年产1万吨甘氨酸生产工艺设计论文.docx

年产一万吨甘氨酸生产工艺设计 华北科技学院毕业设计（论文） PAGE \* MERGEFORMATI 年产一万吨甘氨酸生产工艺设计 设计总说明 1、设计目的及意义 甘氨酸是氨基酸系列中结构最为简单,人体非必需的一种氨基酸, 在分子中同时具有酸性和碱性官能团。根据甘氨酸制备工艺和产品的纯度可分为食品级、医药级、饲料级和工业级四种规格产品。甘氨酸的生产、运用及其功用价值, 已在全球越来越引起人们的关注。许多国家的食品、医药药物、化肥、农药、饲料等的生产,已离不开它的加盟, 或借助与利用它的一些特殊功效作用来改变产品的一些风味或质量。 2、工艺设计任务 本甘氨酸生产项目以乌托品，氨气为原料，合成甘氨酸的方法为氯乙酸氨解法，主要设备为氨化合成釜，精馏塔，采用间歇式生产方式生产，预计生产能力为每年1万吨。 3、工艺设计依据 (1)2016届本科毕业设计任务书 （2）朱炳辰主编.《化学反应工程》，2012.北京：化学工业出版社 （3）谭天恩.《化工原理》.2006，北京：化学工业出版社 （4）陈五平.《无机化工工艺学》.2002，北京：化学工业出版社 4、设计工艺说明 甘氨酸生产工艺路线很多,目前工业化和具有工业化前景的生产工艺主要有氯乙酸氨解法,施特雷克法(cstercker法),氢氰法，及生物合成法等。本设计采用的方法为氯乙酸氨解法。 该法根据原料不同,又可分两种工艺:(1)水相或醇相中以乌洛托品,氯乙酸、氨水(氨气或者液氨都可以)为原料合成;(2)水相中以碳酸铵或氨基甲酸胺、氯乙酸、氨水为原料合成。目前国内的生产方法以前者为主,收率在70%左右,后者收率较低(约42%),故很少用于工业化生产。由于水相合成甘氨酸中乌洛托品消耗较大,且乌洛托品价格较高,无法回收,因此成本较高,而以醇溶液代替水溶液则会大大降低乌洛托品的消耗量,从而降低生产成本,因此,目前国内普遍采用醇相法合成甘氨酸。 氯乙酸氨解制备甘氨酸过程中，氨解工序优化条件为:反应温度为70~80℃，催化剂用量为氯乙酸添加量的15%左右为宜，氨水质量分数为28%以上。在此条件下，甘氨酸转化率达到99.0%以上，反应液中的甘氨酸产率为98%，整个过程中甲醇的加入量也应该控制在一个合理的范围内，以达到产量的最大化。 反应原理：氯乙酸和氨气在六次甲基四胺的催化作用下，反应生成氨基乙酸和副产物氯化铵。最后再通过精馏得到甘氨酸产品并滤去副产品。 设计流程如图1。 氯乙酸 氯乙酸 乌洛托品 溶解 氨气 合成 醇析 离心 醇洗 烘干 包装 产品 精馏 回收 甲醇 副产物 氯化氨 图1 设计流程方框图 工艺流程叙述 将氯乙酸、六次甲基四胺固体按工艺配比分别溶解成工艺指标要求含量的溶液，然后备入计量槽。 首先向反应釜内投入六次甲基四胺水溶液，加热至一定温度后，开始滴加氯乙酸溶液，并通入氨气反应。反应过程中控制好反应温度和pH值，待加料结束后保温一段时间，通过甲醇醇析、真空抽滤、甲醇醇洗，分离出甘氨酸，并甩干、烘干、取样化验，包装合格后入库出厂。 5、设计工艺特点 （1）本设计采用目前国内普遍使用的氯乙酸氨解法。 （2）除甲醇精馏是半间歇生产外，其他生产工序都是分批投料、间歇生产，生产周期为8小时，每天可生产3批。这样的生产过程，容易造成工艺指标控制不稳定，使产品质量、收率产生波动。因此，生产中各工序工艺指标的控制、操作过程关键因素的掌握，对产品质量的稳定，特别是产品收率的提高，有着十分重要的影响。 （3）反应过程中，催化剂加入量、反应温度、pH值的调节以及反应时间长短等因素，对产品质量和收率有着决定性的影响。 （4）影响醇析效果的主要因素有甲醇的加入量和醇析温度，因此为保证产品的收率，这两个条件必须控制好。 6、设计计算结果数据 本设计氨化合成釜各数据如下表1： 表1 序号 项目 规格 1 合成釜体积 3000L 2 直径 1400mm 3 筒体高度 1600mm 4 夹套直径 1500mm 5 夹套高度 1100mm 6 传热面积 7.12m2 7 夹套厚度 4.88mm 8 夹套封头厚度 6.01mm 注：表中所列数据仅为部分重要数据，其他数据正文中都有体现。 7、设计结论 本设计所选设备满足年产1万吨甘氨酸合成的要求。通过对氯乙酸氨解法制备甘氨酸的研究分析，检索了相关文献和数据，对工艺参数进行了确定和优化，得出了可控制的工艺参数；选取了主要的反应设备对其进行了能量衡算和设计。通过对整个反应过程进行了物料衡算得出最后产品的纯度为98.5%，其它杂质含量均符合质量标准。对生产工艺流程进行了设计，并对车间进行了布置和规划，理论上切实可行。 关键词：甘氨酸，生产工艺，收率，氯乙酸氨解 PAGE \* MERGEFORMAT46 PAGE \* MERGEFORMA