完整版5465kta甘氨酸生产车间工艺设计毕业设计.docx

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完整版5465kta甘氨酸生产车间工艺设计毕业设计

5.5kta甘氨酸生产车间工艺设计

Technologicaldesignontheprocessworkshop

of5.5ktaglycine

摘要

Abstract

4.3.1材质的选择34

年产5500吨甘氨酸生产车间工艺设计

摘要：

甘氨酸（Glycine）是结构最简单的-氨基酸，其用途非常广泛，主要用于农药、医药、食品、饲料以及制取其它氨基酸等工业领域。

目前世界上生产甘氨酸的方法有很多种，但在国内，由于技术、原料等原因，大都采用氯乙酸氨解法。

结合国内外的实际情况，本设计选用了氯乙酸氨解法生产甘氨酸，采用间歇式的生产方式，参照了许多文献及数据，对生产工艺流程进行了优化，对整个工艺生产过程做了物料衡算和热量衡算。

通过物料衡算可知要生产5.5kta甘氨酸，需加入的液氯为6.352071t，硫磺为0.168173t，冰醋酸为5.833534t，液氨为3.076752t，乌洛托品为0.951989t；所产甘氨酸的纯度达99%，氯化物含量为0.9%。

通过热量衡算可知反应放热664085.828KJ，需要加入冷却剂冷却。

并对主体设备氨化合成釜进行了设计和设备选型，确定了采用带搅拌器的反应釜，釜体的公称直径为1600mm，公称压力为0.2Mpa，釜体高度为2100mm，壁厚为5mm，封头壁厚与筒体一致，需三个体积为2000L的反应釜。

在选型的基础上绘制了工艺流程图及主要设备装配图。

关键词：

甘氨酸氯乙酸氨解法设计优化物料衡算热量衡算主体设备

Technologicaldesignontheprocessworkshopof5.5ktaglycine

Abstract:

Glycineisthemostsimplestructureofthea-aminoacids.It'suseisveryextensive.Itmainlyusedinagriculturalchemicals,pharmaceuticals,food,feed,otherproductionofaminoacidsandotherindustrialfields.TherearemanymethodstoproduceGlycineatprezent.Butatdomestic,becauseoftechnology,rawmaterialsandotherreasons,mostlyusechloroacticacidammonolysisprocess.WiththeactualsituationinChina,thedesignchoseschloroacticacidammonolysisprocessandusesintermittentmodeofproduction.Bysearchinganumberofdocumentsanddata,todothematerialbalanceandprocess.Bythematerialbalance,totheproductionof5.5ktaglycine,theneedtojointheliquidchlorine6.352071t,sulfuris0.168173t,aceticacidis5.833534t,liquidammoniais3.076752t,andUropropineis0.951989t.Producedbyglycine99percentpurity,chloridecontentof0.9percent.cooling.Designthemainequipmentaminationofreactorandselecttypeofequipments.Wereidentifiedusingareactorwithstirrer.Theautoclavebody'snominaldiametreis1,600millimetre,nominalpressureis0.2MPa,completedthattheengineeringflowsheetandthemainequipmentassemblingdrawing.

Keywords:

Glycine;Chloroacticacidammonolysisprocess;Designoptimization;Materialbalance;Heatbalance;Majorequipment

引言

本设计为5.5kta甘氨酸生产车间工艺设计，主要对国内外现有生产技术和实验进展进行简要的阐述和对比分析，其中参考和引用了前人的技术成果。

甘氨酸是一种重要的精细化工中间体，广泛应用于医药、食品、农药和饲料添加剂等领域。

我国甘氨酸生产起步于二十世纪八十年代，但由于目前国内生产企业工艺落后、产品质量差、装置规模小，已严重制约了甘氨酸下游产品的应用与发展。

国内产量远不能满足要求，因此只有加快国内甘氨酸生产技术的突破，才能进一步提高国产产品的市场竞争力和占有率。

我国是世界上甘氨酸的生产国之一，但目前我国甘氨酸生产厂家大多采用已经被国外淘汰的氯乙酸氨解法工艺。

虽然经过持续的改进，提高了反应的收率和产品的质量，但与国外技术相比较，仍有生产成本高，产品质量差的劣势，且只能生产工业级甘氨酸。

本设计在传统生产工艺的基础上，通过改进和优化工艺条件，提高产品收率，减少催化剂用量，降低生产成本。

根据不同温度下甘氨酸的溶解度，采用夹套冷却水降低甲醇以及醇析釜温度，降低甲醇中溶解的甘氨酸量，提高甘氨酸回收率。

此外甲醇是易挥发液体，在离心工序中大量甲醇挥发，即使采用引风机也难去除生产环境中呛人的气味。

既不利安全生产，损害职工身体健康，又不利于降低产品成本。

通过使用冷冻水冷却整个系统的甲醇，使其处于低温状态，既减少了甲醇消耗量，又改善了操作环境。

为了减少催化剂用量，采用乌洛托品的溶液投料。

因氨化釜安装位置较高，需要吊运及分批计量。

劳动强度高，程序繁琐。

如果采用液体投料，可一次性配好每次生产所用量。

不仅降低了劳动强度，而且减少釜外洒出料量，从而降低消耗。

针对国内甘氨酸生产厂家排放的工业废水中含有多种污染物的特点，本设计提出采用离子交换技术回收废液中的氯化铵，之后排放的冷凝水进入净化系统进行处理的综合治理方案。

本项治理技术不仅解决了工业废水对环境的污染，而且有较高的经济效益。

第1章综述

1.1甘氨酸的基本性质

甘氨酸，又名氨基乙酸（Glycine）、氨基醋酸，分子式为，相对分子质量为75。

既是氨基酸系列中结构最简单的氨基酸，也是组成人体及动物所需蛋白质的最基本单元，广泛存在于自然界中。

1.1.1甘氨酸的物理性质

甘氨酸为白色或微黄色针状六方晶系晶体，无臭、有特殊甜味；其分子中同时具有酸性和碱性官能团，通过酸碱性的调节可以使甘氨酸呈现不同的分子形态。

在水溶液中为强电解质，在强极性溶剂中溶解度较大，基本不溶于非极性溶剂。

易溶于水，微溶于砒啶，极难溶于乙醇，几乎不溶于乙醚和丙酮。

通常条件下能保存2～3年，应密封、避光保存，无毒、无腐蚀性。

具有较高的沸点和熔点，熔点为（分解），相对密度为1.1607。

1.1.2甘氨酸的化学性质

甘氨酸化学性质稳定，分子中同时含有，和等多种官能团，可用于制备缓冲溶液及作为研究电化学固、液界面吸附和反应的模型分子。

在碱性溶液中甘氨酸可在电极表面形成不可逆的强吸附物种，但在酸性条件下，甘氨酸却表现出可逆的特性。

可与盐酸反应生成盐酸盐；可与高级脂肪酸盐反应制备高档洗涤剂。

1.2甘氨酸的应用

甘氨酸是一种重要的精细化工合成中间体，广泛应用于医药，食品，农药，饲料添加剂等领域，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的增强。

根据甘氨酸的制备工艺和产品的纯度可分为医药级，食品级，饲料级，工业级以及农药级等规格产品。

在医药行业的应用：

用作医学微生物和生物化学氨基酸代谢研究的用药；用作金霉素缓冲剂、制酸剂和解毒剂，用于治疗高血压药物盐酸地拉普利、维生素B6、抑制胃溃疡的药用碳酸钙制剂以及利血胺注射液等的合成；用作复方氨基酸营养输液和口服氨基酸制剂、头孢菌素的重要原料；甲砜霉素中间体；合成咪唑子乙酸中间体等；能够抑制凝结芽孢杆菌等繁殖生长，尤其对枯草芽孢杆菌有专一的抑制作用；对于强致癌物二甲基亚硝胺（DMNA）也有抑制作用；能够减轻内毒素所致心肌损伤，改善心脏功能。

在食品行业的应用:

使用于含醇饮料中；合成精良饲料时用作酸味矫正剂、缓冲剂；在腌制食品中用作添加剂；用作鱼穈制品、花生酱等的防腐剂，能抑制枯草杆菌及大肠杆菌的繁殖起到重要的防腐作用；利用它本身的氨基和羧基，对食盐和醋等味感起缓冲作用；食品酿造、肉食加工及糖精的去苦剂；用作奶油、干酪、人造奶油、快餐面、小麦粉和猪油等的稳定剂；用作食品加工中对维生素C进行稳定；在味精中有10％的成分为甘氨酸。

在饲料行业的应用:

主要作为家禽、牲畜特别是宠物等食用的饲料增加氨基酸的添加剂与引诱剂，不仅可以降低饲料成本、补充禽畜饲料中的营养成分，还可以防止饲料氧化变质，延长饲料的保鲜期。

另外可用作水解蛋白添加剂，作为水解蛋白的增效剂。

在工业方面的应用:

电镀液添加剂；PH调节剂；生化试剂，化肥工业中脱二氧化碳溶剂；制备氟氨基酸新型表面活性剂，广泛用作杀菌剂和消毒剂；用以生产具有良好调湿性和染色性的氨基酸染发剂，用于护肤和清洁用化妆品的复配剂等。

在农药行业的应用:

可制取新型农药除草剂草甘膦；广泛应用于稻田、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。

甘氨酸与甲醛、三氯化磷在110℃下反应产物为增甘膦，它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，可作为收获前的脱叶剂，发展前景广阔。

综上所述，甘氨酸在化工生产中的作用可见一斑，对诸如食品、医药、饲料、农药等行业亦有举足轻重的意义。

所以，对甘氨酸生产工艺进行研究和优化升级是十分必要的。

1.3甘氨酸的主要合成工艺

据文献报道甘氨酸的合成工艺路线有十余条，但是目前已工业化或具有工业化前景的合成工艺主要有氯乙酸氨解法、施特雷克法、催化脱氢氧化法、天然提取法、辐射合成法和生物合成法等。

由于生产原料、技术及设备等方面的限制，我国现主要采用氯乙酸氨解法生产工艺。

但从环境保护及资源利用方面来说，生物合成法是更为优越的工艺方案。

1.3.1氯乙酸氨解法

该方法根据原料不同，又可分为水相和醇相两种生产工艺，目前国内普遍采用醇相法合成甘氨酸。

该法的化学反应机理为：

第一步，羧酸的卤代反应

在羧酸中由于羧基的影响使氢变的活泼，在少量催化剂（碘或硫）的存在下，羧酸的氢可以逐步被氯取代，生成一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸。

实验过程中通过控制反应条件可使反应停留在一元取代阶段，得到较高产率的一氯代产物。

第二步，卤代酸的氨解反应

卤代酸中的卤素可以发生亲核取代反应，反应后其中的卤素原子被、等取代，由此可得到各种取代酸。

卤代酸与氨水等含氨基的化合物发生取代反应，产物除生成伯胺外还会有仲胺、叔胺等生成，因此要想制得伯胺需严格控制反应条件。

该合成法的优点是原料易得，反应条件温和，合成工艺简单，对设备要求不高，操作简单，所得产物对环境污染较小，工艺技术成熟。

缺点一是反应时间较长，不宜连续操作；二是副产物氯化铵等无机盐类难以除去，只能生产工业级甘氨酸，不能满足医药和食品工业的需要，若精制则成本较高；三