2、预计生产能力为每年1万吨。3、工艺设计依据(1)2016届本科毕业设计任务书（2）朱炳辰主编.化学反应工程，2012.北京：化学工业出版社（3）谭天恩.化工原理.2006，北京：化学工业出版社（4）陈五平.无机化工工艺学.2002，北京：化学工业出版社4、设计工艺说明甘氨酸生产工艺路线很多,目前工业化和具有工业化前景的生产工艺主要有氯乙酸氨解法,施特雷克法(cstercker法),氢氰法，及生物合成法等。本设计采用的方法为氯乙酸氨解法。该法根据原料不同,又可分两种工艺:(1)水相或醇相中以乌洛托品,氯乙酸、氨水(氨气或者液氨都可以)为原料合成;(2)水相中以碳酸铵或氨基甲酸胺、氯乙酸、氨水
3、为原料合成。目前国内的生产方法以前者为主,收率在70%左右,后者收率较低(约42%),故很少用于工业化生产。由于水相合成甘氨酸中乌洛托品消耗较大,且乌洛托品价格较高,无法回收,因此成本较高,而以醇溶液代替水溶液则会大大降低乌洛托品的消耗量,从而降低生产成本,因此,目前国内普遍采用醇相法合成甘氨酸。氯乙酸氨解制备甘氨酸过程中，氨解工序优化条件为:反应温度为7080，催化剂用量为氯乙酸添加量的15%左右为宜，氨水质量分数为28%以上。在此条件下，甘氨酸转化率达到99.0%以上，反应液中的甘氨酸产率为98%，整个过程中甲醇的加入量也应该控制在一个合理的范围内，以达到产量的最大化。反应原理：氯乙酸和氨
7、实可行。关键词：甘氨酸，生产工艺，收率，氯乙酸氨解ANNUALOUTPUTOF10，000TONSOFGLYCINEWORKSHOPPROCESSDESIGNDesigngeneraldescription1.ThedesignpurposeandmeaningGlycineisthemoresimplestructureintheaminoacidseries,oneofthenon-essentialaminoacidsinthehumanbody.Ithasbothacidicandbasicfunc
8、tionalgroupsinthemolecule.Accordingtothepreparationprocessofglycineandthepurityoftheproductcanbedividedintofoodgrade,pharmaceuticalgrade,feedgradeandindustrialgradefourkindsofproducts.Theproduction,applicationandfunctionvalueofglycinehaveattractedmoreand
9、moreattentionintheworld.Inmanycountries,theproductionoffood,medicine,fertilizer,pesticide,feed,etc.Cantbeseparatedfromitsjoining,orwithsomespecialeffectstouseittochangesomeoftheflavororqualityoftheproduct.2.ProcessdesigntaskTheglycineproductionprojects
10、toUtopiaandammoniaasrawmaterials,synthesisofglycinemethodforchloroaceticacidammonolysisprocess,mainequipmentforammoniasynthesisreactor,distillationtowerbybatchproductionisexpectedproductioncapacityof1milliontonsperyear.3.Processdesignbasis(1)Thedesignplande
11、scriptionsoftheundergraduatecoursegraduationclassof2016.(2)BingchenZhu.Chemicalreactionengineering,2012Beijing:ChemicalIndustryPress(3)TianenTan.Principleofchemicalindustry.2006,Beijing:ChemicalIndustryPress.(4)WupingChen.Inorganicchemicalengineeringtechnology.2002,
12、Beijing:ChemicalIndustryPress4.ThedesignprocessGlycineproductionprocessalotof,atpresentindustrializationandhastheprospectsforindustrializationproductiontechnologymainlyinthechloroaceticacidammonolysisprocess,Treyg(csterckermethod),hydrogencyanide,andbiosynthesis
13、methodetc.Thisdesignadoptsthemethodofammoniachloridesolution.Themethodaccordingtothedifferentrawmaterials,andcanbedividedintotwoprocesses:(1)alcoholoraqueousphasewithmethenamine,chloroaceticacidandammonia(ammoniaorliquidammonia)synthesisasrawmaterial;(2)
14、intheaqueoussolutionwithammoniumcarbonateorcarbamateamine,chloroaceticacid,ammoniaasrawmaterialsynthesis.Atpresent,themainproductionmethodsinChina,theyieldofabout70%,thelatteryieldislow(about42%),itisrarelyusedinindustrialproduction.Atpresent,themainp
15、roductionmethodsinChina,theyieldofabout70%,thelatteryieldislow(about42%),itisrarelyusedinindustrialproduction.Becauseofurotropineinaqueousphasesynthesisofglycineconsumptionislarger,andmethenaminehigherprice,cantberecycled,socostishigher,andwithalcohol
16、solutioninsteadofwatersolutionwillgreatlyreducetheconsumptionofurotropine,therebyreducingthecostofproduction.Therefore,thecurrentdomesticpopularwithalcoholphasesynthesisofglycine.Intheprocessofpreparingglycinebyammoniumchloride,theoptimumconditionsfortheproc
17、essofammoniahydrolysiswereasfollows:thereactiontemperaturewas7080,theamountofcatalystwasabout15%oftheamountofchlorideandtheammoniawatermassfractionwasmorethan28%.Undertheseconditions,glycineconversionratereachesabove99.0%,glycineyieldofreactionsolution
18、was98%,methanolinthewholeprocessofaddingamountshouldalsocontrolinareasonablerange,inordertomaximizeyieldreached.Reactionprinciple:thereactionofaceticacidandammoniumchloridewasformedunderthecatalyticactionofsixmethylfouraminesbythereactionofaceticacida
19、ndammonia.Intheend,theglycineproductisobtainedbydistillationandthenfilteredtotheby-product.TheFig.1designprocesschloroaceticacidUrotropinsolutionnammoniasynthesisAlcoholprecipitationcentrifugalAlcoholwashingdrypackingproductionDistillationMethanolrecoveryBy-productAmmoniach
20、lorideFig.1DesignflowblockdiagramProcessnarrativeTheacid,hexaminesolidratioweredissolvedaccordingtoprocessrequirementsintotechnicalspecificationofthecontentofthesolution,andthenpreparethemeteringtank.Firstputintothereactorhexamethylenetetraminesolution,heatedto
21、acertaintemperature,itbeginsdroppingacidsolution,andammoniagasreaction.DuringthereactiontocontrolthereactiontemperatureandpH,untiltheendoftheincubationperiodoftheaddition,bymethanolalcoholprecipitation,vacuumfiltration,methanol,ethanolwashing,separatingglyc
22、ine,anddrying,drying,samplingtests,packagedintoconformitylibraryfactory.5.Designandprocesscharacteristics(1)Thecurrentdesignusesammoniaacidsolutioncommonlyusedinthecountry.(2)Inadditiontothemethanoldistillationisasemi-batchproduction,otherproductionprocessesare
23、fed-batch,batchproduction,theproductioncycleis8hours,toproducethreebatchesaday.Suchaproductionprocess,likelytocauseinstabilityinthecontrolprocessindicators,productquality,yieldfluctuations.Therefore,thecontrolofeachstepoftheproductionprocessindicators,ake
24、yfactorintheoperationofcontrol,productqualityandstability,inparticulartoimprovetheyieldoftheproducthasaveryimportantimpact.(3)Duringthereaction,thecatalystisaddedtoadjusttheamountofthereactiontemperature,pHvalueanddurationofthereactionandotherfactors,
25、yieldandproductqualityhasadecisiveinfluence.(4)Analysisoftheeffectofthemainfactorsaffectingalcoholareaddedandtheamountofalcoholprecipitationtemperatureofmethanol,soastoensureproductyield,twoconditionsmustbecontrolledbetter.6.DesigncalculationresultdataThed
26、esignammoniatedsynthesisreactoreachdatainTable1below:Table1NumberProjectSpecifications1Synthesisreactorvolume3000L2diameter1400mm3Cylinderheight1600mm4Jacketdiameter1500mm5Jacketheight1100mm6Heattransferarea7.12m27Jacketthickness4.88mm8Jacketedheadthickness6.01mmNote:Thedata
27、listedinthetableonlysomeimportantdata,otherdataarereflectedinthetext.7.DesignconclusionThedesignoftheselecteddevicemeetsthe10,000tonsofglycinesynthesisrequirements.Throughresearchandanalysisoftheaminoacidglycinesolutionpreparation,retrieverelevantdocuments
28、anddata,processparameterstodetermineandoptimizetheprocessparameterscanbeobtainedcontrol;selectedmajorreactionapparatusitsenergybalanceanddesign.Throughthecourseofthereactionwasmaterialbalancedrawnpurityofthefinalproductwas98.5%,otherimpuritiesareinlinewi
29、thqualitystandards.Oftheproductionprocesshasbeendesigned,andthelayoutandplanningworkshop,theoreticallyfeasible.KEYWORDS:glycine,productionprocess,yield,chloroaceticacidammonolysisprocess45引言甘氨酸是氨基酸系列中结构最为简单,人体非必需的一种氨基酸,在分子中同时具有酸性和碱性官能团。根据甘氨酸制备工艺和产品的纯度可分为食品级、医药级、饲料级和工业级四种规格
31、，制备甘氨酸主要有以下几种方法:(1)以乌洛托品、氯乙酸、液氨(或氨水)为原料，以水为介质的合成方法;(2)与(1)类似但以醇为介质，以碳酸钱(或氨基甲酸钱)、氯乙酸和氨水为原料的合成方法;(3)用氨基乙睛与酮类合成恶哇烷，再将其水解;(4)乙内酞脉水解法等。目前国内主要采用氯乙酸氨解法制备甘氨酸，60年代以前，德国的Kraut用氯乙酸和氨水反应，在缓慢搅拌、室温下反应48小时以上，再经一系列复杂的后处理，才得到粗品，收率很低，成本高且再生能力很低。70年代后，法国人HenriMartin以乌洛托品、氯乙酸、氨水为原料在水相中合成，反应后，经醇
32、析、过滤、精制、干燥制得。只有70%左右的收率，生产周期长达40小时，纯度在90%左右1。后来用液氨代替氨水，收率达80%以上，此工艺成熟，目前国内生产厂家都在此方法前提下，不断的进行改进。自1969年实现工业化以来，国内许多专家对其进行了众多改进性研究，使甘氨酸收率由约70%提高至85%以上，产品甘氨酸含量从95%提高到98.5%。本设计所选用的工艺路线为国内较为成熟的氯乙酸氨解法，其中部分内容参考和引用了前人的技术成果，在此表示特别感谢。1设计概论1.1甘氨酸的基本性质产品编号：FZS118中文名称：甘氨酸中文别名：甘氨酸;氨基乙酸,氨基醋酸英文名称：Aminoacetic
33、acid英文别名：Gly;Aminoaceticacid;Aminoethanoicacid;Glycine线性分子式：NH2CH2COOH等级：ARCAS号：56-40-6分子式：C2H5NO2分子量：75.07外观描述：白色结晶或结晶性粉末。味甜。溶于水，微溶于吡啶，不溶于乙醚。熔点:250(dec.)密度：1.1607沸点：233C物化性质：白色单斜晶系或六方晶系晶体，或白色结晶粉末。无臭，有特殊甜味，相对密度1.1607。熔点248（分解）。易溶于水，在水中的溶解度：25时为25g/100ml；50时为39.1g/100ml；75时为54.4g
34、/100ml；100时为67.2g/100ml。极难溶于乙醇，在100g无水乙醇中约溶解0.06g。几乎不溶于丙酮和乙醚。与盐酸反应生成盐酸盐。甘氨酸有独特的甜味，能缓和酸、碱味，掩盖食品中添加糖精的苦味并增强甜味。人体若摄入甘氨酸的量过多，不仅不能被人体吸收利用，而且会打破人体对氨基酸的吸收平衡而影响其它氨基酸的吸收，导致营养失衡而影响健康。以甘氨酸为主要原料生产的含乳饮料，对青少年及儿童的正常生长发育很容易带来不利影响。产品包装、贮存与运输：本产品采用薄膜塑料袋，外加纤维编织袋两层包装，每袋净含量25kg0.25kg，运输时注意防潮，避免被尖锐物划破。产品质量(执行HG2029-91)表
35、1.1工业氨基乙酸质量指标Table1.1aminoacidindustrialqualityindicators指标名称指标一等品合格品氨基乙酸含量%97.595.5氯化物(以Cl计)含量%0.700.90铁(Fe)含量%0.0030.005加热减量%1.02.0外观白色粉末1.2甘氨酸的工业地位3甘胺酸在工业上的应用十分广泛，其作为一种重要的精细化工中间体,广泛应用于农药、医药、食品、饲料等领域，特别是自全球性除草剂草甘膦问世以来，甘氨酸在农药行业的应用得到了极大增强。所以甘氨酸在工业上体现着其独特的地位。下面将分别介绍甘氨酸各个方面的用途。1.2.1食品4食品工业是
36、使用甘氨酸量较大的产业,把甘氨酸添加于食品中可以增加食品中氨基酸的含量,提高营养成分,同时它还可用作调味品,配制清凉饮料,含醇饮料及糖精去苦剂,单独作为甜味品,可用于糖果和饼干的制作,甘氨酸可用作食品抗氧化剂及防腐剂,以延长食品保质期,因此广泛应用于饮料,奶制品,罐头和腌制食品。1.2.2医药甘氨酸是人体必需的氨基酸,在各种氨基酸输液的配方中,基本上都含有甘氨酸,甘氨酸可用作药物溶剂和缓冲剂,同时它还可以合成多种药物,如治疗高血压药物盐酸地闰普利,抑制胃溃疡的药用碳酸钙制剂,单甘氨酸乙酰水扬酸钙,利血胺注射液等。由于医药用甘氨酸产品质量要求较高,
37、而国内医药级甘氨酸生产发展缓慢,因此国内医药领域的应用还有等进一步开发,对于国内的生产甘氨酸厂家,改进生产工艺路线,提高甘氨酸的质量也是十分重要的。1.2.3农药在农药行业,用三氯化磷、甲醛反应的水解产物再与甘氨酸反应,可制取新型农药除草剂草甘磷,草甘磷为除草活性最强的内吸传并型广谱有机磷农药,它能有效控制危害最大的杂草达80余种,广泛用于稻田、麦地、玉米、棉花、大豆和果园、菜园及铁路、建筑、交通、森林等非耕地除草,草甘磷因其有杀草力强、低毒、易分解、无残留等优点,作为高度安全性除草剂,已被美国政府评为最优秀的农药。在已开发的领域中，草甘膦是甘氨酸的最大市场。
38、值得一提的是，同样作为草甘膦的原料甘氨酸，国外采用99%的甘氨酸，国内均采用97.5%的甘氨酸。在实际生产中，甘氨酸杂质中的氯化物含量对草甘膦的收率影响很大，99%的甘氨酸中氯化物含量只有97.5%的甘氨酸氯化物含量的1/30。因此，国外生产草甘膦的收率远高于国内，草甘膦的含量也比国内高出几个百分点，原料生产成本也比国内低。甘氨酸与甲醛、三氯化磷在110下反应产物为增甘磷,增甘磷是一种高效叶面施用的植物生长调节剂,广泛用于各种农作物,还可作为收获前的脱叶剂。1.2.4饲料甘氨酸用在饲料添加剂中,不仅是畜禽饲料中的主要营养补充成分,还可以防止饲料氧化变质,延长饲料保鲜期,在国
39、外牛羊的饲料中均含有甘氨酸,国内的饲养业尚未普遍采用,在此领域中甘氨酸的应用有待于进一步开发。1.2.5营养补充剂和抗氧剂甘氨酸是孵化10周内鸡雏用饲料中不可缺少的成分。根据全国机械化养鸡场的总规模,每年估算需耗甘氨酸1.3103t,目前国内采用的鸡饲料配方中均无甘氨酸,而泰国等却普遍使用。1.2.6宠物罐头国外生产宠物罐头是一门很大的产业,甘氨酸添加量是十分惊人的,国外有一家宠物罐头饲料的生产商,曾一次向我国订购甘氨酸350t。宠物饲料生产是一个劳动力密集的产业,很适合中国的国情,可惜国内尚未对此产业给予足够的重视。此外,国外牛羊的饲料配方中均有甘氨酸,国内牛羊的饲养业尚未普通
40、采用,所以甘氨酸在这个领域中的应用有待于进一步的开发。1.2.7其它【5】甘氨酸还可用作有机合成的溶剂,生化试剂化肥工业中脱二氧化碳溶剂,制备氟氨基酸新型表面活性剂,甘氨酸与高级脂肪酸盐可复配制备高档洗涤剂,甘氨酸在日用化工中也得到广泛应用,用以配制染发剂、清洁用品、化妆品等。1.3市场需求与技术现状目前全球甘氨酸年产量达到230万t,我国的生产能力为23万t/年。生产与消费主要集中在工业发达国家和地区,我国甘氨酸生产起始于70年代末80年代初,不仅起步较晚,而且生产技术水平偏低,生产能力约为2.8万t/年,生产方法几乎全部采用氯乙酸氨解法生产甘氯酸,产品多为工业级,纯度不高于95
41、%,不仅影响下游草甘膦农药的质量,而且无法满足医药和食品等行业的需求,致使我国医药和食品行业所需的甘氨酸大量依靠进口。1.4生产厂家6国内目前甘氨酸生产工艺只有氯乙酸法，生产规模目前约为23万t/年，生产厂家有40余家，最大的生产企业是位于石家庄的河北东华化工集团，现有工业级甘氨酸产能8万吨/年、食品医药级甘氨酸产能3万吨/年，是目前亚洲最大的甘氨酸生产基地。重庆三峡英力化工有限公司,其新建5万吨甘氨酸/年项目进展正常,目前已进入投料试生产阶段。渝三峡A甘氨酸年产3万吨。江西电化有限责任公司有两套5万t/年生产装置，浙江新安江化工集团公司建有3万吨/年生产装置，其他主要生产厂家有江苏南通化工厂
42、、长春农安制药厂、辽宁本溪化工厂，产品均为工业级甘氨酸，用于生产农药草甘膦和植物生长调节剂增甘膦，另外，江山股份（600389）的子公司南通东昌化工有1万吨的生产能力、江西电化中达有1.5万吨等，其它企业的规模普遍偏小，如苏州永达氨基酸厂3500吨、南通光荣化工3000吨等。国外甘氨酸生产厂家主要有美国的查特姆公司、法国的斯帕西亚公司、日本的有机合成药品公司、昭和电工公司和味之素公司等，其中日本是甘氨酸生产和消耗大国，这些公司基本都采用改进的Strecker（施特雷克法）工艺和直接Hydantion（海因法）工艺。1.5发展前景甘氨酸在氨基酸类中结构最简单的化合物,是一种重要的有机合成中间体,
43、广泛应用于医药、食品、农药、饲料等行业,据专家预测,随着人们生活水平的提高,食品、医药行业逐渐成为使用甘氨酸的最大用户,其市场潜力很大。在国内由于绝大部分甘氨酸生产企业生产工艺水平落后,产品质量差,而国外注重将催化、生物、辐射等高新技术用于甘氨酸合成工艺的研究,并取得了一定的进展,因此国内科研机构和企业要借鉴国外的研究思路,加强催化脱氢氧化制备,生物合成等新技术的开发。1.6国内外生产现状及展望国外甘氨酸生产厂商主要有美国的查特姆(Chattem)公司、法国的斯帕西亚(S.P.C.I)公司、荷兰的阿克苏(AKEO)化学公司、日本的有机合成药品公司、昭和电工公司和味之素公
44、司等。它们多采用利用丙烯腈副产物氢氰酸生产甘氨酸,生产成本低,产品质量好,纯度可达99%以上,国外近年来还相继开发了更为先进的催化脱氢氧化法、生物合成法和辐射合成法等。国内甘氨酸生产起始于20世纪70年代末80年代初,国内有20多家甘氨酸生产厂,目前年总生产能力达2.3104t左右,特别是医药级甘氨酸发展较快,已建成年产1000t规模的装置,产品质量可达到美国USP和日本味之素的水平,且价格比国外便宜。现已有大批出口到欧洲等发达国家和地区。西方国家甘氨酸年生产量约7103t,由于在食品工业中应用较广,需求量预计每年增加10%15%。日本是甘氨酸的生产和消费大国,据估计,日本
45、对甘氨酸的年需求量为:食品方面15002500t,医药方面300t,工业方面200t,出口8001000t,总计达31034103t。在国内,随着对甘氨酸产品的应用与开发的不断重视,甘氨酸的应用领域日益扩大,致使甘氨酸产品呈现出供不应求的局面。据专家预计,2002年我国仅在农药行业(主要用于草甘膦的生产)将消耗甘氨酸约3104t;医药行业将消耗约6103t;食品和饲料行业的潜在需求量为104t;其他如化肥、日化等方面需求量为4103t。所以2002年我国甘氨酸的潜在市场需求量将达到5104t,产量远不能满足需求,故发展前景十分广阔。1.7甘氨酸的合成
46、工艺甘氨酸的工业生产方法主要有三种:天然蛋白质水解法、氯乙酸氨解法和Stercker法。目前国内普遍采用氯乙酸氨解法,国外则以Stercker法为主。1.7.1水解法以明胶或蚕丝等天然蛋白质为原料,经水解、分离、精制过滤、干燥而得产品。此法因蛋白质原料消耗大,发展受到限制,现已被合成法所取代。1.7.2氯乙酸氨解法7-12该法根据原料不同,又可分两种工艺:(1)水相或醇相中以乌洛托品,氯乙酸、氨水(氨气或液氨均可)为原料合成;(2)水相中以碳酸铵或氨基甲酸胺、氯乙酸、氨水为原料合成。目前国内的生产方法以前者为主,收率在70%左右,后者收率较低(约42%),故很少用于工业化生产。由于水相合成甘氨
48、作为催化剂的乌洛托品难以回收循环使用,造成原料的极大浪费,使生产成本增加。国内甘氨酸生产厂家及一些科研机构本着优化反应条件降低生产成本,提高产品质量的原则,对氯乙酸法合成甘氨酸的工艺进行了大量的研究工作,并取得一定的进展。1.7.3施特雷克法9-12施特雷克法的反应过程是,以甲醛、氰化钠,氯化铵为原料反应,在硫酸存在下醇解,然后与氢氧化钡一起加水分解而得甘氨酸产品,主要化学反应如下:6HCHO+3NaCN+3NH4Cl(CH2=N-CH2CN)+3NaCl+6H2O将产物过滤,在硫酸存在下加乙醇分解,得到氨基乙腈硫酸盐。3(CH2=N-CH2CN)+C2H5OH+3H2S043(H2NCH2C
49、N)H2SO4+3CH2(C2H5)2将上述产物用氢氧化钡分解,得到氨基乙酸钡:2(H2NCH2CN)2SO2+3Ba(OH)2(NH2CH2COO)2Ba+2BaS04+2NH3+2N2O然后加入定量的硫酸,使钡沉淀,过滤液浓缩,放置冷却,析出甘氨酸结晶。(NH2CH2COO)2Ba+H2S042NH2CH2COOH+BaS04此工艺路线较长,原料NaCN为剧毒物,反应的脱盐操作较复杂,操作条件比较苛刻,其优点是易于精制,成本低,适用于大规模工业化生产。1.7.4氢氰酸法合成甘氨酸新工艺【13】该工艺以廉价的丙烯腈副产物氢氰酸代替氰化钠,生产成本更低,美国、日本等普通采用此法生产甘氨酸,我
50、国中科院大连化物所90年代初开发成功以HCN为原料合成甘氨酸的工艺,该工艺以氢氰酸为主体原料,在生产过程中,可直接利用气态HCN或任意比例的HCN水溶液,醛类可利用气体,溶液或高聚物,氨源可用氨加二氧化碳或碳酸铵,碳酸氢铵等,各原料的投料量近于理论量,产品收率可达73%,产品含量大于95%。该工艺由于反应步骤少,因此工艺过程缩短,操作步骤简化,设备投资减少,生产成本大大降低,无三废处理,易于放大生产,所得甘氨酸产品质量明显优于氯乙酸法所得的产品。1.7.5生物合成法21世纪是生物合成的世纪,生物合成甘氨酸成为十分重要,潜力巨大的合成路线。美国、日本、欧洲长期以来坚持开发生物合成甘氨酸的研究
51、,以前由于存在酶的活性低,合成甘氨酸的微生物菌需求量大,甘氨酸的产率低等因素,使生物合成法的工业化受到限制。20世纪80年代后期,日本三菱公司把过筛选的好氧土壤杆菌属,短杆菌属,棒状杆菌属等微生物菌属加入到含有碳源、氮源及无机营养液的介质中进行培植,然后将该类菌种在2545,pH值在49的情况下,使乙醇胺转化为甘氨酸,用浓缩中和离子交换处理得到甘氨酸。进入20世纪90年代以后,国外合成甘氨酸的技术有了新的进展,日本Nitto化学工业公司将培养的假细胞菌属,酪蛋白菌属,产碱杆菌属等菌属以0.5%(质量分数,干重)加入到含甘氨酸胺基质中,在30,pH值7.98.1情况下,反应45h,几乎所有的甘氨
52、酸胺水解生成甘氨酸,转化率达99%。尽管目前生物法尚处于研究阶段,但是其具有高选择性,无污染,因此将是极具发展潜力的合成路线。1.8本设计所选方法及意义本设计要求年生产10000吨的甘氨酸，考虑到产量较大，且其他生产工艺只在实验阶段，或在国内技术不成熟，还未应用到工业生产中，所以选择第二条工艺路线，即氯乙酸氨解法，氯乙酸氨解法的优点是原料易得,合成工艺简单,对设备要求不高,易操作,基本无公害。产品成本及产品价格6表1.2氨解法原料消耗及成本Table1.2ammoniasolutionandthecostofrawmaterialsconsumption原料名称纯度%
53、单耗t单价元/t成本元氯乙酸961.550650010075液氨工业级0.85018501573乌洛托品980.3072002160甲醇982.1023004830合计///18638现在甘氨酸价格每吨3.3万元左右，2007年12月中旬其价格才1.8万元/吨,12月底国内最大的甘氨酸生产企业河北东华化工集团的传真价格变成了2.9万元/吨,现在又涨到了3.3万元/吨,比12月中旬上涨了80%,使甘氨酸的利润几乎达到了100%。2生产工艺流程及设计2.1反应机理及化学方程式2.1.1氯乙酸氨解法及其优化原理：氯乙酸和氨气在六次甲基四胺的催化作用下，反应生成氨基乙酸和副产物氯化铵。化学
54、反应方程式：N4(CH2)6主反应：ClCH2COOH+2NH3NH2CH2COOH+NH4Cl副反应：NH2CH2COOH+ClCH2COOHNH(CH2COOH)2+HClNH(CH2COOH)2+ClCH2COOHNH(CH2COOH)3+HCl国内大多数氯乙酸氨解法生产工艺中采用的氯乙酸为结晶氯乙酸。其主要工艺路线是:按规定配比将定量的硫磺粉和冰醋酸加入氯化釜中进行通氯反应,氯化反应达到终点后,将氯化液转入加了母液的结晶釜中冷却结晶,然后经抽滤、离心将母液滤除,将氯乙酸结晶体包装。将结晶氯乙酸按规定配比要求加入溶酸釜中溶解成氯乙酸水溶液,经过