年產50噸羧乙基殼聚糖的工藝設計
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- 年產50噸羧乙基殼聚糖的工藝設計殼聚糖是甲殼素脫乙酰基產物，是一種天然氨基多糖，因其獨特的結構具有多種優良性質，諸多領域得到了廣泛應用。雖其與甲殼素相比，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，這在一定程度上限制了它的應用。目前，采用對殼聚糖分子內重復基團氨基和羥基基團進行修飾的方法，來改善殼聚糖的溶解性，并使殼聚糖具有了更多的特殊功能。制備水溶性殼聚糖的研究較多的方法有殼聚糖的酰化、烷基化、醚化、羥基化、醛亞胺基化、硫酸酯化、羧基化、季銨化等。本次設計采用殼聚糖羧乙基化的方法，進行水溶性改性。
本課題以殼聚糖和丙烯酸為原料，在水溶劑中利用邁克爾加成方法制備了羧乙基殼聚糖。該工藝無副產物生成，符合綠色化學的標準，但產品的取代度較小，溶解度不高，限制了其應用，經研究人員對反應條件進行改良，獲得不錯的效果，為工業生產羧乙基殼聚糖提供了實驗依據。
本設計旨在確定羧乙基殼聚糖的生產工藝流程；對生產過程進行工藝衡算；對生產設備進行工藝設計；對車間的公用工程進行設計；確定廠房布置、設備的布置，為工業化生產羧乙基殼聚糖提供參考。
關鍵詞：羧乙基殼聚糖；物料衡算；設備選型
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 緒論 1
1.1 殼聚糖的概述 1
1.1.1殼聚糖的來源 1
1.1.2殼聚糖的結構和性質 1
1.2殼聚糖的化學改性 2
1.3羧乙基殼聚糖國內外研究現狀 4
1.4本課題的設計內容 5
第2章 生產工藝及流程 6
2.1生產工藝 6
2.2工藝流程圖 6
第3章 物料衡算 7
3.1 物料衡算的任務 7
3.2 衡算的依據 7
3.3物料衡算過程 8
3.3.1 反應工序 8
3.3.2中和工序 9
3.3.3洗滌工序 10
3.3.4離心工序 10
3.3.5烘干包裝工序 10
第4章 熱量衡算 12
4.1 衡算任務 12
4.2 衡算依據 12
4.3 衡算過程 12
4.3.1升溫過程 12
4.3.2 反應過程 12
4.3.3 冷卻過程 12
4.3.4 蒸汽和冷卻水用量 13
第5章 主要設備的選型和計算 14
5.1 設備的選型原則 14
5.1.1 反應釜的選型原則 14
5.1.2 攪拌器的選型原則 14
5.1.3 輔助設備選型原則 14
5.2反應釜的選型和計算 14
5.2.1釜體及傳熱裝置 14
1.設計任務 14
2.設計依據 14
3.反應釜幾何尺寸的確定 14
4.夾套幾何尺寸的確定 15
5.釜壁厚的計算 16
6.夾套厚度的計算 17
7.水壓試驗應力校核 18
8.傳熱面積校核 18
9.釜相關數據 20
10.支座的選型 20
5.2.2攪拌裝置 21
1.設計任務 21
2.設計依據 21
3.攪拌器型式及轉速 21
4.攪拌器軸功率 21
5.2.3 釜的傳動裝置 22
1.電動機的選用 22
2.減速機的選用 22
3.凸緣法蘭 22
4.安裝底座 22
5.機架 22
6.軸封裝置 22
5.3中和釜的選型和計算 23
5.3.1釜體 23
1.設計任務 23
2.設計依據 23
3.中和釜幾何尺寸的確定 23
4. 釜壁厚的計算 24
5.水壓試驗應力校核 24
6.釜相關數據 24
7.支座的選型 25
5.3.2攪拌裝置 25
1.設計任務 25
2.設計依據 25
3.攪拌器型式及轉速 25
4.攪拌器軸功率 25
5.3.3釜的傳動裝置 26
1.電動機的選用 26
2.減速機的選用 26
3.凸緣法蘭 26
4. 安裝底座 26
5.機架 27
6.軸封 27
5.4洗滌釜的選型和計算 27
5.4.1釜體 27
1.設計任務 27
2.設計依據 27
3.洗滌釜幾何尺寸的確定 27
4.釜壁厚的計算 28
5.水壓試驗應力校核 28
6.釜相關數據 29
7.支座的選型 29
5.4.2攪拌裝置 29
1.設計任務 29
2.設計依據 29
3.攪拌器型式及轉速 29
4.攪拌器軸功率 29
5.4.3釜的傳動裝置 30
1.電動機的選用 30
2.減速機的選用 30
3.凸緣法蘭 31
4.安裝底座 31
5.機架 31
6.軸封 31
5.5原料計量槽 31
5.5.1丙烯酸計量槽 31
5.5.2氫氧化鈉計量槽 31
5.5.3殼聚糖計量槽 31
5.5.4碳酸氫鈉計量槽 31
5.5.5乙醇計量槽 31
5.6離心機 32
第6章 其他設備的選型和計算 33
6.1反應釜的附屬設備 33
6.1.1筒體法蘭 33
6.1.2人孔 33
6.1.3設備接口 33
6.1.4視鏡 33
6.2輔助設備 34
物料輸送泵 34
第7章 車間布置 35
7.1 車間布置設計依據 35
7.1.1 應該遵守的設計規范和規定 35
7.1.2 基礎資料 35
7.2 車間布置設計原則 35
7.3 車間布置設計內容 36
7.3.1 車間整體布置 36
7.3.2 車間設備布置 36
第8章 三廢處理 37
8.1 設計采用標準 37
8.2 三廢處理 37
結 論 39
致 謝 40
參考文獻 41
附錄 42
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