化工类毕业设计论文Word文档下载推荐.docx

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完成日期：

中北大学分校

摘要

甘氨酸是结构最简单的α—氨基酸，它的用途非常广泛，主要用于农药、医药、食品、饲料以及制取其它氨基酸，合成表面活性剂等。

甘氨酸的生产方法有很多种，主要有氯乙酸氨解法和施特雷克法。

在国内，由于技术、原料等原因，大都采用氯乙酸氨解法。

本设计的目的在于对年产1万吨甘氨酸的车间工艺进行设计和优化，本设计简要介绍了甘氨酸的主要用途，国内外的生产情况，研究进展和未来的发展趋势。

结合国内的实际情况，本设计选用了氯乙酸氨解法，采用间歇式的生产方式，初步设计要求年产量1万吨，参照了许多文献及数据，对整个生产过程做了物料衡算，主要设备进行了热量衡算，并对主体设备氨化合成釜进行了设计，对生产工艺流程进行了优化，对车间进行了布置和规划。

设计经多次修改和调整，得到许多数据和能控制的工艺参数，所得到的产品理论上符合设计要求。

关键词：

甘氨酸，生产工艺，收率，氯乙酸氨解

ANNUALOUTPUTOF1,0000TONSOFGLYCINEWORKSHOPPROCESSDESIGN

ABSTEACT

Glycineisthemostsimplestructureoftheα-aminoacids,it'

suseisveryextensive,mainlyforagriculturalchemicals,pharmaceuticals,food,feedandotherproductionofaminoacids,syntheticsurface-activeagent.therearemanymethodsofproduceGlycine,themainsolutionsareammoniaandChloroacetateStrecklaw.Athome,becauseoftechnology,rawmaterialsandotherreasons,mostlyusechloroaceticacidammonolysisprocess.

Thepurposeofthedesignistooptimizetheworkshopprocessofanannualoutputof1,0000tonsofGlycine,Thedesigngivesabriefingontheprocessofthemainpurposesofglycine,athomeandabroad,production,researchprogressandfuturedevelopmenttrends.WiththeactualsituationinChina,thedesignchosechloroaceticacidammonolysisprocessanduseintermittentmodeofproduction.preliminarydesignrequirementsofannual10,000tons,Searchedanumberofdocumentsanddata,todothematerialbalanceoftheentireproductionprocess,todotheheatbalanceofmajorequipmentanddesignedthemainequipmentaminationofreactor,optimizedtheproductionprocess.

Afterrepeatedmodificationsandadjustments,gotmanydataandtobeabletogetcontroloftheprocessparameters,whicharetheoreticallyinlinewiththeproductdesignrequirements.

KEYWORDS:

glycine,productionprocess,yield,chloroaceticacidammonolysisprocess

引言

本设计为年产1万吨的车间工艺设计，主要对国内外现有生产技术和试验进展进行了简要阐述和对比分析。

目前国内主要采用氯乙酸氨解法制备甘氨酸，60年代以前，德国的Kraut用氯乙酸和氨水反应，在缓慢搅拌、室温下反应48小时以上，再经一系列复杂的后处理，才得到粗品，收率很低，成本高且再生能力很低。

70年代后，法国人HenriMartin以乌洛托品、氯乙酸、氨水为原料在水相中合成，反应后，经醇析、过滤、精制、干燥制得。

只有70%左右的收率，生产周期长达40小时，纯度在90%左右[1]。

后来用液氨代替氨水，收率达80%以上，此工艺成熟，目前国内生产厂家都在此方法前提下，不断的进行改进。

自1969年实现工业化以来，国内许多专家对其进行了众多改进性研究，使甘氨酸收率由约70%提高至85%以上，产品甘氨酸含量从95%提高到98.5%。

本设计所选用的工艺路线为国内较为成熟的氯乙酸氨解法，其中参考和引用了前人的技术成果，在此表示特别感谢。

第一章文献综述

1.1甘氨酸的基本性质

中文名:

甘氨酸（氨基乙酸）

英文名：

GLYCINE

分子式：

C2H5NO2

分子量：

75.07

结构式：

NH2CH2COOH

CAS号：

56-40-6

毒性防护：

本品无毒，无腐蚀性。

物化性质：

白色单斜晶系或六方晶系晶体，或白色结晶粉末。

无臭，有特殊甜味，相对密度1.1607。

熔点248℃（分解）。

易溶于水，在水中的溶解度：

25℃时为25g/100ml；

50℃时为39.1g/100ml；

75℃时为54.4g/100ml；

100℃时为67.2g/100ml。

极难溶于乙醇，在100g无水乙醇中约溶解0.06g。

几乎不溶于丙酮和乙醚。

与盐酸反应生成盐酸盐。

产品包装、贮存与运输：

本产品采用薄膜塑料袋，外加纤维编织袋两层包装，每袋净含量25kg±

0.25kg，运输时注意防潮，避免被尖锐物划破。

产品质量（执行HG2029-91）

表1.1工业氨基乙酸质量指标

Table1.1aminoacidindustrialqualityindicators

指标名称

指标

一等品

合格品

氨基乙酸含量%

≥97.5

≥95.5

氯化物（以Cl计）含量%

≤0.70

≤0.90

铁（Fe）含量%

≤0.003

≤0.005

加热减量%

≤1.0

≤2.0

外观

白色粉末

1.2产品用途[3]

甘氨酸，其作为一种重要的精细化工中间体,广泛应用于农药、医药、食品、饲料等领域，特别是自全球性除草剂草甘膦问世以来，甘氨酸在农药行业的应用得到了极大增强。

1.2.1应用于农药行业

甘氨酸是生产除草剂草甘膦的原料和植物生长调节剂增甘膦的重要中间体。

用三氯化磷、甲醛反应的水解产物再与甘氨酸反应,可制取新型农药除草剂草甘磷,草甘磷为除草活性最强的内吸传并型广谱有机磷农药,它能有效控制危害最大的杂草达80余种，广泛用于稻田、麦地、玉米、棉花、大豆和果园、菜园及铁路、建筑、交通、森林等非耕地除草,草甘磷因其有杀草力强、低毒、易分解、无残留等优点,作为高度安全性除草剂,已被美国政府评为最优秀的农药。

甘氨酸与甲醛、三氯化磷在110℃下反应产物为增甘磷,增甘磷是一种高效叶面施用的植物生长调节剂,广泛用于各种农作物,还可作为收获前的脱叶剂。

在已开发的领域中，草甘膦是甘氨酸的最大市场。

值得一提的是，同样作为草甘膦的原料甘氨酸，国外采用99%的甘氨酸，国内均采用97.5%的甘氨酸。

在实际生产中，甘氨酸杂质中的氯化物含量对草甘膦的收率影响很大，99%的甘氨酸中氯化物含量只有97.5%的甘氨酸氯化物含量的1/30。

因此，国外生产草甘膦的收率远高于国内，草甘膦的含量也比国内高出几个百分点，原料生产成本也比国内低。

1.2.2应用于医药行业

甘氨酸是人体必需的氨基酸,在各种氨基酸输液的配方中,基本上都含有甘氨酸,甘氨酸可用作药物溶剂和缓冲剂,同时它还可以合成多种药物,如治疗高血压药物盐酸地闰普利,抑制胃溃疡的药用碳酸钙制剂,单甘氨酸乙酰水扬酸钙,利血胺注射液等。

由于医药用甘氨酸产品质量要求较高,而国内医药级甘氨酸生产发展缓慢,因此国内医药领域的应用还有等进一步开发,对于国内的生产甘氨酸厂家,改进生产工艺路线,提高甘氨酸的质量也是十分重要的。

1.2.3应用于饲料行业

甘氨酸用在饲料添加剂中,不仅是畜禽饲料中的主要营养补充成分,还可以防止饲料氧化变质,延长饲料保鲜期,在国外牛羊的饲料中均含有甘氨酸,国内的饲养业尚未普遍采用,在此领域中甘氨酸的应用有待于进一步开发。

另外，新兴的动物宠物罐头饲料中也含有甘氨酸。

其添加甘氨酸的量十分惊人，宠物饲料生产是一个劳动密集型的产业，很适合中国的国情，可惜国内尚未对此产业有足够的重视。

1.2.4应用于食品行业[4]

食品工业是使用甘氨酸量较大的产业,甘氨酸具有抑制细菌生长、螯合缓冲及抑制氧化等作用，被指定用于食品添加剂，主要用于食品氨基酸强化剂、调味剂及营养补充成分、食品酿造、肉食加工、清凉饮料的配方内。

因甘氨酸具有抗氧化功能，应用于奶油、干酪、人造奶油中，能延长保质期3-4倍。

其也可单独作为甜味品,可用于糖果和饼干的制作,对高血压的预防很有好处。

在精制食盐中，加量为5%。

1.2.5应用于表面活性剂和日化行业

在表面活性剂工业中，用甘氨酸可合成阳离子和两性表面活性剂，还可用于生产具有良好调湿性和染色性的氨基酸染发剂，用于护肤及清洁用化妆品的复配剂，另外，用于配制发泡力强，药物化妆品的抗氧化剂的油包水或水包油乳液，具有增湿和增稠作用。

1.2.6其他方面

甘氨酸还可用于动物药品添加剂，也可用作PH调节剂添加在电镀液中。

另外，在化学镀上的研究和应用也越来越广泛。

甘氨酸在农药、食品、医药等领域的应用正逐步增长,市场潜力很大,在国内由于绝大部分甘氨酸生产企业生产工艺水平落后,产品质量差,而国外注重将催化、生物、辐射等高新技术用于甘氨酸合成工艺的研究,并取得了一定的进展,因此国内科研机构和企业要借鉴国外的研究思路,加强催化脱氢氧化制备,生物合成等新技术的开发[5]。

1.3市场需求与技术现状

目前全球甘氨酸年产量达到230万t,我国的生产能力为23万t/年。

生产与消费主要集中在工业发达国家和地区,我国甘氨酸生产起始于70年代末80年代初,不仅起步较晚,而且生产技术水平偏低,生产能力约为2.8万t/年,生产方法几乎全部采用氯乙酸氨解法生产甘氯酸,产品多为工业级,纯度不高于95%,不仅影响下游草甘膦农药的质量,而且无法满足医药和食品等行业的需求,致使我国医药和食品行业所需的甘氨酸大量依靠进口。

1.4生产厂家[6]

国内目前甘氨酸生产工艺只有氯乙酸法，生产规模目前约为23万t/年，生产厂家有40余家，最大的生产企业是位于石家庄的河北东华化工集团，现有工业级甘氨酸产能8万吨/年、食品医药级甘氨酸产能3万吨/年，是目前亚洲最大的甘氨酸生产基地。

重庆三峡英力化工有限公司,其新建5万吨甘氨酸/年项目进展正常