【正文】 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 此設(shè)計(jì)為年產(chǎn) 2 000 噸月桂酸甘油酯車間初步設(shè)計(jì)。 錯誤 !未定義書簽。 3 廠址選擇 錯誤 !未定義書簽。 34 車間設(shè)備立面布置原則 錯誤 !未定義書簽。在食品加工過程中添加適量的組分將起到顯著效果，月桂酸甘油酯天然存在于母乳中，在嬰兒自身免疫系統(tǒng)未發(fā)育正常之前，對嬰兒的健康起著保護(hù)作用 [1]。 設(shè)計(jì)依據(jù) 1. 首先依據(jù)是老師布置的 “任務(wù)書 ” 年產(chǎn) 2 000 噸月桂酸甘油酯車間的初步設(shè)計(jì)。 建設(shè)廠區(qū)廠址主要特點(diǎn)：寶清縣位 于黑龍江省東北部，三江平原腹地。區(qū)域地處松嫩平原，氣候?qū)儆诖箨懶詺夂颉? 我選用了酯交換工藝，明顯 提高了產(chǎn)品收率，減少了一些不必要的損失。同時向反應(yīng)釜中加入少量催化劑加入到反應(yīng)釜 R101 中。物料衡算在生產(chǎn)和設(shè)計(jì)中都得到廣泛的應(yīng)用。%=105 mol 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 產(chǎn)生水的質(zhì)量為： 6 =105 mol 剩余甘油的質(zhì)量：（ 7 ） = 510 mol 剩余月桂酸的質(zhì)量： 106（ %） =104 mol 酯化反應(yīng)時間為 3 h，輔助時間為 2 h。 25 ℃ 時各基團(tuán)貢獻(xiàn)參數(shù)由《精細(xì)化工反應(yīng)器及車間工藝設(shè)計(jì)》（華東理工大學(xué)出版社 ） 查得并列于下表： 表 26 25℃ 時各基團(tuán)貢獻(xiàn)參數(shù) —CH3 —CH2— —COOH Cpl=+10+= J/mol170=29 kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =247。40= kJ 則換熱器 E101 的熱 負(fù)荷為： Q=Q1Q2=391 kJ 換熱器 E103 170 ℃ →40 ℃ 由于月桂酸比熱容無法從表中直接查得，則有 Missenard 法計(jì)算 Cpl 。40=5 kJ 由于月桂酸甘油酯比熱容無法從表中直接查得，則有 Missenard 法計(jì)算 Cpl 。k 180 ℃ 時 TmCplQ ??1 =1 247。k 180 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。 (2) 設(shè)備成熟可靠 作為工業(yè)生產(chǎn)，不允許不成熟未經(jīng)生產(chǎn)考驗(yàn)的設(shè)備用于設(shè)計(jì)。40=5 kJ 由于月桂酸甘油酯比熱容無法從表中直接查得，則有 Missenard 法計(jì)算 Cpl 。40= kJ 則換熱器 E102 的熱負(fù)荷為： Q=Q1Q2=376 kJ 換熱器 E104 180 ℃ →40 ℃ 由于月桂酸甘油酯比熱容無法從表中直接查得，則有 Missenard 法計(jì)算 Cpl 。查得為：40 ℃ 時 Cpl = J/mol查得為： 170 ℃ 時 Cpl = kJ/kg 由《精細(xì)化工反應(yīng)器及車間設(shè)計(jì)》（華東理工大學(xué)出版社）出版查得由卡拉奇法估算物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的公式為： ? ??? knq c n： 化合物燃燒時電子轉(zhuǎn)移數(shù)，其值 n=燃燒氧原子數(shù) 2 ； △：取代基和鍵的校正值； K：分子中同樣取代基的數(shù)目； 0cq ：標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱； 月桂酸的計(jì)算： CH3(CH2)10COOH+O2 ? ?? 12CO2+12H2O n=342=68 由于 —COOH 不校正，則 0cq =68=7 kJ/mol 由 0fq 與 0cq 之間的換算公式如下： 0fq = iqni a? )( 0 0cq （ 21） 0fq ：物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)生成熱 kJ/mol； 0cq ：物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 kJ/mol； 0aq ：組成該化合物的各元素標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 kJ/mol（其值見表）； n：化合物中同種元素的原子數(shù)： 表 28 元素的燃燒熱 元素燃燒過程 元素燃燒熱， kJ/mol C ? ?? CO2 H ? ?? H2O 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 0fq =12+24= kJ/mol 月桂酸甘油酯： CH3(CH2)10COOCH3+ ? ?? 15CO2+15H2O n=412=82 由表查得 月桂酸甘油酯? = 0cq =82+=9 kJ/mol 0fq =15+30 =1 kJ/mol 水的反應(yīng)焓由《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》有機(jī)卷（化學(xué)工業(yè)出版社）查得為：△ 0fH = kJ/kg==12 kJ/mol 由于 0fq = △ 0fH ，則 0fq = kJ/kg=12 kJ/mol 甘油的生成熱由《化 學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》有機(jī)卷（化學(xué)工業(yè)出版社）查得為0fq = kJ/mol則 0fq =（ 1 ） （ ） =11 kJ/mol 則總反應(yīng)熱為： （ 11 ） =46 kJ 計(jì)算 Q2 加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量的計(jì)算： 8 0 6 1 6 6 6 7 4 7 9 1 4 2 93142 ????? ）（ kJ 換熱器 E101 170 ℃ →40 ℃ 甘油的比熱容由《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》有機(jī)卷（化學(xué)工業(yè)出版社）。 熱量衡算及所需媒質(zhì)的量 熱平衡式： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6； （ 21） 式中 Q1—處理物料時需要的熱量 kJ； Q2—加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量（符號規(guī)定加熱劑加入熱量為 “＋ ”，冷卻劑吸收熱量為 “－ ”） kJ； Q3—過程的熱效應(yīng)（符號規(guī)定放熱為 “＋ ”,過程吸熱為 “－ ”，注意： Q 與熱焓符號相反，即 Q=－ ?H。=6 mol 月桂酸 的轉(zhuǎn)化率為： % 月桂酸的物質(zhì)的量為：3RCOOHn=6 mol 月桂酸的質(zhì)量為： 6 247。 工藝參數(shù) 月桂酸甘油酯生產(chǎn)的工藝參數(shù)如 下表： 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 表 21 工藝參數(shù)表 序號 工藝參數(shù) 位號 單位 指標(biāo) 1 酯化反應(yīng)釜壓力 PIC101 MPa 177。 工藝流程簡述 工藝流程示意圖 圖 21 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 工藝流程簡述 1. 原料預(yù)處理 月桂酸在常溫下為固體，所以將月桂酸固體放入預(yù)熔釜 E105 中預(yù)熔，然后用泵P101 將月桂酸送入反應(yīng)釜，甘油在常溫下為粘稠的液態(tài)不用預(yù)處理，直接儲放在原料罐 V102 中。依托的東北腹地，是中國自然資源最豐富的地區(qū)，也是中國工業(yè)企業(yè)的主要積聚區(qū)之一，可為投資者提供多方面的合作機(jī)會和生產(chǎn)配套。濱洲鐵路貫穿全境，與東北、華北鐵路網(wǎng)密切相聯(lián)，溝通著東北和華北腹地， 301 國道斜穿我縣，成為我縣與哈爾濱等以南地區(qū)、齊齊哈爾等以北地區(qū)相互溝通的紐帶和橋梁。貫徹以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)， 以工業(yè)為指導(dǎo)方針，節(jié)約用地，盡量不占或少占農(nóng)田。 3. 月桂酸甘油酯（ Glyceryl laurate）分子式 C15H3004，分子量 ，相對密度 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 g/mol熔點(diǎn) 23 ℃ ，沸點(diǎn) 187 ℃ （ 103 Pa），奶油色膏狀物，微有氣味，溶于甲醇、乙醇、甲苯、乙醚。 月桂酸甘油酯應(yīng)用范圍非常廣泛，主要用于肉制品、乳化品、調(diào)味品、乳化香精、果汁、植物蛋白、飲料、豆制品、烘烤食品、化妝品、醫(yī)藥保健品等行業(yè)中。 控制點(diǎn) 37 自控水平 37 自控水平與控制點(diǎn) 33 車間設(shè)備平面布置原則 8 工藝流程簡述 6 原料與產(chǎn)品規(guī)格 Process calculation。并指出原料和產(chǎn)品都具有一定的粘性，說明了儲存方法和處理措施。 錯誤 !未定義書簽。 7 第 2 章 工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 14 熱量衡算及所需媒質(zhì)的量 錯誤 !未定義書簽。 33 車間設(shè)備布置的原則 40 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V 第 8 章 公用工程 45 參考文獻(xiàn) 月桂酸甘油酯一般具有優(yōu)良的感官特性，它的最大優(yōu)點(diǎn)是 “不是防腐劑，勝似防腐劑 ”其抑菌效果不會因 PH的改變而改變，一般在 PH4～ PH8 范圍內(nèi)均有效。 國外用于食品防腐劑在美國有約 50 多種，日本約為 40 種，中國約為 32 種，目前月桂 酸甘油酯作為防腐劑已經(jīng)用于多種行業(yè)中，作為一種高效、安全的制劑，國內(nèi)外對其的研究還在進(jìn)一步加深，發(fā)展前景十分好，并且月桂酸甘油酯已經(jīng)通過美國食品與藥物管理局的公認(rèn)。 6. 依據(jù)華東理工大學(xué)出版社出版的《精細(xì)化工反應(yīng)器及車間工藝設(shè)計(jì)》。55′。該地區(qū)極少發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，且 施工難度小，建設(shè)投資低。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 生產(chǎn)制度 生產(chǎn)口號為 “安全生產(chǎn)，質(zhì)量第一 ”。在由 FIC102 流量控制閥控制流量，由泵 P102 提供動力將產(chǎn)品輸送到凈化工段。此外，通過物料衡算，可以算出原材料消耗定額，并在此次基礎(chǔ)上作出能量平衡，算出動量消耗和消耗定額。若有化學(xué)反應(yīng)，則不僅兼有 “三傳 ”（動量傳遞，熱量傳遞，質(zhì)量傳遞），還具有 “一反 ”（化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱效應(yīng) —吸收或放熱）。 170 ℃ 時各基團(tuán)貢獻(xiàn)參數(shù)由《精細(xì)化工反應(yīng)器及車間工藝設(shè)計(jì)》華東理工大學(xué)出版社查得并列于下表： 表 27 170℃ 時各基團(tuán)貢獻(xiàn)參數(shù) —CH3 —CH2— —COO— —COOH —CH— —OH 月桂酸甘油酯的計(jì)算： Cpl =+1231+++2= J/molk 170 ℃ 時 TmCplQ ??1 =1 247。170= kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =247。170=436 kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =247。k 180 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。k 180 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。40= kJ 則脫醇精餾塔的熱負(fù)荷為： Q=Q1Q2=378 kJ 換熱器計(jì)算： 以冷凝器 E101 的計(jì)算為例： 熱負(fù)荷 Q=78 kJ 管殼式換熱器總傳熱系數(shù)由《化工設(shè)計(jì)手冊第三版》，上冊（化學(xué)工業(yè)出版社）查得 640 W/m2k 冷凝器給水溫度 30 ℃ ，回水溫度 40 ℃ 壓力均為 MPa ??T 10 ℃ 則： A=Q/K T? =78 10= m2 冷凝器 E101 的換熱面積為 m2 齊齊哈