and investment of the product were analysed; The finance and profits of the factory were evaluated, which values the period for recovery of investment is 2.8 years.,and confirms that it can work economically.The main product equipments was selected,

8、 and the production process flow diagram workshop floor plan diagram and equipment are finally drawed . Key Words: Butyl p-hydroxybenzoate, material balance, heat balance, production flow diagram目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论1 1.1 对羟基苯甲酸丁酯概述11.2 对羟基苯甲酸丁酯的性质11.2.1 对羟基苯甲酸丁酯结构式11.2.2 物理性质21.2.3 化学性质21.3 对羟基苯甲

9、酸丁酯的用途21.4 对羟基苯甲酸丁酯的生产方法3第二章 市场需求42.1 生产现状42.2 市场需求52.3 国内外贸易现状62.3.1 市场份额统计62.4 发展趋势7第三章 工艺路线93.1 合成路线93.2 合成工艺103.2.1 传统工艺103.3 路线及工艺选择113.3.1 合成路线113.3.2 合成工艺113.4 设计部分113.4.1 产品介绍123.4.2 原料简介133.4.3 工艺流程设计143.4.4工艺流程简述15第四章 能量衡算164.1 物料衡算164.1.1反应釜物料衡算174.1.2分水器物料衡算194.1.3结晶釜物料衡算194.1.4精馏塔物料衡算19

10、4.2热量衡算204.2.1热量衡算的原理204.2.2热量衡算过程214.3动力消耗定额及消耗量23第五章 主要设备245.1 反应釜的计算和选型11,12245.2泵的选型265.3 储料罐的选型275.4 结晶釜的选型295.5精馏塔的选型295.5.1逐板计算法确定理论板数目29（2）各个方程参数的确定315.5.2 板式塔主要尺寸的计算335.5.3塔高的计算345.5.4溢流堰长计算34第六章 环境保护与安全措施366.1 厂址与环境现状366.2执行的环境质量标准及排放标准366.3 三废产生情况分析376.3.1 工业废水的来源及特征376.3.2 工业主要大气污染物的特征37

11、6.3.3 工业固体废弃物的来源及其特征376.3.4 噪声376.4 主要防治措施386.5 厂内绿化406.6 厂区供电40第七章 投资估算417.1编制依据417.2固定资产417.2.1工程费用417.2.2固定资产投资估算表447.3无形资产457.4递延资产457.5预备费用457.6流动资产467.7总投资估算表467.8资金筹集47第八章 成本估算及财务评价488.1估算依据488.2成本估算488.2.1原料辅料费488.2.2动力费及污水处理费498.2.3工资及福利498.2.4车间经费508.2.5其他费用518.2.6 成本估算表518.3销售收入和税金估算528.3

12、.1 销售收入估算528.3.2 税金估算538.4财务评价548.4.1 损益表548.4.2现金流量表548.4.3投资回收期558.4.4净现值568.4.5内部收益率57参考文献58致谢60附录61VI第一章 绪论1.1 对羟基苯甲酸丁酯概述 对羟基苯甲酸丁酯又被称为尼泊金丁酯，是无色细小结晶或者白色结晶性粉末，它是目前世界公认的具有高效、安全、广谱等特性的食品防腐剂2。与传统的苯甲酸、山梨酸防腐剂相比,尼泊金酯的防腐效果不易随pH值的变化而变化。尼泊金酯对霉菌、酵母、细菌有广泛的抗菌作用,目前世界上大多数国家都同意将对羟基苯甲酸甲酯、乙酯、丙酯、丁酯等作为食品防腐剂,我国也不例外。尼

13、泊金酯类最大的特点是产品种类很多,在实际使用和生产过程中,一般是将两种或两种以上的酯混合后使用,得到的产品不仅溶解度提高了，而且具有更好的防腐性能。对羟基苯甲酸酯类可用于脂肪制品、鱼制品、肉制品、糖果、调味料及果蔬保鲜等方面。同时，在制药、化妆品及饲料方面也有广泛的应用。比较尼泊金酯中,以尼泊金丁酯的抗菌效果最好,应用量最广,因此对尼泊金丁酯合成及催化剂选择的研究具有重要意义和极其广阔的应用前景3。根据相关报道,因为对羟基苯甲酸在成酯的过程中，它的羧基会被酯化,分子也可以在较广的pH值范围内不被电离,其中没有电离的分子发挥了抗菌活性,能够抑制微生物细胞呼吸酶系与电子传递酶系的活性,同时可以破坏

14、微生物的细胞膜的构造，因此，尼泊金酯的防腐应用范围比较广泛。无独有偶，也有研究表明，防腐剂能使微生物的蛋白质凝固或者变性,以此干扰微生物的生长和繁殖;同时也可以破坏微生物的细胞壁,或阻止细胞壁的合成,使胞内物质外泄,从而能抵抗微生物；能破坏遗传微粒结构,而影响遗传物质的复制、转录、蛋白质的翻译等。文献中关于对羟基苯甲酸丁酯的研究并不多，主要集中在对其合成路线中催化剂选择的改进方面。除了传统的工业生产路线外，其他合成路线尚在实验室研究之中。1.2 对羟基苯甲酸丁酯的性质1.2.1 对羟基苯甲酸丁酯结构式1.2.2 物理性质对羟基苯甲酸丁酯分子式为C11H14O3,分子量是194.23，通常情况下

15、为无色细小结晶或白色结晶粉末,稍有特殊臭味,密度为1.168g/cm3 熔点为69-72，沸点为356.516，闪点为183.605。对羟基苯甲酸丁酯极难溶于水（0.2 g/L，25 ），易溶于乙醇（2.10 g/mL）、乙醚（2.10 g/g）、丙酮（2.40 g/g）和丙二醇(1.10 g/g)，难溶于甘油（0.002 g/g）。主要用作有机合成中间体,医药、食品、化妆品、胶片及高档产品的防腐剂、杀菌剂。 1.2.3 化学性质对羟基苯甲酸丁酯分子中含有-OH,-CH3，-C0-等官能团，因而具有一定的反应活性。尼泊金酯钠盐的水溶液呈碱性，是一种性质不稳定的物质，放置时间稍长会产生尼泊金酯的水解反应2，水解生成对羟基苯甲酸和丁醇。苯环上的羟基易发生取代反应或氯化反应，被-CH3，-Cl等基团取代。此外，对羟基苯甲酸丁酯分子中的羰基受到亲核攻击时，酰基-氧键断裂，形成羰基化合物。1.3 对羟基苯甲酸丁酯