【正文】 1121mtKQA ??? 總換 （ 311） 知 1換A ? ?KKmW sKJ 9 8 9 2 ??? 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 。溫度低，反應(yīng)速度慢，影響產(chǎn)能，并且很有可能會(huì)使產(chǎn)物甘氨酸結(jié)晶，而堵住管子，使生產(chǎn)中斷。 20 列物料衡算式 年工作天數(shù)按 330 天計(jì)算 年產(chǎn) 5500 噸甘氨酸，則日產(chǎn)量為： 5500 噸 ? 330 天 = 噸 /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： ? 3= 已知產(chǎn)品純度為 %，則產(chǎn)品中甘氨酸純品質(zhì) 量為： ?%= 氯化釜中的物料衡算方塊圖如圖 ： 圖 氯化合成釜的物料衡算圖 Material balance sheet of chlorinated synthesis tank 整個(gè)生產(chǎn)過程按 15%損耗計(jì)算，生產(chǎn)甘氨酸時(shí)氯乙酸純消耗量為： ?? 75? 85%= 已知氯乙酸的純度為 %，所以每批次所消耗的氯乙酸的原料量為： ? %= 液氯投料量為： ?71? = 根據(jù)氯化釜投料配比 液氯：硫磺：冰醋酸 =1::，則 需要硫磺的量為： ??32? = 硫磺中雜質(zhì)成分占： ?2%? 98%= 需要冰醋酸的量為： ??60? = 冰醋酸中水及其他成分各占： ?1%? 98%= 則有硫磺投料量為： += 冰醋酸投料量為： +?2kg= 在氯化過程中 HCl 生成量為： ?? = 綜上計(jì)算，氯化釜中的物料衡算如圖 ： 21 圖 氯化合成釜的物料衡算圖 Material balance sheet of chlorinated synthesis tank 氯化釜中出來的料液進(jìn)入過濾槽，經(jīng)過濾后硫磺及一些雜質(zhì)被分離出來，將濾液送往配制槽。 總之，生產(chǎn)中影響收率的因素很多，而 且這些因素往往是相互聯(lián)系、相互作用的。如果甲醇濃度過高、水含量太少則不易洗去晶體表面的可溶性雜質(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。這樣的結(jié)晶顆粒大、純度高、粒度均勻，溶液過濾洗滌。若 pH? 9，說明氨過量較多，理論上講有利于充分反應(yīng)、提高收率，但會(huì)造成產(chǎn)品顆粒過細(xì)，過濾沖洗時(shí)損失增加，反而不利于提高收率。 ③ 催化劑加入量：氯乙酸和液氨是在催化劑烏洛托品的作用下進(jìn)行反應(yīng)的。直接用氯化液生產(chǎn)，使其中所含氯乙酸均能參加反應(yīng)，提高了轉(zhuǎn)化率，降低了物料消耗；因物料在管道和容器中輸送時(shí)是一個(gè)封閉系統(tǒng)，可以避免燙傷事故的發(fā)生，提高生產(chǎn)安全性 。將含氨基乙酸結(jié)晶的混合液送入反應(yīng)釜下方的過濾槽，通過濾布過濾出氨基乙酸，將結(jié)晶體收集進(jìn)入離心機(jī)，離心過程中同時(shí)加入甲醇沖洗表面，將得到的氨基乙酸送入干燥工序。 優(yōu)化工藝流程敘述及其工藝流程方塊圖 優(yōu)化工藝流程敘述 將過量的冰醋酸加入反 應(yīng)釜，然后從反應(yīng)釜頂部的投加孔將硫磺（催化劑）加入，在一定溫度下，從進(jìn)料管道通入液氯，釜內(nèi)開始進(jìn)行氯化反應(yīng)，同時(shí)用夾套冷卻水控制釜內(nèi)反應(yīng)溫度在 60℃左右。 表 工業(yè)級(jí)甲醇質(zhì)量指標(biāo) Methanol industry quality indicators 傳統(tǒng)氯乙酸氨解法工藝及存在的問題 傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程敘述 將定量的硫磺粉和冰醋酸按照規(guī)定配比加入到氯化釜中進(jìn)行通氯反應(yīng)，氯化反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)后，將 氯化液轉(zhuǎn)入加了母液的結(jié)晶釜中冷卻結(jié)晶，然后經(jīng)抽濾、離心將母液濾結(jié)晶體包裝。無水氨質(zhì)量指標(biāo)如下表 。 表 六亞甲基四胺質(zhì)量指標(biāo) 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 ⑥ 氨（ Ammonia）：分子式為 3NH ，相對(duì)分子量為 17。氯乙酸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（執(zhí)行 QJ/）如表 所示。有幾種同素異構(gòu)體，一般為淡黃色脆性結(jié)晶體或粉狀物，有特殊臭味，不溶于水。有毒，空氣中最高容許濃度 ppm10 ，大鼠經(jīng)口半致死量 kgmg3300 。 所選設(shè)計(jì)方案為用硫磺粉、液氯、冰醋酸、液氨、烏洛托品溶液直接合成甘氨酸方法。而在中國 由 氯乙酸氨解工藝生產(chǎn)甘氨酸是目前普遍采用的技術(shù)， 自 1969年 實(shí)現(xiàn)工業(yè)化以 來，雖然對(duì)其進(jìn)行了眾多改進(jìn)性研究 ，但 由于所得產(chǎn)品純度低、雜質(zhì)含量多而無法滿足食品和醫(yī)藥行業(yè) 生產(chǎn)的使用要求。 在國外，牛羊飼料配方中都加入甘氨酸，特別是在 10周內(nèi)雞雛用飼料中時(shí)不可缺少的成分，而中國飼養(yǎng)業(yè)中尚未使用添加甘氨酸的飼料。自 2020年以來，尤其是 2020年上半年，在草甘膦價(jià)格迅速攀升的帶動(dòng)下，甘氨酸價(jià)格不斷上揚(yáng)。其中 ， 日本是甘氨酸生產(chǎn)和消耗大國 。 甘氨酸的研究依據(jù) 甘氨酸的生產(chǎn)、運(yùn)用及其功用價(jià)值，已在全球越來越引起人們的關(guān)注。 其他合成法 目前國內(nèi)有部分廠家采用天然提取的方法，主要從天然蠶絲水解液中提取，將廢蠶絲加入鹽酸在 110～ 120℃ 下加熱回流 h22 ，將水解溶液過濾得到棕色液體，用活性炭吸附水解液中酪氨酸，再用離子交換柱分離出甘氨酸。催化劑的粒徑對(duì)反應(yīng)也有影響，粒徑太小，比表面積增大，使催化劑活性增大，導(dǎo)致初期反應(yīng)速率很大，氫氣逸出劇烈，反應(yīng)很難控制；粒徑太大，比表面積變小，使催化劑活性降低，需較長時(shí)間才能完成反應(yīng)，達(dá)不到理想收率。 雖然利用氫氰酸生產(chǎn)甘氨酸，可使工藝過程縮短，設(shè)備投資減少，生產(chǎn)成本大大降低。 5 一是以氫氰酸無機(jī)鹽、烏洛托品、碳酸氫銨、水為起始原料。 業(yè)內(nèi)專家建議應(yīng) 該 從 優(yōu)化反應(yīng)條件、新型 催化劑 的選擇和使用、強(qiáng)化工藝過程控制、原料和溶劑的選擇和使用 等方面對(duì)現(xiàn)有的氯乙酸氨解法生產(chǎn)裝置進(jìn)行技術(shù)改造，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，降低物耗、能耗。 但從環(huán)境保護(hù)及資源利用方面來說，生物合成法是更為優(yōu)越的工藝方案。 另外可 用作水解蛋白添加劑，作為水解蛋白的增效劑 。 甘氨酸的化學(xué)性質(zhì) 甘氨酸化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定， 分子中同時(shí)含有 2NH? ， COOH? 和 OH? 等多種官能團(tuán)，可用于制備緩沖溶液及作為研究電化學(xué) 固、液界面吸附和反應(yīng)的模型分子。本項(xiàng)治理技術(shù)不僅解決了工業(yè)廢水對(duì)環(huán)境的污染，而且有較高的經(jīng)濟(jì)效益。既不利安全生產(chǎn)，損害職工身體健康，又不利于降低產(chǎn)品成本。 甘氨酸 是一種重要的精細(xì) 化工中間體，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、農(nóng)藥和飼料添加劑等領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞： 甘氨酸 氯乙酸氨解法 設(shè)計(jì)優(yōu)化 物料衡算 熱量衡算 主體設(shè)備 Ⅱ Technological design on the process workshop of k t/a glycine Abstract: Glycine is the most simple structure of the aamino acids. It39。 Technological design on the process workshop of kt/a glycine 目 錄 摘要 ............................................................... I Abstract ......................................................... II 引 言 ......................................................................................................................... 1 第 1 章 綜述 ........................................................................................................... 1 甘氨酸的基本性質(zhì) ............................................ 1 甘氨酸的物理性質(zhì) .......................................... 2 甘氨酸的化學(xué)性質(zhì) .......................................... 2 甘氨酸的應(yīng)用 ................................................ 2 甘氨酸的主要合成工藝 ........................................ 3 氯乙酸氨解法 .............................................. 3 施特雷克法 ................................................ 4 催化脫氫氧化法 ............................................ 5 其他合成法 ................................................ 6 甘氨酸的研究依據(jù) ............................................ 6 國內(nèi)外甘氨酸的生產(chǎn)現(xiàn)狀 .................................... 8 甘氨酸市場需求分析 ........................................ 8 甘氨酸生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢 .................................. 9 本設(shè)計(jì)所選路線及任務(wù) ....................................... 10 第 2 章 生產(chǎn)工藝流程及主要工藝指標(biāo)的確定 .................... 10 生產(chǎn)基本原理及化學(xué)方程式 ................................... 11 基本物料理化性質(zhì) ........................................... 11 傳統(tǒng)氯乙酸氨解法工藝及存在的問題 ........................... 13 傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程敘述 ..................................... 13 該工藝流程存在的問題 ..................................... 14 優(yōu)化工藝流程敘述及其工藝流程方塊圖 ......................... 14 優(yōu)化工藝流程敘述 ......................................... 14 工藝流程方塊圖 ........................................... 15 優(yōu)化后工藝的優(yōu)勢 ......................................... 16 主要工藝指標(biāo)的確定 ......................................... 16 反應(yīng)工序主要涉及到的工藝指標(biāo) ............................. 16 結(jié)晶分離工序主要涉及到的工藝指標(biāo) ......................... 17 其他工序涉及到的工藝指標(biāo) ................................. 18 第 3 章 生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................... 19 物料衡算 ................................................... 19 主要化學(xué)反應(yīng) ............................................. 19 衡算基準(zhǔn) ................................................. 19 列物料衡算式 ............................................. 20 熱量衡算 ................................................... 25 液氨汽化器的熱量衡算 ..................................... 25 氨解釜的熱量衡算 ......................................... 29 其他熱量衡算 ............................................. 31 第 4 章 主體設(shè)備反應(yīng)釜的設(shè)計(jì) .................................. 32 釜體的尺寸確定 ...........