年产3000吨环氧树脂车间工艺设计(3)

第4章 物料衡算

4.1 计算条件与数据理：

1. 设每年生产300天，则每天的产量为：

Md= 3000t÷300= 10t/d

一天生产两批，则每批的产量为m=10t/2=5t 2.设以生产1t（1000kg）环氧树脂为基准 原料单耗如下：

表4-1 原料单耗表 原料名称 环氧氯丙烷 双酚A 纯苯 甲苯 液体烧碱 (100%)

3. 原料规格及产品质量标准如下：

表 4—2 原料规格及产品质量标准表 名称 环氧氯丙烷 双酚A 纯苯 甲苯 硫酸 液体烧碱 双酚A型环氧树脂 注：以上数据除直接在工厂收集到的以外，其他参照《中国化工医药产品大全》(卷一，卷二)和<<化工原料商品手册>>。 设 每一单元的操作的收率如下： 一次反应：95% 二次反应：95% 过虑：90%

9

投料比例 557.3Kg 687.5Kg 235.2Kg 277.5Kg 240.9Kg 分子量 92.52 228.29 78.11 92.14 98.08 40.01 332.05 净含 98% 95% 96% 98.5% 88% 99.5% 99% 含水分 0.2% 3% 0.2% 0.5% 0.5% 0.2% 0.8% 含惰性杂质 1.8% 2% 3.8% 0.4% 11.5% 0.3% 0.2%

脱苯：95%

4.2 原料用量计算：

反应过程中的反应物纯量计算：

为了较好地把握全过程，先假设理想情况进行计算，即计算各反应物的纯量。这里所说的纯量是指既不包括反应物及产品中的杂质和反应物过量的量，不包括每步反应损失掉的产品量。这是一种理想情况，在后面的计算中将恢复到实际情况，考虑所含杂质的量、反应物过量的量，以及反应的收率等具体的问题并进行详细的计算。反应方程式如下：

CH3CH3OOCH3OO+2HCl2HOCH3OH+ClONaOH

由原料单耗可得每批原料用量如下表：

表4—3 原料用量表 名称 环氧氯丙烷 纯苯 甲苯 液体烧碱 双酚A

用量(Kg) 2843.4 1225.0 1408.6 1210.6 3472.2 4.3 缩合工段物料衡算：

4.3.1 一次反应： 98%环氧氯丙烷 95%双酚A NaOH 苯 反应釜 环氧氯丙烷 双酚A (1)对于输入物料分四股，分别如下：

①98%的环氧氯丙烷中：环氧氯丙烷：2843.4 ×98%=Kg 水：2843.3 ×0.2%=5.6866Kg

不溶杂质：2843.3×l.8%=51.18Kg ②95%的双酚A中：

双酚A：3472.2×95%=3298.59Kg 水：3472.2 ×3%=104.166Kg 不溶杂质：3472.2×2%=69.444Kg

10

③99.50%的NaOH中：

NaOH：. 1210.6×99.5%=1204.547Kg 水：1210.6×0.2%=2.4212Kg

不溶杂质：. 1210.6×0.3%=3.6318Kg ④96%的苯中：

苯：1408.6×96%=1352.26 Kg 水：1408.6×0.2%=2.8172Kg

不溶杂质：1408.6×3.8%=53.53Kg (2)对于输出物料的计算如下：

设缩合反应的转化率等于收率，即为95%，则：

①隋性杂质质量不变：51.18+69.44+3.63+53.53=177.78 Kg ②苯质量不变：1352.26Kg 反应的总方程式如下：

CH3CH3OOCH3OO+2HCl2HOCH3OH+ClONaOH

228 94×2 332 37.5×2 3472.2 x y z 由上反应方程式：

x/94×2=y/332=z/37.5×2=3472.2/ 228

可得：

x=2266.57kg,y=5056.01kg,z=1142.17kg 所以反应后的各物料质量如下: ③双酚A: 3472.2×(1-95%)= 173.61Kg ④环氧氯丙烷： 2701.23-2266.57=434.66Kg ⑤ HCl： 1142.17Kg ⑥环氧树脂： Kg

以上计算可得到下列物料平衡表

表4—4缩合反应物料平衡表 输入物 纯物质 料 98%的 丙烷 环氧氯丙烷 2701.23 5.6868 51.18 3298.59 11

质量(Kg) 输出物料 环氧氯丙烷 双酚A 质量(Kg) 434.66 173.6 环氧氯 水 惰性杂质 95% 的 双酚A

双酚A 水 104.16 69.44 1204.54 2.4212 3.6318 1352.26 2.8172 53.53 8849.49 环氧树脂 苯 惰性杂质 水 HCl 5056.01 惰性杂质 99.5%的NaOH NaOH 水 惰性杂质 水 惰性杂质 总计 收率：95.5% 4.3.3回收过量环氧氯丙烷：

反应釜所出物料 1352.26 177.78 115.09 1142.17 8452.08 96%的苯 苯 冷却器 98%环氧氯丙烷 图 4—5 回收框图

设冷却回收率为 97%： 对于输入物料为一股： 环氧氯丙烷：434.66 Kg 对于输出物料为一股：

环氧氯丙烷：434.66×97%=421.62Kg 由以上计算可得下列物料平衡表：

输入物 纯物质 料 质量(Kg) 输出物料 434.66 质 质量g) 421.62 98% 的 环氧氯丙 434.66 环氧氯 烷 丙烷 总计 环氧氯丙烷 421.62 表 4-6回收物料平衡表

收率：97%

4.3.4 环氧树脂收集：

进出料框图如下：

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的环氧树脂 99?% 的苯 90%HCI 回收脱水釜 99%的环氧树脂 下层盐脚 96%的苯 图4—7环氧树脂回收进出料框图

出料分三股，设馏出液为 99%环氧树脂 (含 1%的水和杂质)，则： ① 99%的环氧树脂：

环氧树脂：5056.01×99%=5005.45 Kg 水：5056.01× 0.8%=40.45 Kg

杂质：5056.01×0.2%=10.11Kg

② 苯：1352.26×96%=1298.17Kg 水：1352.26×0.2%=2.70Kg

残余杂质：1352.26×3.8%=51.38Kg

③HCl：1142.17×90%= 1027.95Kg 水：1142.17×7%=79.95Kg 杂质：1142.17×3%=34.26Kg 水：40.45+2.70+79.95=123.1kg 杂质：10.11+51.38+34.26=95.75Kg 回收后：

环氧树脂：5005.45kg

由以上计算可得下列物料平衡表 输入物料 质量（Kg） 输出纯物质 物料 环氧树脂 5056.01 苯 HCl 水 合计 收率：97%

1352.26 1142.17 123.1 成品 环氧树脂 HCl 苯 水 残余杂质 5005.4 1027.95 1298.17 123.1 95.75 质量（Kg） 残余杂质 95.75 7769.29 合计 7550.37 表4—8 环氧树脂回收物料平衡表

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