【正文】 ??? m? 換熱器汽氣換熱段有效換熱面積 2換A 液氨的物性系數(shù)，查資料得： ? ?KmW ?? ? ； ? ?KkgKJC p ?? ； 332 107 7 。 液氨汽化器的熱量衡算 根據(jù)物料衡算，我們可以確定液氨的流量為 ?3NHq hkghkg / ?? 26 從資料上查得，液氨的汽化潛熱 kgKJr 13731 ? ； 氨氣的定壓比熱 ? ?KkgKJC p ?? ； 蒸汽的汽化熱 kgKJr 22582 ? ； 蒸汽壓力為 ，溫度約為 CT ?1421 ? ； 放出潛熱后，假設(shè)溫度為 CT ?1002 ? 的沸水：定壓比熱 ? ?KkgKJC p ?? ； 汽化液氨采用夾套式換熱器，逆流方式用蒸汽把液氨從 C?? 加熱到氣體氨 C?35 ； 汽化所需熱量 113 rqQ NH ?? （ 33） 則 hKJkgKJhkgQ 5 6 2 8 0 4 71 3 7 35 9 8 41 ??? 加熱氣態(tài)按從 C?? 到 C?35 所需熱量： ? ?12123 ttCqQ pNH ???? （ 34） Q2 ? ? ? ?KKkgKJhkg 7 ?????? = hKg 考慮到存在熱損失，我們以總傳熱的 10%計(jì)算。而氯乙酸與氨反應(yīng)，會放出大量的熱，氨氣溶解也會放出大量的溶解熱。整個(gè)工藝流程的物料衡算總表如下表 所示。 假設(shè)吸收塔的吸收效率為 100%，則經(jīng)吸收塔后 HCl 剩余量為 0。 ② 產(chǎn)品規(guī)格 甘氨酸：含量 %，氯化物 %，其它 %?？傊?，要提高產(chǎn)品收率，必須綜合考慮以上這些影響收率的因素，有針對性的采取措施，才能起到好的效果， 使產(chǎn)品收率達(dá)到 90%左右 。 ③ 其他：每次放料后，反應(yīng)釜、結(jié)晶槽的內(nèi)壁上都有一層致密的氨基乙酸白色結(jié)晶，如果不及時(shí)清理會越積越厚，不但影響換熱，而且造成浪費(fèi)，影響收率。由于每批物 料要分多次離心過濾，因此半成品的累計(jì)損失較大，導(dǎo)致產(chǎn)品收率明顯下降。但攪拌速度不能過快，否則會造成大量結(jié)晶破碎難以長大，使過濾、洗滌困難，損失增大，收率降低。 ② 結(jié)晶溫度：氨基乙酸在水中的溶解度隨溫度升高而增加，隨溫度的降低而減小，加上結(jié)晶是放熱過程，所以降低溫度對產(chǎn)品的結(jié)晶有利。第一次加入少量的甲醇，充分?jǐn)嚢杞禍睾?，再加入大量的甲醇，充分?jǐn)嚢杞禍?，放料過濾。 結(jié)晶分離工序主要涉及到的工藝指標(biāo) ① 甲醇的用量及加入方式：一定體積的已完成反應(yīng)的物料中需要加入多少體積的甲醇最合適，成為不可回避的操作指標(biāo)。若 pH6，則反應(yīng)液呈酸性，加之溫度較高，會使產(chǎn)品鐵含量增加。如從降低成本考慮，催化劑的加入量與氯 17 乙酸的投料量之比為 10％左右。溫度過低，則反應(yīng)速度慢、反應(yīng)不充分、生產(chǎn)周期長，影響產(chǎn)量，冷卻水消耗 增加。 表 加料方式對反應(yīng)的影響 The influence of feeding mode on reaction 序號 加料方式 產(chǎn)率 % 1 先加水、氯乙酸、烏洛托品，升溫后通入氨氣 2 先加水、烏洛托品和一半量的氯乙酸升溫后通氨氣，再滴加其余氯乙酸 3 先加水、烏洛托品和少量的氯乙酸，升溫后通氨氣，再滴加其余氯乙酸 在該反應(yīng)歷程中，由于烏洛托品首先與氯乙酸發(fā)生親核取代反應(yīng)生成一中間體，因而反應(yīng)中需分批加入氯乙酸，保持較高的催化劑濃度，從而使催化劑充分發(fā)揮作用。降低了生產(chǎn)勞動強(qiáng)度，同時(shí)也避免了中間生產(chǎn)帶入雜質(zhì)污染原料，影響甘氨酸產(chǎn)品質(zhì)量。在此過程中離心液中仍含有少量甘氨酸，因此將收集后的離心液與過濾液混合形成混合母液，用管道輸送進(jìn)入精餾塔，通過精餾提取其 中殘余的甘氨酸產(chǎn)品，并回收利用氯化銨副產(chǎn)品。反應(yīng)產(chǎn)生的 HCl 部分與過量的氨反應(yīng)生成氯化銨，剩余的尾氣（主要為 HCl ）經(jīng)反應(yīng)釜頂部 15 的冷凝器冷卻后通過管 道通往吸收塔。反應(yīng)過程釜內(nèi)基本上處于常壓狀態(tài)。甲醇是極易揮發(fā)液體，致使甲醇消耗量大，甘氨酸收率低，夏季車間操作環(huán)境差，且回收廢液中的氯化銨時(shí)能耗大。當(dāng)定量的氯乙酸溶液反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)，將氨化液轉(zhuǎn)入醇析釜中加入甲醇冷卻醇析 ]7~6[ 。有毒，一般誤飲 15ml 可致眼睛失明，一般致死量為 100～ 200ml]4[ 。燃燒時(shí)無煙有藍(lán)色火焰 ,能與多種化合物形成共沸混合物?？諝庵凶罡呷菰S濃度為 330 mmg 。在適當(dāng)壓力下可液化成液氨，放出大量的熱；當(dāng)壓力低時(shí)，氣化逸出，同時(shí)吸收周圍大量的熱。應(yīng)貯存于干燥、清潔、通風(fēng)的 倉庫內(nèi)，避免受潮污染，貯運(yùn)時(shí)應(yīng)與氧化劑隔離。幾乎無臭味，味甜而苦。能溶于水、乙醇、醚、氯仿和二硫化碳等有機(jī)溶劑。在正常情況下，燃 12 速緩慢，遇明火、高溫，易發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)。有助燃性，在日光下與易燃?xì)怏w混合時(shí)會發(fā)生燃燒爆炸。 ② 液氯 （ Chorine）：分子式為 2Cl，相對分子質(zhì)量為 71。 化學(xué)反應(yīng)方程式： 主要反應(yīng)： ???? ??? H C lC O O HC lC HClC O O HCH 223 硫磺 （ 2— 1） ????? ??? H C lC O O HCHNHNHC O O HC lC H 2232 烏洛托品 （ 2— 2） 副反應(yīng)： ClNHHClNH 43 ?? （ 2— 3） 基本物料理化性質(zhì) ① 冰醋酸 （ Acetic Acid）：分子式為 COOHCH3 ，相對分子質(zhì)量為 60。該方案雖為舊工藝 生產(chǎn)方案的改進(jìn)方案，但可以有效的提高甘氨酸產(chǎn)品的收率及市場競爭力。從熱力學(xué)分析，延長反應(yīng)時(shí)間對復(fù)雜連串反應(yīng)中目的產(chǎn)物甘氨酸的 生成不利，因此降低反應(yīng)溫度的同時(shí)也必須提高催化劑使用水平，使反應(yīng)時(shí)間不致延長。 從甘氨酸的收率及純度所受影響因素方面分析，我國現(xiàn)行合成甘氨酸操作溫度普遍在70℃ 以上，這樣高的溫度對合成反應(yīng)不利。 甘氨酸生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢 從國外甘氨酸現(xiàn)有生產(chǎn)裝置使用的工藝路線及關(guān)于甘氨酸制備技術(shù)所申請專利的數(shù)量和內(nèi)容來分析 ， 國外目前甘氨酸的生產(chǎn)完全淘汰了氯乙酸氨解工藝 。 在原料方面，目前我國丙烯腈年生產(chǎn)能力已達(dá)到 400kt，每年副產(chǎn)氫氰酸約 60kt,而且國內(nèi)近期還要建設(shè)大型丙烯腈裝置。美國用作食品添加劑的甘氨酸達(dá)到 10kt，日本也有 3kt 左右，其中僅日本一家就有 用于食品加工。據(jù)統(tǒng)計(jì)我 國目前甘氨酸 80%用于合成草甘膦 ,草甘膦為除草活性最強(qiáng)的內(nèi)吸傳導(dǎo)型廣譜有機(jī)磷農(nóng)藥，因其具有低毒、易分解、強(qiáng)效、無殘留等優(yōu)點(diǎn)，被美國政府評為最優(yōu)秀的農(nóng)藥。 表 我國生產(chǎn)甘 氨酸的主要廠家及生產(chǎn)能力 Our country39。 國內(nèi)甘氨酸的生產(chǎn)規(guī)模目前約為 30 akt 左右 ， 生產(chǎn)廠家有 40余 家 。因此對甘氨酸生產(chǎn)工藝進(jìn)行進(jìn)一步的研究具有很重要的應(yīng)用價(jià)值。 甘氨酸產(chǎn)品的質(zhì)量決定于所使用的生產(chǎn) 工藝和原料，由于中國尚未制定醫(yī)藥級、食品級和飼料級甘氨酸的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這些產(chǎn)品均參照國際上目前使用的甘氨酸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 20 世紀(jì) 80 年代后期，日本三菱公司把經(jīng)過篩選的好氧土壤桿菌屬、短桿菌屬、棒狀桿菌屬等微生物加入含碳源、氮源及無機(jī)營養(yǎng)液的介質(zhì)中進(jìn)行培植，然后將該類菌種在 25～ 45℃ 、 pH 值為 4～ 9 的條件下，使乙醇胺轉(zhuǎn)化為甘氨酸，再經(jīng)過濃縮、中和、離子交換處理得到甘氨酸。 微波輻射（ Microwave Irradiation，簡寫為 MWI）在八十年代后期便作為一種新技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)合成?？傊摴に囀切麻_發(fā)技術(shù)，具有工藝流程短，無污染，易規(guī)模化，連續(xù)化操作，產(chǎn)品質(zhì) 量好等特點(diǎn)。 以前盡管使用銅或阮內(nèi)銅將氨基醇轉(zhuǎn)化為甘氨酸，但當(dāng)重復(fù)使用銅催化劑時(shí)，其活性會降低。適宜的反應(yīng)溫度為 140～ 200℃ ，溫度超過 220℃ 時(shí)，催化劑失去選擇性；溫度低于 120℃ 時(shí)，反應(yīng)速度很慢。但由 于氫氰酸的劇毒性和易揮發(fā)性，無法長距離運(yùn)輸，裝置只能放在原料裝置附近，制約 了甘氨酸的生產(chǎn)發(fā)展?，F(xiàn)在有的企業(yè)則以廉價(jià)的丙烯腈副產(chǎn)物氫氰酸代替氰化鈉，使甲醛與氫氰酸反應(yīng)生成羥基乙腈，再在氨氣存在下氨解得到氨基乙腈，然后水解得到甘氨酸。水與氫氰酸的摩爾比在 1:20～ 1:100 之間，該工藝無需使用催化劑，反應(yīng)時(shí)間短，易控制；主要副產(chǎn)物氨基乙腈、亞氨基二乙酸可隨著母液循環(huán)使用，產(chǎn)率較高，純度可達(dá) 98%。 近年來，國外專門針對反應(yīng)后脫鹽流程的 繁雜和污染環(huán)境問題，提出了新的改進(jìn)技術(shù)。 施特雷克法 該方 法 是 以甲醛、氰化鈉、氯化銨 一起 反應(yīng) ，再加入冰醋酸，析出得到無色晶體 甲叉氨基乙腈 。 該合成法 的優(yōu)點(diǎn)是原料易得， 反應(yīng)條件溫和， 合成工藝簡單，對設(shè)備要求不高，操作簡單 ， 所得產(chǎn)物對環(huán)境污染較小，工藝技術(shù)成熟 。 該法的 化學(xué)反應(yīng) 機(jī) 理為： 第一步 ， 羧酸的鹵代反應(yīng) 在羧酸中由于羧基的影響使 ?? 氫變的活潑，在少量催化劑（碘或硫）的存在下，羧酸的 ?? 氫可以逐步被氯取代 ， 生成 一 氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸。 甘氨酸的主要合成工藝 據(jù) 文獻(xiàn)報(bào)道 ]2~1[ 甘氨酸的合成 工藝 路線有十余條，但是目前 已 工業(yè)化或具有工業(yè)化前景的合成工藝主要有氯乙酸氨解法、施特雷克法、催化脫氫氧化法、 天然提取法、輻射合成法 和生物合成法等。 在農(nóng)藥行業(yè)的應(yīng)用 :可制取新型農(nóng)藥除草劑草甘膦；廣泛應(yīng)用于稻田、麥地、玉米、棉花、大豆和果園、菜園及鐵路、建筑、交通、森林等非耕地除草。 在食品行業(yè)的應(yīng)用 :使用于含醇飲料中； 合成精良飼料時(shí)用作酸味矯正劑、緩沖劑； 3 在腌制 食品中 用作添加劑 ； 用作魚穈制品、花生醬等的防腐劑，能抑制枯草桿菌及大腸桿菌的繁殖起到重要的防腐作用；利用它本身的氨基和羧基，對食鹽和醋等 味感起緩沖作用 ；食品釀造、肉食加工及糖精的去苦劑；用作奶油、干酪 、人造奶油、快餐面、小麥粉和豬油等的穩(wěn)定劑；用作食品加工中對維生素 C進(jìn)行穩(wěn)定 ；在味精 中有 10％的成分為 甘氨酸?？膳c鹽酸反應(yīng)生成鹽酸鹽；可與高級脂肪酸鹽反應(yīng)制備高檔洗滌劑。 通常條件下能保存 2～ 3年， 應(yīng)密封、避光保存，無毒、無腐蝕性。既 是氨基酸系列中結(jié)構(gòu)最簡單的 ?? 氨基酸，也是組成人體及動物所需蛋白質(zhì)的最基本單元，廣泛存在于自然界中。不僅降低了勞動強(qiáng)度，而且減少釜外灑出料量，從而降低消耗。 為了減少催化劑用量，采用烏洛托品的溶液投料。根據(jù)不同溫度下甘氨酸的溶解度，采用夾套冷卻水降低甲醇以及醇析釜溫度，降低甲醇中溶解的甘氨酸量，提高甘氨酸回收率。國內(nèi)產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足要求，因此只有加快國內(nèi)甘氨酸生產(chǎn)技術(shù)的突破，才能進(jìn)一步提高國產(chǎn)產(chǎn)品的市場競爭力和占有率。 Heat balance。s nominal diametre is 1,600 millimetre, nominal pressure is MPa, height is 2,100 millimetre and wall thickness is 5 millimetre. Wall thickness of the dish head as the same as the autoclave body. Total need 3 volume 2,000 liters reactor. It has been pleted that the engineering flow sheet and the main equipment assembling drawing. Key words: Glycine。并對主體 設(shè)備氨化合成釜進(jìn)行了設(shè)計(jì) 和設(shè)備選型 ，確定了采用帶攪拌器的反應(yīng)釜， 釜體的公稱直徑為 1600mm，公稱壓力為 ，釜體高度為 2100mm，壁厚為 5mm，封頭壁厚與筒體一致， 需三個(gè)體積為 2020L 的反應(yīng)釜 。 目 前世界上生產(chǎn)甘氨酸的方法有很多種，但在國內(nèi)，由于技術(shù)、原料等原因，大都采用氯乙酸氨解法。 參考文獻(xiàn) ......................................................... 40 Ⅰ 年產(chǎn) 5500 噸甘氨酸生產(chǎn)車間工藝設(shè)計(jì) 摘要： 甘氨酸（ Glycine） 是結(jié)構(gòu)最簡單的 ? 氨基酸，其用途非常廣泛，主要 用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品、飼料 以及制取其它氨基酸 等工業(yè)領(lǐng)域 。通過熱量衡算可知反應(yīng)放熱 ，需要加入冷卻劑冷卻。s use is very extensive. It has been mainly used in agricultural chemicals, pharmaceuticals, food, feed ,other production of amino acids and other industrial fields. There are many methods to produce Glycine at prezent. But at domestic, because of technology, raw materials and other reasons, mostly use chloroactic acid ammonolysis process. With