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1、制药工程专业设计说明书制药工程专业设计说明书 磺化油的工艺设计磺化油的工艺设计 姓名姓名XXX专业班级专业班级 11 级制药级制药 2 班班 学号学号2011XXXX 设计开始日期设计开始日期 2014.12.29完成日期完成日期2015.01.08 指导教师指导教师成绩成绩 天津理工大学化学化工学院 制药工程专业设计评分表 学生姓名：XXX班级： 11 级制药 2 班学号：2011XXXX 设计 题目 年产 5000 吨磺化油工艺设计成绩 评价内容优良中及格不及格 1设计说明书质量 2图纸质量 3设计进度情况 4 纪律、出勤、回答问题等 综合表现 教师综合评价 教师签字：日期： 目录目录 第
2、一章.任务1 1.1 设计项目名称1 1.2 生产方法1 1.3 生产能力1 1.4 原料组成1 1.5 产品磺化油1 第二章.生产方法2 2.1 磺化油简介2 2.1.1 酯交换反应2 2.1.2 磺化反应2 2.1.3 中和反应2 2.1.4 主要反应式3 2.2 选定计算基准4 2.3 生产路线 4 第三章.物料衡算5 3.1 初步计算产量5 3.2 酯交换反应计算5 3.3 磺化反应计算5 3.4 中和反应计算6 3.5 物料衡算6 第四章.绘制物料平衡图7 第五章.能量衡算8 5.1化工设计工作中，通过热量衡算可以得到的设计参数8 5.2本工序中涉及能量衡算8 第六章.绘制物料衡算图
3、10 第七章.根据物料衡算、能量衡算、工艺流程草图进行设备计算11 7.1 酯交换设备的计算11 7.2 磺化过程设备计算11 7.3 水洗设备计算11 7.4 中和反应设备的计算11 7.5 管径的计算和选取12 7.5.1 酯交换反应设备管径的计算12 7.5.2分层设备管径的计算13 7.5.3磺化反应设备管径的计算13 7.5.3磺化反应设备管径的计算13 7.5.4 中和反应设备管径的计算14 第八章 核算15 8.1 酯交换过程的核算15 8.2 磺化反应过程的核算15 8.3 水洗中和过程的核算16 第九章参考文献17 附图 工艺流程图18 物料衡算图19 第一章第一章 任务书任
4、务书 1.11.1 设计项目名称：设计项目名称： 磺化油 DAH 合成工艺。 1.21.2 生产方法：生产方法： 蓖麻油与丁醇进行酯交换，生成蓖麻油丁酯和甘油，分出甘油后，将蓖麻油 丁酯磺化，再用二乙醇胺中和得到磺化油（DAH） 。 1.31.3 生产条件：生产条件： 1、酯交换反应：在搪玻璃酯交换釜中加入蓖麻油、丁醇和浓硫酸，搅拌、 加热升温至 90，保温 8h，静置 12h，分出下层甘油。 2、磺化反应：在磺化搪玻璃反应釜中加入蓖麻油酸丁酯，搅拌冷却至 0-5，加入 98%浓硫酸，加完后搅拌 1h。 3、中和反应：压入磺化物，在中和釜中加入（5mol 水/3mol 磺化物） 搅拌，温度控制
5、在 45以下，搅拌 15-20min，静置过夜分出下层废酸。搅 拌加入三乙醇胺，中和到 pH7-7.5，中和时温度不超过 45，得到产品。 1.41.4 生产能力：生产能力： 5000t/年 DAH(300 天/年，24 小时/日)，设计裕量 10%，总损失 10%， （分甘 油 5%，分废酸 5%） ，酯交换收率 70%，磺化收率 75%，中和收率 80%。 1.51.5 原料组成：原料组成： 蓖麻油与丁醇 1:3，硫酸、碱等。 1.61.6 产品磺化油（产品磺化油（DAHDAH） ，本设计关于其他项目如：，本设计关于其他项目如： 设计依据，厂址选址，主要技术经济指标，原料的供应，水、电、汽
6、的主要 来源，建厂期限，设计单位，设计进度及设计阶段的规定等内容从略。 第二章第二章 生产方法生产方法 2.12.1 磺化油（磺化油（DAHDAH）简介：）简介： 【中文名称】磺化油 【英文名称】sulfonated oil;sulfate oil 【性状】微黄色至深棕色液体。 【溶解情况】溶于水和乙醇，遇酸分解。 【用途】阴离子型表面活性剂的一类。具有润湿、乳化、分散、润滑等作用。 广泛用于纺织、制革、造纸、金属加工等工业，也用作农药乳化剂。 【制备或来源】由蓖麻油或其他植物油或某些鱼油与硫酸作用，经中和而制 得。 【性质】阴离子型表面活性剂的一类。实际上是硫酸化油（含有一 OSO3Na 基
7、） 。由蓖麻油或其他植物或某些鱼油与硫酸作用，再经中和而制得。由蓖麻油 制得的常称太古油或土耳其红油。 【涉及领域】合成柴油。 柴油是从石油中提炼而成，因柴油含腊较多，所以燃烧后产生的黑烟较大， 污染比较严重。本工艺生产的目的是提供一种污染比较轻的磺化油合成柴油。本 工艺生产的特征是：磺化油合成柴油由磺化油、煤油和氢氧化钠组成，其组份按 重量百分比为：磺化油 70%-80%，煤油 19.9%-29.9%，氢氧化钠 0.1%-0.2%。本 工艺生产由磺化油、煤油和氢氧化钠组成，由于磺化油的粘度比较高，所以利用 煤油加以稀释，又由于磺化油和煤油具有酸性，所以采用氢氧化钠增加碱性，以 达到中性，由于
8、本工艺生产不含腊的成份，所以其燃烧后产生的黑烟较少，污染 比较轻。 实施例一实施例一：磺化油合成柴油由磺化油、煤油和氢氧化钠组成，其组份按重量 百分比为：磺化油 70%，煤油 29.8%，氢氧化钠 0.2%。 实施例二实施例二：磺化油合成柴油由磺化油、煤油和氢氧化钠组成，其组份按重量 百分比为：磺化油 75%，煤油 24.9%，氢氧化钠 0.1%。 实施例三实施例三：磺化油合成柴油由磺化油、煤油和氢氧化钠组成，其组份按重量 百分比为：磺化油 80%，煤油 19.9%，氢氧化钠 0.1%。 磺化油是微黄色至深棕色液体，溶于水和乙醇，遇酸分解，是石油化学工业 的重要产品，是阴离子型表面活性剂的一类
9、，具有润滑、乳化、分散、润湿的作 用，广泛用于纺织、制革、造纸、金属加工等工业，也可作农药乳化剂。 工艺简述如下：工艺简述如下： 2.1.12.1.1 酯交换反应：酯交换反应： 在搪玻璃酯交换釜中加入蓖麻油、丁醇和浓硫酸，搅拌、加热升温至 90， 保温 8h，静置 12h，分出下层甘油。 2.1.22.1.2 磺化反应：磺化反应： 在磺化搪玻璃反应釜中加入蓖麻油酸丁酯，搅拌冷却至 0-5，加入 98%浓 硫酸，加完后搅拌 1h。 2.1.32.1.3 中和反应：中和反应： 压入磺化物，在中和釜中加入（5mol 水/3mol 磺化物）搅拌，温度控制在 45一下，搅拌 15-20min，静置过夜分
10、出下层废酸。搅拌加入三乙醇胺，中和 到 pH7-7.5，中和时温度不超过 45，得到产品。 2.1.42.1.4 主要反应式：主要反应式： 1、酯交换： CH3(CH2)5CH-CH2CH=CH-(CH2)7COO3C3H5 + 3C4H9OH OH 蓖麻油丁醇 3CH3(CH2)5CH-CH2CH=CH-(CH2)7COO C4H9 + C3H5(OH)3 OH 蓖麻油酸丁酯甘油 2、磺化： CH3(CH2)5CHCH2CHCH(CH2)7COOC4H9 + H2SO4 OH 蓖麻油酸丁酯硫酸 CH3(CH2)5CH CH2CH CH (CH2)7COOC4H9 OSO3H + H2O 磺化
11、蓖麻油酸丁酯水 3、中和： CH3(CH2)5CH CH2CHCH (CH2)7COOC4H9 OSO3H +N(CH2CH2OH)3 磺化蓖麻油酸丁酯三乙醇胺 N(CH2CH3OH)3 CH3(CH2)5CH-CH2CH=CH-（CH2）7COO C4H9 0SO3H 磺化油(DAH) 2.22.2 选定计算基准：选定计算基准： 本方案采用间歇式操作，间歇式操作以一批进料量为基准进行计算。 （kg/批，kmol/批） 2.32.3 根据上述生产方法确定生产路线，见工艺流程图（根据上述生产方法确定生产路线，见工艺流程图（2-12-1）. . 工艺流程图（2-1） 第三章第三章. . 物料衡算物
12、料衡算 3.13.1 初步计算产量：初步计算产量： 装置生产能力为： 3 5000 10 1.1894/ 300 24583.8195 / kg Pkmol h hg mol 因为设计裕量 10%，总损失 10%，酯交换收率 70%，磺化收率 75%，中和收率 80%。 故所需加入的蓖麻油为：(1 0.10) 3 0.70 0.75 0.80 (1 0.50.5) P F 1.1894/ 1.1 3 0.70 0.75 0.80 0.9 kmol h 1.1537/kmol h 校正，当1.1537/Fkmol h时： 产物的产量 3 0.70 0.75 0.8 300 24583.8195/
13、 1.1 0.9 F Phg mol 3 1.1537/ 0.70 0.75 0.8 300 24583.8195 / 1.1 0.9 5000.1 /5000 / kmol h hg mol tt 年年 所以当进料为1.1537/kmol h时，符合设计标准。 3.23.2 酯交换反应计算：酯交换反应计算： 酯交换：根据酯交换反应方程式： CH3(CH2)5CH-CH2CH=CH-(CH2)7COO3C3H5 + 3C4H9OH OH 3CH3(CH2)5CH-CH2CH=CH-(CH2)7COO C4H9 + C3H5(OH)3 OH 1mol的蓖麻油需要3mol的丁醇与之反应， 生成3mol的蓖麻油酸丁酯和1mol 甘油，故需要加入丁醇的量为1.1894 /3 3.5682/ 1 kmol h kmol h 因为酯交换收率为70%， 所以产物蓖麻油酸丁酯的量为1.1894 /3 70%3.5682/ 1 kmol h kmol h 甘油的量为1.1894/70%0.832
