【正文】 加入量能夠使 收率達到 9O％以上。 (1) 催化劑加入量 氯乙酸與液氨是在催化劑烏洛托品的作用下進行反應(yīng)的。因此，生產(chǎn)中各工序工藝指標(biāo)的控制、操作過程關(guān)鍵因素的掌握，對產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，特別是產(chǎn) 品收率的提高，有著十分重要的影響。 主要工藝指標(biāo)的確定 [1418] 生產(chǎn)工藝特點 除甲醇精餾是半間歇生產(chǎn)外，其他生產(chǎn)工序都是分批投料、間歇生產(chǎn)，生產(chǎn)周期為 8小時，每天可生產(chǎn) 3批。反應(yīng)過程中控制好反應(yīng)溫度和 pH 值，待加料結(jié)束后保溫一段時間，通過甲醇醇析、真空抽濾、甲 醇醇洗，分離出甘氨酸，并甩干、烘干、取樣化驗，包裝合格后入庫出廠。 原料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) （執(zhí)行 QJ/） 氯乙酸 表 工業(yè)氯乙酸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) Table 2. 1 Chloroacetate industrial quality standards 指 標(biāo) 名 稱 指 標(biāo) 氯乙酸含量 % ≥ 二氯乙酸含量 % ≤ 外 觀 白色或微黃色晶體 六次甲基四胺 表 六次甲基四胺質(zhì)量指標(biāo) Table Hexamine quality indicators 指標(biāo)名稱 指 標(biāo) 純度 % ≥ 氯化物 (以 Cl 計 ) % ≤ 外 觀 白色結(jié)晶或略帶色調(diào)的白色結(jié)晶 甲醇 表 工業(yè)甲醇質(zhì)量指標(biāo) Table methanol industry quality indicators 指標(biāo)名稱 指 標(biāo) 密度 (20℃ )g/cm3 ～ 外 觀 無殊異臭氣味，無色透明液體，無可見雜質(zhì) D 化工 091 化工設(shè)計課程大作業(yè) 液氨 表 無水氨質(zhì)量指標(biāo) Table anhydrous ammonia quality indicators 指標(biāo)名稱 指 標(biāo) 氨含量 % ≥ 殘留物含量 % ≤ 生產(chǎn)工藝流程敘述及工藝流程方框圖 工藝流程方框圖 圖 工藝流程方框圖 Figure process flow diagram 工藝流程敘述 將氯乙酸、六次甲基四胺固體按工藝配比分別溶解成工藝指標(biāo)要求含量的溶液，然后備入計量槽。 甲醇 (CH3OH) 無色透明易燃易揮發(fā)極性液體，有毒，飲后能致盲，密度 (D204℃ )： ，熔點： ℃、沸點： ℃，自燃點： 470℃，能與水和多數(shù)有機溶劑混溶，蒸汽與空氣生成爆炸性混合物，爆炸極限 (～ )%(體積 )，燃燒時生成藍(lán)色火焰，用于制造甲醛和農(nóng)藥等，并用作有機物質(zhì)的 萃取和酒精的變性劑等。 化學(xué)反應(yīng)方程式： N4(CH2)6 主反應(yīng)： ClCH2COOH + 2NH3 NH2CH2COOH + NH4Cl 副反應(yīng)： NH2CH2COOH + ClCH2COOH NH(CH2COOH)2 + HCl NH(CH2COOH)2 + ClCH2COOH NH(CH2COOH)3 + HCl 原料規(guī)格及性質(zhì) 基本原料 氯乙酸 (ClCH2COOH) 無色晶體，有刺激性氣味，易潮解、不燃，有強烈的腐蝕性，能破壞金屬、橡膠和軟木塞等，溶于水、乙醇、乙醚、苯、二硫化碳和氯仿等有機溶劑，相對密度： （ 20/20℃），其熔點： 61～ 63℃，沸點為： 189℃。 產(chǎn)品成本及產(chǎn)品價格 [6] 表 氨解法原料消耗及成本 Table ammonia solution and the cost of raw materials consumption 原料名稱 純度 % 單耗 t 單價 元 /t 成本 元 氯乙酸 96 6500 10075 液氨 工業(yè)級 1850 1573 烏洛托品 98 7200 2160 甲醇 98 2300 4830 合計 / / / 18638 現(xiàn)在甘氨酸價格每噸 萬元左右， 2020 年 12 月中旬其價格才 萬元 /噸 ,12 月底 國內(nèi)最大的甘氨酸生產(chǎn)企業(yè)河北東華化工集團的傳真價格變成了 萬元 /噸 ,現(xiàn)在又漲到了 萬元 /噸 ,比 12 月中旬上漲了 80%,使甘氨酸的利潤幾乎達到了 100%。盡管目前生物法尚處于研究階段 ,但是其具有高選擇性 ,無污染 ,因此將是極具發(fā)展?jié)摿Φ暮铣陕肪€。 20世紀(jì) 80年代后期 ,日本三菱公司把過篩選的好氧土壤桿菌屬 ,短桿菌屬 ,棒狀桿菌屬等微生物菌屬加入到含有碳源、氮源及無機營養(yǎng)D 化工 091 化工設(shè)計課程大作業(yè) 液的介質(zhì)中進行培植 ,然后將該類菌種在 25～ 45℃ ,pH值在 4～ 9的情況下 ,使乙醇胺轉(zhuǎn)化為甘氨酸 ,用濃縮中和離子交換處理得到甘氨酸。 生物合成法 21世紀(jì)是生物合成的世紀(jì) ,生物合成甘氨酸成為十分重要 ,潛力巨大的合成路線。 氫氰酸法合成甘氨酸新工藝 [13] 該工藝以廉價的丙烯腈副產(chǎn)物氫氰酸代替氰化鈉 ,生產(chǎn)成本更低 ,美國、日本等普通采用此法生產(chǎn)甘氨酸 ,我國中科院大連化物所于 90年代初開發(fā)成功以 HCN為原料合成甘氨酸的工藝 ,該工藝以氫氰酸為主體原料 ,在生產(chǎn)過程中 ,可直接利用氣態(tài) HCN或任意比例的 HCN水溶液 ,醛類可利用氣 體 ,溶液或高聚物 ,氨源可用氨加二氧化碳或碳酸銨 ,碳酸氫銨等 ,各原料的投料量近于理論量 ,產(chǎn)品收率可達73%,產(chǎn)品含量大于 95%。 3(CH2=NCH2CN)+C2H5OH+3H2S04→ 3(H2NCH2CN)H2SO4+3CH2(C2H5)2 將上述產(chǎn)物用氫氧化鋇分解 ,得到氨基乙酸鋇 : 2(H2NCH2CN)2SO2+3Ba(OH)2→ (NH2CH2COO)2Ba+2BaS04+2NH3+2N2O 然后加入定量的硫酸 ,使鋇沉淀 ,過濾液濃縮 ,放置冷卻 ,析出甘氨酸結(jié)晶。國內(nèi)甘氨酸生產(chǎn)廠家及一些科研機構(gòu)本著優(yōu)化反應(yīng)條件降低生產(chǎn)成本 ,提高產(chǎn)品質(zhì)量的原則 ,對氯乙酸法合成甘氨酸的工藝進行了大量的研究工作 ,并取得一定的進展。由于水相合成甘氨酸中烏洛托品消耗較大 ,且烏 洛托品價格較高 ,無法回收 ,故成本較高 ,而以醇溶液代替水溶液則會大大降低烏洛托品的消耗量 ,從而降低生產(chǎn)成本 ,因此 ,目前國內(nèi)普遍采用醇相法合成甘氨酸 ,反應(yīng)方程式如下。(2)水相中以碳酸銨或氨基甲酸胺、氯乙酸、氨水為原料合成。 甘氨酸的生產(chǎn)工藝 甘氨酸生產(chǎn)工藝路線很多 ,目前工業(yè)化和具有工業(yè)化前景的生產(chǎn)工藝主要有氯乙酸氨解法 ,施特雷克法 (cstercker法 ),氫氰法 ,及生物合成法等。同樣作為草甘膦原料，國外采用純度為D 化工 091 化工設(shè)計課程大作業(yè) %～ %的甘氨酸，而國內(nèi)純度只有 %～ %，而且其中的氯化物含量是國外的 30 倍，生產(chǎn)合格的草甘膦需兩次重結(jié)晶，對產(chǎn)品的收率影響很大。 生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢 從國外甘氨酸現(xiàn)有生產(chǎn)裝置使用的工藝路線及關(guān)于甘氨酸制備技術(shù)所申請專利的數(shù)量和內(nèi)容來分析，國外目前甘氨酸的生產(chǎn)完全淘汰了氯乙酸氨解工藝，主要采用以氫氰酸、羥基乙腈為原料的 Strecker 工藝和 Hydantion 工藝，通過工藝的不斷改進，提高了產(chǎn)品的收率和產(chǎn)品的質(zhì)量，并有采用生物技術(shù)由甘氨腈生產(chǎn)甘氨酸的發(fā)展趨勢。 國外甘氨酸生產(chǎn)廠家主要有美國的查特姆公司、法國的斯帕西亞公司、日本的有機合成藥品公司、昭和電工公司和味之素公司等，其中日本是甘氨酸生產(chǎn)和消耗大國，這些公司基本都采用改進的 Strecker（施特 雷克法）工藝和直接Hydantion（海因法）工藝。渝三峽 A甘氨酸年產(chǎn) 3萬噸。 生產(chǎn)廠家 [6] 國內(nèi)目前甘氨酸生產(chǎn)工藝只有氯乙酸法，生產(chǎn)規(guī)模目前約為 23 萬 t/年，生產(chǎn)廠家有 40 余家，最大的生產(chǎn)企業(yè)是位于石家莊的河北東華化工集團，現(xiàn)有工業(yè)級甘氨酸產(chǎn)能 8 萬噸 /年、食品醫(yī)藥級甘氨酸產(chǎn)能 3萬噸 /年，是目前亞洲最大的甘氨酸生產(chǎn)基地。 市場需求與技術(shù)現(xiàn)狀 目前全球甘氨酸年產(chǎn)量達到 230 萬 t,我國的生產(chǎn)能力為 23 萬 t/年。另外，在化學(xué)鍍上的研究和應(yīng)用也越來越廣泛。 應(yīng)用于表面活性劑和日化行業(yè) 在表面活性劑工業(yè)中， 用甘氨酸可合成陽離子和兩性表面活性劑，還可用于生產(chǎn)具有良好調(diào)濕性和染色性的氨基酸染發(fā)劑，用于護膚及清潔用化妝品的復(fù)配D 化工 091 化工設(shè)計課程大作業(yè) 劑，另外，用于配制發(fā)泡力強，藥物化妝品的抗氧化劑的油包水或水包油乳液，具有增濕和增稠作用。其也可單獨作為甜味品 ,可用于糖果和餅干的制作 ,對高血壓的預(yù)防很有好處。 應(yīng)用于食品行業(yè) [4] 食品工業(yè)是使用甘氨酸量較大的產(chǎn)業(yè) ,甘氨酸具有抑制細(xì)菌生長、螯合緩沖及抑制氧化等作用，被指定用于食品添加劑，主要用于食品氨基酸強化劑、調(diào)味劑及營養(yǎng)補充成分、食品釀造、肉食加工、清涼飲料的配方內(nèi)。另外，新興的動物寵物罐頭飼料中也含有甘氨酸。由于醫(yī)藥用甘 氨酸產(chǎn)品質(zhì)量要求較高 ,而國內(nèi)醫(yī)藥級甘氨酸生產(chǎn)發(fā)展緩慢 ,因此國內(nèi)醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用還有等進一步開發(fā) ,對于國內(nèi)的生產(chǎn)甘氨酸廠家 ,改進生產(chǎn)工藝路線 ,提高甘氨酸的質(zhì)量也是十分重要的。因此，國外生產(chǎn)草甘膦的收率遠(yuǎn)高于國內(nèi)，草甘膦的含量也比國內(nèi)高出幾個百分點，原料生產(chǎn)成本也比國內(nèi)低。值得一提的是，同樣作為草甘膦的原料甘氨酸，國外采用 99%的甘氨酸，國內(nèi)均采用 %的甘氨酸。甘氨酸與甲醛、三氯化磷在 110℃下反應(yīng)產(chǎn)物為增甘磷 ,增甘磷是一種高效葉面施用的植物生長調(diào)節(jié)劑 ,廣泛用于各種農(nóng)作物 ,還可作為收獲前的脫葉劑。 應(yīng)用于農(nóng)藥行業(yè) 甘氨酸是生產(chǎn)除草劑草甘膦的原料和植物生長調(diào)節(jié)劑增甘膦的重要中間體。 ，運輸時注意防潮，避免被尖銳物劃破 。與鹽酸反應(yīng)生成鹽酸鹽。極難溶于乙醇，在 100g 無 水乙醇中約溶解 。熔點 248℃（分解）。 物化性質(zhì)：白色單斜晶系或六方晶系晶體，或白色結(jié)晶粉末。 本設(shè)計所選用的工藝路線為國內(nèi)較為成熟的氯乙酸氨解法，其中參考和引用了前人的技術(shù)成果，在此表示特別感謝。后來用液氨代替氨水，收率達 80%以上，此工藝成熟，目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家都在此方法前提下，不斷的進行改進。 70 年代后，法國人 Henri Martin 以烏洛托品、氯乙酸、氨水為原料在水相中合成，反 應(yīng)后，經(jīng)醇析、過濾、精制、干燥制得。 D 化工 091 化工設(shè)計課程大作業(yè) 引 言 本設(shè)計為年產(chǎn) 1 萬噸的車間工藝設(shè)計，主要對國內(nèi)外現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)和試驗進展進行了簡要闡述和對比分析。 關(guān)鍵詞 ： 甘氨酸，生產(chǎn)工藝，收率，氯乙酸氨解 D 化工 091 化工設(shè)計課程大作業(yè) ANNUAL OUTPUT OF 1,0000 TONS OF GLYCINE WORKSHOP PROCESS DESIGN ABSTEACT Glycine is the most simple structure of the αamino acids, it39。結(jié)合國內(nèi)的實際情況，本設(shè)計選用了氯乙酸氨解法，采用間歇式的生產(chǎn)方式，初步設(shè)計要求年產(chǎn)量 1 萬噸，參照了許多文獻 及數(shù)據(jù)，對整個生產(chǎn)過程做了物料衡算，主要設(shè)備進行了熱量衡算，并對主體設(shè)備氨化合成釜進行了設(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。在國內(nèi)，由于技術(shù)、原料等原因，大都采用氯乙酸氨解法。D 化工 091 化工設(shè)計課程大作業(yè) 淮 海 工 學(xué) 院 化工設(shè)計課程大作業(yè) 題 目： 三聚氰胺 的生產(chǎn)工藝 系 部： 化學(xué)工程系 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 班 級： D 化工 091 姓 名： 李遠(yuǎn) 學(xué) 號： 51030505 20200428 D 化工 091 化工設(shè)計課程大作業(yè) 年產(chǎn) 10000 噸甘氨 酸的生產(chǎn)車間工藝設(shè)計 摘 要 甘氨酸是結(jié)構(gòu)最簡單的 α — 氨基酸，它的用途非常廣泛，主要用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品、飼料以及制取其它氨基酸，合成表面活性劑等。甘氨酸的生產(chǎn)方法有很多種，主要有氯乙酸氨解法和施特雷克法。 本設(shè)計的目的在于對年產(chǎn) 1 萬噸甘氨酸的車間工藝進行設(shè)計和優(yōu)化，本設(shè)計簡要介紹了甘氨酸的主要用途，國內(nèi)外的生產(chǎn)情況，研究進展和未來的發(fā)展趨勢。 設(shè)計經(jīng)多次修改和調(diào)整，得到許多數(shù)據(jù)和能控制的工藝參數(shù)，所得到的產(chǎn)品理論上符合設(shè)計要求。s use is very extensive, mainly for agricultural chemicals, pharmaceuticals, food, feed an