【正文】 年產(chǎn)5000噸甘油生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì)海南大學(xué)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)化工工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目：年產(chǎn)5000噸甘油生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)學(xué) 號(hào)： 姓 名： 年 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2012 年 月 日 目 錄……………………………………………………………………………6 …………………………………………………………………………6…………………………………………………………………6……………………………………………………………………7………………………………………………7……………………………………………………………7………………………………………………………8…………………………………………………………………8…………………………………………………………………8……………………………………………………8……………………………………………………………………8……………………………………………………………………8……………………………………………………………………9…………………………………………9……………………………………………………………………9………………………………………………………………9…………………………………………………………10……………………………………………………………………10…………………………………………………10……………………………………………………………11……………………………………………………………14………………………………………………………… 16………………………………………… 17…………………………………………………………… 17………………………………………………………… 19……………………………………………………………………22……………………………………………………………………22……………………………………………………………22…………………………………………………………2電、煤的用量計(jì)算……………………………………………………27……………………………………………………………………28………………………………………………………28……………………………………………………………………28…………………………………………………………30………………………………………………………………34………………………………………………………………35…………………………………………………………36………………………………………………………… 36………………………………………………………… 45…………………………………………………………………… 47………………………………………………………………47…………………………………………………… 48…………………………………………………………48…………………………………………………………56參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………58(1)性質(zhì)外觀無(wú)色透明粘稠液體，無(wú)臭、無(wú)味、具有吸濕性、保潤(rùn)性、軟化性，極顯吸收空氣中的水分，水溶液呈中性，可與水、乙醇、甲醇任意比例混合。具有良好的防凍性。 中文名稱(chēng)：丙三醇（甘油） 英文名稱(chēng)： glycerol 英文別名：Glycerine,1,2,3Propanetriol, Trihydroxypropane. CAS No.： 56815 分子式： C3H8O3 分子量： 主要成分： 丙三醇 外觀與性狀： 無(wú)色粘稠液體, 無(wú)氣味, 有暖甜味, 能吸潮。 熔點(diǎn)(℃)： 沸點(diǎn)(℃)： 密度≥ 相對(duì)密度(水=1)： (20℃) ，沸點(diǎn)≥ 120 ℃冰點(diǎn)在 26 ℃以下相對(duì)蒸氣密度(空氣=1)： 粘度（20℃)：1412mPa. (25℃): 飽和蒸氣壓(kPa)： (20℃) 閃點(diǎn)(℃)： 177 引燃溫度(℃)： 370 溶解性： 可混溶于乙醇，與水混溶，不溶于氯仿、醚、二硫化碳，苯，油類(lèi)。 可溶解某些無(wú)機(jī)物。(2)危害健康危害： 食用對(duì)人體無(wú)毒。 對(duì)眼睛、皮膚沒(méi)刺激作用。 小鼠口服毒性LD50=31,500mg/=7,560mg/kg. 燃爆危險(xiǎn)： 本品可燃，具刺激性。 危險(xiǎn)特性： 遇明火、高熱可燃[1]。合成樹(shù)脂工業(yè)：用于制造醇酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、甘油松香樹(shù)脂、改性酚醛樹(shù)脂、失水蘋(píng)果酸干樹(shù)脂、聚醚樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂。醫(yī)藥工業(yè)：用于制造甘油硼酸、胃沅酶等。食品工業(yè)用于做甜味劑等，也是聚氨酯泡沫反應(yīng)的引發(fā)劑、載色劑、潤(rùn)滑劑、煙草吸濕劑、啤酒阻酵劑、糖果防結(jié)晶劑、乳脂防酸劑、冷凍食品保鮮劑。國(guó)防工業(yè)：用于制造硝化甘油炸藥。紡織印染工業(yè)：用作紡織物的防縐防縮處理劑、擴(kuò)散劑、滲透劑、潤(rùn)滑劑。化工生產(chǎn)中：用于溶劑、吸收劑、防凍劑等。此外，還用作在涂料、炸藥、塑料、牙膏、化妝品、食品、煙草、化工、造紙、電工材料等工業(yè)。甘油是油化學(xué)產(chǎn)品的重要副產(chǎn)品，又是其它化學(xué)產(chǎn)品的重要原料，主要用途有醫(yī)藥、化妝品、香煙、炸藥及食品。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，作為國(guó)計(jì)民生重要化工產(chǎn)品的甘油市場(chǎng)需求量不斷增長(zhǎng)，尤其是在涂料、化妝品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)的需求在逐年增加。因此，開(kāi)發(fā)國(guó)內(nèi)甘油的生產(chǎn)和應(yīng)用，對(duì)我國(guó)石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展意義重大。據(jù)英國(guó)著名油脂化工專(zhuān)家Frank Gunstone估計(jì)，全球甘油市場(chǎng)容量2000年在75萬(wàn)噸，2005年為86萬(wàn)噸，2010年將達(dá)到100萬(wàn)噸。當(dāng)時(shí)，他對(duì)生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度及影響估計(jì)不足。根據(jù)Frostamp。Suliven的調(diào)查，2004年全球甘油產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到約130萬(wàn)噸，消費(fèi)量97萬(wàn)噸。隨著中國(guó)工業(yè)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)于甘油的需求也逐漸增加。但是在中國(guó)以前的甘油生產(chǎn)中，主要靠天然法來(lái)生產(chǎn)甘油，但這種方法的甘油產(chǎn)量低，純度低，因此遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足甘油的市場(chǎng)需求，中國(guó)每年都需進(jìn)口數(shù)量可觀的甘油以滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。[2] 2003～2006年間中國(guó)甘油進(jìn)口量（單位：噸）生產(chǎn)甘油以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求同時(shí)獲得很好的經(jīng)濟(jì)收益。（1）滿(mǎn)足各行各業(yè)產(chǎn)品需求。（2）可以長(zhǎng)遠(yuǎn)解決公司的生存問(wèn)題，并且為當(dāng)?shù)靥峁└嗟木蜆I(yè)機(jī)會(huì)，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。（3）做到了真正意義上的綠色產(chǎn)業(yè)。（4）有利于國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，保持國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。海南大學(xué)2012年化工工藝課程設(shè)計(jì)課題《年產(chǎn)5000噸甘油生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)》任務(wù)書(shū)，見(jiàn)附件。（1）按技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行論證，以確定最佳方案；（2）盡可能采用節(jié)能工藝和高效設(shè)備，充分發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，降低能耗、物耗和生產(chǎn)成本，提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；（3）主體工程與環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)安全和工業(yè)衛(wèi)生同時(shí)考慮，以減少“三廢”排放，加強(qiáng)廢渣治理，確保安全生產(chǎn)，消除并盡可能減小工廠生產(chǎn)對(duì)化境的不良影響和對(duì)工廠職工以及周邊地區(qū)居民健康的危害。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：（1）生產(chǎn)方案選擇（2）工藝流程設(shè)計(jì)與論證（3）工藝原理與操作條件說(shuō)明（4）工藝計(jì)算——物料衡算與熱量衡算（5）生產(chǎn)主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算與選型（6）生產(chǎn)車(chē)間設(shè)備配置與布置設(shè)計(jì)（7）編寫(xiě)項(xiàng)目設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（8）工程設(shè)計(jì)繪圖 ①帶控制點(diǎn)的工藝流程圖②車(chē)間布置平面、立面圖、工廠總體平面布置圖（可略）設(shè)計(jì)重點(diǎn)：工藝流程設(shè)計(jì)與論證、工藝原理說(shuō)明和工藝計(jì)算年產(chǎn)5000噸甘油，年工作日為300天，全天候連續(xù)生產(chǎn)。本產(chǎn)品為精甘油，質(zhì)量規(guī)格為一等品，執(zhí)行國(guó)家《GB1320691》標(biāo)準(zhǔn)，具體指標(biāo)見(jiàn)下表2。 中華人民共和國(guó)甘油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB1320691》指標(biāo)名稱(chēng)指標(biāo)優(yōu)等品一等品二等品外觀 ≤透明無(wú)懸乳物氣味 ≥無(wú)異味色澤，Hazen ≥203070甘油含量，% ≥密度（20），g/ml ≥氯化物含量（以cl計(jì)），% ≤硫酸化灰分，% ≤酸度或堿度，mmol/100g ≤皂化當(dāng)量，mmol/100g ≤砷含量，（以As計(jì)），mg/kg ≤22重金屬含量（以Pb計(jì)），mg/kg ≤55還原性物質(zhì)無(wú)沉淀或銀鏡甘油作為重要的有機(jī)化工原料，常用的制取方法有三種：一是從天然油脂皂化生產(chǎn)肥皂的副產(chǎn)品獲得，還有少部分是從油脂水解的副產(chǎn)品中獲得，即油脂皂化水解法；二是通丙烯氯化法、丙烯醛法、丙烯過(guò)乙酸氧化法合成甘油，即化學(xué)合成法；三是利用糧食資源料轉(zhuǎn)化發(fā)酵制取甘油，即發(fā)酵法?；瘜W(xué)合成法生產(chǎn)的稱(chēng)為合成甘油，以天然油脂為原料的方法和發(fā)酵法，所得甘油都稱(chēng)為天然甘油。目前天然甘油和合成甘油的產(chǎn)量幾乎各占50%。（1）皂化甘油（油脂皂化）油脂皂化是油脂與堿液在一定條件下反應(yīng)生成肥皂及甘油的過(guò)程,其反應(yīng)方程式如下：甘三酯 苛性鈉 肥皂 甘油皂化反應(yīng)產(chǎn)物分成2 層：上層主要是含脂肪酸鈉鹽（肥皂）及少量甘油：下層是廢堿液，為含有鹽類(lèi)、氫氧化鈉的甘油稀溶液，一般含甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)9％～16％，無(wú)機(jī)鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)8％～20％。（2）油化甘油（油脂水解）油化甘油是指油脂與過(guò)量水在一定條件下反應(yīng)生成脂肪酸和甘油的過(guò)程。油脂水解的主產(chǎn)品是硬脂酸、油酸等油化產(chǎn)品，甘油是副產(chǎn)品。其理論上總反應(yīng)方程式甘三酯 水 脂肪酸 甘油　由于油脂水解工藝多、操作條件差異大,所得的甜水濃度及雜質(zhì)含量并不相同,甘油在甜水中的濃度約為12% ~18%,其中較為現(xiàn)代的高溫高壓連續(xù)逆流水解法因不使用催化劑,僅利用高壓蒸汽促使油脂水解,所得的甜水質(zhì)量好,可進(jìn)一步加工成高品質(zhì)甘油。（3）油脂醇解油脂醇解是指油脂與過(guò)量低碳鏈醇(如甲醇)在一定條件下反應(yīng)生成脂肪酸酯和甘油的過(guò)程,反應(yīng)方程式如下:甘三酯 甲醇 脂肪酸甲酯 甘油在此反應(yīng)過(guò)程中,每生產(chǎn)1Kg脂肪酸甲酯,約產(chǎn)生01Kg左右的甘油,迅速升溫的生物柴油(即脂肪酸甲酯)投資熱使得以其副產(chǎn)品為來(lái)源的甘油受到重視。無(wú)論是制皂廢液，還是油脂水解得到的甘油水所含的甘油量都不高（質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%左右），而且都含有各種雜質(zhì)。所以，需要凈化、濃縮的過(guò)程先得到粗甘油，然后將粗甘油進(jìn)行蒸餾，脫色、脫臭的精制過(guò)程才能得到天然甘油。[3]從丙烯合成甘油的多種途徑可歸納為2 大類(lèi)，即氯化和氧化?，F(xiàn)在工業(yè)上仍在使用丙烯氯化法及丙烯過(guò)乙酸氧化法。（1）丙烯醛法首先，丙烯氣相氧化合成丙烯醛，然后丙烯醛用異丙醇還原合成合成丙烯醇；最后丙烯醇過(guò)氧化氫羥基化合成甘油。過(guò)氧化氫則用異丙醇氧化制得。該法生產(chǎn)的甘油產(chǎn)品質(zhì)量較高，原料消耗低，但流程長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)尚無(wú)此類(lèi)生產(chǎn)裝置。(2)丙烯過(guò)乙酸氧化法丙烯與過(guò)乙酸作用合成環(huán)氧丙烷，環(huán)氧丙烷發(fā)生異構(gòu)化為烯丙醇，然后在過(guò)乙酸氧化下生成環(huán)氧丙醇(即縮水甘油)，水解生成甘油。或者烯丙醇在雙氧水氧化下直接生成甘油。 過(guò)乙酸的生產(chǎn)不需要催化劑，乙醛與氧氣氣相氧化，在常壓、150160℃、接觸時(shí)間24s的條件下，乙醛轉(zhuǎn)化率11%，過(guò)乙酸選擇性83%。上述后2步反應(yīng)在特殊結(jié)構(gòu)的反應(yīng)精餾塔中連續(xù)進(jìn)行。原料烯丙醇和含有過(guò)乙酸的乙酸乙酯溶液送人塔后，塔釜控制在6070 ℃，1320KPa。塔頂蒸出乙酸乙酯溶劑和水，塔釜得到甘油水溶液。此法選擇性和收率均較高，采用過(guò)乙酸為氧化劑，可不用催化劑，反應(yīng)速度較快，簡(jiǎn)化了流程。 t。此法選擇性和收率均較高，采用過(guò)醋酸為氧化劑，可不用催化劑，反應(yīng)速度快，流程簡(jiǎn)單，操作容易，收率大于98%，廢水、廢氣容易處理。日本達(dá)依賽爾公司于1970年實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化生產(chǎn)，但工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)間較短,僅十余年歷史，工藝技術(shù)不夠成熟。（3）環(huán)氧氯丙烷法丙烯高溫氯化成氯丙烯，氯丙烯再氯化成二氯丙醇。二氯丙醇與石灰乳反應(yīng)，得到環(huán)氯丙烴。經(jīng)分離精制后送入水解器，用10%苛性鈉或者碳酸鈉水溶液進(jìn)行水解，得到水解液中含有大量氯化鈉和稀甘油水溶液，進(jìn)入多效蒸發(fā)器，濃縮得到80%的甘油，最后經(jīng)真空蒸餾、活性炭脫色、離子交換樹(shù)脂處理，得到精制甘油。該技術(shù)成熟，單耗低，產(chǎn)品純度99%，收率達(dá)98%，但流程長(zhǎng)，消耗氯與堿較高，產(chǎn)生氯化鈉、有機(jī)氯化物等，腐蝕嚴(yán)重，污水量大?，F(xiàn)在法國(guó)已將此法改