【導(dǎo)讀】醫(yī)藥、食品、飼料以及制取其它氨基酸，合成表面活性劑等。方法有很多種，主要有氯乙酸氨解法和施特雷克法。在國內(nèi)，由于技術(shù)、原。料等原因，大都采用氯乙酸氨解法。釜進行了設(shè)計，對生產(chǎn)工藝流程進行了優(yōu)化，對車間進行了布置和規(guī)劃。產(chǎn)品理論上符合設(shè)計要求。

　　

【正文】 ”；過程吸收熱量為“ ”，注意 Q與熱焓符號相反，即 Q=△ H。） kJ Q4 — 離開設(shè)備帶走的熱量 kJ Q5 — 設(shè)備各部件所消耗的熱量 Q6 — 設(shè)備向四周散失的熱量 取 25℃為溫度基準 計算 Q1 與 Q4 Q1或 Q4 可用下列公式計算 Q1（ Q4） =? ? )( 0ttpicGi （ ） 式中 Gi — 物料的質(zhì)量 kg pic?? — 物料平均定壓比熱容 kJ/kg℃ t — 物料的溫度℃ t0 — 計算基準溫度℃ 固體和液體的熱容可采用下式計算 [22]（《化工生產(chǎn)中的間歇過程》） C= M nc? ?? （ ） 式中 ca — 元素的原子比熱容 kJ/kg℃（見下表） n — 分子中同一元素的原子數(shù) M — 化合物的分子量 g/mol 表 元素的原子比熱容 （ 0℃） Table elements of the atomic heat capacity (0 ℃ ) 27 元素 ca（固） ca（液） 元素 ca（固） ca（液） 碳 硅 氫 氟 氧 硼 硫 氮 —— 磷 其他 按該式計算的是 0℃的比熱容，和常溫下的比熱容出入不大，如要求高溫下的比熱，可由結(jié)果放大 5%—— 10%。 由 C= M nc? ?? 得 25℃下 氯乙酸 ClCH2COOH C 氯乙酸 = ?????? = kJ/kg℃ 烏洛托品（ CH2） 6N4 C 烏洛托品 = 140 ??? = kJ/kg℃ 甘氨酸 NH2CH2COOH C 甘氨酸 = 75 ????? = kJ/kg℃ 氯化銨 NH4Cl C 氯化銨 = ?? = kJ/kg℃ 查資料得 C 氨 = kJ/kg℃ C 水 = kJ/kg℃ 酒泉職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè) 論文 28 Q1= ? ? )( 0ttpicGi = 25+ + 1758+ 25 = 反應(yīng)的溫度在 6070℃左右 C 甘氨酸 = 105%= kJ/kg℃ C 烏洛托品 = 105%= kJ/kg℃ 產(chǎn)生的少量雜質(zhì)對熱量的影響不大，現(xiàn)忽略不計，水在該溫度下的比熱容幾乎沒有變化。 Q4=? ? )( 0ttpicGi = 70+ 70+ 70+ 70 = 過程熱效應(yīng) Q3 計算 過程熱效應(yīng)可分為兩類，一類是化學過程熱效應(yīng)，另一類是物理過程熱效應(yīng)，即物理狀態(tài)變化熱，物料經(jīng)歷化學變化過程，除化學反應(yīng)熱效應(yīng)外 ，往往伴隨著物料狀態(tài)變化熱效應(yīng)，則兩者應(yīng)結(jié)合在一起考慮，可用下式計算 Q3=Qr+Qp （ ） 式中 Qr—— 是化學反應(yīng)熱效應(yīng) Qp—— 是物理過程熱效應(yīng) 氯乙酸與氨氣反應(yīng)，生成大量的熱，氨溶解在水中，也放出大量的熱。 ClCH2COOH+2NH3 NH2CH2COOH+ NH4Cl 34 75 已知各物質(zhì)的焓 △ H 氯化銨 = 29 △ H 甘氨酸 = kJ/mol △ H 氨 = kJ/mol △ H 氯乙酸 = kJ/mol 由公式 △ H= ?? ??? 反應(yīng)物生成物 HH （ ） 而 Q=△ H Qr=（ 247。 247。 75+ 247。 34+ 247。 ） 103 =9981436kJ 查表得氨的 溶解熱為△ H= kJ/mol Qp=( 247。 17) 103 =11349789kJ Q3=Qr+Qp=9981436+11349789=21331225kJ Q2 的計算 Q5 為設(shè)備各部件所消耗的熱量，按占總熱量的 10%計 Q6 為設(shè)備向四周散失的熱量，現(xiàn)忽略不計，則 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5 Q1+Q2+Q3=Q4+（ Q1+Q2+Q3Q4） 10% Q2=Q4Q1Q3+（ Q1 +Q3Q4） 10%+ Q2 Q2=Q4Q1Q3+Q4247。 =+247。 = Q20，需加入冷卻劑 酒泉職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè) 論文 30 第四章 主體設(shè)備氨化合成釜設(shè)計 [23] 體積估算 氨化釜中的投料量 氯化銨 烏洛托品 1758kg 水 氨 各物質(zhì)相對密度 氯化銨 烏洛托品 水 1g/cm3 氨 V=247。 +1758247。 +247。 1 = 31 初步設(shè)計 20套合成釜，則每釜體積 V=247。 20=，每釜按使用 60%的容量（受醇析容量和生產(chǎn)時間限制），即裝料系數(shù)η =. 則合成釜的體積為 247。 = 取整為 3000L。 確定筒體和封頭形式 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。 確定筒體和封頭直徑 設(shè)備要求容積 3m3，查表 H/Di 為 ，現(xiàn)取 ，裝料系數(shù)η =。反應(yīng)器直徑估算： D= ????? ? ?? DiH V 圓整至公稱直徑標準系列，取 Di=1400㎜，封頭取相同的內(nèi)徑，由 GB/T433795查得[15]： 封頭曲面高度 h1=350 ㎜，直邊高度 h2=40 ㎜ ， Fb= ㎡ ， Vb= m3 確定筒體高度 由 H=42DVV b?? ?H= 取筒體高度 H 為 ， H/Di=， 則實際體積為 V= 322 mVHDb ????? ?? 符合實際設(shè)計要求。 酒泉職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè) 論文 32 確定夾套的直徑 Dj =Di+100=1400+100=1500 ㎜，夾套也采用橢圓形，并與夾套筒體取相同直徑。 確定夾套的高度 夾套筒體高度估算如下 ： V VVH bi ??? 取 Hi 為 1100㎜ 。 計算傳熱面積 當 D=1400 ㎜時， Fb= ㎡ F= Fb +π DHi=+ = ㎡ 計算夾套筒體，封頭厚度 夾套筒體與內(nèi)筒的環(huán)焊縫，因無法探傷檢查，從安全計夾套上所有焊縫均取 ? =，封頭采用由鋼板拼制的標準橢圓形封頭， 材料均為 A 鋼 。 夾套厚度計算如下 ： 21][2 ccppDt id ???? ???= ???? ?? ++2=++2= 夾套封頭厚度計 算如下： 33 mmccppDt id ][2 21 ???????? ??????? ??? 圓整至鋼板規(guī)格厚度并查閱封頭標準，夾套筒體與封頭厚度均取為 ? =8 ㎜。 計算內(nèi)筒筒體厚度 承受 內(nèi)壓時筒體厚度，結(jié)合夾套筒體和封頭厚度，由設(shè)備選型確定筒體厚度為 10 ㎜ 。 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)計選用夾套換熱 。 攪拌裝置 由攪拌軸和攪拌電機組成。棋根本目的是加強反 應(yīng)器內(nèi)物料的均勻混合，以加強傳質(zhì)傳熱。由于本釜為低粘度液體混合，液相反應(yīng)，所以選用折葉開啟渦輪式，攪拌軸常用材料為 45 鋼，需耐磨蝕較高或要求釜式反應(yīng)器內(nèi)物料不被鐵離子污染時，應(yīng)當用不銹鋼或采用防腐措施 [16]。 軸封裝置 用來防止釜的主體與攪拌軸之間的泄露。反應(yīng)釜中使用的軸封裝置主要有調(diào)料密封和機械密封，本釜采用機械密封，用垂直于軸的兩個密封元件（靜環(huán)和動環(huán)）的平面相互貼合，并做到相對運動達到密封墊裝置，又稱端面密封。機械密封耗功小、泄漏量低、密封可靠，廣泛應(yīng)用于攪拌反應(yīng)釜的軸封 。 酒泉職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè) 論文 34 傳動裝置 傳動裝置一般設(shè)置在反應(yīng)釜的頂部，采用立式布置。電動機經(jīng)減速機將轉(zhuǎn)速減至工藝要求的攪拌轉(zhuǎn)速，再通過聯(lián)軸器帶動攪拌軸旋轉(zhuǎn)。 一般常在封頭上焊一底座，整個傳動裝置連機座及軸封裝置都一起安裝在這個底座上。這是為了使傳動裝置與軸封裝置安裝時保持一定的同心度以及便于裝卸和檢修 。 46891釜 體2攪 拌器3夾 套4攪 拌軸5通 氨管6支 座7進 料管8軸 封9傳 動裝置13257 35 圖 氨化合成釜 酒泉職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè) 論文 36 第五章 車間布置 概述 車間布置設(shè)計是讀車間建筑物等設(shè)施配置的安排做出合理的布局。充分掌握有關(guān)工藝流程與規(guī)劃設(shè)計資料，有關(guān)規(guī)范標準及生產(chǎn)、安全、衛(wèi)生等資料，全面考慮，仔細推敲，求得最佳設(shè)備布置方案。 設(shè)備布置的原則 （ 1）滿足工藝及流程的要求。在設(shè)備布置時，設(shè)備的平面位置和高低位置，應(yīng)符合工藝流程和工藝條件的要求。對處理腐蝕性、有毒、粘稠物料的設(shè)備宜按物料性質(zhì)緊湊布置，必要時還需采取設(shè)隔離墻等設(shè)施。 （ 2）符合經(jīng)濟原則。設(shè)備的布置在符合工藝要求的前提下應(yīng)以經(jīng)濟合理為主，注意整體美觀。 （ 3）符合安全生產(chǎn)要求 。設(shè)備建筑物等的防護間距應(yīng)符合現(xiàn)行的有關(guān)防火規(guī)范的要求。注意環(huán)境保護、防止污染及噪音，還應(yīng)根據(jù)危險程度的劃分來考慮布置設(shè)備。 （ 4）便于安裝和維護。設(shè)備要排列整齊，避免過擠過松，要充分考慮工人的操作和交通便利。原料、成品及排除物要有適當?shù)奈恢煤捅匾倪\輸通道。 （ 5）有良好的操作條件。設(shè)備應(yīng)盡可能避免布置在窗前，以免影響采光和開窗，如必須布置在窗前時，設(shè)備與墻間的凈距應(yīng)大于 。 車間布置方法 37 （ 1）模型設(shè)計 所有設(shè)備、管道、管件等都按比例制作成模型進行實體布置。優(yōu)點是錯誤返工少，缺點是施 工需計量尺寸，模型亦不如圖紙好保存和攜帶。故本設(shè)計不使用此法，而采用圖樣法。 （ 2）圖樣法 在充分準備資料的基礎(chǔ)上按車間設(shè)計的原則和要求確定圖樣，把各層樓面的所有設(shè)備按一定比例逐一制作水平投影的外形并在其上面注上設(shè)備名稱，然后按選定的布置方案，在圖紙上精心排列直至完成，畫出平面圖和剖視圖 [。 酒泉職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè) 論文 38 結(jié) 論 通過對氯乙酸氨解法制備甘氨酸的研究分析，檢索了相關(guān)文獻和數(shù)據(jù)，對工藝參數(shù)進行了確定和優(yōu)化，得出了可控制的工藝參數(shù)；選取了主要的反應(yīng)設(shè)備對其進行了能量衡算和設(shè)計。通過對整個反應(yīng)過程進行了物料衡算得出最后 產(chǎn)品的純度為 %，其它雜質(zhì)含量均符合質(zhì)量標準。對生產(chǎn)工藝流程進行了設(shè)計，并對車間進行了布置和規(guī)劃，理論上切實可行。 本設(shè)計在甲醇回收工藝上的設(shè)計存在缺陷，回收的甲醇中含有少量的氨，影響其純度。另外，在離心工段有不少粗品甘氨酸溶于母液中，造成了浪費。 本工藝流程應(yīng)用了國內(nèi)較成熟的工藝路線，但仍存在不少缺陷，如催化劑不能回收利用，醇析過程需加入大量的甲醇，因其揮發(fā)性較強，造成不小的浪費和污染。整個過程的收率在 85%左右，與國外先進的工藝相比存在不小的差距。今后的發(fā)展方向可向著清潔，綠色的生物技術(shù)合成法。 39 參 考 文 獻 [2] 趙宏升 .甘氨酸及其應(yīng)用 .化工商品科技情報， 1996， 3032. [3] 汪多仁 .甘氨酸的生產(chǎn)與應(yīng)用，化工之友， 1998，（ 4）： 3435. [4] 毛建衛(wèi) .崔艷麗 .甘氨酸的生產(chǎn)方法及在食品工業(yè)中的應(yīng)用，食品工業(yè)科技， . [5] 楊華 .甘氨酸應(yīng)用、生產(chǎn)發(fā)展概況，化工生產(chǎn)與技術(shù)， 1996，（ 3）： 3840. [7] 劉建慧 .國內(nèi)甘氨酸的生產(chǎn)與應(yīng)用 .化學工業(yè)與工程技術(shù)， 1999，（ 1）： 2426. [8] 張炳榮編譯 .氨基酸工業(yè)大全 .北京 .輕工業(yè)出版社， 1991. [9] 司航主編 .有機化工原料 .北京：化學工業(yè)出版社 .1993. [10] 趙文失等 .山西化工， 1995，（ 3）： 810. [11] 范祖恩 .陜西化工， 1993，（ 4）： 3738. [12] 沈壽會 .江蘇化工， 1995， 23（ 4） 3536. [13] 陳榮，田憶凱 .國內(nèi)外甘氨酸新進展，江蘇化工， 2020，（ 10） . [14] 胡衛(wèi)國 .甘氨酸合成工藝的研究 .化工技術(shù)與開發(fā)， 2020， 31(3)： 34. [15] 胡衛(wèi)國 .溫度