摘 要

氯乙酸氨解法,施特雷克法以及其改进的氢氰法是众多生产甘氨酸的的工艺方法里面比较主要的生产方法，主要是其在应用于工业生产中。结合目前国内的主要生产环境以及所需要的大产量的甘氨酸的设计要求。本设计的45万吨甘氨酸主要用于工业生产的原材料，故而其对于产品纯度的要求不高。氯乙酸氨解法能满足生产需求。根据本设计的基本设计要求，选择采用氯乙酸氨解法的生产工艺进行设计。

本设计采用的生产工艺是目前国内普遍使用的氯乙酸氨解法；在生产的过程中，主要的生产步骤选择半间歇操作，主要反应的都是分批投料。根据生产经验，单批次的生产时间为8小时，一天可以进行三次的生产操作。 在实际的生产擦作中，为了保证产品的质量和稳定性，必须对生产过程中的各项参数都要严格控制，尤其是乌洛托品的投料量，反应时间和温度，pH值等能直接影响反应过程的参数。反应过程是控制产品质量和稳定性的基本步骤，只有在生产反应出来的产品的纯度足够，后续的分离和提纯才有意义；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。

本设计所选设备满足年产45万吨甘氨酸合成的要求。本设计选用的氯乙酸氨解法是一项较为传统的甘氨酸生产的工艺方法，其主要能够给满足设计要求中生产量大的这一特点。同时根据查阅相关文献得到的工艺参数，目前国内使用氯乙酸氨解法生产甘氨酸的工艺已经相当成熟，严格按照参数执行生产，最终得到的产物纯度能够达到98.5%以上。根据相关文献参数和生产经验进行的45万吨甘氨酸工艺设计，并对车间进行设计布置。

关键词：甘氨酸，生产工艺，氯乙酸氨解

Abstract

The chloroacetic acid ammoniation method, the Strelker method and its improved hydrogen cyanide method are the main production methods in the production process of many glycines, mainly in the application of the fish industry. According to the basic design requirements of this design, the design process using the chloroacetic acid ammonia solution method is selected.

This design adopts the chloroacetic acid ammoniation method commonly used in China at present; in the production process, the main production steps choose semi-intermittent operation, and the main reaction is batch feeding. According to the production experience, the production time of a single batch is 8 hours, and the production operation can be carried out three times a day. In the actual production wipe, in order to ensure the quality and stability of the product, all parameters in the production process must be strictly controlled, especially the dosage of urotropine, reaction time and temperature, pH value, etc. Parameters that directly affect the reaction process. The reaction process is the basic step of controlling the quality and stability of the product. Only when the purity of the product produced by the reaction is sufficient, the subsequent separation and purification are meaningful; the main factors affecting the alcohol precipitation effect are the amount of methanol added and the temperature of the alcohol precipitation. Therefore, in order to ensure the yield of the product, these two conditions must be controlled.

The equipment selected in this design meets the requirements for an annual output of 450,000 tons of glycine synthesis. The chloroacetic acid aminolysis method selected in this design is a relatively traditional glycine production process, which can mainly meet the requirements of large production capacity in meeting design requirements. At the same time, according to the process parameters obtained by consulting the relevant literature, the current process for producing glycine by using the chloroacetic acid ammoniation method in China has been quite mature, and the production is strictly carried out according to the parameters, and the purity of the finally obtained product can reach above 98.5%. The 450,000 tons of glycine process design was carried out according to relevant literature parameters and production experience, and the workshop was designed and arranged.

KEY WORDS glycine, production process, chloroacetic acid ammonolysis process

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

第2章 设计概论与流程设计计算 2

2.1甘氨酸的基本性质 2

2.2甘氨酸的工业地位 3

2.3甘氨酸的合成工艺 4

2.3.1水解法 4

2.3.2氯乙酸氨解法^【2~6】 4

2.3.3Stercker法^【2~6】 5

2.3.4氢氰酸法合成甘氨酸新工艺^【2~6】 5

2.3.5生物合成法^【2~6】 6

2.4 本设计所选方法及意义 6

2.5反应机理及化学方程式 7

2.6 原料规格及性质 8

2.7 生产工艺流程及工艺流程方框图 9

2.8 主要工艺指标的确定 10

2.8.1生产工艺特点 10

2.8.2工艺指标的确定 10

2.9物料衡算 13

2.9.1原料及规格 13

2.9.2　衡算基准 13

2.9.3已知定量 13

2.9.4列衡算式 14

2.10 热量衡算 20

2.10.1计算Q1与Q4 21

2.10.2过程热效应Q3计算 23

2.10.3 Q2的计算 24

2.11结语 24

第3章 合成釜的工艺计算及选型 26

3.1氨化合成釜 26

3.2塔釜个数估算 26

3.3釜几何尺寸的确定 27

3.4夹套几何尺寸的确定 27

3.5筒体壁厚的计算 28

3.6夹套壁厚的计算 29

3.7水压试验应力校核 30

3.7.1筒体水压试验应力校核 30

3.7.2夹套水压试验应力校核 30

3.8辅助设备选型计算 31

3.8.1支座的选择 31

3.8.2人孔的选用 32

3.8.3接管及其法兰的选择 32

3.8.4泵的选择 32

3.8.5换热装置 33

3.8.6搅拌装置 33

3.8.7轴封装置 33

3.9设备一览表 33

第4章 精馏塔的工艺计算及设备选型 35

4.1精馏塔概述 35

4.2精馏塔物料衡算 35

4.3应用aspen plus进行计算 37

4.3.1 DSTWU简捷设计模块 37

4.3.2详细计算模块（RadFrac） 41

4.4塔板计算 48

4.4.1实际塔板数 48

4.4.2实际塔板数N 49

4.4.3全塔有效高度 49

4.4.4塔板布置 50

4.5塔板负荷性能图 53

4.5.1雾沫夹带线 53

4.5.2液泛线 53

4.5.3液相负荷上限线 54

4.5.4漏液线 54

4.5.5液相负荷下限线 54

4.5.5性能负荷图 55

4.6附属设备 55

4.6.1精馏塔壁厚计算 55

4.6.2塔顶空间 56

4.6.3塔底空间 56

4.6.4人孔和手孔 56

4.6.5全塔高度 56

4.6.6原料预热器 56

4.6.7冷凝器 56

4.6.8再沸器 56

4.6.9精馏塔主要接管尺寸 57

4.6.10泵的选型 58

4.7设计一览表 58

4.7.1物料衡算结果 58

4.7.2精馏塔工艺条件及有关物性数据计算结果 58

4.7.3浮阀板工艺设计结果 59

第5章 车间布置、安全生产和经济衡算 61

5.1车间布置 61

5.1.1 车间布置的基本原则和要求 61

5.1.2设备布置 61

5.2安全生产 62

5.2.1装置安全 62

5.2.2人身安全 63

5.3 经济衡算 64

5.3.1总固定投资估计表 64

5.3.2产品成本费用估算 65

5.3.3经济评价表 65

参考文献 66

附录 67

致谢 72