年产50吨羧乙基壳聚糖的工艺设计
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- 年产50吨羧乙基壳聚糖的工艺设计壳聚糖是甲壳素脱乙酰基产物，是一种天然氨基多糖，因其独特的结构具有多种优良性质，诸多领域得到了广泛应用。虽其与甲壳素相比，其溶解性能有所改善，但也只能溶于一些稀酸中，不能直接溶于水中，这在一定程度上限制了它的应用。目前，采用对壳聚糖分子内重复基团氨基和羟基基团进行修饰的方法，来改善壳聚糖的溶解性，并使壳聚糖具有了更多的特殊功能。制备水溶性壳聚糖的研究较多的方法有壳聚糖的酰化、烷基化、醚化、羟基化、醛亚胺基化、硫酸酯化、羧基化、季铵化等。本次设计采用壳聚糖羧乙基化的方法，进行水溶性改性。
本课题以壳聚糖和丙烯酸为原料，在水溶剂中利用迈克尔加成方法制备了羧乙基壳聚糖。该工艺无副产物生成，符合绿色化学的标准，但产品的取代度较小，溶解度不高，限制了其应用，经研究人员对反应条件进行改良，获得不错的效果，为工业生产羧乙基壳聚糖提供了实验依据。
本设计旨在确定羧乙基壳聚糖的生产工艺流程；对生产过程进行工艺衡算；对生产设备进行工艺设计；对车间的公用工程进行设计；确定厂房布置、设备的布置，为工业化生产羧乙基壳聚糖提供参考。
关键词：羧乙基壳聚糖；物料衡算；设备选型
Abstract
Chitosan is a deacetylated product of chitin. It is a natural aminopolysaccharide, Because of its unique structure, it has many excellent properties and has been widely used in many fields. Although its dissolution performance has been improved compared with chitin, it can only dissolve in some dilute acids and cannot be directly dissolved in water, which limits its application to a certain extent. At present, the method of modifying the active amino and hydroxyl groups in the chitosan molecule is used to improve the solubility of chitosan and make chitosan more specific. The most popular methods for preparing water-soluble chitosan include chitosan acylation, alkylation, etherification, hydroxylation, aldimine synthesis, sulfation, carboxylation, and quaternization. This design adopted the method of carboxyethylation of chitosan for water-solubility modification.
In this study, chitosan and acrylic acid were used as raw materials, and carboxyethyl chitosan was prepared by Michael addition method in water solvent. The process has no by-products and meets the standards of green chemistry. However, the degree of substitution of the product is relatively small and its solubility is not high, which limits its application. The researchers have improved the reaction conditions and obtained good results. Chitosan provides the experimental basis.
This design aims to determine the production process of carboxyethyl chitosan; process balance of the production process; process design of the production equipment; design of the public works of the workshop; determine the layout of the plant, equipment layout, for industrial production Carboxyethyl chitosan provides a reference.
Key Words：Carboxyethyl chitosan; Material balance; equipment selection
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 壳聚糖的概述 1
1.1.1壳聚糖的来源 1
1.1.2壳聚糖的结构和性质 1
1.2壳聚糖的化学改性 2
1.3羧乙基壳聚糖国内外研究现状 4
1.4本课题的设计内容 5
第2章 生产工艺及流程 6
2.1生产工艺 6
2.2工艺流程图 6
第3章 物料衡算 7
3.1 物料衡算的任务 7
3.2 衡算的依据 7
3.3物料衡算过程 8
3.3.1 反应工序 8
3.3.2中和工序 9
3.3.3洗涤工序 10
3.3.4离心工序 10
3.3.5烘干包装工序 10
第4章 热量衡算 12
4.1 衡算任务 12
4.2 衡算依据 12
4.3 衡算过程 12
4.3.1升温过程 12
4.3.2 反应过程 12
4.3.3 冷却过程 12
4.3.4 蒸汽和冷却水用量 13
第5章 主要设备的选型和计算 14
5.1 设备的选型原则 14
5.1.1 反应釜的选型原则 14
5.1.2 搅拌器的选型原则 14
5.1.3 辅助设备选型原则 14
5.2反应釜的选型和计算 14
5.2.1釜体及传热装置 14
1.设计任务 14
2.设计依据 14
3.反应釜几何尺寸的确定 14
4.夹套几何尺寸的确定 15
5.釜壁厚的计算 16
6.夹套厚度的计算 17
7.水压试验应力校核 18
8.传热面积校核 18
9.釜相关数据 20
10.支座的选型 20
5.2.2搅拌装置 21
1.设计任务 21
2.设计依据 21
3.搅拌器型式及转速 21
4.搅拌器轴功率 21
5.2.3 釜的传动装置 22
1.电动机的选用 22
2.减速机的选用 22
3.凸缘法兰 22
4.安装底座 22
5.机架 22
6.轴封装置 22
5.3中和釜的选型和计算 23
5.3.1釜体 23
1.设计任务 23
2.设计依据 23
3.中和釜几何尺寸的确定 23
4. 釜壁厚的计算 24
5.水压试验应力校核 24
6.釜相关数据 24
7.支座的选型 25
5.3.2搅拌装置 25
1.设计任务 25
2.设计依据 25
3.搅拌器型式及转速 25
4.搅拌器轴功率 25
5.3.3釜的传动装置 26
1.电动机的选用 26
2.减速机的选用 26
3.凸缘法兰 26
4. 安装底座 26
5.机架 27
6.轴封 27
5.4洗涤釜的选型和计算 27
5.4.1釜体 27
1.设计任务 27
2.设计依据 27
3.洗涤釜几何尺寸的确定 27
4.釜壁厚的计算 28
5.水压试验应力校核 28
6.釜相关数据 29
7.支座的选型 29
5.4.2搅拌装置 29
1.设计任务 29
2.设计依据 29
3.搅拌器型式及转速 29
4.搅拌器轴功率 29
5.4.3釜的传动装置 30
1.电动机的选用 30
2.减速机的选用 30
3.凸缘法兰 31
4.安装底座 31
5.机架 31
6.轴封 31
5.5原料计量槽 31
5.5.1丙烯酸计量槽 31
5.5.2氢氧化钠计量槽 31
5.5.3壳聚糖计量槽 31
5.5.4碳酸氢钠计量槽 31
5.5.5乙醇计量槽 31
5.6离心机 32
第6章 其他设备的选型和计算 33
6.1反应釜的附属设备 33
6.1.1筒体法兰 33
6.1.2人孔 33
6.1.3设备接口 33
6.1.4视镜 33
6.2辅助设备 34
物料输送泵 34
第7章 车间布置 35
7.1 车间布置设计依据 35
7.1.1 应该遵守的设计规范和规定 35
7.1.2 基础资料 35
7.2 车间布置设计原则 35
7.3 车间布置设计内容 36
7.3.1 车间整体布置 36
7.3.2 车间设备布置 36
第8章 三废处理 37
8.1 设计采用标准 37
8.2 三废处理 37
结 论 39
致 谢 40
参考文献 41
附录 42
...
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