1、齐 齐 哈 尔 大 学毕业设计（论文）题 目 年产 2 000 吨月桂酸甘油酯车间的初步设计 学 院 化学与化学工程学院 齐齐哈尔大学毕业设计（论文）I摘 要此设计为年产 2 000 吨月桂酸甘油酯车间初步设计。本文阐述了月桂酸甘油酯的生产流程以及设备的布置情况。介绍了甘油、月桂酸、月桂酸甘油酯的物化性质，根据月桂酸甘油酯的性质确定生产流程路线。甘油和月桂酸在催化剂的作用下发生酯化反应得到月桂酸甘油酯。并指出原料和产品都具有一定的粘性，说明了储存方法和处理措施。而且对月桂酸甘油酯的市场现状及前景作了调查，从而确定了产品的市场定位。并对产品在乳制品业、畜牧业、工业生产等方面的应用作了简单介绍。根
2、据以往生产的资料作为车间设计的经验数据，并进行了大量严谨的计算，其中包括物料衡算、热量衡算、设备计算以及设备选型，从而确定了设备具体型号。并用 AutoCAD 绘制车间平立面布置图、主要设备装配图及手绘带控制点的工艺流程图。最终完成 20 000 字的毕业设计说明书。关键词：月桂酸甘油酯；工艺计算；设备选型；公用工程；初步设计齐齐哈尔大学毕业设计（论文）IIAbsractThe workshop of glyceryl laurate of 2 000 tons per year was designed. The production process of the glyceryl laur
3、ate and the layout equipment were described in this paper. The physical and chemical properties of the glycerim, the dode canoic acid and the glyceryl laurate were introduced. According to the properties of the glyceryl laurate, the process route was identifified. The glycerim and the dode canoic ac
4、id were esterification with the glyceryl laurate. And the raw materials and products were viscous. The storage methods and measures were introduced. The market status and prospects of glyceryl laurate were invested in order to determined the definition of the market. The use in dairy industry, anima
5、l husbandry and industrial production were introduced simply. According to the previous information, a production workshop was designed by empirical data. And a lot of strict calculation including mass balance, heat balauce, equipment were calucuated, the size and type of key equipment were selected
6、. The process the workshop layout and the key equipment plan were drawn by Auto CAD and flow chart with control point plan was drawn by hand. Finally, a instruction of 20 000 words was completed.Key words: Glyceryl laurate; Process calculation; Equipment selection; Public works; Preliminary design齐齐
7、哈尔大学毕业设计（论文）III目 录摘 要错误！未定义书签。Abstract错误！未定义书签。第 1 章 总论错误！未定义书签。1.1 概述 错误！未定义书签。1.1.1 产品的意义与作用错误！未定义书签。1.1.2 国内外的现状及发展前景错误！未定义书签。1.1.3 产品的性质和特点错误！未定义书签。1.1.4 生产方法概述31.2 设计依据 31.3 厂址选择 31.3.1 厂址选择原则31.3.2 本次设计的厂址选择41.4 设计规模与生产制度 51.4.1 设计规模51.4.2 生产制度61.5 原料与产品规格 61.5.1 主要原料规格及技术指标61.6 综合经济技术指标7第 2 章
8、 工艺设计与计算82.1 工艺原理 82.2 工艺路线的选择 82.3 工艺流程简述 82.3.1 工艺流程示意图 82.3.2 工艺流程简述 92.4 工艺参数 92.5 物料衡算 102.5.1 物料衡算的意义与作用102.5.2 物料衡算的方法与步骤102.5.3 物料衡算错误！未定义书签。齐齐哈尔大学毕业设计（论文）IV2.6 热量衡算 错误！未定义书签。2.6.1 热量衡算的意义与作用142.6.2 热量衡算及所需媒质的量14第 3 章 设备的选型错误！未定义书签。3.1 选型的原则 错误！未定义书签。3.2 关键设备的选型 243.2.1 反应釜容积的计算243.2.2 反应釜的高
9、度与直径的计算253.2.3 反应釜与釜封头壁厚的计算263.2.4 反应釜夹套的计算273.3 其它设备的选择错误！未定义书签。3.3.1 换热器的选型错误！未定义书签。3.3.2 搅拌轴、搅拌器及传动装置的选型30第 4 章 设备一览表32第 5 章 车间设备布置设计335.1 车间布置设计的原则 335.1.1 车间设备布置的原则335.1.2 车间设备平面布置原则345.1.3 车间设备立面布置原则345.2 车间设备布置 345.2.1 车间设备平面布置345.2.2 车间设备立面布置36第 6 章 自动控制376.1 主要的控制原理 376.2 自控水平与控制点 376.2.1 自
10、控水平错误！未定义书签。6.2.2 控制点38第 7 章 安全和环境保护397.1 基本原则 397.2 三废产生情况 错误！未定义书签。7.2.1 废气 错误！未定义书签。7.2.2 废水 错误！未定义书签。7.2.3 废渣 407.3 三废处理情况40齐齐哈尔大学毕业设计（论文）V第 8 章 公用工程418.1 公用工程原则 418.2 公用工程方案 418.2.1 供水 418.2.2 供电 438.2.3 供暖及通风43结束语45参考文献46致谢错误！未定义书签。齐齐哈尔大学毕业设计（论文）1第 1 章 总 论1.1 概述1.1.1 意义与作用月桂酸甘油酯是一种亲酯性的非离子表面活性剂
11、，天然存在于母乳和美洲蒲葵中，是以中优良的食品乳化剂，同时又是一种国际公认安全高效广谱的抑菌剂。月桂酸甘油酯一般具有优良的感官特性，它的最大优点是“ 不是防腐剂，胜似防腐剂” 其抑菌效果不会因 PH 的改变而改变，一般在 PH4PH8 范围内均有效。其抗菌广谱，对食品中常见的细菌、霉菌、酵母菌均有较强的作用，同时还具有抑制多种病毒和原生动物的功效。它在 1971 年已被 FDA（美国食品与药物管理局）批准 GRAS（一般公认安全）类食品添加剂。我国卫生部已于 2005 年 4 月比准月桂酸甘油酯用于各类食品，且规定食品中使用没有用量限制。根据实际需要添加即可（见 2005 年卫生部第 7 号文
12、件）考虑到食品生产企业的需要，月桂酸甘油酯乳化剂添加到食品中，企业完全可以说这些食品内“绝不添加任何防腐剂” 的口号。作为防腐剂月桂酸甘油酯的含量必须在 90%以上，作为乳化剂月桂酸甘油酯的含量必须在 70%以上，而现在由于科技的进步，用分子蒸馏法生产的月桂酸甘油酯的纯度已达到 90%以上，具有良好的防腐乳化性和优异的安全性。月桂酸甘油酯对链球菌、金黄葡萄球菌、肉毒芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等革兰氏阳性细菌和幽门杆菌、沙门氏菌大肠杆菌等革兰氏阳性细菌以及黒曲霉毒菌、假丝酵母菌、啤酒酵母等真菌和酵母都有较好的抑制效果，其中革兰氏阴性细菌的抑制作用最强。月桂酸甘油酯应用范围非常广泛，主要用于肉制品、乳
13、化品、调味品、乳化香精、果汁、植物蛋白、饮料、豆制品、烘烤食品、化妆品、医药保健品等行业中。1.1.2 国内外现状及发展前景月桂酸甘油酯作为食品添加剂，在食品行业中应用非常广泛。特别在防腐、保鲜、乳化作用、安全性及应用方面我国家应用之广。食品乳化剂和防腐剂作为多种食品添加剂的两个品种，在食品加工过程中起着举足轻重的作用。在食品加工过程中添加适量的组分将起到显著效果，月桂酸甘油酯天然存在于母乳中，在婴儿自身免疫系统未发育正常之前，对婴儿的健康起着保护作用 1。经研究发现，月桂酸甘油酯不仅作为良好的食品乳化剂应用于乳制品、医药保健齐齐哈尔大学毕业设计（论文）2品、烘烤食品，而对面制品品质起着重要的
14、改良作用。同时他是一种安全的、高效的、广谱的、抗菌制剂，抗菌效果不受 PH 的影响，其防腐性能优于山梨酸、苹果酸、羟基苯甲酸酯和脱氢醋酸等常规防腐剂。经国内外研究，随着世界人口的不断增长，有限的食物资源已难堪负重，而另一方面，世界每年约有 1/6 至 1/5 的食品由于腐败变质不能食用。酸制品、乳品、肉制品、蔬菜制品，果制品及其它食物制品的霉变给人类带来了巨大的损失和危害，所以食品防腐也是食品加工过程中不可缺少的一环，因此人类常见的月桂酸甘油酯都是作为防腐剂对食品进行保鲜的。国外用于食品防腐剂在美国有约 50 多种，日本约为 40 种，中国约为 32 种，目前月桂酸甘油酯作为防腐剂已经用于多种
15、行业中，作为一种高效、安全的制剂，国内外对其的研究还在进一步加深，发展前景十分好，并且月桂酸甘油酯已经通过美国食品与药物管理局的公认。近十年来，随着各国人对食品安全意识的提高，有机无农药的食品日益增多，但是这些食品在一段时间内是不能被人们及时购买的，为了防止其不会腐败、变质，往往要向食品中添加防腐剂、保鲜剂等等，月桂酸甘油酯是一种环保的食物制剂，它是一种“不是防腐剂，胜似防腐剂” 一种绝对安全的制剂，被许多国家应用，并对其进行改良，提高它本身的性能，通过月桂酸甘油酯来研究更多，更安全的食品添加剂。 月桂酸甘油酯作为一种非离子表面活性剂，由于在抑菌、防腐等方面有很好的效果，所以在许多领域有广泛的
16、用途，因而近年来得到了很快的发展。许多国家都对它进行研究，研究成果也非常明显，月桂酸甘油酯作为表面活性剂的应用前进有重要意义，特别在非水体系中的物化性能等方面总结了今年来国内外应用现代实验技术对非离子表面活性剂缔合结构物理化学性能的研究状况，得到了许多有益的规律和结论，并对各个研究领域进行了展望，非离子便面活性剂的研究为月桂酸甘油酯的研究提供了大量的信息。1.1.3 产品的特性与特点本装置产品为月桂酸、甘油、月桂酸甘油酯。1. 月桂酸（Dode canoic acid）又叫十二烷酸，分子式 CH3(CH2)10COOH 或C12H24O2，分子量 200.32，白色针状晶体，熔点 44 ，沸点
17、 225 （1.3310 3 Pa） ，密度 0.869 g/cm3 (50 ), 折射率 1.4323（45 ）,不溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂，低毒。2. 甘油（glycerim ）又叫丙三醇 ，分子式 C3H8O3 分子量 92.09，无色粘稠液体，无气味，有甜味，能吸潮，熔点 17 ，沸点 290 ，相对密度 1.26 g/mol (20 )、 （水=1） 闪点 160 ，引燃点 320 ，饱和蒸汽压力 0.4 KPa（20 ）相对蒸汽密度（空齐齐哈尔大学毕业设计（论文）3气=1） 3.1 g/mol, 可溶于醇，不溶于醚、氯仿、油类。3. 月桂酸甘油酯（Glyceryl la
18、urate）分子式 C15H3004，分子量 274.4，相对密度0.98 g/mol 熔点 23 ，沸点 187 （1.3310 3 Pa） ，奶油色膏状物，微有气味，溶于甲醇、乙醇、甲苯、乙醚。1.1.4 产品的生产方法概述月桂酸甘油酯的生产工艺路线是以甘油、月桂酸为原料，硫酸作为催化剂，通入低压氮气作保护情况下进行酯化、中和、脱醇、精致，此方法生产月桂酸甘油酯的纯度可达到 90%以上，月桂酸甘油酯是由月桂酸和甘油而生成是一种油包水型（W/O）乳化剂，抗菌剂、防腐剂、增粘剂，由于月桂酸甘油酯生产纯度受生产设备、工艺原料、温度、压力、反应物的物性等诸多因素的影响，为了更充分地发挥分子蒸馏的作
19、用，我采用蒸发水加快反应，其产品的乳化效果更为理想。所以我采用酯化蒸馏法提升产品的纯度。国外对这种方法技术加以发展、改进，形成有特色的专项技术，主要技术已通过国家认证，并且生产技术还更进一步突破，国外很多公司应用这项技术进行生产验证，效果显著，这种生产月桂酸甘油酯的生产方法是当今世界最先进，最广泛使用的合成技术，这种技术大大提升了月桂酸甘油酯作为防腐剂、乳化剂、所需的产量，这种合成工艺是当今生产月桂酸甘油酯的主要工艺路线。1.2 设计依据1. 首先依据是老师布置的“任务书” 年产 2 000 吨月桂酸甘油酯车间的初步设计。2. 依据学院出版社出版的化工工程设计 。 3. 齐齐哈尔大学实践教学与
20、设备管理处颁发的齐齐哈尔大学本科毕业生设计论文工作手册 。 4. 依据国防工业出版社出版的过程设备机械基础 。5. 依据天津大学出版社出版的化工原理上下册。6. 依据华东理工大学出版社出版的精细化工反应器及车间工艺设计 。7. 依据化工工业出版社出版的精细化工生产流程图解 。8. 依据西北工业大学出版社出版的化工过程设计 。1.3 厂址选择齐齐哈尔大学毕业设计（论文）41.3.1 厂址选择原则厂址选择对于整个设计工作来说，是十分重要的环节。它是基本建设前期工作的重要组成部分，是根据国民经济建设计划和工业布局的要求选择和确定工厂的建设位置。厂址选择应该遵守以下基本原则：1. 根据国家城市或区域要
21、求，坚持工业布局要大分散，小集中的原则，又要考虑到邻近企业的协作关系。2. 坚持调查研究，实事求是的原则对建厂基本条件进行科学分析。贯彻以农业为基础，以工业为指导方针，节约用地，尽量不占或少占农田。3. 注意环境保护，工厂与居住区要满足卫生防护标准，重视对三废处理场地的合理选择，尽量少对生态、自然风景的破坏和影响。4. 地形选择要适合工厂的总面积的布置，并有发展余地，厂址的自然地形坡度要与建筑物的相对布置，运输关系和地面安排等要求相近似。1.3.2 本次设计的厂址选择建厂地点：项目拟建厂址位于黑龙江省宝清县城东南约 30 km 八五二农场五分场，北距煤矿首采区 5 km，南面紧邻依绕公路，行政
22、区划隶属宝清县朝阳乡境内。建设厂区厂址主要特点：宝清县位于黑龙江省东北部，三江平原腹地。地处东经13112至 13330，北纬 4545至 4655。县域三面环山，东南西部为山区和半山区，北部为平原区，地貌特征概括为“四山一水四分田，半分芦苇半草原” 。行政区面积 10 001.27 平方公里，人口 42.4 万。 地下水源充足，能有充足的水源供给工厂使用。而且宝清县地处北温带大陆性季风气候区，受蒙古内陆冷空气和海洋暖流季风的影响，总的特点是：冬季寒冷有雪；夏季温热多雨；春、秋季多风。全年无霜期较短，所以大气降水是形成浅层地下水的主要垂直补给源。宝清县交通便利，四通八达。滨洲铁路贯穿全境，与东北、华北铁路网密切相联，沟通着东北和华北腹地，301 国道斜穿我县，成为我县与哈尔滨等以南地区、齐齐哈尔等以北地区相互沟通的纽带和桥梁。哈大高速公路的终端就在该区境内，从宝清县出发至佳木斯市的行程仅需 1 个多小时，长途客车可直接通达省内外 40 多个地市县，区内乡村通车率 100%。区内距佳木斯市内河码头仅 150 公里，距松花江港距 1 000 多里，那里有通往全国各大港口的客运班轮和通往香港、日本、韩国、波斯湾、南非等国家及地区的定期货运班轮，而宝清县距佳木斯机场佳木斯只有 2 个多小时的路程，从那里可飞往香港、东京、汉城等国家和地区，发达的交通已经使宝清县对外联络的门户。
