甘油的设计

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年产十万吨甘油的生产车间工艺设计

摘 要：甘油，学名丙三醇。因其具有吸湿性、保温性、高粘度、水溶性、无

毒、有甜味、微生物易分解、有三个羟基可制成一些衍生物等特性，是一种重要的轻化工原料。本设计为年产十万吨甘油的生产工艺设计。目前，在国内生产甘油又有多种方法，而本设计是由环氧氯丙烷法生产甘油工艺的设计；主要设计内容有原料的存储罐，以及生产过程如蒸发，换热等工序的计算。主要以物料衡算和热量衡算进行工艺计算和设备选型.在选型的基础上进行了设备的校核。绘制了工艺流程图，主要设备装配图，车间设备立面图和全厂平面布置图。

关键词：环氧氯丙烷；甘油；反应釜；蒸发塔。

I

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目录

摘 要： ........................................................................................................I 1概述............................................................................................................ 1

1.1甘油研究背景 .................................................................................... 1

1.1.1甘油性质及用途 ........................................................................ 1 1.2.甘油的生产工艺................................................................................. 2

1.2.1 天然甘油的生产 ....................................................................... 2 1.2.2合成甘油的生产 ........................................................................ 3 1.2.3发酵甘油的生产 ........................................................................ 5 1.3甘油发展现状 .................................................................................... 5 1.4甘油的市场分析................................................................................. 6 1.5甘油的发展前景................................................................................. 9 1.6本设计的任务以及选题意义 ............................................................ 10 2工艺说明 .................................................................................................. 11

2.1主要生产甘油的工艺说明 ................................................................ 11

2.1.1油脂皂化制皂 .......................................................................... 11 2.1.2天然油脂水解法 ...................................................................... 11 2.1.3丙烯醛法 ................................................................................. 12 2.1.4 环氧氯丙烷法 ......................................................................... 12 2.2 工艺流程方案 ................................................................................. 14 2.3 主要工艺参数说明 .......................................................................... 14 3生产工艺设计计算 ................................................................................... 14 3.1 主要化学反应 ................................................................................. 14 3.1.1 化学反应................................................................................. 14 3.1.2 化学反应物料衡算.................................................................. 14 3.2反应器的设计 .................................................................................. 15 3.2.1 反应釜体积计算 ..................................................................... 15 3.2.2 反应釜直径和高度的计算 ...................................................... 15 3.2.3 反应釜的热量衡算： .............................................................. 16 3.2.4第二个反应的反应器设计 ....................................................... 18 3.3反应釜的强度校核 ........................................................................... 19 3.3.1 选择材料................................................................................. 19 3.3.2 计算压力和封头的壁厚 .......................................................... 20 3.3.3 反应器的质量载荷计算 .......................................................... 20 3.3.4 塔的自阵周期计算.................................... 错误！未定义书签。 3.3.5 地震载荷计算 ........................................... 错误！未定义书签。 3.3.6 风载荷计算 ............................................... 错误！未定义书签。 3.3.7各种载荷引起的轴向应力 ......................... 错误！未定义书签。

II

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3.3.8筒体的强度与稳定性校核 ....................................................... 23 3.3.9 筒体和裙座水压试验应力校核 ............................................... 24 3.3.10 裙座水压试验应力校核 ........................................................ 25 3.3.11 基础环设计 ........................................................................... 26 3.3.12 地脚螺栓计算 ....................................................................... 27 4 车间设备布置说明 ..................................................................................... 28 4.1 车间布置设计的意义 ...................................................................... 28 4.2 车间布置的原则 .............................................................................. 28 4.3 车间设备布置 ................................................................................. 28 4.4 车间布置的任务 .............................................................................. 28 4.5 设备布置设计注意的问题 ............................................................... 28 4.5.1 露天化布置与室内布置 .......................................................... 28 4.5.2 生产流程化布置 ..................................................................... 29 4.5.3 集中化布置 ............................................................................. 29 4.5.4 操作、安装与检修要求 .......................................................... 29 4.5.5 设备布置与厂房建筑 .............................................................. 29 4.5.6 设备布置与安全卫生 .............................................................. 29 4.6车间设备布置的方法与步骤 ............................................................ 30 5 总结 ......................................................................................................... 31 主要符号说明 ............................................................................................... 32 致 谢 ......................................................................................................... 33 参考文献 ..................................................................................................... 34

III

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1概述

1.1甘油性质及用途

1.1.1甘油性质

甘油（历史），1779年由斯柴尔（Scheel）首先发现，1823年人们认识到油脂成分中含有Chevreul,希腊语为甘甜的意思，因此命名为甘油（Glycerine）。第一次世界大战期间，因其为制造火药的原料，则产量大增，是最简单的三羟基醇。分子式：C3H8O3，结构简式HOCH2CH（OH）CH2OH，又称丙三醇。在自然界中甘油主要以甘油酯的形式广泛存在于动植物体内，在棕榈油和其他极少数油脂中含有少量甘油，是一种无色粘稠液体，具有甜味。熔点20℃，沸点290℃（分解），相对密度1.2613（20／4℃)。纯甘油可形成结晶固体，冷至－15～－55℃时最易结晶，吸水性很强，可与水混溶，并可溶于丙酮、三氯乙烯及乙醚-醇混合液。甘油与一元醇化学性质相似：例如与金属钠反应生成一元甘油醇钠,与干燥的氯化氢气反应，生成2，3-二羟基-1-氯丙烷和1，3-二羟基-2-氯丙烷。在乙醚溶液中与氯化氢反应，主要生成2-羟基-1，3-二氯丙烷。氧化时生成甘油醛、甘油酸；还原时生成丙二醇。（性状与稳定性）无色粘稠状液体；味略甜，与水及乙醇可任意比例混合，在潮湿空气中能吸收水分，遇冷时间过长能析出结晶块，稍加温可再溶，故应密闭贮存。甘油于10℃左右与硫酸、硝酸混合酸反应，生成甘油三硝酸酯，俗称硝酸甘油，这个化合物经轻微碰撞即分解成大量的气体、水蒸气和二氧化碳，发生爆炸。硝酸甘油还常用作强心剂和抗心绞痛药。脂肪酰氯或酸酐可酯化甘油。甘油与过氧化氢、过氧酸、亚铁盐、稀硝酸等反应，生成甘油醛、二羟基丙酮；与浓硝酸作用生成甘油酸。甘油也可被四乙酸铅或高碘酸氧化。甘油与硫酸钾或浓硫酸加热发生分子内失水，生成丙烯醛。 1.1.2甘油的用途

甘油，因其具有吸湿性、保温性、高粘度、水溶性、无毒、有甜味、微生物易分解、有三个羟基可制成一些衍生物等特性，是一种重要的轻化工原料。在合成树脂工业、食品工业、国防工业、纺织工业、药物合成、烟草、化妆品等工业具有广泛的用途。在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

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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。

1.2.甘油的生产工艺

甘油产品分为天然甘油和化学合成甘油，天然甘油主要以植物油脂和动物脂肪为原料,生产某些产品过程所得的副产品,例如油脂皂化制皂、油脂水解和油脂醇解;合成甘油则是将石油化工产品经化学合成制得。 1.2.1 天然甘油的生产

天然甘油主要来自肥皂生产和油脂裂解过程的副产品；1948 年以前，甘油全部从动植物油脂制皂的副产物中回收。直到目前，天然油脂仍为生产甘油的主要原料，其中约42％的天然甘油来自制皂副产，58％来自脂肪酸生产。由于该方法以天然油脂为原料，且甘油是副产物，我国的化学工作者设想将其用于油脚的废水处理和利用上，既起到环保的作用，又得到一定的经济效应。

（1）、油脂皂化制皂

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：

RCOOCH2RCOOCH+3NaOHRCOOCH23RCOONa+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）、油脂水解

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,其理论上总反应方程式

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将工艺流程划分为几个工段。根据总图布置和工艺流程，在厂房内布置所有设备。可以提出多种方案，进行比较。

(4) 选出比较满意的两三个方案，广泛征求总图、土建、机械、给排水、自控、电气等有关专业的意见。最后选出其中最好的，并进行必要的修改、调整。

(5) 对选定的方案，绘出设备布置初稿，初稿要明确表示厂房的大小、层数、层高、间距、跨度、门窗位置、大小及开启方向、预留孔、地坑、操作平台及其它构筑物的位置、尺寸。画出全部设备初步布置设计方案图。

在本设计中按照以上规则进行了年产10万吨甘油工艺车间布置图的设计。

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5总结

本设计经过三个月的努力，在老师精心的指导下，查阅了大量的相关书籍、文献的基础上，已基本圆满完成了设计任务。

本次毕业设计是一个复习与提高、理论与实际相结合的过程，综合运用了所学的理论知识和实习积累的知识，缩小了理论与实践之间的距离，同时提高了自己对理论知识的理解。

在设计过程中，学习并掌握了查阅文献资料、数据、控理分析资料数据以及编写文件等技能。

初步了解了用环氧氯丙烷水解法生产甘油的工艺过成。在国内外制取甘油的发展方向.同时培养了科学的工作方法，循序渐进，思路清晰，同时又反复设计，不断提高，以求精益求精，提高了独立思考与科学分析问题的能力。达到了解决专业范围内一般技术问题的训练。

本设计的题目是《年产十万吨甘油的生产车间工

艺设计》，重点说明了甘油生产、精炼过程。在本次设计中，始终贯彻了党和政府的方针政策，遵循国家工业企业设计规范，并体现出技术先进，经营管理，符合国情的设计原则。但是由于本人在工程方面的学习、实践还是相对较少，加上时间有限，设计的还不够全面，阐述不够详尽，使得本设计只能作为工程建设的初步设计，这也是本设计的不足之处。

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致谢

大学四年的学习时光已经接近尾声，在此我想对我的母校，我的父母、亲人们，我的老师和同学们表达我由衷的谢意。

感谢我的家人对我大学三年学习的默默支持；感谢我的母校西安石油大学继续学院给了我在大学三年深造的机会，让我能继续学习和提高；感谢石油大的老师和同学们三年来的关心和鼓励。老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲；同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的三年充满了感动。 这次毕业论文设计我得到了很多老师和同学的帮助，其中我的论文指导老师王艳老师对我的关心和支持尤为重要。每次遇到难题，我最先做的就是向王老师寻求帮助，而王老师每次不管忙或闲，总会抽空来找我面谈，然后一起商量解决的办法。王老师平日里工作繁多，但我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，设计提纲的确定，中期设计的修改，后期设计格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导。这几个月以来，不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想给我以无微不至的关怀，在此谨向王老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

同时，本篇毕业论文的写作也得到了员文浩、郑桂琴，卢永强等同学的热情帮助。感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在此，我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢！

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冯宾宾 2010.6.11

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参考文献

[1] 张红兵,郭长生,武志怡等.化工工艺设计手册[M].北京:化学工业出版社,2005:311-356 [2] 陈敏恒,丛德滋,齐鸣斋等.化工原理(上、下)[M].北京:化学工业出版社,2006:101-156

[3] 朱有庭,曲文海,于浦义.化工设备设计手册(上、下)[M].北京:化学工业出版社,2006:150-179 [4] 刘光启,马连湘,李杰.化学化工物性数据手册有机卷[M].北京:化学工业出版社,2004:501-520 [5] 刘荣杰,卫志贤,程惠亭.化工工艺设计基础[M].西安:西北大学出版社,1994:29-60 [6] 赵军,张有忱,段成红.化工设备机械基础[M].第二版.北京:化学工业出版社,2007:68-70 [7] 路秀林,王者相.塔设备[M].北京:化学工业出版社,2004:225-268.

[8] 吴志泉,涂晋林,徐汛.化工工艺计算[M].上海:华东化工学院出版社,1992:186-216 [9] 陈新志,蔡振云,胡望明等.化工热力学(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2005:35-42 [10] 王国轩,陈静.化工装置用泵选用手册[M].北京:机械工业出版社,2004.124-127 [11] 匡国柱,史启才.化工单元过程及设备课程设计[M].2002.180-220.

[12] 魏文德.有机化工原料大全下卷[M]. 北京:化学工业出版社,1999.383-446. [13] 马连湘.化工设备算图手册[M].北京:化学工业出版社2003.300-600.

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