乳酸生产工艺流程设计(专业版)

酸奶发酵过程中，乳酸菌会产生酸味。 #生活知识# #饮食生活# #食品加工#

乳酸生产工艺流程设计(专业版)

【正文】 39。其中塔顶压力为 10 Pa ，塔底压力 5[1 . 0 1 3 2 5 1 0 ( 2 6 5 ~ 7 0 0 ) ]N P a 。  1 m ,1rH 2 8 3KQn  = hkmol kmolkJ = 10 kJ h 2. 反应器 R1 中 2Q 的计算 2Q 为进入反应器 R1 的原料氢氰酸从 o25C 降到 o10C 所需要放出的热量。 原料及产品技术规格 原料为工业级原料，其规格见表 11 所列。 发酵法 生产乳酸的一种成熟方法是发酵法 ， 因为这种方法有玉米 、 淀粉等充足的原料，其工艺也较为简单。 近年来 ， 白色热塑污染产品困扰世界各国 ，由于 乳酸的下游产品聚乳酸的研究和开发，聚乳酸将有可能代替 这种污染产品 成为 真正 的“绿色”环保制品。本设计对生产所用到的主要设备如反应器、酯化罐、精馏塔进行物料衡算 和能量衡算，并对主体设备的尺寸和结构进行了初步设计，还设计了公共工程，最后进行了经济分析与评价。 3.  3C H C H O H C O O H+ 25CHOH2470H SO oC 催 化 剂 2HO+  3 2 5C H C H O H C O O C H 此反应在乙醇 00150 过量的情况下，以硫酸作催化剂，强酸作催化剂可以降低反应的活化能，从而加速反应的进行。 3. 衡算基准 以 进料 100 hkmol 即 4400 hkg 的原料乙醛为衡算基准。   2 3 6 2 1 13 0 . 0 0 1 0 . 7 1 0 2 . 0 2 2 1 0 ( . . )pC a b T c T T T J m o l K          水    3363 22,3 298 1 0 . 7 1 03 0 . 0 0 3 6 3 2 9 8 3 6 3 2 9 82mpQ C d T           6 3 3 1 12 . 0 2 2 1 0 3 6 3 2 9 83 J m o l K      = 1950 +  J mol = J mol = 32 .1 6 5 5 1 0 k k m o lJ 3 ,3mQ nQ = h 32 .1 6 5 5 1 0 k k m o lJ = 10 kJ h 4. 反应器 R2 中 4Q 的计算 4Q 为 来自 反应器 R1进入反应器 R2 的 物料 从 o10C 加热到 o90C 所需要 的热量。又考虑到立式再沸器对液体加热均匀等优点， 故 选择再沸器立式加热 。 实际 板数的求取 取塔板效率 TN ,则有： 7 / 0. 54 12 .9 6 13N   精 ， 8 / 0 .5 4 1 4 .8 1 1 5N   提 精馏塔 平衡数据 计算 乙醇 乳酸不同温度下的平衡数据 在总压 P= 下，取 至 o122C 共 46 组数据根据安托因方程： 乳酸生产工艺流程设计 作者： **** 第 23 页 共 57 页 乙醇： 0 25 51 .0 95l g 8. 04 49 441 5. 70 2AP t ， 乳酸： 0 03 t  0AP 的单位为 mmHg ， t 的单位为 oC ， 由以上公式计算出各温度下的 0AP 及 0BP 。 39。 4Q = 00 11Q = 10 kJ h = 10 kJ h 乳酸生产工艺流程设计 作者： **** 第 17 页 共 57 页 5. 酯化罐 中的 热量衡算汇总 反 酯化罐 中的热量衡算汇总见表 26 所列 。 表 22 反应器 R2 物料衡算结果一览 组分 名称 输入物料 输出物料 kmol/h kg/h kmol/h kg/h 乳腈 － － 原料硫酸 － － 水 乳酸 － － 硫酸氢铵 － － 低沸点杂质 － － 合计 － － 乳酸生产工艺流程设计 作者： **** 第 8 页 共 57 页 酯化罐的物料衡算 1. 物料衡算范围 酯化罐的物料 衡算范围见 图 23。 其工艺流程 [22]简图如图11 所示，具体工艺流程见附图 1。 近年来 ， 伴随人们生活节奏的加快，社会生活正向便利化、卫生化发展 ， 所 以“ 白色污染 ”污染问题日趋严重。 ******学校 学 士 学 位 论 文 乳酸生产工艺流程设计 姓 名： *** 学 号： *********** 指导教师： ******* 院系（部所） ： 化学化工与材料科学学院 专 业： 化学工程与工艺 完成日期： 2020 年 **月 **日 枣庄学院学士学位论文作者声明 本人声明：本人呈交的学位论文是本人在导师指导下取得的研究成果。 乳酸 是 一种 发展潜力 极大 的精细化学品 [89]， 是世界上 应用广泛的三大有机酸之一 ， 被 广泛用于制药、 食品 、纺织、制革、农业和环保 [8,10,11]。 乳酸生产工艺流程简介 工艺简介 原料乙醛和冷的氢氰酸 被 连续送入反应器 R1 生成乳腈，用泵将乳腈 送 入 反应器 R2； 往 反应器 R2 注入 水和硫酸， 使乳腈 发生 水解 反应得到粗乳酸和硫酸氢铵 ； 再将 来自反应器 R2 的物流 泵入酯化罐，向酯化罐中 加入乙醇 ，乙醇与粗乳酸 发生 酯化 反应生成 粗 乳酸乙酯，分出硫酸氢铵 ； 将来自酯化罐的 粗 乳酸乙酯在 第一蒸馏塔精馏得到精乳酸乙酯，再将精 乳酸乙酯加热分解送入第二蒸馏塔分解，塔底得到 的 稀 乳酸 经过 浓缩得到产品精乳酸 [1721]。 4. 进行衡算 原料进料 : 硫酸 原料进料：水 反应器 R2 上股物料 ：乳腈，低沸点杂质 下股物 料： 乳酸，硫酸氢铵，水， 低沸点杂质 乳酸生产工艺流程设计 作者： **** 第 7 页 共 57 页 (1) 进入反应 器 R2 的物料 计算 ① 乳腈 : = hkmol 即 hkmol kmolkg = hkg ② 纯硫酸： 即 4400 hkg 原料硫酸：＝ 即 h ③ 原料水： 2= 即 kmolkg = h ④ 低沸点杂质： (2) 输出反应器 R2 的物料计算 ① 生成的乳酸： = hkmol 即 hkmol kmolkg = hkg ② 硫酸氢铵 : hkmol 即 hkg ③ 水 :2= hkmol 即 hkg ④ 低沸点杂质： +++= hkg R2 物料衡算结果 反应器 R2 物料衡算结果见表 22 所列。 (1)   11 ..  Km o lJC p 乳酸  mQ 乳 酸 = 343363 pCdT = (343363) J mol = 2830J mol = 2830k kmolJ (2)   11 .. 8 7  Km o lJC p 硫酸氢铵  mQ 硫 酸 氢 铵 = 343363 pCdT = (343363) J mol = mol = k kmolJ (3) 取低沸点 杂质 的平均比热容为  pC 低 沸 点 杂 质=   .kJ kg K  =kgQ 低 沸 点 杂 质 343363 pCdT =   .kJ kg K (343363)K= kg      3 m m k gQ n Q n Q m Q  乳 酸 硫 酸 氢 铵 低 沸 点 杂 质 =   kmol h  2830 k kmolJ +   kmol h   k km olJ +   kg h  kg = 10 kJ h 4. 酯化罐中 4Q 的计算 4Q 为 酯化罐 中的热损失 。 39。 再由公式 0000 yBAABP P PxxP P P 和 计算出不同温度下的气液组成 [2830]。 精馏塔的物料衡算 原料液及 塔顶、塔底产品的摩尔分率 乙醇的摩尔质量 4 6 . 0 7 / 4 6 . 0 7 /AM g m o l k g k m o l 乳酸的摩尔质量 1 1 8 . 1 3 / 1 1 8 . 1 3 /BM g m o l k g k m o l 由条件知  ,  物料衡算 原料处理量 112F kmol h 总物料衡算 F D W 易挥发组分物料衡算 F D WF D Wx x x    0 01 9 9 .1 2 51 WFWxFx 塔 底 易 挥 发 组 分 回 收 率 联立解得 ： /D kmol h kmol h ,  原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 0 . 5 0 4 6 . 0 7 ( 1 0 . 5 0 ) 1 1 8 . 1 3 8 2 . 1 0 / 8 2 . 1 0 /FM g m o l k g k m o l       0 . 9 9 1 3 4 6 . 0 7 ( 1 0 . 9 9 1 3 ) 1 1 8 . 1 3 4 6 . 7 0 / 4 6 . 7 0 /DM g m o l k g k m o l       0 . 0 0 3 0 5 4 6 . 0 7 ( 1 0 . 0 0 3 0 5 ) 1 1 8 . 1 3 1 1 7 . 9 1 / 1 1 7 . 9 1/WM g m o l k g k m o l       乳酸生产工艺流程设计 作者： **** 第 20 页 共 57 页 精馏塔的塔板计算 理论板数 TN 的求取 1. 相对挥发度的求取 乙醇的沸点为 ，乳酸沸点为 o122C ，查 手册 [2728]得： 乙醇的安托因方程为 ： 0 25 51 .0 95lg 8. 04 49 441 5. 70 2AP t  乳酸的安托因方程为 ： 0 03 t  其中 0AP ， 0BP 的单位为 mmHg ， t 的单位为 oC 。 (1)   11 ..  Km o lJC p 乳腈  mQ 乳 腈 = 363283 pCdT =（ 363283） = mol = k kmolJ (2) 取低沸点 杂质 的平均比热容为  pC 低 沸 点 杂 质=   .kJ kg K  =kgQ 低 沸 点 杂 质 363283 pCdT =   .kJ kg K（ 363283） K = kg    4 m k gQ n Q m Q乳 腈 低 沸 点 杂 质 = h k kmolJ + h kg = 10 kJ h R2 中 5Q 的计算 乳酸生产工艺流程设计 作者： **** 第 14 页 共 57 页 5Q 为反应器 R2 中的热损失 5Q = 00 11Q = ( 10 kJ h ) = 10 kJ h 6. 反应器 R2 中的 热量衡算汇总 反应器 R2 中的热量衡算汇总见表 25 所列 。乙醛的纯度为 ， 氢氰酸的纯度为 4. 进行衡算 (1) 进入反应 器 R1 的物料计算 ① 原料乙醛： 100 hkmol 即 4400 hkg 纯乙醛： 100 ＝ hkmol 即 4378 hkg ② 原料氢氰酸： 100 hkmol 即 2700 hkg 纯氢氰酸： 100 ＝ hkmol 即 hkg (2) 输出反应器 R1 的物料计算 ① 生成的乳腈： = hkmol 即 hkg 反应器R1 原料 进料：乙醛，氢氰酸 下股物料： 乳腈和 低沸 点杂 质质 乳酸生产工艺流程设计 作者： ****

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