年产4500t富马酸单甲酯车间工艺设计论文任务书.doc

课程设计任务书 题 目：年产4500t富马酸单甲酯车间工艺设计 原始数据：年产量4500t，每年生产300d。 原 料：马来酸酐，甲醇。其他原料任选。 生产工艺要求：采用间歇法 任务和要求： 1. 查阅文献，写文献总结； 2. 生产方法的选择，流程设计； 3. 进行物料衡算，热量衡算； 4. 设备选型及设计； 5. 投资估算，成本估算； 6. 环境保护与安全措施； 7. 绘制工艺流程图和主要设备图； 8. 写设计说明书。 目 录 课程设计任务书 ………………………………………………1 第一章 概述 …………………………………………………3 第一节 产品介绍 ……………………………………………3 第二节 原料介绍 …………………………………………4 第二章 生产方法的选择和流程设计 ………………………6 第一节 工艺流程说明及操作步骤 …………………………6 第二节 MMF生产工艺流程框图 ……………………………7 第三章 物料衡算及能量衡算 ………………………………7 第一节 物料衡算 …………………………………………8 第二节 能量衡算 …………………………………………9 第四章 设备计算和选型 …………………………………14 第一节 反应釜的结构和材质 ………………………………14 第二节 反应釜中物质的平均密度ρm 的计算 ………………14 第三节 反应釜的计算和选型 ………………………………15 第四节 其它设备的选型 …………………………………17 第五章 投资估算和成本估算 ……………………………17 第一节 原料消耗量 ………………………………………17 第二节 车间水、电、水蒸气的消耗量M …………………17 第六章 环境保护与安全措施 ……………………………19 第七章 主要设备装配图 …………………………………20 第一节 反应釜结构图 …………………………………20 第二节 MMF生产工艺流程图 …………………………20 第八章 心得体会 …………………………………………21 第九章 参考文献 …………………………………………21 第一章 概述 粮食、饲料、食品、瓜果、蔬菜等防霉杀菌保鲜剂市场上面为有机酸及其盐，如单甲酸及其钠盐、山梨酸及其钠盐与钾盐、丙酸及其钙盐等，然这些均需在pH值5才有抑菌作用，当pH5，则作用大为下降，甚致无效。有机及其盐防霉防腐保鲜剂用于饮料、罐头、酱油、醋、食品中才有效，而在饲料中其作用极微[1]。 防止饲料霉变是饲料生产中的关键问题之一，目前大多数饲料生产厂家采用添加化学防霉剂来防止饲料霉变，其中富马酸酯类添加剂以高效、广谱、低毒、无残留等优点备受青睐。近年关于富马酸二甲酯合成与应用的研究报道较多，用于饲料和粮食的防霉取得了很好的效果，然而富马酸二甲酯对人的皮肤和黏膜有强烈的刺激作用，限制了它的应用。富马酸单甲酯不仅具有富马酸二甲酯的优点，而且刺激性小，抑菌能力强[2,3]，有望成为富马酸二甲酯的替代品。 文献[4]报道富马酸单甲酯的合成工艺主要有：一是富马酸与甲醇在催化剂作用下发生酯化反应生成富马酸单甲酯，由于酯化反应是可逆反应，甲醇用量又不能过量，产品得率较低，并且富马酸两个羧基相距较远，位阻效应小，生成的富马酸单甲酯容易异构化生成富马酸二甲酯；二是以马来酸酐为起始原料，与甲醇作用生成马来酸单甲酯，然后在异构化剂的作用下生成富马酸单甲酯，该工艺马来酸酐活性较大，易与甲醇反应生成马来酸单甲酯，位阻效应使得生成马来酸二甲酯的副反应难以发生，且马来酸酐价格便宜，所以该工艺适合工业化生产。 富马酸单甲酯的合成分2步进行，不同催化体系对反应的影响较大，当催化体系为磷酸－盐酸(酯化反应催化剂－异构化反应所用催化剂，下同)、硫酸－盐酸、无－盐酸、磷酸－氯化铝、硫酸－氯化铝和无－氯化铝时，富马酸单甲酯得率分别为85.1%、81.5%、84.8%、78.3%、76.2%和75.4%[5]。由上可知，以无－氯化铝催化体系的得率较低，但相差不大，因为酯化反应中马来酸酐和甲醇的活性比较大，在适宜的温度下不加酯化催化剂仍能以较高得率得到马来酸单甲酯。虽然以无－盐酸催化体系的得率较高，但盐酸对设备腐蚀严重，综合考虑环保和经济性等因素，本次设计选用无－氯化铝催化体系。 第一节 产品介绍 富马酸单甲酯，又叫反丁烯二酸一甲酯， monomethyl furmarate， 简称MMF，分子量是130.1，分子式：C5H6O4，结构式为 性状：白色晶