關(guān)于年產(chǎn)42噸植酸生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)

1、PAGE PAGE 關(guān)于年產(chǎn)42噸植酸生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)摘 要植酸學(xué)名肌醇六磷酸脂廣泛存在于植物種子內(nèi)，屬天然食品添加劑。植酸最顯著的特征是與金屬離子有極強(qiáng)絡(luò)合作用和抗氧化性，這種特性使之具有廣泛用途。在發(fā)達(dá)國(guó)家，植酸已廣泛用于食品、醫(yī)藥、化工等行業(yè)。近年來，國(guó)內(nèi)植酸的開發(fā)利用（特別是作為食品保鮮劑）已引起重視并已逐步使用。植酸以植酸鈣鎂鉀鹽的形式廣泛存在于植物種子內(nèi)，也存在于動(dòng)物有核紅細(xì)胞內(nèi)，可促進(jìn)氧合血紅蛋白中氧的釋放，改善血紅細(xì)胞功能，延長(zhǎng)血紅細(xì)胞的生存期。植酸本身就是對(duì)人體有益的營(yíng)養(yǎng)品，植酸在人體內(nèi)水解產(chǎn)物為肌醇和磷脂，前者具有抗衰老作用，后者是人體細(xì)胞重要組成部分。植酸對(duì)絕大多數(shù)金屬離

2、子有極強(qiáng)絡(luò)合能力，絡(luò)合力與EDTA相似，但比EDTA的PH值應(yīng)用范圍更廣。植酸二價(jià)以上金屬鹽均可定性沉淀。每個(gè)植酸分子可提供六對(duì)氫原子使自由基的電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，從而代替被保鮮物分子作為供氫分子，避免被保鮮物氧化變質(zhì)。植酸有良好導(dǎo)電性。關(guān)鍵詞：植酸；應(yīng)用；性能；開發(fā)；利用目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc259095423 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 PAGEREF _Toc259095423 h I HYPERLINK l _Toc259095424 摘要 PAGEREF _Toc259095424 h III HYPERLINK l _Toc2590954

3、25 1 前言 PAGEREF _Toc259095425 h 1 HYPERLINK l _Toc259095426 1.2 設(shè)計(jì)依據(jù) PAGEREF _Toc259095426 h 1 HYPERLINK l _Toc259095427 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料 PAGEREF _Toc259095427 h 1 HYPERLINK l _Toc259095428 1.3 設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想 PAGEREF _Toc259095428 h 2 HYPERLINK l _Toc259095429 1.4 擬建車間生產(chǎn)規(guī)模 PAGEREF _Toc259095429 h 3 HYPERLINK l _Toc25

4、9095430 2 植酸概論 PAGEREF _Toc259095430 h 4 HYPERLINK l _Toc259095431 2.1 國(guó)外植酸發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc259095431 h 4 HYPERLINK l _Toc259095432 2.2 國(guó)內(nèi)植酸生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展前景 PAGEREF _Toc259095432 h 4 HYPERLINK l _Toc259095433 2.3 新世紀(jì)植酸發(fā)展方向 PAGEREF _Toc259095433 h 4 HYPERLINK l _Toc259095434 3 植酸生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc259095434

5、 h 6 HYPERLINK l _Toc259095435 3.1 設(shè)計(jì)依據(jù)與設(shè)計(jì)原則 PAGEREF _Toc259095435 h 6 HYPERLINK l _Toc259095436 3.2 基礎(chǔ)資料 PAGEREF _Toc259095436 h 6 HYPERLINK l _Toc259095437 3.3 工藝參數(shù)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc259095437 h 7 HYPERLINK l _Toc259095438 3.4 生產(chǎn)方法與工藝流程設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc259095438 h 8 HYPERLINK l _Toc259095439 3.5 技術(shù)特點(diǎn) PA

6、GEREF _Toc259095439 h 9 HYPERLINK l _Toc259095440 4 物料衡算 PAGEREF _Toc259095440 h 11 HYPERLINK l _Toc259095441 4.1 酸化罐物料衡算 PAGEREF _Toc259095441 h 11 HYPERLINK l _Toc259095442 4.2 過濾器 PAGEREF _Toc259095442 h 12 HYPERLINK l _Toc259095443 4.3 中和罐物料衡算 PAGEREF _Toc259095443 h 13 HYPERLINK l _Toc259095444

7、 4.4 過濾器 PAGEREF _Toc259095444 h 14 HYPERLINK l _Toc259095445 4.5 洗滌 PAGEREF _Toc259095445 h 15 HYPERLINK l _Toc259095446 4.6 樹脂交換 PAGEREF _Toc259095446 h 15 HYPERLINK l _Toc259095447 4.7 過濾器 PAGEREF _Toc259095447 h 15 HYPERLINK l _Toc259095448 4.8 脫色過濾 PAGEREF _Toc259095448 h 15 HYPERLINK l _Toc259

8、095449 4.9 濃縮罐 PAGEREF _Toc259095449 h 15 HYPERLINK l _Toc259095450 4.10 物料衡算匯總圖 PAGEREF _Toc259095450 h 15 HYPERLINK l _Toc259095451 5 熱量衡算 PAGEREF _Toc259095451 h 17 HYPERLINK l _Toc259095452 6設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 PAGEREF _Toc259095452 h 18 HYPERLINK l _Toc259095453 6.1 主體設(shè)備及輔助設(shè)備的工藝設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc259095453 h 1

9、8 HYPERLINK l _Toc259095454 攪拌器類型設(shè)計(jì)選型 PAGEREF _Toc259095454 h 18 HYPERLINK l _Toc259095455 酸化罐的設(shè)計(jì)及選型 PAGEREF _Toc259095455 h 19 HYPERLINK l _Toc259095456 中和罐設(shè)計(jì)計(jì)算與選型 PAGEREF _Toc259095456 h 22 HYPERLINK l _Toc259095457 設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算與選型結(jié)果匯總 PAGEREF _Toc259095457 h 25 HYPERLINK l _Toc259095458 7.廠址選擇及總平面設(shè)計(jì) PA

10、GEREF _Toc259095458 h 26 HYPERLINK l _Toc259095459 7.1 廠址選擇的原則 PAGEREF _Toc259095459 h 26 HYPERLINK l _Toc259095460 7.2 廠區(qū)概貌 PAGEREF _Toc259095460 h 26 HYPERLINK l _Toc259095461 7.3 設(shè)備配置與布置設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc259095461 h 26 HYPERLINK l _Toc259095462 滿足的要求 PAGEREF _Toc259095462 h 26 HYPERLINK l _Toc259095

11、463 設(shè)備布置設(shè)計(jì)的一般原則 PAGEREF _Toc259095463 h 27 HYPERLINK l _Toc259095464 布置應(yīng)注意的問題 PAGEREF _Toc259095464 h 27 HYPERLINK l _Toc259095465 8 設(shè)計(jì)評(píng)析與總結(jié) PAGEREF _Toc259095465 h 29 HYPERLINK l _Toc259095466 9 致謝 PAGEREF _Toc259095466 h 31 HYPERLINK l _Toc259095467 10 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc259095467 h 301 前 言植酸，學(xué)名肌醇六磷

12、酸，英文名Phytic acid，分子量約為660.04，分子式為C6H6OPO(OH)26，它可看作是環(huán)己六酸（即肌醇）的六滿酸酯。其廣泛存在于植物種子內(nèi)，屬天然營(yíng)養(yǎng)品。是一種草黃色的漿狀液體，遇熱易分解，水溶液呈酸性性，10%的植酸水溶液pH值約為0.86，能與水、95%的乙醇及甘油混合，能溶于水、醇及酸溶液。幾乎不溶于無水乙酸、苯及氯仿等有機(jī)溶劑。植酸分子中不僅有l(wèi)2個(gè)可解離的氫離子，可分三步電離，呈強(qiáng)酸性，而且還有六個(gè)磷酸基，具有非常強(qiáng)的金屬螯合作用。其鰲合能力強(qiáng)于EDTA，且具有很寬的螯合作用的pH范圍。植酸的毒性比食鹽還低，小鼠口服毒性LD50為4.942g/kg，介于乳酸及山梨酸

13、鉀之間。植酸鹽還能被植酸酶水解成肌醇和磷酸。 國(guó)外對(duì)植酸研發(fā)已作了大量工作，并取得較大的成果，且已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。植酸的售價(jià)格相當(dāng)可觀，按國(guó)際市場(chǎng)行情，每公斤售價(jià)約在150美元以上。植酸廣泛存在于植物種子內(nèi)和動(dòng)物有核紅細(xì)胞中，我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，研發(fā)植酸生產(chǎn)有著得天獨(dú)厚的條件和廣泛的應(yīng)用前景。例如對(duì)農(nóng)副產(chǎn)品進(jìn)行深加工，大力開發(fā)有用資源，變廢為寶，既可增加農(nóng)業(yè)收入，又可出口換匯。過去植酸的生產(chǎn)原料多被作為飼料、肥料等而廉價(jià)利用，或充分利用這一資源極具經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。植酸的提取方法主要有：醇類沉淀法 ,金屬鹽分離法 ,稀酸萃取加堿中和法 等四種。這些方法均存在著成本高或不同程度的污染問題。本設(shè)計(jì)以

14、麥麩為原料，采用“吸附”生產(chǎn)法生產(chǎn)植酸。選用該工藝生產(chǎn)植酸，具有工藝簡(jiǎn)單、原料易得、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量易控制等特點(diǎn),尤其適合中小型企業(yè)生產(chǎn)。1.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料（1）工藝參數(shù)：產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：HG2683-95表1 產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)（HG2683-95；Food grade）外 觀無色或微黃粘液體含 量50 % min無機(jī)磷0.02 % max氯化物0.02 % max硫酸鹽0.02 % max鈣 鹽0.02 % max砷0.0003 % max在優(yōu)化工藝條件下 植酸浸率為：7.0%左右；麥麩中植酸含量為：8.0%；從麥麩中提取植酸，提取率為87.5%。（2）原料 主要原料為麥麩，其

15、中菲汀的含量最高可達(dá)9%-14.5%。（3）公共和輔助設(shè)施 由于本裝置是附設(shè)在化工綜合廠區(qū)內(nèi)，因此動(dòng)力、蒸汽、燃料、電力等設(shè)施為公用，由綜合廠區(qū)所提供；去離子水和化學(xué)水由該廠水處理車間提供、排除污水由該廠區(qū)廢水處理車間統(tǒng)一處理。（4）廠址選擇擬建在相關(guān)化工綜合生產(chǎn)工廠區(qū)內(nèi)，作為獨(dú)立車間建設(shè)；計(jì)劃占地約25畝，地段屬南北向；廠房基建部分由某工程設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)。1.3 設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想根據(jù)所確定的生產(chǎn)方法和所選擇的工藝流程，植酸生產(chǎn)流程中需要酸化、中和、精制、濃縮、脫色等，如果工序均設(shè)計(jì)成獨(dú)立操作設(shè)備，則固定資產(chǎn)投資過大，設(shè)備折舊成本過高，因此本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是：盡量以較低的設(shè)備投資成本完成該工程項(xiàng)目建設(shè)

16、。因此本工藝設(shè)計(jì)中，一是采取局部廻轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，即將酸化、洗滌工序同在酸化罐中完成，中和、洗滌同在中和罐中完成，這樣可減少一半的反應(yīng)罐數(shù)量；二是固液分離采取沉降、過慮結(jié)合的方法，以減少一半的過濾機(jī)數(shù)量，這樣可以達(dá)到減少固定資產(chǎn)投資和設(shè)備折舊成本折舊、減少操作崗位及人數(shù)，達(dá)到小裝置高效益的目的。1.4 擬建車間生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)42噸植酸，按全年生產(chǎn)300天計(jì)，每天估計(jì)生產(chǎn)植酸0.1667噸，即6.9 kg/h，為小型生產(chǎn)車間。2 植酸概論2.1 國(guó)外植酸發(fā)展現(xiàn)狀由于植酸有著廣泛的用途和較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，近年來世界各國(guó)都在加大研究和開發(fā)力度。日本、美國(guó)等國(guó)家已把植酸作為重要的開發(fā)品種，生產(chǎn)能力和產(chǎn)量每年都在增

17、加，并不斷開發(fā)出新的用途。目前世界工業(yè)化生產(chǎn)植酸產(chǎn)量最大的是日本三井東亞化學(xué)公司，年產(chǎn)6080T，商品為淡黃色粘性水溶液，含植酸濃度為48%52%。其產(chǎn)品主要銷往歐美、韓國(guó)和中國(guó)。日本的植酸生產(chǎn)近年來穩(wěn)步高速發(fā)展，得益于其良好的產(chǎn)品質(zhì)量和規(guī)范的市場(chǎng)，其中50食品級(jí)植酸產(chǎn)品的售價(jià)，穩(wěn)定在150萬(wàn)日?qǐng)A噸；50醫(yī)藥級(jí)植酸產(chǎn)品的售價(jià)也穩(wěn)定在300萬(wàn)日?qǐng)A噸以上。2.2 國(guó)內(nèi)植酸生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展前景目前，我國(guó)植酸生產(chǎn)的主要廠家有：江蘇省江陰振業(yè)化工廠、上海試劑工廠、上海醫(yī)科大學(xué)紅旗制藥廠、邢臺(tái)有機(jī)化學(xué)廠（20T）、大連飛龍化工原料廠、浙江溫嶺市遠(yuǎn)東化工廠 （50T）、江西省波陽(yáng)縣腐植酸廠（100T）和臺(tái)前縣

18、植酸廠。目前植酸生產(chǎn)所應(yīng)用的技術(shù)，多以中國(guó)原子能科學(xué)研究院北京中原民用核技術(shù)開發(fā)公司生物化工廠的技術(shù)。該生物化工廠所生產(chǎn)的植酸產(chǎn)品，已達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。該廠的植酸產(chǎn)品屬純天然食品添加劑，用于酒類除濁效果很好。由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和組成使其具有優(yōu)良的抗氧化能力和極強(qiáng)的螯合能力，可廣泛應(yīng)用于食品、日化、醫(yī)藥等領(lǐng)域。特別是在釀酒工業(yè)中，可作為白酒、葡萄酒、果酒及黃酒的金屬去除劑、防固劑，能有效地防止酒體變色，使酒體澄清，提高品質(zhì)；植酸鹽可作為啤酒穩(wěn)定劑，防止啤酒老化、渾濁，使泡沫更潔白、持久、細(xì)膩，并改善口味；在釀酒的制曲及發(fā)酵中加入植酸可提高霉菌及酵母菌的數(shù)量，從而提高產(chǎn)率，并改善酒質(zhì)。目前，該廠產(chǎn)品

19、已在多家酒廠得到較好的應(yīng)用。 2.3 新世紀(jì)植酸發(fā)展方向我國(guó)雖然建成了十幾家植酸生產(chǎn)廠，但由于工藝落后，生產(chǎn)過程中吞吐量大，生產(chǎn)占地面積較大，耗時(shí)耗能較多，此外由于生產(chǎn)方法各異，技術(shù)程度不同造成質(zhì)量差異，有的生產(chǎn)成本較高，質(zhì)量不合格，使本應(yīng)達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效益未能盡如人意。再則我國(guó)植酸應(yīng)用范圍還比較小，僅限于金屬加工、食品、醫(yī)藥等行業(yè)的初級(jí)應(yīng)用，還有很多領(lǐng)域需要開發(fā)，因此，植酸在我國(guó)的開發(fā)利用前景十分廣闊。我們應(yīng)充分利用我國(guó)農(nóng)副產(chǎn)品資源豐富的優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展植酸生產(chǎn)。具體的價(jià)格是這樣的：50%80%純度的噸價(jià)格在89.5萬(wàn)，再高純度的是10萬(wàn)多。3 植酸生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)依據(jù)與設(shè)計(jì)原則本設(shè)計(jì)課題

20、，以麥麩為原料。根據(jù)原料的特性，參考工業(yè)生產(chǎn)中成功的經(jīng)驗(yàn)和科研最新成果，對(duì)所目前現(xiàn)行的植酸生產(chǎn)方法和工藝流程進(jìn)行分析比較，依任務(wù)書要求，完成年產(chǎn)42噸植酸生產(chǎn)車間適宜的工藝流程和確定適宜的操作條件設(shè)計(jì)，選擇合適的生產(chǎn)設(shè)備，并進(jìn)行科學(xué)、合理的配置。應(yīng)本設(shè)計(jì)著“工藝先進(jìn)、技術(shù)可靠、系統(tǒng)科學(xué)、安全環(huán)?！钡仍瓌t，既能為未來的生產(chǎn)獲得較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)創(chuàng)造條件，又能為生產(chǎn)工人提供良好的工作條件而不污染環(huán)境，還能使建設(shè)投資最大限度地發(fā)揮作用，取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。3.2 基礎(chǔ)資料一、 植酸性能 1、植酸以植酸鈣鎂鉀鹽的形式廣泛存在于植物種子內(nèi)，也存在于動(dòng)物有核紅細(xì)胞內(nèi)，可促進(jìn)氧合血紅蛋白中氧的釋放

21、，改善血紅細(xì)胞功能，延長(zhǎng)血紅細(xì)胞的生存期。 2、植酸本身就是對(duì)人體有益的營(yíng)養(yǎng)品，植酸在人體內(nèi)水解產(chǎn)物為肌醇和磷脂，前者具有抗衰老作用，后者是人體細(xì)胞重要組成部分。 3、植酸對(duì)絕大多數(shù)金屬離子有極強(qiáng)絡(luò)合能力，絡(luò)合力與EDTA相似，但比EDTA的值應(yīng)有和范圍更廣。植酸二價(jià)以上金屬鹽均可定性沉淀。 4、每個(gè)植酸分子可提供六對(duì)氫原子使自由基的電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，從而代替被保鮮物分子作為供氧分子，避免被保鮮物氧化變質(zhì)。 5、植酸有良好導(dǎo)電性。 二、植酸的毒性 小鼠口服LD50為4192mg/kg體重，毒性比食鹽更低（食鹽LD50為400mg/kg）。 三致試驗(yàn)：植酸對(duì)小鼠骨髓嗜多染細(xì)胞微核實(shí)驗(yàn)無致突變作用

22、。 三、植酸的應(yīng)用 按衛(wèi)生部頒發(fā)食品添加劑衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB2760-86增補(bǔ)品種中規(guī)定植酸適用于水產(chǎn)品對(duì)蝦保鮮參考用量以005%01%的水溶液作為冷凍保鮮液，日本在貝類罐頭中用0105%植酸，以防黑變，魚類用03%植酸，在100處理，二分鐘可防止魚體變色，用001005%植酸與微量檸檬酸混合配制的溶液，可作果蔬、花卉保鮮劑，效果很好。 1、罐頭食品中的應(yīng)用 在罐頭食品中添加植酸可達(dá)到穩(wěn)定護(hù)色效果。在魚、蝦、烏賊等水產(chǎn)品罐頭中添加微量植酸，可防止鳥糞石（玻璃狀磷酸銨鎂結(jié)晶）生成。國(guó)外把植酸稱之為“struvite”防止劑，已廣泛應(yīng)用在罐裝食品中。添加量0.10.5%。（質(zhì)量） 2、飲料生產(chǎn)中的應(yīng)用

23、在飲料中添加001005%植酸，可除去過多的金屬離子（特別是對(duì)人體有害的重金屬），對(duì)人體有良好保護(hù)作用。在日本，歐美等國(guó)家常用作飲料除金劑。含有植酸主要成分的快速止渴飲料，最適于運(yùn)動(dòng)員激烈訓(xùn)練和高溫作業(yè)工人飲用，具有快速止渴、復(fù)活神經(jīng)機(jī)能和保護(hù)腦、肝、眼的作用，這種飲料在日本已投入批量生產(chǎn)。 3、作為抗氧化劑 將一份50%植酸和三份山梨醇脂酸（親水/親油值43）混合，以02%加入植物油中，抗氧化性能極好。植酸可防止過氧化氫（雙氧水）分解，因此可作雙氧水儲(chǔ)藏穩(wěn)定劑。 4、作為藥物和發(fā)酵促進(jìn)劑 植酸鈉或鉍鹽能減少胃分泌物，用于治療胃炎、十二指腸炎、腹瀉等。 植酸可解除鉛中毒，并可作重金屬中毒防止劑

24、。 將植酸加到含單孢絲菌屬介質(zhì)中，可促進(jìn)慶大霉素和氨基配糖物抗生素的發(fā)酵，使產(chǎn)量提高幾倍，在乳酸菌的培養(yǎng)基里加入植酸，可促進(jìn)派乳酸菌的生長(zhǎng)。 3.3 工藝參數(shù)設(shè)計(jì) 根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的生產(chǎn)任務(wù)，參考相關(guān)生產(chǎn)第一線經(jīng)驗(yàn)和資料，擬定操作工藝參數(shù)如下：. 酸化罐操作條件、固液比：1:8 、酸液必需是強(qiáng)酸如鹽酸或硝酸，調(diào)節(jié)至pH4.0、酸浸8小時(shí)以上. 中和罐操作條件、選用 20%的氫氧化鈉溶液中和液，若選用做成石灰乳中和液應(yīng)選200目以上的石灰粉、調(diào)節(jié)反應(yīng)液至pH左右，注意在整個(gè)中和的過程中要不停地?cái)嚢?、至中性以后再攪?0分鐘后，停止攪拌、靜止沉淀、過濾沉淀的漿液，制取植酸鈉慮餅、用無離子水洗滌2-

25、3次，無硫酸根為止。. 離子交換柱操作條件、強(qiáng)酸型陽(yáng)樹脂，0017或732型、植酸鈉:離子交換樹脂:、注意在植酸去離子前要用3-5的活性炭脫色、交換流速控制在2-3 L/min、交換樹脂填裝高度應(yīng)控制在3000mm左右、直至料液含鈣量低于0.1結(jié)束. 濃縮脫色操作條件、濃縮采用搪瓷反應(yīng)罐；真空度保持在-0.01 MPa；溫度應(yīng)控制在70以下、脫色溫度控制在80；使用200目以上的活性炭過濾3.4 生產(chǎn)方法與工藝流程設(shè)計(jì)（1）生產(chǎn)方法確定目前工業(yè)上現(xiàn)行植酸的生產(chǎn)方法主要有三種，即沉淀法、吸附法和納米技術(shù)法。綜合分析其不同生產(chǎn)方法的工藝特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用以麥麩為原料，將其經(jīng)酸化、中和后離子交換，制備

26、成植酸的離子交換“吸附法”新工藝。（2）工藝流程設(shè)計(jì)工藝流程圖：生產(chǎn)工藝流程圖見圖3-1植酸生產(chǎn)工藝流程圖。圖31 生產(chǎn)植酸工藝流程圖工藝流程說明（依下圖3-1所示）：原料麥麩，在酸化罐1里按麥麩和水1：8的比例加入進(jìn)行酸化，再加入去離子水洗滌、過濾。濾液進(jìn)入中和罐1選用20%的氫氧化鈉進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)反應(yīng)液至PH=7左右，整個(gè)過程中不斷的攪拌，溶液呈中性時(shí)攪拌20分鐘后，停止攪拌，靜止沉淀2h，過濾沉淀的漿液，制取植酸鈉濾餅，用無離子水洗滌2-3次，至無硫酸根為止。過濾后的麩渣排出，作為廢渣另處理。所得濾液和第一次過濾所得濾液一起在中和罐2中中和，獲得的精制菲丁，進(jìn)入酸化罐2酸化。然后進(jìn)入陽(yáng)離

27、子、陰離子交換柱進(jìn)行離子交換其中植酸鈉：離子交換樹脂=1：1。經(jīng)濃縮脫色后，再次濃縮，得到產(chǎn)品植酸（50%），最后成品包裝。3.5 技術(shù)特點(diǎn)本工藝采用酸化中和法工藝生產(chǎn)植酸。其工藝具有如下的特點(diǎn)：（1）在該工藝條件下，植酸浸取量可達(dá)7.0%左右，按麥麩中植酸含量為8.0%計(jì)算，則提取率可達(dá)87.5%。 （2）本工藝所采用的強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂，擬采用易再生H+型陽(yáng)離子交換樹脂，可使生產(chǎn)成本降低。（3）本工藝可采用的強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，有采用易再生Cl-型、CO32-型、CH3COO-型、OH-型或SO32-型等陰離子交換樹脂，但從收率和產(chǎn)品的質(zhì)量來看，以Cl-和SO32-型為更佳，故本工藝所

28、采用的陰離子交換樹脂，擬為可再生Cl-型。（4）菲丁的純度對(duì)于提高產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)率有較大的影響，為了減少蛋白質(zhì)溶入酸浸液，酸浸時(shí)要加入一定量的尿素；為了除去菲丁中殘留的蛋白質(zhì)，還要加入二氧化硫、乙醚等變性劑進(jìn)行攪拌，使蛋白質(zhì)進(jìn)行變性分離。（5）酸化過程中要控制好溶液的酸度，使pH值保持在1.5。若使用的為去離子水，可以減少Na+、Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)離子的混入，提高產(chǎn)品的純度。（6）陰、陽(yáng)離子樹脂須進(jìn)行預(yù)處理，使它們的交換容量達(dá)到最大，否則交換不完全，產(chǎn)品中的雜質(zhì)過多將影響產(chǎn)品的品質(zhì)。（7）濃縮溫度須控制在50以下，否則大部分植酸發(fā)生分解。同時(shí)，減壓濃縮比敞開濃縮效果好，產(chǎn)品純度較高。4 物

29、料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)42噸（含50%植酸），一年工作300天，每天生產(chǎn)166.7kg，純植酸質(zhì)量為83.3334kg /天，即6.9 kg/h。植酸鈣：C6H6O24P6Ca6 分子量：888.42 植酸： C6H18O24P6 分子量：660.04 植酸鈉：C6H6O24P6Na12 分子量：924.04 =1500kg/m3 ；25時(shí)水的密度：997kg/m3；植酸（產(chǎn)品）的密度：1280kg/m34.1 酸化罐物料衡算一分子植酸鈣 （轉(zhuǎn)化）植酸888.42 660.04X=113kg 84kg水植酸鈣硫酸硫酸鈣稀植酸 酸化罐圖4-1 酸化罐物料衡算植酸鈣：水 = 1：8 則，水

30、的質(zhì)量為904kg。 =設(shè)最后酸化罐的溶液pH= 4，所以， C（H）=602mol/m3鈣離子摩爾量：形成硫酸鈣所消耗的硫酸為：0.763mol所需硫酸的總體積為：C(H+)(V濃硫酸+V水)=C濃硫酸V硫酸20.763（V+0.907）=9400V2即硫酸的總體積為：V=0.038m3反應(yīng)釜所有的混合液的體積為：V=V水+V硫酸=0.907m+0.038m=0.945m4.2 過濾器硫酸鈣固體質(zhì)量為：m=硫酸V硫酸=1500kg/m30.038m3=57kg硫酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：過濾器L硫酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.7%設(shè)流量F=30kg/minX濾餅中會(huì)有5%的濾液F XF3 濾液1%的固體 X圖

31、4-2 過濾器物流示意圖 過濾器工作時(shí)間：t = /d取 損失量 =F25%= 2.875%=0.33/min剩余植酸的質(zhì)量為=m植酸-m損失=(840.3335.8 )kg/天= 72.189 kg/d出來的植酸溶液質(zhì)量 = m總-F25%=(1074-0.3335.8 )kg/天= 1062.19kg/d4.3 中和罐物料衡算中和罐植酸溶液1062.19kg20%NaOH溶液植酸鈉水圖4-3 中和罐物料衡算示意圖由過濾器的計(jì)算知中和罐中植酸溶液質(zhì)量為：m = 1062.19kg植酸 植酸鈉 12NaOH 666.04 924.04 124084 X=116.5kg Y=60.54kg20%

32、NaOH溶液的密度為1118.7kg/m3。NaOH溶液主要中和料液中的酸。n=CH+V總=763mol/m3(0.038+0.907)m3=721molH + OH = HO（721mol） （ 721mol）所用NaOH溶液的量為：NaOH溶液的體積：在中和罐里總液體的體積： 4.4 過濾器 進(jìn)入過濾器的流量以30kg/min 工作時(shí)間： 植酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 損失的植酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：F3X3=27.130.01=0.27kg/min得到植酸鈉的質(zhì)量為：m植酸鈉-m損失=(116.5-0.2739)kg=105.97kg4.5 洗滌每次洗滌都0.5%損失,洗滌2次第一次洗滌損失：m植酸鈉損失

33、率=102.970.5%=0.53kg;剩余：102.44kg 第二次洗滌損失：第一次洗滌后植酸鈉損失率=102.440.5%=0.51kg;剩余：101.93kg4.6 樹脂交換植酸鈉（轉(zhuǎn)化）植酸植酸摩爾數(shù)： 4.7 過濾器取濾液設(shè)損失量為0.5%，則，濾液里實(shí)際植酸量為：植酸的質(zhì)量(1-損失率)=72.81（1-0.5%）=72.44kg 4.8 脫色過濾設(shè)損失量為0.5%，則植酸的實(shí)際量為：植酸的質(zhì)量(1-損失率)=72.44（1-0.5%）= 72.08kg 4.9 濃縮罐設(shè)濃縮罐損失的溶液量忽略不計(jì)。所以，最終得到的植酸溶液的質(zhì)量為：144.16 kg則，純植酸的質(zhì)量為72.08kg

34、。4.10 物料衡算匯總圖mk綜上計(jì)算結(jié)果，匯總見表4-1所示。表4-1物料衡算匯總表設(shè)備名稱出料質(zhì)量（kg/d）出料質(zhì)量(kg/d)損失(kg/d)酸化罐植酸鈣，水，硫酸11390457植酸溶液1074過濾器植酸溶液1074植酸溶液1062.1911.81中和罐植酸溶液氫氧化鈉溶液1062.1986.3植酸鈉116.5過濾器植酸鈉116.5植酸鈉105.9710.53樹脂交換罐植酸鈉105.97植酸，72.8過濾器植酸72.8植酸溶液72.440.36脫色罐和過濾植酸72.44植酸72.080.36濃縮罐植酸72.08植酸溶液144.165 熱量衡算1、濃縮罐列管式換熱器換熱量計(jì)算所需換熱量

35、：2、脫色罐夾套式換熱器換熱量計(jì)算初始溫度60時(shí)60 80兩換熱器換熱量計(jì)算結(jié)果匯總見表5-1所示。表5-1 熱量計(jì)算匯總表放出的熱量（J）吸收的熱量（J）列管式換熱器9.61089.6108夾套式換熱器（60）5.41055.4105夾套式換熱器（80）1.11051.11056設(shè)備設(shè)計(jì)與選型化工設(shè)備是化工原料進(jìn)行化學(xué)變化和物理才子的空間?；ぴO(shè)備不同，提供的條件不一樣，對(duì)工程項(xiàng)目的生產(chǎn)能力、作業(yè)的可靠性、產(chǎn)品的成本和質(zhì)量等，有著重大影響。因此，在選擇設(shè)備時(shí)，要貫徹工藝可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、系統(tǒng)最優(yōu)、形式上藝術(shù)的原則。其一些基本的要求有：、滿足工藝要求。主要包括：保證產(chǎn)品的質(zhì)量；達(dá)到產(chǎn)品

36、的產(chǎn)量；有合理的溫度、壓強(qiáng)、流量、液位的檢測(cè)、控制系統(tǒng)；操作方便可靠；關(guān)鍵設(shè)備需要到使用設(shè)備的工廠去考查。、設(shè)備結(jié)構(gòu)上的要求。合理的強(qiáng)度，以防止生產(chǎn)中突然超壓；足夠的剛度，以保證設(shè)備及其構(gòu)件在外壓下維持原狀的能力；良好的耐蝕性，使化工設(shè)備具有一定的使用壽命；可靠的密封性。、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。要求設(shè)備價(jià)格經(jīng)濟(jì)合理、管理方便、易于操作維修等。6.1 主體設(shè)備及輔助設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)針對(duì)工藝流程中的主體設(shè)備 酸化罐與中和罐，輔助設(shè)備 攪拌器為例進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算和選取型。 攪拌器類型設(shè)計(jì)選型酸化罐和中和罐中均設(shè)有攪拌器，其攪拌器類型有如下三類：（1）槳葉形式分類攪拌器按槳葉形狀可以分為三類，即平直葉、折

37、葉和螺旋面葉。槳式、渦輪式等攪拌器的槳葉為平直或折葉，而推進(jìn)式、螺帶式和螺桿式攪拌器槳葉則為螺旋面葉。（2）按流型分類根據(jù)攪拌操作時(shí)槳葉主要排液的流向，又可將攪拌器分為徑流型葉輪和軸流型兩類。（3）按攪拌器對(duì)液體粘度適應(yīng)性分類 按攪拌器對(duì)液體粘度適應(yīng)性可分為兩類，即適用于低、中粘度的有槳式、渦輪式等，適用于高粘度的有大葉片，低轉(zhuǎn)速攪拌器。對(duì)分散或乳化過程，要求循環(huán)能力大且應(yīng)具有高的剪切能力，渦輪式攪拌器具有這一特征，可以選用，推進(jìn)式和槳式攪拌器由于剪切力小而只能在液體分散量較小的情況下采用，槳式攪拌器很少用于分散過程，對(duì)于分散攪拌操作，攪拌槽內(nèi)部安裝有檔板來加強(qiáng)剪切效果。 由于酸化罐、中和罐兩

38、反應(yīng)罐里的溶液黏度不大，剪切力較小并且溶液中有懸浮的顆粒，因此本工藝選用推進(jìn)式的攪拌器。6.1.2 酸化罐的設(shè)計(jì)及選型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：酸化罐中混合液的體積： 并且物料反應(yīng)平穩(wěn)，粘度不大，所以取裝料系數(shù)為y=0.8則，酸化罐的全容積?。?(1)酸化罐筒體直徑初步計(jì)算在選定罐體的長(zhǎng)徑比時(shí)，要考慮長(zhǎng)徑比對(duì)攪拌功率，傳熱系數(shù)以及物料特性對(duì)罐體長(zhǎng)徑比的影響，取長(zhǎng)徑比時(shí)稍大一點(diǎn)，即；把罐體的長(zhǎng)徑比代入上式得： 整理得： (2)筒體直徑和高度確定對(duì)計(jì)算進(jìn)行圓整，并且取標(biāo)準(zhǔn)直徑，圓整后取： 則，筒體高度為 選用標(biāo)準(zhǔn)的橢圓形封頭，則封頭容積為：筒體高度實(shí)際高度高圓整后為：H = 1.1m(3)根據(jù) 及 y核算酸化罐體

39、積由于 則 m3計(jì)算結(jié)果表明設(shè)計(jì)取值是符合要求。(4)料液層高度Z的計(jì)算 料液體積為：筒體高度為：m按新標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002中所規(guī)定的橢圓封頭，標(biāo)準(zhǔn)高度有25mm和40mm兩種，根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要，選用直邊高度為： =25mm又標(biāo)準(zhǔn)封頭?。?則： 料液層高度為：（5）攪拌器的選型和計(jì)算料層高度/釜徑 = 從葉輪數(shù)目和以及粘度的關(guān)系表中，查得葉輪數(shù)目 n=1選用推進(jìn)時(shí)攪拌器， 距釜底為：初算槳葉直徑D的值一般在0.2-0.6， =0.4槳葉直徑?。簲嚢杵鬓D(zhuǎn)速的計(jì)算攪拌級(jí)別選用3級(jí)，植酸鈣位顆徑約為80m(0.18mm)差的極限沉降速度為：對(duì)攪拌器直徑進(jìn)行粘度校正：攪拌器直徑：計(jì)算攪拌器所

40、需的功率： 在酸化罐中酸化時(shí)間為8小時(shí)，故釜的反應(yīng)周期為8小時(shí) 。 中和罐設(shè)計(jì)計(jì)算與選型基礎(chǔ)數(shù)據(jù):中和罐里的總液體體積為：并且物料反應(yīng)平衡，粘度不是很大，取料裝系數(shù)為0.8則罐的全容積為： (1)筒體直徑初步計(jì)算在選定罐體的長(zhǎng)徑比時(shí)，要考慮長(zhǎng)徑比對(duì)攪拌功率，傳熱系數(shù)以及物料特性對(duì)罐體長(zhǎng)徑比的影響，取長(zhǎng)徑比時(shí)稍大一點(diǎn)：即 把罐體的長(zhǎng)徑比代入上式得： 整理得；(2)筒體直徑和高度確定對(duì)計(jì)算進(jìn)行圓整，并且取標(biāo)準(zhǔn)直徑 本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)的橢圓形封頭，封頭容積為：m對(duì)筒體進(jìn)行圓整，取 H =1.3m(3)根據(jù) 及 y核算中和罐體積筒體高度和直徑的比值為:中和罐體實(shí)際體積： 計(jì)算結(jié)果表明實(shí)際體體積大于設(shè)計(jì)值，

41、因此，開始取值是符合要求的。(4)料層高度Z的計(jì)算中和罐填料體積為： 封頭高度為：新標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002中規(guī)定橢圓封頭指標(biāo)高度只有25mm和40mm兩種根據(jù)本設(shè)計(jì)任務(wù)的需要選用直邊高度 =25mm取標(biāo)準(zhǔn)封頭為： 標(biāo)準(zhǔn)封頭高度為：料液層實(shí)際高度為：(5)攪拌器的設(shè)計(jì)與選型葉輪數(shù)目的確定料層高度/釜徑 = 從化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中，攪拌器的相關(guān)規(guī)定，即葉輪數(shù)目和以及粘度的關(guān)系表中，查得葉輪數(shù)目為：n = 1葉輪距釜底距離的計(jì)算選用推進(jìn)時(shí)攪拌器 葉輪距釜底距離 = 槳葉直徑D初算按化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中，攪拌器的相關(guān)規(guī)定，釜徑與槳徑的比值，一般在0.2-0.6之間，取 =0.4即，實(shí)際槳葉

42、直徑?。簲嚢杵鬓D(zhuǎn)速計(jì)算本設(shè)計(jì)攪拌級(jí)別選用5級(jí)，并取轉(zhuǎn)速系數(shù)為 植酸鈉（100目）顆粒平均直徑取：0.154mm查得極限沉降速度為：對(duì)攪拌器直徑進(jìn)行校正依據(jù)化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，取流體轉(zhuǎn)動(dòng)粘度系數(shù)為：攪拌器所需的功率計(jì)算依據(jù)攪拌器功率計(jì)算式，所需攪拌器功率為： 在中和罐中內(nèi)攪拌需半小時(shí)間，靜置約需2小時(shí)，故中和罐使用周期取2.5小時(shí) 。交換罐，濃縮罐的設(shè)計(jì)和選型與中和罐的一樣，設(shè)計(jì)計(jì)算和選型從略。 設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算與選型結(jié)果匯總設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算與選型結(jié)果匯總見表6-1所示。表6-1 設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算與選型結(jié)果匯總表酸化罐筒體直徑筒體高度料層高度Z1m1.1m1.103m酸化罐攪拌器葉輪數(shù)目距釜底高度槳葉

43、直徑轉(zhuǎn)速攪拌器直徑功率10.368m0.4m73r/min0.4m32.79W中和罐全容積筒體直徑筒體高度料層高度1082L1.2m1.3m1.103m中和罐攪拌器葉輪數(shù)目距釜底距離槳葉直徑轉(zhuǎn)速攪拌器直徑功率10.368m0.48m67r/min0.48m85.26W7.廠址選擇及總平面設(shè)計(jì)7.1 廠址選擇的原則擬建在某植酸公司廠內(nèi)，作為獨(dú)立車間。計(jì)劃占地約25畝，綜合考慮該廠現(xiàn)有的土地占用和空白地段情況、考慮與原料車間的銜接、考慮與下游產(chǎn)品車間即植酸車間的銜接、考慮三廢處理設(shè)施的銜接、考慮與動(dòng)力車間的銜接等，擬建在該廠的西北區(qū)。7.2 廠區(qū)概貌根據(jù)任務(wù)要求，在某植酸廠的一個(gè)年生產(chǎn)42噸的車間，綜合考慮： 符合植酸總體規(guī)劃與附近的工業(yè)、企業(yè)相配合。 靠近主消費(fèi)市場(chǎng)，該車間面積與外型滿足植酸工業(yè)工廠的生產(chǎn)需要，留有適當(dāng)?shù)臄U(kuò)建余地。 滿足工藝情況下作到經(jīng)濟(jì)合理。 美化廠房排列，保證生產(chǎn)的連續(xù)性和安全性，使作業(yè)短捷、方便避免交叉。 綜合考慮建筑物朝向，充分利用自然光和自然通風(fēng)，注意建筑物間距。 動(dòng)力車間、