【導(dǎo)讀】ofkt/aglycine. 目錄

　　

【正文】 %。 ③ 已知定量 氯化釜投料配比 液氯：硫磺：冰醋酸 =1::；離心后水分含量為 %；吸濾及離心過程產(chǎn)品按損耗 9%計(jì)；催化劑用量按氯乙酸的 %計(jì)算；吸濾及離心過程甲醇按損耗 %計(jì)算；精餾效率為 99%；吸收塔 總吸收率約為 100%。 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。加入一定量的烏洛托品溶液，并使之與濾液混合均勻后送往氨化釜。 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。 氨化合成釜中的物料衡算方塊圖如圖 所示： 圖 氨化合成釜的物料衡算圖 Material balance sheet of ammoniation synthesis tank 化學(xué)方程式： ClNHC O O HCHNHNHC O O HC lC H 42232 2 ???? ??? 烏洛托品 34 75 由反應(yīng)方程式計(jì)算可知： 所得甘氨酸的量為： ?75? = 所得氯化銨的量為： ?? = 消耗氨的量為： ?34? = 已知氨的純度為 %，為使反應(yīng)徹底需通過量 5%的氨氣，則共消耗氨的量為： ? %?105%= 烏洛托品： ?%?%= 因氨解過程中加入新鮮水與烏洛托品的比例約為 :1 ]16[ ，可知所需新鮮水的量為： 22 ?= 烏洛托品中其他成分的量： ?%?%= 共加入水的量： (++)kg= 雜質(zhì)： （ ?%+?%+） kg= 由以上計(jì)算知氨化釜的物料衡算如圖 ： 圖 氨化合 成釜的物料衡算圖 Material balance sheet of ammoniation synthesis tank 醇析釜中的物料衡算方塊圖如圖 ： 圖 醇析釜的物料衡算圖 Material balance sheet of alcohol precipitation tank 醇析過程，甲醇的用量與氯乙酸的比為 :1 則所加甲醇的量為： ??32? = 醇析釜其他投料即為氨解釜中流出的混合液，則醇析結(jié)晶過程總投料量為： （ +++++)kg= 醇析過程產(chǎn)品損耗 5%，則醇析后粗產(chǎn)品中甘氨酸的含量為： ?95%= 氯化銨有 1%結(jié)晶出來，則 粗產(chǎn)品中氯化銨的含量為： ?1%= 剩余氯化銨的含量為： － = 甲醇溶液的量為： 23 （ － － － － － ） kg= 由以上計(jì)算知醇析釜的物料衡算如圖 ： 圖 醇析釜的物料衡算圖 Material balance sheet of alcohol precipitation tank 將醇析釜出來的混合液送入過濾槽，其中的烏洛托品被分離出來。 在結(jié)晶槽中結(jié)晶率達(dá) 99%，則甘氨酸晶體的含量為： ?99%= 離心機(jī)中的物料衡算方塊圖如圖 ： 圖 離心 機(jī)的物料衡算圖 Material balance sheet of centrifuge 吸濾離心過程，補(bǔ)充甲醇 2282kg，用于清洗濾餅。 離心后水分含量為 %， 則粗產(chǎn)品中水分含量為： ?%= 母液中水分含量為：（ ?+2282?8%） kg= 氯化銨有 99%溶于母液中被分離出來即： ?99%= 則粗產(chǎn)物中氯化銨的含量為：（ ?） kg= 離心過程產(chǎn)品損耗 9%，則離心后粗產(chǎn)品中甘氨酸的含量為： ?91%= 母液中甘氨酸的含量為 ?= 甲醇離心過程損耗 %，甲醇損耗：（ +2282kg） ?%= 24 由以上計(jì)算知離心機(jī)中的物料衡算如下圖 ： 圖 離心機(jī)的物料衡算圖 Material balance sheet of centrifuge 離心液進(jìn)入精餾塔，已知精餾塔效率為 99%，則可回收純甲醇的量為： （ +2282kg?） ?99%= 塔釜流出液為： （ ++） kg= 干燥器中的物料衡算方塊圖如圖 ： 圖 干燥器的物料衡算圖 Material balance sheet of dryer 進(jìn)入干燥器的粗產(chǎn)品總量為： （ +++） kg= 假設(shè)干燥過程產(chǎn)品中甲醇、水全部除去，則得到的產(chǎn)品總量為： （ － － ） kg= 由以上計(jì)算知干燥器中的物料衡算如下圖 所 示： 25 圖 干燥器的物料衡算圖 Material balance sheet of dryer 純品含量為： ? ?100%=99% 氯化物含量為： ? ?100%=% 實(shí)際年產(chǎn)量為： ?3?330=5503 噸 由以上計(jì)算可知，產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。整個(gè)工藝流程的物料衡算總表如下表 所示。 表 物料衡算總表 Total material balance sheet 每次進(jìn) 口物料 每次出口物料 產(chǎn)品 排放物 進(jìn)料組分 t 出料組分 t 排放組分 t 冰醋酸 甘氨酸 氯化銨 硫磺 釜?dú)堃? 液氯 回收甲醇 液氨 甲醇 水 烏洛托品 總計(jì) 總計(jì) 熱量衡算 反應(yīng)過程中，溫度的控制至關(guān)重要。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。溫度高，副反應(yīng)加快，將會(huì)影響收率。而氯乙酸與氨反應(yīng)，會(huì)放出大量的熱，氨氣溶解也會(huì)放出大量的溶解熱。因此，熱量移走和移走的多少非常重要。另外，液氨要汽化，需要熱量和汽化器。以下，我們對(duì)汽化器和反應(yīng)釜進(jìn)行熱量衡算，以確定汽化器及反應(yīng)釜的換熱面積 。 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。 則 ? ? 11 .101 ???總 2 8 0 4 ?? = hKg = sKJ ? ? 22 ???總 =? hKg == sKJ 設(shè)換熱器汽化段換熱有效面積為 1換A 計(jì)算逆流平均溫度差 1,逆mt? 蒸汽 C?142 C?100 氨 C?35 C?.433 溫度差 C?107 C?.4133 2 .41 3 31 0 71, CCt m ?? ??? 逆 C?120? 按逆流計(jì)算的平均溫度差要乘以校正系數(shù) w，換熱器的流動(dòng)類型為多折流 2 殼程多管程處理，計(jì)算參數(shù) 1P 及 1R 4 2 11121 ??????? CC CCtT ttP ?? ?? 10014212 211 ??????? CC CCtt TTR ?? ?? 27 查圖得 ?? ；則 Ktt mm ,11 ???? 逆? 求總傳熱系數(shù) 1K （忽略污垢熱阻）， 212111 111ddddbKm????? ??? （ 35） 一般氣體在裝置的管路上，流速按經(jīng)驗(yàn)在 10～ 20 sm 之間，我們按最低流速 smu 10?計(jì)算，則需要管路截面積大小為： uqA NHv 3,2 ? 液氨體積流量為 m o lmm o lkg hkgq NHv 333, ?? ???? ? ??? uqd NHv 3,22 4 （ 36） 22d 3600 3??? sm sm m? 則 mmd 1082 ? 根據(jù)計(jì)算，我們選用 規(guī)格為 6121?? 的無縫鋼管 , 則 mmd 1211 ? ； mmd 1092 ? ； 2 21 dddm ?? mm115?； mmb ? ； 查資料得：鋼的導(dǎo)熱系數(shù) ? ?KmW ?? 451? ； 蒸汽冷凝的對(duì)流傳熱系數(shù) ? ?KmW ?? 21 104? ； 管內(nèi)走氨氣，蒸汽的體積流量為 hmq NHv 3, 7 5 0 63 ?，在 6121?? 管內(nèi)，計(jì)算流速 1u ： 221 2 ??????? dA ? 2)21 0 (1 4 1 m??23103. m??? 1,1 3Aqu NHv? 23 m hm??? ? 氨氣的物性系數(shù)，查資料得： ? ?KmW ?? ? ； 261 msN ??? ?? ； 31 mkg?? ； 由 2111Pr ? ??? pC （ 37） 28 知 1Pr 63 ????? ? 由 11121Re ? ???? ud （ 38） 知 1Re ?? ??? ?410? 所以該流動(dòng)為湍流。 由 PrRe0 2 ?Nu （ 39） 知 1Nu ??? ? 由 2212 dNu ?? ?? （ 310） 知 2? ?? ? ?KmW ?? 2121111 111ddddbKm????? ??? 1 0 91 2 17 3 11 1 51 2 1450 0 3 0 411?????= ? ?KmW ?2 換熱器汽氣段換熱有效面積 1換A 由 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