年产5000吨甘油生产工艺流程设计

海南大学化学工程与工艺专业化工工艺课程设计说明书题目：年产5000吨甘油生产工艺流程设计学号：姓名：年级：指导教师：完成日期：2012年月日年产5000吨甘油生产工艺初步设计1目录1.总论……………………………………………………………………………61.1概述…………………………………………………………………………61.1.1甘油的性质…………………………………………………………………61.1.2产品用途……………………………………………………………………71.1.3甘油在国民经济中的重要性………………………………………………71.1.4甘油的市场需求……………………………………………………………71.2设计的目的和意义………………………………………………………81.2.1设计的目的…………………………………………………………………81.2.2设计的意义…………………………………………………………………81.3项目设计依据和原则……………………………………………………81.3.1设计依据……………………………………………………………………81.3.2设计原则……………………………………………………………………81.4设计范围……………………………………………………………………91.5甘油生产能力及产品质量标准…………………………………………91.5.1生产能力……………………………………………………………………91.5.2产品质量标准………………………………………………………………92.生产方案选择…………………………………………………………102.1生产方法……………………………………………………………………102.1.1以天然油脂为原料的生产…………………………………………………102.1.2合成甘油的生产……………………………………………………………112.1.3发酵甘油的生产……………………………………………………………142.2生产方案确定…………………………………………………………163.生产工艺流程设计与说明…………………………………………173.1生产工艺流程图……………………………………………………………173.2.生产工艺流程说明…………………………………………………………194.工艺计算……………………………………………………………………224.1物料衡算……………………………………………………………………224.1.1原辅物料的计算……………………………………………………………22年产5000吨甘油生产工艺初步设计24.1.2物料衡算汇总列表…………………………………………………………264.1.3水、电、煤的用量计算……………………………………………………274.2热量衡算……………………………………………………………………284.2.1蒸汽喷射液化器工段………………………………………………………284.2.2连消工段……………………………………………………………………284.2.3无菌空气制备工段…………………………………………………………304.2.4蒸发浓缩工段………………………………………………………………344.2.5减压蒸馏工段………………………………………………………………355.设备设计与选型…………………………………………………………365.1主要设备的选型…………………………………………………………365.2辅助设备的选型…………………………………………………………456.车间布置设计……………………………………………………………………476.1厂房布置原则………………………………………………………………476.2厂房的整体布置设计……………………………………………………486.3车间设备布置设计…………………………………………………………487.设计评析与总结…………………………………………………………56参考文献…………………………………………………………………………58年产5000吨甘油生产工艺初步设计31.总论1.1概述1.1.1甘油的性质(1)性质外观无色透明粘稠液体，无臭、无味、具有吸湿性、保润性、软化性，极显吸收空气中的水分，水溶液呈中性，可与水、乙醇、甲醇任意比例混合。具有良好的防冻性。中文名称：丙三醇（甘油）英文名称：glycerol英文别名：Glycerine,1,2,3-Propanetriol,Trihydroxypropane.CASNo.：56-81-5分子式：C3H8O3分子量：92.09主要成分：丙三醇外观与性状：无色粘稠液体,无气味,有暖甜味,能吸潮。熔点(℃)：18.18沸点(℃)：290.9密度≥1.260相对密度(水=1)：1.26331(20℃)，沸点≥120℃冰点在-26℃以下相对蒸气密度(空气=1)：3.1粘度（20℃)：1412mPa.(25℃):945mPa.s饱和蒸气压(kPa)：0.4(20℃)闪点(℃)：177引燃温度(℃)：370年产5000吨甘油生产工艺初步设计4溶解性：可混溶于乙醇，与水混溶，不溶于氯仿、醚、二硫化碳，苯，油类。可溶解某些无机物。(2)危害健康危害：食用对人体无毒。对眼睛、皮肤没刺激作用。小鼠口服毒性LD50=31,500mg/kg.静脉给药LD50=7,560mg/kg.燃爆危险：本品可燃，具刺激性。危险特性：遇明火、高热可燃[1]。1.1.2产品用途合成树脂工业：用于制造醇酸树脂、环氧树脂、甘油松香树脂、改性酚醛树脂、失水苹果酸干树脂、聚醚树脂、聚氨酯树脂。医药工业：用于制造甘油硼酸、胃沅酶等。食品工业用于做甜味剂等，也是聚氨酯泡沫反应的引发剂、载色剂、润滑剂、烟草吸湿剂、啤酒阻酵剂、糖果防结晶剂、乳脂防酸剂、冷冻食品保鲜剂。国防工业：用于制造硝化甘油炸药。纺织印染工业：用作纺织物的防绉防缩处理剂、扩散剂、渗透剂、润滑剂。化工生产中：用于溶剂、吸收剂、防冻剂等。此外，还用作在涂料、炸药、塑料、牙膏、化妆品、食品、烟草、化工、造纸、电工材料等工业。1.1.3甘油在国民经济中的重要性甘油是油化学产品的重要副产品，又是其它化学产品的重要原料，主要用途有医药、化妆品、香烟、炸药及食品。随着我国国民经济的不断发展，作为国计民生重要化工产品的甘油市场需求量不断增长，尤其是在涂料、化妆品工业和医药工业的需求在逐年增加。因此，开发国内甘油的生产和应用，对我国石油化学工业的发展意义重大。1.1.4甘油的市场需求据英国著名油脂化工专家FrankGunstone估计，全球甘油市场容量2000年在75万吨，2005年为86万吨，2010年将达到100万吨。当时，他对生物柴油产业的发展速度及影响估计不足。根据Frost&Suliven的调查，2004年全球甘油产能已经达到约130万吨，消费量97万吨。随着中国工业的高年产5000吨甘油生产工艺初步设计5速发展，市场对于甘油的需求也逐渐增加。但是在中国以前的甘油生产中，主要靠天然法来生产甘油，但这种方法的甘油产量低，纯度低，因此远远不能满足甘油的市场需求，中国每年都需进口数量可观的甘油以满足国内市场需求。见表1.1[2]表1.12003～2006年间中国甘油进口量（单位：吨）1.2设计的目的和意义1.2.1设计的目的生产甘油以满足日益增长的市场需求同时获得很好的经济收益。1.2.2设计的意义（1）满足各行各业产品需求。（2）可以长远解决公司的生存问题，并且为当地提供更多的就业机会，促进区域经济的发展。（3）做到了真正意义上的绿色产业。（4）有利于国家产业结构的调整，保持国民经济的可持续发展。1.3项目设计依据和原则1.3.1设计依据海南大学2012年化工工艺课程设计课题《年产5000吨甘油生产工艺流程设计》任务书，见附件。1.3.2设计原则（1）按技术先进、成熟可靠、经济合理的原则对技术方案进行论证，以确定最佳方案；（2）尽可能采用节能工艺和高效设备，充分发挥规模效应，降低能耗、物耗和生产成本，提高项目的经济效益和社会效益；（3）主体工程与环境保护、劳动安全和工业卫生同时考虑，以减少“三废”排放，加强废渣治理，确保安全生产，消除并尽可能减小工厂生产对化境的不良年产5000吨甘油生产工艺初步设计6影响和对工厂职工以及周边地区居民健康的危害。1.4设计范围本设计的主要内容：（1）生产方案选择（2）工艺流程设计与论证（3）工艺原理与操作条件说明（4）工艺计算——物料衡算与热量衡算（5）生产主要设备设计计算与选型（6）生产车间设备配置与布置设计（7）编写项目设计说明书（8）工程设计绘图①带控制点的工艺流程图②车间布置平面、立面图、工厂总体平面布置图（可略）设计重点：工艺流程设计与论证、工艺原理说明和工艺计算1.5甲醇生产能力及产品质量标准1.5.1生产能力年产5000吨甘油，年工作日为300天，全天候连续生产。1.5.2产品质量标准本产品为精甘油，质量规格为一等品，执行国家《GB13206-91》标准，具体指标见下表2。表1.2中华人民共和国甘油国家标准《GB13206-91》指标名称指标优等品一等品二等品外观≤透明无悬乳物气味≥无异味色泽，Hazen≥203070甘油含量，%≥98.598.095.0密度（20），g/ml≥1.25721.25591.2481氯化物含量（以cl计），%≤0.0010.01-硫酸化灰分，%≤0.010.010.05酸度或碱度，mmol/100g≤0.0640.100.30皂化当量，mmol/100g≤0.641.03.0年产5000吨甘油生产工艺初步设计7砷含量，（以As计），mg/kg≤22-重金属含量（以Pb计），mg/kg≤55-还原性物质无沉淀或银镜-2.生产方案选择2.1生产方法甘油作为重要的有机化工原料，常用的制取方法有三种：一是从天然油脂皂化生产肥皂的副产品获得，还有少部分是从油脂水解的副产品中获得，即油脂皂化水解法；二是通丙烯氯化法、丙烯醛法、丙烯过乙酸氧化法合成甘油，即化学合成法；三是利用粮食资源料转化发酵制取甘油，即发酵法。化学合成法生产的称为合成甘油，以天然油脂为原料的方法和发酵法，所得甘油都称为天然甘油。目前天然甘油和合成甘油的产量几乎各占50%。2.1.1以天然油脂为原料的生产（1）皂化甘油（油脂皂化）油脂皂化是油脂与碱液在一定条件下反应生成肥皂及甘油的过程,其反应方程式如下：RCOOCH2RCOOCHRCOOCH2+3NaOH3RCOONa+CH2OHCHOHCH2OH甘三酯苛性钠肥皂甘油皂化反应产物分成2层：上层主要是含脂肪酸钠盐（肥皂）及少量甘油：下层是废碱液，为含有盐类、氢氧化钠的甘油稀溶液，一般含甘油质量分数9％～16％，无机盐质量分数8％～20％。（2）油化甘油（油脂水解）油化甘油是指油脂与过量水在一定条件下反应生成脂肪酸和甘油的过程。油脂水解的主产品是硬脂酸、油酸等油化产品，甘油是副产品。其理论上总反应方程式年产5000吨甘油生产工艺初步设计8RCOOCH2R'COOCHRCOOCH2+3H2ORCOOCH2R'COOCHRCOOCH2+CH2OHCHOHCH2OH甘三酯水脂肪酸甘油由于油脂水解工艺多、操作条件差异大,所得的甜水浓度及杂质含量并不相同,甘油在甜水中的浓度约为12%~18%,其中较为现代的高温高压连续逆流水解法因不使用催化剂,仅利用高压蒸汽促使油脂水解,所得的甜水质量好,可进一步加工成高品质甘油。（3）油脂醇解油脂醇解是指油脂与过量低碳链醇(如甲醇)在一定条件下反应生成脂肪酸酯和甘油的过程,反应方程式如下:RCOOCH2RCOOCHRCOOCH23CH3OHCHOHCH2OHCH2OH3RCOOCH++NaOCH3Catalyst甘三酯甲醇脂肪酸甲酯甘油在此反应过程中,每生产1Kg脂肪酸甲酯,约产生0·1Kg左右的甘油,迅速升温的生物柴油(即脂肪酸甲酯)投资热使得以其副产品为来源的甘油受到重视。无论是制皂废液，还是油脂水解得到的甘油水所含的甘油量都不高（质量分数10%左右），而且都含有