【正文】 工業(yè)氨基乙酸質(zhì)量指標(biāo)Table amino acid industrial quality indicators指標(biāo)名稱指 標(biāo)一等品合格品氨基乙酸含量%≥≥氯化物(以Cl計(jì))含量%≤≤鐵(Fe)含量%≤≤加熱減量%≤≤外 觀白色粉末[3]甘胺酸在工業(yè)上的應(yīng)用十分廣泛，其作為一種重要的精細(xì)化工中間體,廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品、飼料等領(lǐng)域，特別是自全球性除草劑草甘膦問世以來，甘氨酸在農(nóng)藥行業(yè)的應(yīng)用得到了極大增強(qiáng)。 醫(yī)藥 甘氨酸是人體必需的氨基酸, 在各種氨基酸輸液的配方中, 基本上都含有甘氨酸, 甘氨酸可用作藥物溶劑和緩沖劑, 同時(shí)它還可以合成多種藥物, 如治療高血壓藥物鹽酸地閏普利, 抑制胃潰瘍的藥用碳酸鈣制劑, 單甘氨酸乙酰水揚(yáng)酸鈣, 利血胺注射液等。值得一提的是，同樣作為草甘膦的原料甘氨酸，國(guó)外采用99%的甘氨酸，%的甘氨酸。 飼料 甘氨酸用在飼料添加劑中, 不僅是畜禽飼料中的主要營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充成分, 還可以防止飼料氧化變質(zhì), 延長(zhǎng)飼料保鮮期, 在國(guó)外牛羊的飼料中均含有甘氨酸, 國(guó)內(nèi)的飼養(yǎng)業(yè)尚未普遍采用, 在此領(lǐng)域中甘氨酸的應(yīng)用有待于進(jìn)一步開發(fā)。寵物飼料生產(chǎn)是一個(gè)勞動(dòng)力密集的產(chǎn)業(yè),很適合中國(guó)的國(guó)情, 可惜國(guó)內(nèi)尚未對(duì)此產(chǎn)業(yè)給予足夠的重視。生產(chǎn)與消費(fèi)主要集中在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū),我國(guó)甘氨酸生產(chǎn)起始于70年代末80年代初,不僅起步較晚,而且生產(chǎn)技術(shù)水平偏低,生產(chǎn)方法幾乎全部采用氯乙酸氨解法生產(chǎn)甘氯酸,產(chǎn)品多為工業(yè)級(jí),純度不高于95%,不僅影響下游草甘膦農(nóng)藥的質(zhì)量,而且無法滿足醫(yī)藥和食品等行業(yè)的需求,致使我國(guó)醫(yī)藥和食品行業(yè)所需的甘氨酸大量依靠進(jìn)口。江西電化有限責(zé)任公司有兩套5萬(wàn)t/年生產(chǎn)裝置，浙江新安江化工集團(tuán)公司建有3萬(wàn)噸/年生產(chǎn)裝置，其他主要生產(chǎn)廠家有江蘇南通化工廠、長(zhǎng)春農(nóng)安制藥廠、遼寧本溪化工廠，產(chǎn)品均為工業(yè)級(jí)甘氨酸，用于生產(chǎn)農(nóng)藥草甘膦和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑增甘膦，另外，江山股份（600389）的子公司南通東昌化工有1萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力、其它企業(yè)的規(guī)模普遍偏小，如蘇州永達(dá)氨基酸廠3500噸、南通光榮化工3000噸等。國(guó)外甘氨酸生產(chǎn)廠商主要有美國(guó)的查特姆 (Chattem)公司、法國(guó)的斯帕西亞( S . P. C . I)公司、荷蘭的阿克蘇(AKEO)化學(xué)公司、日本的有機(jī)合成藥品 公司、昭和電工公司和味之素公司等。西方國(guó)家甘氨酸年生產(chǎn)量約 7103 t ,由于在食品工業(yè)中應(yīng)用較廣,需求量預(yù)計(jì)每年增加10%～ 15%。醫(yī)藥行業(yè)將消耗約6103 t。甘氨酸的工業(yè)生產(chǎn)方法主要有三種:天然蛋白質(zhì)水解法、氯乙酸氨解法和Stercker法。[712]該法根據(jù)原料不同,又可分兩種工藝:(1)水相或醇相中以烏洛托品,氯乙酸、氨水(氨氣或液氨均可)為原料合成。主反應(yīng):ClCH2COOH + 2NH3 → NH2CH2COOH + NH4Cl副反應(yīng):NH2CH2COOH + ClCH2COOH → NH(CH2COOH)2 + HCl NH(CH2COOH)2 + ClCH2COOH → N(CH2COOH)3 + HCl氯乙酸氨解法的優(yōu)點(diǎn)是原料易得,合成工藝簡(jiǎn)單,對(duì)設(shè)備要求不高,易操作,基本無公害,缺點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng),副產(chǎn)氯化銨等無機(jī)鹽類物質(zhì)難以除去,產(chǎn)品質(zhì)量差,精制成本高,作為催化劑的烏洛托品難以回收循環(huán)使用,造成原料的極大浪費(fèi),使生產(chǎn)成本增加。(NH2CH2COO)2Ba+H2S04→2NH2CH2COOH+BaS04此工藝路線較長(zhǎng),原料NaCN為劇毒物,反應(yīng)的脫鹽操作較復(fù)雜,操作條件比較苛刻,其優(yōu)點(diǎn)是易于精制,成本低,適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。美國(guó)、日本、歐洲長(zhǎng)期以來堅(jiān)持開發(fā)生物合成甘氨酸的研究,以前由于存在酶的活性低,合成甘氨酸的微生物菌需求量大,甘氨酸的產(chǎn)率低等因素,使生物合成法的工業(yè)化受到限制。 本設(shè)計(jì)所選方法及意義本設(shè)計(jì)要求年生產(chǎn)10000噸的甘氨酸，考慮到產(chǎn)量較大，且其他生產(chǎn)工藝只在實(shí)驗(yàn)階段，或在國(guó)內(nèi)技術(shù)不成熟，還未應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，所以選擇第二條工藝路線，即氯乙酸氨解法，氯乙酸氨解法的優(yōu)點(diǎn)是原料易得,合成工藝簡(jiǎn)單,對(duì)設(shè)備要求不高,易操作,基本無公害。2 生產(chǎn)工藝流程及設(shè)計(jì)原理：氯乙酸和氨氣在六次甲基四胺的催化作用下，反應(yīng)生成氨基乙酸和副產(chǎn)物氯化銨。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)入醇析釜中加甲醇冷卻醇析。 原料規(guī)格及性質(zhì)氯乙酸(ClCH2COOH)無色晶體，有刺激性氣味，易潮解、不燃，有強(qiáng)烈的腐蝕性，能破壞金屬、橡膠和軟木塞等，溶于水、乙醇、乙醚、苯、二硫化碳和氯仿等有機(jī)溶劑，相對(duì)密度：（20/20℃），其熔點(diǎn)： 61～63℃，沸點(diǎn)為：189℃。（執(zhí)行QJ/）氯乙酸 工業(yè)氯乙酸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Table 2. 1 Chloroacetate industrial quality standards指 標(biāo) 名 稱指 標(biāo)氯乙酸含量%≥二氯乙酸含量%≤ 外 觀白色或微黃色晶體六次甲基四胺 六次甲基四胺質(zhì)量指標(biāo)Table Hexamine quality indicators指標(biāo)名稱指 標(biāo) 純度 % ≥ 氯化物(以Cl計(jì)) % ≤ 外觀 白色結(jié)晶或略帶色調(diào)的白色結(jié)晶甲醇 工業(yè)甲醇質(zhì)量指標(biāo)Table methanol industry quality indicators指標(biāo)名稱指 標(biāo)密度(20℃)g/cm3 ～外觀 無殊異臭氣味，無色透明液體，無可見雜質(zhì)液氨 無水氨質(zhì)量指標(biāo)Table anhydrous ammonia quality indicators指標(biāo)名稱指 標(biāo)氨含量 % ≥殘留物含量 %≤ 生產(chǎn)工藝流程及工藝流程方框圖工藝流程方框氯乙酸烏洛托品溶解氨氣合成醇析離心醇洗烘干 包裝產(chǎn)品精餾回收甲醇副產(chǎn)物氯化氨 工藝流程方框圖Figure process flow diagram工藝流程敘述將氯乙酸、六次甲基四胺固體按工藝配比分別溶解成工藝指標(biāo)要求含量的溶液，然后備入計(jì)量槽。 主要工藝指標(biāo)的確定[1418] 生產(chǎn)工藝特點(diǎn)除甲醇精餾是半間歇生產(chǎn)外，其他生產(chǎn)工序都是分批投料、間歇生產(chǎn)，生產(chǎn)周期為8小時(shí)，每天可生產(chǎn)3批。(1) 催化劑加入量氯乙酸與液氨是在催化劑烏洛托品的作用下進(jìn)行反應(yīng)的。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平衡原理，降低溫度有利于氨基乙酸的生成。(3) 反應(yīng)過程中pH值反應(yīng)過程中pH值應(yīng)控制在7．0～7．5。同時(shí)，氨過量太多會(huì)大量外逸，既污染環(huán)境又造成浪費(fèi)。(1) 甲醇的用量及加入方式用氯乙酸在水相中催化氨解生產(chǎn)甘氨酸的工藝過程中，傳統(tǒng)方法是向已完成的反應(yīng)物料中加入一定量的甲醇，以降低溶劑的介電常數(shù)，使甘氨酸沉降析出，而令副產(chǎn)物氯化銨留在醇－水混合溶劑中，然后分離出產(chǎn)物，用精餾法回收甲醇循環(huán)使用。因此機(jī)械地規(guī)定（甲醇/反應(yīng)物料）體積比是不行的。第一次加入少量甲醇，充分?jǐn)嚢杞禍睾螅偌尤舜罅考状?，充分?jǐn)嚢杞禍?，放料過濾。會(huì)造成晶核生成量過大，結(jié)晶粒度較小、大小不均，導(dǎo)致過濾洗滌困難、產(chǎn)品過濾損失加大，收率大大降低，不足7O％，并使甲醇消耗增加很多。(3) 攪拌強(qiáng)度和結(jié)晶時(shí)間結(jié)晶過程是在機(jī)械攪拌下進(jìn)行的，這樣做不但利于降溫，而且使細(xì)小結(jié)晶懸浮在母液中，以促進(jìn)傳質(zhì)、結(jié)晶；此外．還可以減少晶粒黏結(jié)形成晶簇的機(jī)會(huì)，從而減少結(jié)晶中的母液包藏，有利于提高產(chǎn)品純度。如果甲醇濃度過高、水含量太小，則不易洗去晶體表面的可溶雜質(zhì)，會(huì)消耗大量甲醇，增加產(chǎn)品的損失，并加重甲醇精餾回收的負(fù)荷。(2) 干燥工序的操作干燥工序通過熱風(fēng)直接加熱除去半成品中的水分，使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到要求。此外，過濾及離心洗濾后的甲醇中氨基乙酸的回收也很重要。要提高產(chǎn)品收率，反應(yīng)工序的控制是基礎(chǔ)，結(jié)晶工序是關(guān)鍵，其他因素的控制是補(bǔ)充。 已知定量離心后水分含量：%吸濾及離心過程產(chǎn)品按損耗10%計(jì)%計(jì)算%計(jì)精餾效率為99% 列衡算式年工作天數(shù)按330天計(jì)算　年產(chǎn)10000噸甘氨酸，則日產(chǎn)量為：10000噸/330天=每批物料的生產(chǎn)周期為8小時(shí)，即每天生產(chǎn)3次，則每次應(yīng)產(chǎn)甘氨酸的量為：%，則產(chǎn)品中甘氨酸純品質(zhì)量為：%=整個(gè)生產(chǎn)過程按85%的損耗計(jì)算，生產(chǎn)甘氨酸時(shí)氯乙酸理論消耗則為：247。%。100%=%其他雜質(zhì)含量 247。 精餾塔物料衡算表Table distillation column material balance sheet設(shè)備名稱進(jìn)料名稱進(jìn)料組分組分含量%進(jìn)料量kg精餾塔母液同上出料名稱出料組分組分含量%出料量kg氯化銨溶液甘氨酸烏洛托品氯化銨水其他甲醇水水甲醇甲醇氨氨對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)輸入：+1758+++123804+13680=輸出：++500+++++++ = 熱量衡算熱量衡算按按能量守恒定律，在無軸功條件下，進(jìn)入系統(tǒng)的熱量與離開熱量平衡，在實(shí)際中對(duì)傳熱設(shè)備的熱量衡算可由下式表示[21]： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 （）Q1 — 所處理的物料帶入設(shè)備中的熱量kJQ2 — 加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量（符號(hào)規(guī)定加熱劑加入熱量為“+”；冷卻劑吸收熱量為“”）kJQ3 — 過程的熱效應(yīng)（符號(hào)規(guī)定過程放熱為“+”；過程吸收熱量為“”，注意Q與熱焓符號(hào)相反，即Q=△H。ClCH2COOH+2NH3 NH2CH2COOH+ NH4Cl 34 75 已知各物質(zhì)的焓△H氯化銨=△H甘氨酸= kJ/mol△H氨= kJ/mol△H氯乙酸= kJ/mol由公式 △H= （）而 Q=△HQr=（247。）103 =9981436kJ查表得氨的溶解熱為△H= kJ/molQp=(247。加熱形式有電加熱、油加熱、氣加熱、水加熱（或冷卻）、明火加熱等。軸封為普通水冷卻填料密封、組合式四氟填料密封、機(jī)械密封。+247。從工作壓力、溫度以及設(shè)備工藝性質(zhì)，可以看出它屬于帶攪拌的低壓反應(yīng)類型，根據(jù)慣例選擇橢圓形封頭和圓柱形筒體。 確定夾套的高度夾套筒體高度估算如下：取Hi為1100㎜。 攪拌器 換熱裝置主要是夾套和蛇管，用來輸入和輸出熱量，以保證反應(yīng)過程最適宜的溫度，本設(shè)計(jì)選用夾套換熱。 軸封裝置用來防止釜的主體與攪拌軸之間的泄露。電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速機(jī)將轉(zhuǎn)速減至工藝要求的攪拌轉(zhuǎn)速，再通過聯(lián)軸器帶動(dòng)攪拌軸旋轉(zhuǎn)。隨著化工設(shè)置大型化，車間布置總的發(fā)展趨勢(shì)呈以下特點(diǎn)：①露天化②流程化③集中化④定型化。（2）柱間距多用66，一般不超過12m。（4）在可能情況下盡量采用露天化和敞開式設(shè)計(jì)，這樣既能節(jié)省投資，又有利于通風(fēng)采光、防爆、放毒等安全需要。（7）設(shè)備穿孔必須避開主梁。主樓梯45186。本設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模大，且主要設(shè)備為高大的塔設(shè)備，因此采用露天化布置，且從以下幾方面進(jìn)行綜合考慮。（3）相同、相似設(shè)備盡可能對(duì)稱、集中，以利操作管理及水、電、氣等供應(yīng)。（3）要考慮起吊裝置，如塔頂、房梁設(shè)永久吊架。（3）有毒物質(zhì)的設(shè)備放置下風(fēng)，操作單位應(yīng)在上風(fēng)。凈高不低于2m。 （6）一般的安全距離如下圖 一般安全距離場(chǎng) 合 安全距離/m往復(fù)運(yùn)動(dòng)部分離墻回旋運(yùn)動(dòng)部分離墻~回旋機(jī)械之間~泵間泵列間吊動(dòng)物與設(shè)備最高點(diǎn)貯槽之間~設(shè)備蓋上轉(zhuǎn)動(dòng)裝置離天花板通廊、操作通行部分凈高設(shè)備與墻之間一人操作設(shè)備與墻之間無人操作二設(shè)備間二人操作小車通過二設(shè)備間一人操作小車通過二設(shè)備間二人操作偶有人過二設(shè)備間二人操作常有人過二設(shè)備間一人操作偶有人過在選擇廠址時(shí)應(yīng)充分考慮周全，更應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家的有關(guān)規(guī)定、規(guī)范執(zhí)行。 v$ m! p（1）廠址宜選在原料、燃料供應(yīng)和產(chǎn)品銷售便利的地區(qū)，并在儲(chǔ)運(yùn)、機(jī)修、公用工程和生活設(shè)施等方面具有良好協(xié)作條件的地區(qū)。 x7 D1 s7 f39。2 }+ _) a% V* ~9 L: y _（4）選廠應(yīng)注意節(jié)約用地，不占或少占耕地，廠區(qū)的面積形狀和其它條件應(yīng)滿足工藝流程合理布置的需要，并要予留適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地。一般來說，廠區(qū)應(yīng)避免建在以下地區(qū)：（1）具有開采價(jià)值的礦藏地區(qū)。p Y* W（4）發(fā)震斷層地區(qū)和基本烈度9度以上的地震地區(qū)。在考慮這些因素時(shí)，需要注意的是：第一，必須仔細(xì)權(quán)衡所列出的這些因素，決定哪些是與設(shè)施選址緊密相關(guān)的，那些雖然與企業(yè)經(jīng)營(yíng)或經(jīng)營(yíng)結(jié)果有關(guān)，但是與設(shè)施位置的關(guān)系并不大，以便在決策是分清主次，抓住關(guān)鍵。 一項(xiàng)在全球范圍內(nèi)對(duì)許多制造業(yè)企業(yè)所作的調(diào)查表明，企業(yè)認(rèn)為下列5組因素（每一組中又可分為若干因素）是進(jìn)行設(shè)施選址時(shí)必須考慮的：（1）勞動(dòng)力條件；（2）與市場(chǎng)的接近程度；（3）生活質(zhì)量；（4）與供應(yīng)商和資源的接近程