年产100吨三氯蔗糖

年生产100吨三氯蔗糖脱酰车间工艺设计答辩人：黄程远指导老师：周小柳（副教授）项目背景三氯蔗糖是一种非营养型的强力甜味剂，三氯蔗糖以蔗糖为原料，经过分子结构改造而制备，甜度纯正，安全性高、不龋齿、稳定性好，不产生热量，添加在食品中对人体没有毒副作用，绿色环保。目前，我国高度甜味剂市场主要由糖精、甜蜜素、阿斯巴甜、安赛密、甜菊糖占据，三氯蔗糖、甜菊苷等也占据一定的份额。从长远看，三氯蔗糖的发展前景最大。因为三氯蔗糖是以蔗糖为原料经氯代而制得的一种高度甜味剂，具有很多的优点。从原料看，我国蔗糖产量居世界前三位，三氯蔗糖的原料供应充足。从环保效果来看，每生产1t三氯蔗糖可以节约耕地约266.64万m2。我国长期依赖进口，因此被市场看好。广西是我国盛产蔗糖的区域，2009年蔗糖产量约800万吨，占全国蔗糖总产量的60%强，有良好的蔗糖资源。目前，广西尚无一家三氯蔗糖生产厂家，因此在广西上三氯蔗糖生产装置具有得天独厚的条件。甜味剂性价比产品名称市场价格（元/kg）甜度达到同样甜度时的价格（元）蔗糖6.81.06.8葡萄糖5.00.86.25纽甜250015001.66三氯蔗糖10006501.52市场分析国内市场现状我国是甜味剂使用大国，甜味剂使用总量高达15万吨/年，近几年才开始使用蔗糖素，目前蔗糖素的使用仅占其中的1%左右。以糖尿病为例，据统计目前我国有1500-2000万糖尿病患者，仅此一项就需要13万吨/年的甜味剂替代蔗糖，才能满足他们的需求。近年我国市场蔗糖素的需求量每年以超过10％左右的速度在增长，并逐渐在取代一些纯化学合成的甜味剂。国内生产实例：江苏盐城捷康公司，产量为300吨/年（2009年实际产量100吨），常州市牛塘化工有限公司，规模产量为200吨/年，河北甜伴侣有限公司，规模产能约为200吨/年，国内总规模产量约为1000吨/年，实际产量低于该数字。国外市场现状世界上蔗糖素的主要生厂家为英国的Tate&Lyle公司，生产能力1700吨/年。三氯蔗糖在美国、加拿大的应用最为广泛，其应用范围包括碳酸饮料、无气饮料、酒类、甜食水果和蔬菜罐头、腌渍食品和调味汁、果酱、焙烤食品、冰棋淋、乳制品、早餐谷物食品、日常用甜味剂等。国际上，1991年加拿大首先批准使用三氯蔗糖，此后20年的时间发展迅速，目前已有包括美国、英国在内的多个国家和地区批准三氯蔗糖作为食品甜味剂在食品中广泛应用。生产方案的确定本设计涉及的是三氯蔗糖-6-乙酸酯脱乙酰基生成三氯蔗糖的生产工艺。经过综合分析，主要基于以下考虑：甲醇钠的碱性强于氢氧化钾或氢氧化钠，中和到一定的pH值，所需要的甲醇钠的量少，那么，引入到溶液中的Na+的量就少，只需要少量的阳离子交换树脂；在甲醇溶剂中脱酰基，实际发生的是酯交换反应，反应后生成的是乙酸甲酯，乙酸甲酯沸点较低，可通过蒸馏的方法去除，避免了后处理的麻烦。故在本设计中，采用的体系为甲醇钠/甲醇体系。主要生产工艺流程醇解反应蒸发浓缩离心分离结晶析出物料衡算物料衡算包括：脱酰流程、蒸发流程、分离流程。脱酰流程物料衡算生产原料三氯蔗糖-6-乙酸酯、甲醇钠、甲醇。反应物料衡算计算简图反应过程参数计算依据：本设计合成三氯蔗糖的转化率是85%反应原料配比为：三氯蔗糖-6-乙酸酯/甲醇=1kg/5L甲醇钠/甲醇=1kg/100L三氯蔗糖-6-乙酸酯+甲醇三氯蔗糖+乙酸甲酯反应釜物料衡算表组分进料（kg/d）出料（kg/d）三氯蔗糖-6-乙酸酯465.5669.83甲醇1841.291812.45甲醇钠23.2823.28三氯蔗糖0357.89乙酸甲酯066.68合计2330.132330.13热量衡算热量衡算包括：蒸发流程、分离流程。蒸发流程热量衡算混合液组分：三氯蔗糖、三氯蔗糖-6-乙酸酯、甲醇、乙酸甲酯。蒸发热量衡算计算简图蒸发釜三氯蔗糖、三氯蔗糖-6-乙酸酯甲醇、乙酸甲酯Q（釜底）三氯蔗糖、三氯蔗糖-6-乙酸酯（釜顶）甲醇、乙酸甲酯蒸发过程热量衡算表名称热量（kJ/h）×103升温所需热量8.37565℃下蒸发所需热量0.230传热损失1.345所需提供总热量9.950设备选型反应釜设备参数表名称相对参数反应釜容积4.00m3反应釜内径1600mm釜体高度1800mm反应釜壁厚8.00mm反应釜附属设备参数表名称相对参数封头内径1600mm封头高度425mm封头壁厚6.00mm搅拌器直径500mm搅拌器转速3.18r/s搅拌轴直径50mm环境保护废渣：分离出来不溶物，其成分是碳氢有机物，可以投入焚烧炉中焚烧，燃烧后只产生二氧化碳和水，对环境无污染。废水：主要有甲醇、乙酸乙酯有机溶剂，大部分回收重复使用，少量排放物均进行通过三级废水综合处理池进行无害化处理达标后排放。废气：甲醇有挥发性，在投入罐时会有部分挥发，通过在反应罐上方装有排气管道，通到三废处理车间进行处理。技术经济分析项目名称合计固定资产237.35万元/年流动资金1283.74万元/年总投资1521.09万元/年毛利润1066.80万元/年净利润664.09万元/年利润率43.7%投资回收期2.66年致谢在毕业设计过程中我遇到很多问题，首先要感谢我的指导老师周小柳老师的精心指导！同时感谢大学四年期间，所有细心教导过我的老师们，热心帮助我的同学朋友们！祝愿生化系全体老师工作顺利，身体健康！祝同学们马到成功，心想事成！愿母校早日更名大学！请评委老师们指正！