【正文】 。從馬尾藻中提取海藻酸鈉以滿足日益增長的市場需求，充分利用野生馬尾藻資源，同時獲得很好的經(jīng)濟(jì)收益。（2）可以長遠(yuǎn)解決公司的生存問題，并且為當(dāng)?shù)靥峁└嗟臉I(yè)機會，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的展。（4）有利于國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，保持國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。（1）按技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則對技術(shù)方案進(jìn)行論證，以確定最佳方案；（2）盡可能采用節(jié)能工藝和高效設(shè)備，充分發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，降低能耗、物耗和生產(chǎn)成本，提高項目的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；（3）主體工程與環(huán)境保護(hù)、勞動安全和工業(yè)衛(wèi)生同時考，以減少“三廢”排放，加強廢渣治理，確保安全生產(chǎn)，消除并盡可能減小工廠生產(chǎn)對化境的不良影響和對工廠職工以及周邊地區(qū)居民健康的危害。年產(chǎn)1000噸海藻酸鈉，年工作日為300天，全天候連續(xù)生產(chǎn)。 表1 中華人民共和國海藻酸鈉質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項目 指標(biāo) 分類工業(yè)級 執(zhí)行：中國農(nóng)業(yè)部 SC/T 34011985食品級食品添加劑國家標(biāo)準(zhǔn)GB197680粒度30目100%通過或根據(jù)合同要求根據(jù)合同要求水份 %≤14≤14Ph粘度 ()根據(jù)合同要求≥150或按合同要求含鈣量 %≤/硫酸灰份%3037水不溶物%≤≤透明度 cm≥3COMPLY TO STIPULATED重金屬%/≤砷鹽 %/≤鉛%/≤海藻酸鈉常用的提取方法主要有酸凝酸化法，鈣凝酸化法，鈣凝離子交換法和酶解法。該提取方法的提取過程如下： 浸泡——切碎——消化——稀釋——過濾、洗滌——酸凝——中和——乙醇沉淀——過濾——烘干——粉碎——成品該提取方法的操作要點及原理如下：（1） 浸泡 加10倍于海帶重量的水，在常溫下浸泡4小時，%的甲醛，這樣可以將海帶色素固定在表皮細(xì)胞中，不至海帶色素溶于水而導(dǎo)致產(chǎn)品色澤加深。浸泡結(jié)束后取出海帶，用水洗滌直至洗滌液無色。此過程反應(yīng)方程式如下： 2M(Alg)n+nNa2CO3 2nNaAlg+M2(CO3) () 其中M為Ca、Fe等金屬離子，Alg為海藻酸（3） 過濾 消化以后的海帶變成糊狀，比較粘稠，要先加一定量的水將糊狀液體稀釋，再過濾。NaAlg+Hcl Nacl +HAlg()（4） 酸凝 將過濾后的料液加水稀釋，再往料液中緩慢加入稀鹽酸直至開始有絮狀沉淀為止，然后靜置812h,最后往靜置液中緩慢加入稀鹽酸，調(diào)節(jié)PH值約為12，海藻酸凝聚成酸凝塊。此過程反應(yīng)方程式如下： 2HAlg+Na2CO3NaAlg+H2O+CO2()(5) 中和 在常溫下，邊攪拌邊加入一定濃度Na2CO3溶液溶解酸凝塊，中和完成。由于海藻酸鈉易溶于水，不溶于乙醇，為了得到盡可能多的產(chǎn)品，可以用乙醇將部分溶解在水中的海藻酸鈉一并析出，這樣可以提高提取率。 該工藝流程中酸凝速度慢，需要812個小時，而且膠狀沉淀顆粒很小，不好過濾；生產(chǎn)的中間產(chǎn)物海藻酸不穩(wěn)定，易降解，因此，所得產(chǎn)品產(chǎn)率、粘度都很低。此過程反應(yīng)方程式如下： Ca(Alg)2+ Hcl Cacl2 + 2HAlg()(2)鹽酸脫鈣 將鈣凝得到的海藻酸鈣經(jīng)水洗除去殘留的無機鹽后，用一定體積的10%左右的鹽酸酸化30分鐘，使其轉(zhuǎn)化為海藻酸凝塊，去清液，留下酸凝塊。但在脫鈣過程中，由于采用鹽酸洗脫的方式，產(chǎn)生的中間產(chǎn)物海藻酸不穩(wěn)定，易降解，因此所得到的的產(chǎn)品收率和粘度都不是很高。此過程反應(yīng)方程式如下： Ca(Alg)2 + Nacl 2NaAlg+Cacl2() 利用交換生成的海藻酸鈉，由于海藻酸鈉不溶于乙醇，仍為絮狀凝膠，最后經(jīng)過濾、干燥、粉碎即得成品海藻酸鈉。 通過對以上三種生產(chǎn)海藻酸鈉的工藝流程的介紹可以知道，酸凝酸化法和鈣凝酸化法一方面生成的中間產(chǎn)物海藻酸不穩(wěn)定易降解，會減少海藻酸鈉的提取率，另一方面產(chǎn)生的大量廢酸增大了污水處理的難度，成本增高，處理不當(dāng)，還會嚴(yán)重污染環(huán)境。綜合以上分析方法比較考慮，本次設(shè)計選擇鈣凝離子交換法來生產(chǎn)海藻酸鈉。同時，甲醛對植物細(xì)胞壁纖維組織有破壞作用，有利于在消化過程中海藻酸鹽的置換和溶出，減少消化時間。將粘稠狀物質(zhì)送入消化鍋內(nèi)，在消化鍋內(nèi)加入10倍質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的碳酸鈉溶液，在消化溫度為60攝氏度的條件下消化3個小時，然后放入沖稀池，沖稀至恩氏100120秒，以壓縮空氣混勻后，送入發(fā)泡機發(fā)泡沉降2小時，然后取上清液送入300目履帶過濾機過濾兩次，濾液以水泵送入鈣化系統(tǒng)進(jìn)行鈣化，加入膠液量的20%鈣液（鈣液氯化鈣濃度為10%）。經(jīng)發(fā)泡器發(fā)泡及高速攪拌后，過濾洗滌，送入間歇式反應(yīng)釜中加入適量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的Nacl溶液進(jìn)行間歇多次脫鈣，并在洗脫液中滴加適量稀硫酸直到不生成硫酸鈣渾液為止，濃縮后加過量無水乙醇進(jìn)行沉淀過濾，干燥粉碎既得成品。則 年工作日 = 365－65=300天每晝夜生產(chǎn)能力為：1000247。16=450個周期。%= 以此作為物料衡算的基準(zhǔn)。干馬尾藻吸水后的質(zhì)量為：m（濕馬尾藻）=m（干馬尾藻）150%=150%=（2）脫水，粉碎將浸泡后的馬尾藻脫水后送入粉碎機粉碎，%的質(zhì)量損失m(濕馬尾藻）’=（%）=（3）甲醛浸泡后過濾水洗 將粉碎后的馬尾藻投入甲醛浸泡池，加入10倍質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的甲醛溶液浸泡3小時，m(甲醛溶液）=10=，其中 甲醛消耗量： m(甲醛)=1%=， 水的消耗量： m2（水）=（11%）=過濾水洗耗水量占馬尾藻重量的30%， m3（水）=30%=，水洗后馬尾藻損失1%的質(zhì)量，故過濾水洗后， m(濕馬尾藻)’’=(11%)=（4） 消化將過濾水洗后的粘稠狀馬尾藻送入消化鍋內(nèi)，加入10倍質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的碳酸鈉溶液浸沒馬尾藻，在60攝氏度的條件下消化3小時，此時所需碳酸鈉溶液的質(zhì)量為 m(碳酸鈉溶液)=10=，其中碳酸鈉的消耗量：m(碳酸鈉）=2%=水的消耗量：m4（水）=(12%)=（5）沖稀，發(fā)泡沉降，過濾將消化后的消化液放入沖稀池，沖稀至恩氏100120秒，與壓縮空氣混勻后，然后取上清液送入300目履帶過濾機過濾兩次，此時有1%海藻酸鈉的質(zhì)量損失（6）鈣化，水洗 濾液以水泵送入鈣化系統(tǒng)進(jìn)行鈣化，加入膠液量的20%鈣液（鈣液氯化鈣濃度為10%）。該過程可以使海藻酸鈉轉(zhuǎn)化為非水溶性的海藻酸鈣析出，使得海藻酸鈉與大量水份分離，同時將大量的無機鹽，色素等水溶性雜質(zhì)隨水排出。（7）離子交換脫鈣鈣化水洗后送入間歇式反應(yīng)釜中加入10倍質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的Nacl溶液進(jìn)行脫鈣。（9） 干燥粉碎，包裝假設(shè)過濾后海藻酸鈉含水量為25%(濕基含水量），干燥后含水量5%(濕基含水量），所得海藻酸鈉質(zhì)量為m0(海藻酸鈉)=，過濾后海藻酸鈉質(zhì)量m(含水海藻酸鈉)=(15%)247。（11%）=。60%=，則沉淀所需無水乙醇質(zhì)量m(無水乙醇)=10=鈣化水洗后海藻酸鈣的質(zhì)量m1(海藻酸鈣)=，則消耗的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的氯化鈉溶液質(zhì)量為m(氯化鈉溶液)=10=m(氯化鈉）=15%=，耗水量m6(水)=（115%）=鈣化后海藻酸鈣的質(zhì)量m2(海藻酸鈣)=247。（11%）=則消化過濾后馬尾藻濾渣質(zhì)量m(濾渣)==消化過濾后消化液質(zhì)量m(消化液)=+=，在鈣化過程中消耗的氯化鈣溶液的質(zhì)量： m(氯化鈣溶液)=20%= m(氯化鈣)=10%= 耗水量m8(水)=（110%）=（1）物料輸入表 年產(chǎn)1000噸海藻酸鈉物料輸入表物料名稱年投入物料量/噸周期物料量/噸干馬尾藻2817甲醛 碳酸鈉氯化鈣 氯化鈉 無水乙醇 配料水 輸入物料總和（2）物料輸出表 年產(chǎn)1000噸海藻酸鈉物料輸出表 物料名稱 年物料輸出量/噸 周期物料輸出量/噸海藻酸鈉 廢甲醛溶液廢濾渣鈣化過濾后廢濾液乙醇沉淀過濾后的廢濾液 水洗所排放的廢水 輸出物料總和、電煤的用量計算（1）水的計算根據(jù)查閱各種資料以及以上物料衡算知，生產(chǎn)1000t海藻酸鈉過程中調(diào)漿、配料、設(shè)備容器清洗、鍋爐用水及衛(wèi)生用水等約消耗水資源15萬t。則年產(chǎn)量1000噸海藻酸鈉則需消耗電20005000=1000萬度。根據(jù)資料及經(jīng)驗。 消化液的組成：m(碳酸鈉溶液)=，χ1= m(馬尾藻)=,χ2=1χ1=碳酸鈉溶液比熱容Cp,1=（kg℃）消化液平均比熱容：Cp=Cp,1χ1+Cp,2χ2=+=（kgmr==查表得200KPa飽和水蒸汽，溫度t=℃,汽化潛熱r=水蒸氣消耗量Q=KAΔt傳熱系數(shù)K=1000W/（m260%=,海藻酸鈉濃度蒸發(fā)水量w==因為海藻酸鈉在60℃170℃會脫去內(nèi)部水分，所以選擇最高蒸發(fā)溫度T=60℃，則蒸發(fā)室操作壓力P=加熱蒸汽壓力P=,t=℃,汽化潛熱r=㎏冷凝器操作壓力P=50KPa,t=℃,二次蒸汽汽化潛熱=㎏對蒸發(fā)器做熱量衡算：DH+F=W+(FW)+D+ψ式中：D—加熱蒸汽消耗量，㎏/h H—加熱蒸汽的焓，KJ/㎏ —二次蒸汽的焓，KJ/㎏ —原料液的焓，KJ/㎏ —完成液的焓，KJ/㎏ —水的焓，KJ/㎏ Ψ—熱損失，約為加熱蒸汽提供熱量的5%在忽略溶液稀釋熱，以及溶液濃度變化對焓的影響時，整理上式可得加熱蒸汽消耗量式中為原料液的比熱容，=Cp,1χ1+Cp,2χ2海藻酸鈉比熱容（kg℃）則=+（）=（kg℃），=Tt==℃所以換熱面積干燥前海藻酸鈉質(zhì)量，濕基含水量干燥后海藻酸鈉質(zhì)量，濕基含水量干燥除去水分的質(zhì)量進(jìn)干燥器濕物料質(zhì)量流量出干燥器產(chǎn)品的質(zhì)量流量濕物料中絕對干物料質(zhì)量流量濕物料干基含水量產(chǎn)品干基含水量水分蒸發(fā)量干空氣初始溫度℃，相對濕度ψ0=50%，查表得空氣濕度，經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱至120℃，相對濕度ψ1=ψ0=50%，離開干燥器時，空氣溫度60℃，相對濕度ψ2=80%，查表得空氣濕度 濕物料進(jìn)料溫度216。2=50℃，干空氣消耗量風(fēng)機風(fēng)量，其中，預(yù)熱器加熱量為則=8466247。1+216。2+216。主要生產(chǎn)設(shè)備有：干馬尾藻浸泡池，濕馬尾藻粉碎機，甲醛浸泡池，消化鍋，沖稀池，發(fā)泡機，鈣化系統(tǒng)裝置，噴淋水洗裝置，離子交換脫鈣裝置，蒸發(fā)裝置，干燥器，各種配套真空泵、壓濾機、各類儲罐、鍋爐、供水設(shè)備等。，按ρ=，則浸泡池的總體積247。 干馬尾藻浸泡后質(zhì)量膨脹為原來的150%， 故粉碎機選型：生產(chǎn)廠家：鄭州市一誠機械制造有限公司名 稱：半濕物料粉碎機型 號：BSFS110 生產(chǎn)能力：1015t/h 粉碎粒徑： 尺寸：2160mm2276mm1880mm