关于年产42吨植酸生产工艺流程设计毕业设计.docx
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关于年产42吨植酸生产工艺流程设计毕业设计
关于年产42吨植酸生产工艺流程设计毕业设计
毕业设计(论文)任务书I
摘要III
1前言1
1.2设计依据1
1.2.2设计基础资料1
1.3设计指导思想2
1.4拟建车间生产规模3
2植酸概论4
2.1国外植酸发展现状4
2.2国植酸生产现状与发展前景4
2.3新世纪植酸发展方向4
3植酸生产工艺设计6
3.1设计依据与设计原则6
3.2基础资料6
3.3工艺参数设计7
3.4生产方法与工艺流程设计8
3.5技术特点9
4物料衡算11
4.1酸化罐物料衡算11
4.2过滤器Ⅰ12
4.3中和罐物料衡算13
4.4过滤器Ⅱ14
4.5洗涤15
4.6树脂交换15
4.7过滤器Ⅲ15
4.8脱色过滤15
4.9浓缩罐15
4.10物料衡算汇总图15
5热量衡算17
6.设备设计与选型18
6.1主体设备及辅助设备的工艺设计18
6.1.1搅拌器类型设计选型18
6.1.2酸化罐的设计及选型19
6.1.3中和罐设计计算与选型22
6.1.4设备设计计算与选型结果汇总25
7.厂址选择及总平面设计26
7.1厂址选择的原则26
7.2厂区概貌26
7.3设备配置与布置设计26
7.3.1满足的要求26
7.3.2设备布置设计的一般原则27
7.3.3布置应注意的问题27
8设计评析与总结29
9致谢31
10参考文献30
1前言
植酸,学名肌醇六磷酸,英文名Phyticacid,分子量约为660.04,分子式为C6H6[OPO(OH)2]6,它可看作是环己六酸(即肌醇)的六满酸酯。
其广泛存在于植物种子,属天然营养品。
是一种草黄色的浆状液体,遇热易分解,水溶液呈酸性性,10%的植酸水溶液pH值约为0.86,能与水、95%的乙醇及甘油混合,能溶于水、醇及酸溶液。
几乎不溶于无水乙酸、苯及氯仿等有机溶剂。
植酸分子中不仅有l2个可解离的氢离子,可分三步电离,呈强酸性,而且还有六个磷酸基,具有非常强的金属螯合作用。
其鳌合能力强于EDTA,且具有很宽的螯合作用的pH围。
植酸的毒性比食盐还低,小鼠口服毒性LD50为4.942g/kg,介于乳酸及山梨酸钾之间。
植酸盐还能被植酸酶水解成肌醇和磷酸。
国外对植酸研发已作了大量工作,并取得较大的成果,且已实现工业化生产。
植酸的售价格相当可观,按国际市场行情,每公斤售价约在150美元以上。
植酸广泛存在于植物种子和动物有核红细胞中,我国是农业大国,研发植酸生产有着得天独厚的条件和广泛的应用前景。
例如对农副产品进行深加工,大力开发有用资源,变废为宝,既可增加农业收入,又可出口换汇。
过去植酸的生产原料多被作为饲料、肥料等而廉价利用,或充分利用这一资源极具经济价值和社会效益。
植酸的提取方法主要有:
醇类沉淀法,金属盐分离法,稀酸萃取加碱中和法等四种。
这些方法均存在着成本高或不同程度的污染问题。
本设计以麦麸为原料,采用“吸附”生产法生产植酸。
选用该工艺生产植酸,具有工艺简单、原料易得、成本低、产品质量易控制等特点,尤其适合中小型企业生产。
1.2设计依据
1.2.2设计基础资料
(1)工艺参数:
①产品质量执行标准:
《HG2683-95》
表1产品质量执行标准(HG2683-95;Foodgrade)
外观
无色或微黄粘液体
含量
50%min
无机磷
0.02%max
氯化物
0.02%max
硫酸盐
0.02%max
钙盐
0.02%max
砷
0.0003%max
②在优化工艺条件下
植酸浸率为:
7.0%左右;
麦麸中植酸含量为:
8.0%;
从麦麸中提取植酸,提取率为87.5%。
(2)原料
主要原料为麦麸,其中菲汀的含量最高可达9%-14.5%。
(3)公辅助设施
由于本装置是附设在化工综合厂区,因此动力、蒸汽、燃料、电力等设施为公用,由综合厂区所提供;去离子水和化学水由该厂水处理车间提供、排除污水由该厂区废水处理车间统一处理。
(4)厂址选择
拟建在相关化工综合生产工厂区,作为独立车间建设;计划占地约25亩,地段属南北向;厂房基建部分由某工程设计。
1.3设计指导思想
根据所确定的生产方法和所选择的工艺流程,植酸生产流程中需要酸化、中和、精制、浓缩、脱色等,如果工序均设计成独立操作设备,则固定资产投资过大,设备折旧成本过高,因此本设计的指导思想是:
尽量以较低的设备投资成本完成该工程项目建设。
因此本工艺设计中,一是采取局部廻转设计,即将酸化、洗涤工序同在酸化罐中完成,中和、洗涤同在中和罐中完成,这样可减少一半的反应罐数量;二是固液分离采取沉降、过虑结合的方法,以减少一半的过滤机数量,这样可以达到减少固定资产投资和设备折旧成本折旧、减少操作岗位及人数,达到小装置高效益的目的。
1.4拟建车间生产规模
年产42吨植酸,按全年生产300天计,每天估计生产植酸0.1667吨,即6.9kg/h,为小型生产车间。
2植酸概论
2.1国外植酸发展现状
由于植酸有着广泛的用途和较高的经济价值,近年来世界各国都在加大研究和开发力度。
日本、美国等国家已把植酸作为重要的开发品种,生产能力和产量每年都在增加,并不断开发出新的用途。
目前世界工业化生产植酸产量最大的是日本三井东亚化学公司,年产60~80T,商品为淡黄色粘性水溶液,含植酸浓度为48%~52%。
其产品主要销往欧美、韩国和中国。
日本的植酸生产近年来稳步高速发展,得益于其良好的产品质量和规的市场,其中50%食品级植酸产品的售价,稳定在150万日圆/吨;50%医药级植酸产品的售价也稳定在300万日圆/吨以上。
2.2国植酸生产现状与发展前景
目前,我国植酸生产的主要厂家有:
省江阴振业化工厂、试剂工厂、医科大学红旗制药厂、有机化学厂(20T)、飞龙化工原料厂、温岭市远东化工厂(50T)、省波阳县腐植酸厂(100T)和台前县植酸厂。
目前植酸生产所应用的技术,多以中国原子能科学研究院中原民用核技术开发公司生物化工厂的技术。
该生物化工厂所生产的植酸产品,已达到国先进水平。
该厂的植酸产品属纯天然食品添加剂,用于酒类除浊效果很好。
由于其独特的结构和组成使其具有优良的抗氧化能力和极强的螯合能力,可广泛应用于食品、日化、医药等领域。
特别是在酿酒工业中,可作为白酒、葡萄酒、果酒及黄酒的金属去除剂、防固剂,能有效地防止酒体变色,使酒体澄清,提高品质;植酸盐可作为啤酒稳定剂,防止啤酒老化、浑浊,使泡沫更洁白、持久、细腻,并改善口味;在酿酒的制曲及发酵中加入植酸可提高霉菌及酵母菌的数量,从而提高产率,并改善酒质。
目前,该厂产品已在多家酒厂得到较好的应用。
2.3新世纪植酸发展方向
我国虽然建成了十几家植酸生产厂,但由于工艺落后,生产过程中吞吐量大,生产占地面积较大,耗时耗能较多,此外由于生产方法各异,技术程度不同造成质量差异,有的生产成本较高,质量不合格,使本应达到的经济效益未能尽如人意。
再则我国植酸应用围还比较小,仅限于金属加工、食品、医药等行业的初级应用,还有很多领域需要开发,因此,植酸在我国的开发利用前景十分广阔。
我们应充分利用我国农副产品资源丰富的优势,大力发展植酸生产。
具体的价格是这样的:
50%~80%纯度的吨价格在8~9.5万,再高纯度的是10万多。
3植酸生产工艺设计
3.1设计依据与设计原则
本设计课题,以麦麸为原料。
根据原料的特性,参考工业生产中成功的经验和科研最新成果,对所目前现行的植酸生产方法和工艺流程进行分析比较,依任务书要求,完成年产42吨植酸生产车间适宜的工艺流程和确定适宜的操作条件设计,选择合适的生产设备,并进行科学、合理的配置。
应本设计着“工艺先进、技术可靠、系统科学、安全环保”等原则,既能为未来的生产获得较高的技术经济指标创造条件,又能为生产工人提供良好的工作条件而不污染环境,还能使建设投资最大限度地发挥作用,取得良好的社会效益和经济效益。
3.2基础资料
一、植酸性能
1、植酸以植酸钙镁钾盐的形式广泛存在于植物种子,也存在于动物有核红细胞,可促进氧合血红蛋白中氧的释放,改善血红细胞功能,延长血红细胞的生存期。
2、植酸本身就是对人体有益的营养品,植酸在人体水解产物为肌醇和磷脂,前者具有抗衰老作用,后者是人体细胞重要组成部分。
3、植酸对绝大多数金属离子有极强络合能力,络合力与EDTA相似,但比EDTA的值应有和围更广。
植酸二价以上金属盐均可定性沉淀。
4、每个植酸分子可提供六对氢原子使自由基的电子形成稳定结构,从而代替被保鲜物分子作为供氧分子,避免被保鲜物氧化变质。
5、植酸有良好导电性。
二、植酸的毒性
小鼠口服LD50为4192mg/kg体重,毒性比食盐更低(食盐LD50为400mg/kg)。
三致试验:
植酸对小鼠骨髓嗜多染细胞微核实验无致突变作用。
三、植酸的应用
按卫生部颁发《食品添加剂卫生标准GB2760-86增补品种》中规定植酸适用于水产品对虾保鲜参考用量以0.05%~0.1%的水溶液作为冷冻保鲜液,日本在贝类罐头中用0.1~0.5%植酸,以防黑变,鱼类用0.3%植酸,在
100℃处理,二分钟可防止鱼体变色,用0.01~0.05%植酸与微量柠檬酸混合配制的溶液,可作果蔬、花卉保鲜剂,效果很好。
1、罐头食品中的应用
在罐头食品中添加植酸可达到稳定护色效果。
在鱼、虾、乌贼等水产品罐头中添加微量植酸,可防止鸟粪石(玻璃状磷酸铵镁结晶)生成。
国外把植酸称之为“struvite”防止剂,已广泛应用在罐装食品中。
添加量0.1~0.5%。
(质量)
2、饮料生产中的应用
在饮料中添加0.01~0.05%植酸,可除去过多的金属离子(特别是对人体有害的重金属),对人体有良好保护作用。
在日本,欧美等国家常用作饮料除金剂。
含有植酸主要成分的快速止渴饮料,最适于运动员激烈训练和高温作业工人饮用,具有快速止渴、复活神经机能和保护脑、肝、眼的作用,这种饮料在日本已投入批量生产。
3、作为抗氧化剂
将一份50%植酸和三份山梨醇脂酸(亲水/亲油值4.3)混合,以0.2%加入植物油中,抗氧化性能极好。
植酸可防止过氧化氢(双氧水)分解,因此可作双氧水储藏稳定剂。
4、作为药物和发酵促进剂
植酸钠或铋盐能减少胃分泌物,用于治疗胃炎、十二指肠炎、腹泻等。
植酸可解除铅中毒,并可作重金属中毒防止剂。
将植酸加到含单孢丝菌属介质中,可促进庆大霉素和氨基配糖物抗生素的发酵,使产量提高几倍,在乳酸菌的培养基里加入植酸,可促进派乳酸菌的生长。
3.3工艺参数设计
根据本课题所设计的生产任务,参考相关生产第一线经验和资料,拟定操作工艺参数如下:
Ⅰ.酸化罐操作条件
①、固液比:
1:
8
②、酸液必需是强酸如盐酸或硝酸,调节至pH=4.0
③、酸浸8小时以上
Ⅱ.中和罐操作条件
①、选用20%的氢氧化钠溶液中和液,若选用做成石灰乳中和液应选200目以上的石灰粉
②、调节反应液至pH=7左右,注意在整个中和的过程中要不停地搅拌
③、至中性以后再搅拌20分钟后,停止搅拌
④、静止沉淀2h
⑤、过滤沉淀的浆液,制取植酸钠虑饼
⑥、用无离子水洗涤2-3次,无硫酸根为止。
Ⅲ.离子交换柱操作条件
①、强酸型阳树脂,001×7或732型
②、植酸钠:
离子交换树脂=1:
1
③、注意在植酸去离子前要用3‰-5‰的活性炭脱色
④、交换流速控制在2-3L/min
⑤、交换树脂填装高度应控制在3000mm左右
⑥、直至料液含
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- 关于 年产 42 吨植酸 生产工艺 流程 设计 毕业设计