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甘油工厂设计

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2020年4月19日
文档仅供参考

化工工厂设计

实习报告

姓名: 黄磊

学号: 3901

专业:轻化工程

指导老师:周雯雯

11月29日
生产10吨甘油的工厂设计

目录
第一部分 前言 3
第二部分 厂址选择要求 4
第三部分 工厂总平面设计图 5
第四部分 工艺流程图 9
第五部分 参观所有设备的功能 13
第六部分 意见或建议 14

第一部分 前言
甘油是一种重要的基本有机原料，在工业、医药及日常生活中用途十分广泛，当前大约有1700多种用途。中国每年约有1/4的需求依靠进口来解决。在自然界中甘油以甘油酯的形式存在于动、植物油中，制皂时可作为副产品回收。1949年后，中国实现了以丙烯为原料合成甘油的工业化生产。当前天然甘油和合成甘油的产量几乎各占50%。
甘油的性质与用途
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，在棕榈油和其它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。硝酸甘油还常见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。
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。另外，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。
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。

第二部分 厂址选择要求
1、选址原则
适合全国和地区工业布局以及产品供需安排的要求﹔符合城市规划或工业区域规划﹔尽可能节约占地面积﹐少占或不占良田﹑耕地﹔企业生产所需的资源能够落实﹐原料﹑燃料及辅助材料的供应经济合理﹔有充分可靠的水源和电源﹔交通运输条件比较方便﹑经济﹔不污染环境﹐不破坏文物古迹﹐不妨碍文化﹑旅游及其它精神文明建设﹔对拟建项目留有适当发展馀地﹔地质条件较好﹐施工难度小﹐建设投资省﹔项目建成投产後﹐经济效益良好。除上述一般原则和要求外﹐还要根据不同工业部门﹑不同性质企业的技术经济特点﹐著重考虑不同的建设项目所选厂址必须具备的主要控制条件。如核电站的厂址﹐必须具备良好的地质条件﹐环境影响符合安全要求﹐具有充分可靠的水源。大型硷厂﹐要靠近盐﹑石灰石等原料产地﹐运\输便利﹐有适宜的排渣场地。铁路﹑公路的选线﹐要根据沿线运量的发展前景﹐必须穿经连接的城镇﹐地形地质条件的好坏﹐土石方量多少﹐控制性工程大小难易来定﹐等等。
2、选址方法
厂址选择可分两个阶段﹕首先确定建厂选址的范围﹐然後具体确定厂址最後位置的比较方案﹐提出选址报告。在中国﹐选厂工作可由筹建单位单独进行﹐一般则是按项目隶属关系﹐由主管部门组织有关规划﹑设计﹑地质﹑交通及地方有关单位联合进行。凡在城市辖区内选址的﹐要取得城市规划部门的同意﹐而且要有协议文件。不论单独选厂或联合选厂﹐都应对比选的各个地点﹐认真细致地收集有关的自然环境﹑社会经济情况﹐有关的厂矿企业的现状和发展规划等方面资料﹐经过实地查勘﹐综合研究﹐进行充分的论证﹐再比较确定。
3、选址的安全问题

1）、隔开距离，把厂址选择在一个孤立地区。如果客观条件不允许，能够依据主导风，把工厂置于社区的下风区；
2）工厂的高建、构建物要留有一定的间距，防止物体砸伤行人、汽车司乘人员或临近的设施；
3）工厂产生的废液要经处理后排放；
4）工厂的出入口要格外小心，避免严重的交通事故，或车辆离开高速公路冲入工厂；
5）临近有释放毒性或易燃气体的工厂，则建在其上风侧；
6）保证有充分的水源。最好附近有河流、湖泊，至少保证有消防管网；
7）地形方面，厂区内不应有低洼地，否则会形成毒性或易燃蒸汽或液体的积聚。

第三部分 工厂总平面设计图
工厂的总平面设计图是布置工厂房屋及建筑物，道路，地下及地上管道线路的相互位置，使之与工厂地形及美化设施相适应，并组成一个以发挥工厂效能的设计。
总平面设计图应按以下步骤进行设计：1.根据类似工厂的指挥制作总平面草图，图中对如何在厂区内配置房屋，地面建筑物及设备的问题，作出原则的决定，并指出在制定的厂址合理建厂的可能性。2.随着各车间设计的进行，并根据在初步草图的基础上逐步修正的资料，进行总平面图的设计。凡一切与房屋、建筑物及设施在水平与垂直方向的相互联系有关的，以及与厂区地面起伏及美化\设施有关的技术问题，均应在设计中予以解决。3.为了把总平面图付诸实际，必须编制总平面图及其建筑物的施工详图。
为了进行总平面图的设计，必须有下列原始资料：1.工厂的组成；2.各车间及设备的尺寸和性质；3.各车间及设备相互间的生产联系（生产系统图）；4.场地的地形、地质、水文地质及气象条件；5.建筑区域内可能与本厂有联系的现有的或设计中的建筑物，以及运输、动力、卫生及其它资料。
在设计总平面图时，应经过下列步骤，将各房屋及建筑物在水平和垂直方向上的相互位置，做最合理的布置：1.建筑形式的选择；2.运输系统的确定；3.厂区的区划；4.保证企业扩充的可能性；5.创造防火、卫生、防空的条件；6.管道路线的施设；7.人行路线的确定。
管线布置
工厂的工程管线较多，除各种公用工程管线外，还有许多物料输送管线。
了解各种管线的特点和要求，选择适当的敷设方式，对总平面设计有密切关系。 处理好各种管线的布置，不但可节约用地，减少费用，而且可使施工、检修及安 全生产带来很大的方便。因此，在总平面设计中，对全厂管线的布置必须予以足 够重视。
管线布置时一般应注意下列原则和要求：
1）满足生产使用，力求短捷，方便操作和施工维修。
2）宜直线敷设，并与道路、建筑物的轴线以及相邻管线平行。干管应布置 在靠近主要用户及支管较多的一侧。
3）尽量减少管线交叉。管线交叉时，其避让原则是：小管让大管；压力管 让重力管；软管让硬管；临时管让永久管。
4）应避开露天堆场及建筑物的护建用地。
5）除雨水、下水管外，其它官线一般不宜布置在道路以下。地下管线应尽 量集中共架布置，敷设时应满足一定的埋深要求，一般不宜重叠敷设。
6）大管径压力较高的给水管宜避免靠近建筑物布置。
7）管架或地下管线应适当留有余地，以备工厂发展需要。 管线在敷设方式上常采用地下直埋、地下管沟、沿地敷设（管墩或低支架），
架空等敷设方式，应根据不同要求进行选择。
道路布置
根据总平面设计的要求，厂区道路必须进行统一的规划。从道路的功能来分，
一般可分为人行道和车行道两类。 人行道、车行道的宽度，车行道路的转弯半径以及回车场、停车场的大小都
应按有关规定执行。在厂内道路布置设计中，在各主要建（构）筑物与主干道、 次干道之间应有连接通道，这种通道的路面宽度应能使消防车顺利经过。
在厂区道路布置时，还应考虑道路与建（构）筑物之间的距离（见表 3－l）。

绿化布置
厂区绿化布置是总平面设计的一个重要组成部分，应在总平面设计中统一考
虑。食品工厂的绿化一般要求厂房之间、厂房与公路或道路之间应有不少于 15m
的防护带，厂区内的裸露地面应进行绿化。 在进行厂区绿化应注意下列的原则和要求： l）绿化主要功能是达到改进生产环境，改进劳动条件，提高生产效率等方
面的作用。因此工厂绿化一定要因地制宜，节约投资，防止脱离实际，单纯追求 美观的倾向，力求做到整齐、经济、美观。
2）绿化应与生产要求相适应，并努力满足生产和生活的要求。因此绿化种 植不应影响人流往来、物货运输、管道布置、污水排除、天然采光等方面的要求。
3）绿化布置应突出重点，并兼顾一般。厂区绿化一般分生产区、厂前区以 及生产区与生活区之间的绿化隔离带。
厂前区及主要出人口周围的绿化，是工厂绿化的重点，应从美化设施及建筑 群体组合进行整体设计；对绿化隔离带应结合当地气象条件和防护要求选择布置 方式；厂区道路绿化，是工厂绿化的又一重点，应结合道路的具体条件进行统一 考虑；对主要车间周围及一切零星场地都应充分利用，进行绿化布置。
4）进行绿化布置，一定要有绿化意识、科学态度和审美观点。缺乏绿化意 识，就不会重视绿化。缺少科学态度和审美观点，就不可能把绿化工作搞好。种 什么树、栽什么花，什么时间种，怎样进行栽，都必须有一个科学的态度和审美 的观点。
总之，工厂绿化在工厂设计中是一个重要的问题。诚然，绿化专业设计人员 理应负责，但工艺设计人员也责无旁贷。在整个工厂设计中，我们不但要求设计 经济合理，技术先进可靠，还应在科学管理和文明生产的基础上为全厂职工创造 和提供一个安全、整洁的工作场所和舒畅、雅静的娱乐、休息、学习环境。

马路
生产车间
河流
废物处理
产品
商店
料预处理
废水
仓库
绿地
住宅3
住宅2
住宅1
住宅4
某甘油生产企业总平面设计图
生产场所（车间）布局及生产用房使用面积平面图
3000
4500
9000
7500
1650
4000
花 坛
XX库m2
XX库Xm2
XX库Xm2
备料间
XX间Xm2
更衣间m2
X间Xm2
XX库Xm2
XX间Xm2
通 道 道
辅助用房
更衣室男
更衣室女
其它办公室
检验室

通道 道
瓶子保洁间
半成品储存
门卫
1400
6200
6200
6200
传递窗
注：上图为示例，请按生产企业的实际布局情况绘制。

第四部分 工艺流程图
甘油主要以甘油酯的形式广泛存在于自然界中.因此,长期以来,大部分甘油是从油脂皂化生产肥皂以及从油脂水解产生脂肪酸的过程中作为副产物取得的.直到1858年,人们才知道用发酵法也能制凡有.第一次世界大战时期的德国,由于甘油缺乏,首创用甜菜发酵甘油.从1948年起,用丙烯合成甘油的方法已开始在工业上应用,产量逐年上升,发展趋势较快.现在,甘油的工业生产方法按甘油的来源能够分类,即天然甘油的生产,发酵甘油的生产,合成甘油的生产,其中前2类方法的原料都是可再生的.
天然甘油的生产
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.直到当前,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物,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,中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.如葛文光利用棉油脚生产脂肪酸后的废水回收甘油.安徽省应用技术研究所的冯立文等发表了动植物油脂生产油酸、甘油、硬脂酸、聚酰胺树脂的技术论文。
油脂皂化生产
1. 甘油的生产原料与来源
甘油
2. 生产过程
原料废水→废水净化→稀甘油水溶液的浓缩→粗甘油→精制→成品甘油
3. 工艺流程
肥皂废水→酸处理→脱胶→过滤→碱处理→过滤→稀甘油水溶液

1.皂化甘油
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%，有机盐质量分数8%-20%。
当前国内提取甘油工艺主要采用传统蒸馏法，即将皂化废液经过澄清处理得到精废液，接着浓缩为质量分数40%的甘油，回收盐后浓缩为质量分数80%的甘油，再真空蒸馏、活性炭处理、压滤得到甘油产品。该法存在着产品质量低和能耗高等缺点，致使中国的低级甘油过剩，而98%以上的皂化或药用级甘油，特别是99.9%的高纯度甘油主要靠进口。
2.油化甘油
油化甘油指的是用油脂水解法生产的甘油。油脂水解的主产品是硬脂酸、油酸等油化产品，甘油是副产品，油脂水解得到的甘油水，其甘油含量比制皂废液高，质量分数约为14%-20%，无机盐的质量分数0%-0.2%。近年来已普遍采用连续高压水解法，反应不使用催化剂，所得甘油中一般不含无机酸，净化方法比处理废碱液简单。中国油化甘油生产能力已突破万吨。
无论是制皂废液，还是油脂水解得到的甘油水所含的甘油量都不高（质量分数10%左右），而且都含有各种杂质。因此，需要净化、浓缩的过程先得到粗甘油，然后将粗甘油进行蒸馏，脱色、脱臭的精制过程才能得到天然甘油。
1.合成甘油的生产
从丙烯合成甘油的多种途径可归纳为2大类，即氯化和氧化。现在工业上仍在使用丙烯氯化法及丙烯过乙酸氧化法。
丙烯氯化法
这是合成甘油中最重要的生产方法，共包括4个步骤，即丙烯高温氯化或氯丙烯、氯丙烯次氯酸成二氯丙醇，二氯丙醇皂化得环氧氯丙烷以及环氧氯丙烷水解成甘油。
丙烯过乙酸氧化法
丙烯与过乙酸作用合成环氧丙烷，环氧丙烷发生异构化为烯丙醇，然后在过乙酸氧化下生产环氧丙醇（即缩水甘油），水解生产甘油，或者烯丙醇在双氧水氧化下直接生产甘油。
过乙酸的生产不需要催化剂，乙醛与氧气相氧化，在常压，150-160℃，接触时间24s的条件下，乙醛转化率11%，过乙酸选择性83%。
上述后2步反应在特殊结构的反应精馏塔中连续进行、原料烯丙醇和含有过乙酸的乙酸乙酯溶液送入塔后，塔釜控制在60-70℃,13-20KPa。塔顶蒸出乙酸乙酯溶剂和水，塔釜得到甘油水溶液。此法选择性和收率均较高，采用过乙酸为氧化剂，可不用催化剂，反应速度较快，简化了流程。生产每吨甘油消耗烯丙醇1.001t，过乙酸1.18t，副产乙酸0.974t。
环氧氯丙烷法
用环氧氯丙烷合成的甘油，是一种工艺成熟，产品质量好的生产方法。1980年中国就引进了生产装置，当前中国合成甘油的年产能力在5kt以上，但长期以来受原料环氧氯丙烷货紧价高的影响，使合成甘油的生产能力优法发挥。国外合成甘油产量很大，美国年产甘油300kt，其中合成甘油150kt。