【文章內容簡介】 濾液合并。所得產品為淺黃色的甘油食鹽溶液。(3)脫鹽。把以上所制的產品在真空中（～ kPa）脫水，沸點約50～60 ℃，當水餾出量約為總體積的1/6 時，即把殘液過濾脫鹽，濾出的鹽分必須先用未濃縮的甘油溶液來洗滌，再用淡水洗滌，洗液和濃縮液合并，重新真空蒸餾脫鹽，如此反復5～6 次，直到濃縮液中甘油的質量分數達80％以上，即可用為粗甘油處理。(4)離子交換處理。把粗甘油用水稀釋到質量分數20％左右，先用陰陽離子混合的離子交換柱處理，然后依次用陰離子樹脂，陽離子樹脂處理，如此反復3 次，待甘油溶液中不含氯離子或鈉離子，即可得去離子甘油水溶液。(5)濃縮和蒸餾。，60 ℃％， 用氫氧化鈉把pH ， Pa，170 ℃進行蒸餾，可得純度在98％以上的純甘油但是此種方法也存在的主要問題如管線鹽堵。甘油生產經蒸發(fā)、蒸餾、回收等過程，伴有大量鹽析出。易造成管線堵塞，影響生產，這是甘油裝置最大的難題。但可用控制甘油濃度的辦法來控制鹽的結晶速度和粒度，減少鹽堵現象；還有能耗高。本裝置生產甘油耗能比國內同類的皂化甘油裝置高得多。如何減少能耗，提高能量利用率，也是一個很有研究意義的課題。 工藝流程方案由于天然法生產的甘油產量較低，遠遠不能滿足國內需求，故國內一般用運用合成法萊制取甘油，此設計采用環(huán)氧氯丙烷法制取甘油，其生產工藝如下： 環(huán)氧氯丙烷 蒸發(fā) 精餾 離心分離 減壓濃縮 精制 成品甘油 主要工藝參數說明在用環(huán)氧氯丙烷法生產甘油的時候，主要用了涉及工藝參數：（1） 環(huán)氧氯丙烷水解時候用了15%的Na2CO3溶液做堿。（2） 反應溫度在125℃，常壓下進行。為減少副反應的發(fā)生，進料的環(huán)氧氯丙烷濃度盡量大，這里取100%純度的進料。3生產工藝設計計算 主要化學反應 化學反應在制取甘油的生產工藝中，由于天然法制取甘油的產量較低，遠遠不能滿足中國的甘油市場，故生產甘油多數用合成法。本設計方案采取合成法，用環(huán)氧氯丙烷合成甘油，具體生產過程計算如下。在用環(huán)氧氯丙烷生產甘油時，主要發(fā)生下列反應，本設計則是針對此系列反應過程進行的相關計算：第一個反應：CH2CHOCH2CI+H2O——→CH2OHCHOHCH2CI +第二個反應：CH2OHCHOHCH2CI+1/2Na2CO3 ——→CH2OHCHOCH2+NaCI+1/2CO3+1/2H2O kcal/mol 第三個反應：CH2OHCHOCH2+H2O——→CH2OHCHOHCH2OH + kcal/mol 化學反應物料衡算計算物料衡算：設計任務為年產十萬噸甘油，工作日為365設備維修日25天=340天；以每小時生成甘油為準，即:F(甘油)=10107/3402492=由于生產的甘油只含98%的純甘油，故F (成品甘油)= 。已知環(huán)氧氯丙烷（以下簡稱ECH）的轉化率為96%，故：F (ECH)= 。 反應釜體積計算第一個反應的反應器設計,本反映在125℃條件下進行根據體系物料衡算有F (ECH) = kmol/h，F (水)=28 kmol/h所以 F(總進料)= +28= kmol/h= kmol/minECH的體積流量為q（ech）=103= m3/h水的體積流量為q（水）=1828/103= m3/h進口體積流量為q（總）= m3/hCA0=已知反映的動力學方程為R=k1Ca, 105min1則根據反映動力學方程式求得體積為： =105= m3，則反應器的有效體積為V。V = V（r）/= = m3物料的平均停留時間 t= V（r）/ q（總）= = 反應釜直徑和高度的計算在已知反應斧的操作容積后，首先要選擇罐體適宜的長徑比(H/Di)，以確定罐體直徑和高度。選擇罐體長徑比主要考慮以下兩方面因素：長徑比對攪拌功率的影響：在轉速不變的情況下，P181。D5（其中D攪拌器直徑，P——攪拌功率），P隨釜體直徑的增大，而增加很多，減小長徑比只能無謂地損耗一些攪拌功率。因此一般情況下，長徑比應選擇大一些。長徑比對傳熱的影響：當容積一定時，H/Di越高，越有利于傳熱。長徑比的確定通常采用經驗值[3]， 罐體長徑比經驗表反應器種類填裝物料類型高徑比（H/Di）一般反應器液液相或液固相物料1~氣液相物料1~2發(fā)酵罐液相物料~取H/D=，采用橢圓形釜底，封頭高度H1=，體積V=，則反應釜直徑D：H2===。V=/4D2H2+ (H2=)=/4D+D=H= H= 反應釜的熱量衡算：由于連續(xù)式反應器是一封閉物系，則由熱量衡算方程式可導出下式：上式為間歇釜式反應器反應物料的溫度與時間的關系式，式中mt—反應物料質量，kg； Cp，t—反應物料從基準溫度改變到實際溫度的平均熱容，J/kg℃；Tc—傳熱介質溫度，℃； T—反應物系溫度，℃；τ —反應時間，S(－DHR)—基準溫度下反應熱，J/kmol； K0—總傳熱系數， J/m2s℃；即：W/m2.℃Ah—傳熱面積，m2等溫反應，dT=0，上式變?yōu)?KAh(Tc－T)=(－DHR)(－rA)VR 可查得： －DHR=412J/kmol 則 若為等溫操作，則反應過程放出的熱量等于載熱體移走的熱量，首先計算出放熱量，根據下式計算出傳熱面積總傳熱系數計算：式中K0總傳熱系數，W/m2.℃ a給熱系數，W/m2.℃； R污垢熱阻，m2℃/W； d壁厚，m； l設備壁導熱系數，W/m℃。 下標 i、o、m分別表示設備內、外和平均。常用污垢熱阻大致范圍可查R=d=10給熱系數的確定釜側的傳熱膜系數，可采用如下的關聯式求取，在夾套傳熱的場合為：式中Di釜內徑，m； l熱流體的導熱系數 ，W/；m，ms流體的粘度及流體在側壁上的粘度， PaS；Cp熱容，J/kgK代入數據：當 時；式 u水在夾套內流速，m/s； De 夾套的當量直徑，m。夾套直徑Dj的計算：Dj可根據罐體內徑按下表32推薦的數據選取。 夾套直徑Dj與罐體直徑Di的關系（mm）Di500～600700～18002000～30003000～5000DjDi+50Di+100Di+200Di+300則 代入總計算公式得：傳熱面積：同理，對于第二個反應器的計算，計算方法如同反應器一。本反應分別在110攝氏度和125攝氏度條件下進行計算方法同第一個反應器，同樣可計算出體積，熱量衡算，和強度校核.反應釜體積計算：已知對于第一次反應的料液出口濃度有CA=CAO+k1t （由于k1t值較小，故可粗略認為出口料液濃度守恒） = kmol/ m3 kmol/ m3的CH2OHCHOHCH2CI和98%的Na2CO3同時進料。查的資料的98%；； 全混釜式反應器示意圖對于第二個反應器進行物料衡算，N（ Na2CO3）=, N(C3H6O2CI)= kmol/h。 F（C3H5O2）= kmol/h，F（NaCI）= kmol/h，F（CO2）= kmol/h，F（H2O）= kmol/h則F（總進料2）=+= kmol/h= kmol/min。CA= kmol/ m3q(Na2CO3)=106/103 = m3/hC(Na2CO3)= = kmol/h= kmol/min已知該反應的動力學方程為Ra=k2 CA2(1Xa2) 且k2=104 則可計算此反應釜的有效體積為 =（）104= m3V= V（r）/== m3反應釜直徑和高度的計算同理V=/4D2H2+ (H2=)可計算的D=；H=同樣可計算出第三個感應器的體積；第三個反應的反應器設計，本反映在120℃條件下進行同樣，CA02=K2+ CA，由于反應速率小，故可認為反映濃度依然守衡，即 CA0= kmol/ m3， 已知進料C（CH2OHCHOCH2）= kmol/ m3F(總進料3)= F（C3H5O2）+ F（NaCI）+F（H2O）=170++= kmol/h= kmol/min且已知此反應的動力學方程為Ra1=k3 CA2 k3==9105=9105= m3V= V（r）/= = m3H===V=/4D2H2+ (H2=)=+D= m H= m此反應的三個反應釜采用三釜串聯試反應由于第二個，第三個的反應釜設備的強度校核方法如第一個。故只對第一個反應釜進行強度校核 選擇材料簡體與封頭的材料選用20R，裙座材料選擇Q235A，材料的有關性能參數如下： ， ， 計算壓力和封頭的壁厚 筒體： 封頭，采用標準橢圓型封頭 加上壁厚量C=3mm，并圓整，還應考慮剛度，穩(wěn)定性以及多種的載荷等因素，取筒體，封頭和裙座的名義厚度Sn均為20mm，Se=SnC=203=17mm 反應器的質量載荷計算 (1) 反應器的外殼和裙座質量 反應器高為 （2）封頭質量 查的 DN4970mm，厚20mm的封頭質量為680kg m2=6802=1360kg（3）裙座質量 按圓筒型計算 （4） 塔內的質量 （5） 人孔，法蘭，接管與附屬物的質量 （6） 保溫材料的質量 （7） 平臺，扶梯質量 式中：qP—平臺單位質量，為150kg/m2；HF—扶梯高度，為13m； qF—籠式扶梯的單位質量，為40kg/m；n—平臺數量，2個。（8）操作時塔內物料質量其中 （9）全塔操作質量、全塔最小質量及最大質量全塔操作質量 全塔最大質量： 全塔最小質量： 塔的自陣周期計算塔自振周期： 地震載荷計算 由文獻[4]查得： Tg=（2類場地土，近震）。地震影響系數結構綜合影響系數CZ=。，所以必須考慮高振型影響。確定危險界面，如附圖。00截面為裙座基底截面，11截面為裙座人孔出截面，22截面為裙座與塔體焊縫處截面。計算危險截面得地震彎矩。00截面 11截面 22截面 風載荷計算（1）風振計算各計算塔段的風振系數由式計算。（2）有效直徑Dei設籠式扶梯與塔頂管線成90176。角，取平臺構建的投影面積∑A=，則Dei取下使計算值中的較大者。 式中，塔和管線的保溫層厚度，塔頂管線外徑。 各塔段的風振系數塔段號1234計算截面距地面高度hit/m124脈動增大系數ξ（B類） 脈動影響系數Vi（B類）振型系數Фzi風壓高度變化系數fi（B類）。 各塔段有效直徑Dei塔段號1234塔段長度li1000100020003960K3400K4=2A/li00500Dei571057106210（3）水平風力計算 由下使計算各塔段的水平風力 。 各塔段水平風力計算結果塔段號1234KiK2iq0/(N/m2)350fili/mm1000100020003960Dei/mm571057106210Pi/N