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1、目录摘要1Abstract2第1章甜味剂概述31.1性质31.1.1糖精钠的物理性质31.1.2 糖精钠的化学性质31.1.3 糖精钠的检测41.1.4 糖精钠的安全性41.1.5致病性51.2发展简史及安全调查演变51.2.1发展简史51.2.2调查演变61.3糖精钠的用途9 1.3.1糖精钠在食品中的应用91.3.2糖精钠在饲料中的应用91.3.3糖精钠在其它工业中的应用10第2章糖精钠工艺生产设计112.1设计依据与设计原则122.2基础资料122.2.1基础性能122.3 工艺参数设计132.4 生产方法和工艺流程设计132.5 技术特点15第3章物料衡算163.1重氮反应釜的物料衡算
2、173.2置换釜的物料衡算193.3氨化釜的物料衡算213.4酸析罐的物料衡算223.5中和反应的物料衡算233.6物料衡算汇总25第4章热量衡算284.1 能量衡算原则284.2 重氮罐夹套式换热器换热量计算284.3 氨化罐夹套式换热器换热量计算28第5章设备设计与选型295.2方案选型305.3搅拌器的类型设计选型315.4重氮罐的设计及选型315.5氨化罐的设计和选型37第6章厂址选择和平面设计426.1厂址选择的原则426.2厂区概貌426.3车间布置设计的要求和原则426.3.1要求426.3.2、原则43第7章设计评价与总结45参考文献46附录一48英文文献翻译48附录二674、
3、设计的主要内容675）设计结果汇总表676、主要参考文献687、进度安排68附录三69第 1 页 共 78 页 年产3000吨甜味剂生产工艺设计摘要本文讲述了糖精钠的性质，存在形式，制备方案，检测，以及糖精钠在甜味剂中的地位，它的发现，发展，还有糖精钠在目前社会上各个领域的作用。本设计使用了苯酐法的工业生产方法，假设了一个年产3000吨的使用苯酐法生产糖精钠的厂商，并以此命题，进行设计。对整个生产过程中的原料，反应条件，反应过程，反应设备，衡算损失，回收利用等方面进行了整体研究计算。并绘制了CAD图。通过对这个设计的计算，基本了解糖精钠的性质，和整个工艺流程的确定，并进行分析和展望，从而让整个
4、厂商的工艺流程更加完善，绿色，经济效益高。目前我国糖精钠生产方法主要有四种：苯酐法，甲苯法，邻甲基苯胺法，苯酐二硫化物法。其中甲基苯胺法受到原料邻甲基苯胺来源限制，原料成本较高，因而不适合于工业化生产。苯酐二硫化物法由于邻二硫二苯甲酸结构上的空间障碍，与甲醇酯化需在高压釜中进行，反应条件较苛刻，对反应设备要求太高，只进行过中试，也没有实现工业化生产。而甲苯法和苯酐法比较，苯酐法生产糖精钠，在产品收率、产品质量和污染治理等方面有着其他方法不可比拟的优点，是比较适宜的生产方法。关键词：糖精钠，应用，生产，利用，效益 AbstractThis article tells the story of t
5、he nature of saccharin sodium, existence form, preparation, detection and the status of saccharin sodium in sweeteners Its found that the development and saccharin sodium in the role of every field in society at presentThis design USES the method in the industrial production of phthalic anhydride me
6、thod, assuming that the use of an annual output of 3000 tons of benzene anhydride method production manufacturer of saccharin sodium, and proposition, to carry on the design. On the whole production process of raw material, reaction condition, reaction process, reaction equipment, loss of balance, r
7、ecycling, etc, has carried on the overall research. And draw the CAD drawing. By the calculation of the design, a basic understanding of the nature of saccharin sodium, and the determination of the entire process, and analyzed and prospected, so as to let the vendor process more perfect, green, high
8、 economic benefit.At present our country saccharin sodium production method mainly has four kinds: phthalic anhydride method, method of toluene, methyl aniline method, method of benzene anhydride disulfide. One methylaniline was limited by adjacent methylaniline source materials, the raw material co
9、st is higher, and therefore not suitable for industrial production. and methanol esterification should be carried out in the autoclave, reaction conditions are harsh, the reaction equipment requirement is too high, only for pilot, did not realize industrialization production. And toluene and benzene
10、 anhydride method comparison, saccharin sodium benzene anhydride method production, the product yield, product quality and pollution control are incomparable advantages, other methods are more appropriate production method. Keywords: saccharin sodium，production，utilization，efficiency第1章甜味剂概述1.1性质糖精钠
11、是最古老的甜味剂。糖精于1878年被美国科学家发现，很快就被食品工业界和消费者接受。糖精的甜度为蔗糖的300倍到500倍，它不被人体代谢吸收，在各种食品生产过程中都很稳定。缺点是风味差，有后苦，这使其应用受到一定限制。化学名：邻苯甲酰磺酰亚胺钠英文名：Saccharin Sodium俗名：糖精钠或溶性糖精分子式： 分子量：241.21.1.1糖精钠的物理性质糖精钠为无色或白色的结晶、白色的结晶性粉末或为白色的粉末，味极甜，即使在10,000倍的水溶液中也有甜味。1.1.2 糖精钠的化学性质糖精钠，又称可溶性糖精，是糖精的钠盐， 带有两个结晶水，无色结晶或稍带白色的结晶性粉末，一般含有两个结晶水
12、，易失去结晶水而成无水糖精，呈白色粉末，无臭或微有香气，味浓甜带苦。甜度是蔗糖的500倍左右。耐热及耐碱性弱，酸性条件下加热甜味渐渐消失并可形成苦味的邻氨基磺酰苯甲酸，溶液大于 0. 026 则味苦。熔点:226-230 水溶性: 10g/100ml （20 时）性质描述: 糖精钠(128-44-9)的性状：无色至白色斜方晶系板状结晶或白色结晶性风化粉末。无臭或有轻微气味。味极甜，即使在10000倍的水溶液中仍有极强甜味，甜味阈值约0.00048%。易溶于水(1g/1.5ml)，微溶于乙醇(1g/50ml)。1.1.3 糖精钠的检测精钠为无色结晶或白色结晶性粉末；无臭或微有香气，味浓甜带苦；易
13、风化，在水中易溶，在乙醇中略溶，具体鉴别方法如下：（1）取本品0.5g，加水10mL，加稀盐酸1mL，放置1h，滤出生成的白色结晶性沉淀，充分水洗后在105干燥2h，其熔点是226-230。（2）取本品20mg与间苯二酚40mg混合，加硫酸10滴，静置，加热混合物显深绿色时冷却，然后再添加水10mL和氢氧化钠试液10mL溶解后，溶液发出绿色荧光。（3）将本品0.1g溶解于5mL氢氧化钠试液，静置加热后蒸发干燥，而且以不炭化为度，小心熔解，至已不发生氨的臭气后放冷。将残留物溶解于约20mL水中，用稀盐酸中和后过滤，在滤液中加氯化铁试液1滴时呈紫或红紫色。（4）将本品灰化后得到的残留物，呈钠盐的常
14、规鉴定试验反应。1.1.4 糖精钠的安全性1958年，美国食品药品管理局（FDA）开始对食品添加剂的使用进行管理，当时糖精已经能够在美国广泛使用了，因此它被列入最早的675种“公认安全”（GRAS）的食品原料名单之中。1972年，美国FDA根据一项长期大鼠喂养实验的结果决定取消糖精的“公认安全”资格。1977年，加拿大的一项多代大鼠喂养实验发现，大量的糖精可导致雄性大鼠膀胱癌。为此，美国FDA提议禁止使用糖精，但这项决定遭到国会反对，并通过一项议案延缓禁用。1991年，美国FDA根据一些研究结果撤回了禁止糖精使用的提议。但由于上述原因，在美国使用糖精仍需在标签上注明“使用本产品可能对健康有害，
15、本产品含有可以导致实验动物癌症的糖精”。在国际上，糖精的使用也因为这些关于大鼠致癌的研究发表后受到一定影响，欧美国家糖精的使用量不断减少。但仍有人持不同观点，认为糖精是安全的。中国政府也采取压减糖精政策，并规定不允许在婴儿食品中使用。JECFA规定糖精的ADI值为每日每千克体重05mg。1.1.5致病性糖精，曾是一种饱受争议的甜味剂。研究人员曾对它做过一些动物实验，实验结果表明该物质具有致癌作用（主要引发膀胱癌，还可能引发子宫癌、卵巢癌和皮肤癌等），因此FDA于1977年明令禁用该物质。但因餐饮行业（以及节食者）的坚持，糖精至今仍在市场上出售。但到了20世纪90年代末，包含糖精的产品包装上均贴
16、有警告标签，指出糖精对实验室动物具有致癌作用。而美国热量控制委员会指出，人们不会像老鼠一样患上膀胱癌，因此，应该除去这个警告标签。在2000年，美国国会废除了相关法规，糖精产品不必进行健康警告标签。而具体情况我将在下一段进行详细解释1.2发展简史及安全调查演变1.2.1发展简史人们日常生活中经常食用的糖是从甘蔗、甜菜等植物中提炼出来的。植物界中还有一些比蔗糖更甜的物质。原产南美洲的甜叶菊，比蔗糖甜200300倍；非洲热带森林里的西非竹竽，果实的甜度比蔗糖甜3000倍；非洲还有一种薯蓣叶防己藤本植物，果实的甜度达蔗糖的90000倍。只是，这些比蔗糖甜成千上万倍的物质，我们平时很少见到。我们平常用
17、的比蔗糖还甜的物质是糖精，它比蔗糖要甜300500倍。从化学角度来看，糖和糖精简直是风马牛不相及。只有一点是相同的，那就是它们都带有甜味。糖精是怎么被发现的呢？1879年，约翰霍普金斯大学研究生Constantin Fahlberg正在继续其甲苯系列衍生物合成研究。一天午餐时候，他发现手中的面包格外的甜，于是边对合成的系列甲苯化合物进行分析，最后发现了糖精。这个偶然的发现给法利德别尔格开辟了一条通向新的发明的道路。从此，他集中全部精力，一心去研究这个煤焦油中提取出来的物质。他从又黑、又粘、又臭的煤焦油中提炼出甲苯，经过硫酸磺化、五氯化磷和氨处理后，再用高锰酸钾氧化，最后经过结晶、脱水而得到了一
18、种特别甜的白色结晶体。他把它叫做“糖精”，并测出它比蔗糖要甜300500倍。法利德别尔格立即宣布了他的发明，并在美国获得了专利。1886年，这位化学家迁居德国，并在那里建立了世界上第一个从煤焦油中提炼糖精的工厂。糖精就此开始闯入了人们的生活之中。但是却因为其有安全隐患而广受非议。1.2.2调查演变早在1912一1932年,就有人对糖精钠作了生物化学实验,说明精糖钠对人体血糖、肾功能以及蛋白质、维生素的利用方面,均无不良影响,所以1950年以前都认为对人体无害幻。近三十多年来,不断有关糖精钠致癌的报道。70年代以后,关于搪精钠的争议成为世界性的大事,许多国家不允许再使用糖精钠或受到消费者的抵制。
19、FAO/WHO的联合食品添加剂专家委员会(JECFA)21次至28次会议(1977一1954),通过对糖精钠在生物化学、药物动力学、致突变性、流行性病学和致癌性等多方面研究报告,虽未得出令人信服的一致性结论,但将原来规定的每日最高摄取量(ADI值)smg/kg体重天,暂定为02.5扭g/kg体重天。美国议会早已决定禁止使用糖精钠,但目前仍处于暂缓执行期,一再延长禁止销售日期,以便有更多的时间进行实验。近若干年,其它多种类型甜味剂在美国的广泛使用,特别是一些安全性的非糖低卡甜味剂(如蛋白糖等)的使用，使糖精钠不再受到消费者的青睐。在我国,对糖精钠的安全性讨论由来已久。1973年,就开始对糖精钠的
20、毒性进行了一系列的流行病学和毒理方面的研究,并进行糖精钠与膀脆癌关系的调查。国内外关于糖精钠安全性的争议延续至今,未取得一致意见。由于我国人民生活水平钓现状,广大消费者对各类甜味剂的需求还在不断增加,食糖净进口,由1950年的76万吨,上升到1980年的548万吨;糖精钠的需求也略呈上升趋势,年产量达800。吨左右(出口量只占约10、15%)。在我国目前无更安全、非生热量甜味剂完全替代的情况下,为确保人民身体键康,糖精钠做为食品添加剂,国家标准GB276O一86规定:糖精钠用于茜菜、调味酱汁、浓缩果汁、蜜饯、配制酒、冷饮、糕点、饼干、面包中,最大限量为0.159/kg(浓缩果汁按浓缩倍数的80
21、%加入);白开水或盐汽水中最大加入量不得超过0.089/kg。同时,卫生部食品添加剂卫生管理办法(1987)还规定:“专供婴儿的主辅食品除按规定可加入强化剂外,不得加入人工合成甜味剂、色素、香精、谷氨酸钠及不适宜的添加剂等。”。另外,病人食品和大量食用的主食(例如馒头、发糕等)也都不应使用糖精钠。1987一1989年,连续三年,我们对多类食品中的糖精钠含量,采用高效液相色语法,进行了检测分析。据报道曲,在美国,糖精钠主要也用于食品和医药等行业中,大约61%用于无醉饮料约20%用于食品甜味剂,19%用于其它食品和饮料。也就是说约有6080%的糖精钠用于食品饮料中。我们选取该比例范围内的国内生产(
22、含合资生产)、销售的食品饮料果味果汁汽水、可乐、果汁饮料、浓缩果汁、固体饮料、配制酒和调味品等7类134种(批次)样品的糖精钠含量检测结果进行分析评价(详见附表),借以反映我国目前糖精钠使用现状及趋势。1,各类食品饮料中糖精钠评价在检测分析的7类食品饮料中,虽然固体饮料类、调味品类的糖精钠合格率均达100%,由于产品数量过少,缺乏代表性、不足以全面反映该二类的真实情况。剩余的5类中,可乐类、浓缩果汁类情况较好,糖精钠含量合格率均在80%以上;果汁饮料类次之,合格率超过60%;果汁果味汽水类、配制酒较差。从食品饮料的档次来看,高、中档食品饮料比低档食品饮料糖精钠含量的合格率要高。2.各年度糖精钠
23、评价在1987一1989的三年中,七类食品饮料中糖精钠含量的合格率的曲线呈“V”型,1988年处于底谷(见图3)。该情况说明糖精钠含量合格率曾一度下降的趋势已得到了初步制止,呈现良好的回升前景,这也是“治理整顿”取得的成果。近年米,由于技术监督,工商、物价、卫生、消费者协会等多方面的共同努力,积极配合,遏制了伪商品的生产、流通和销售,保护了国家和消费者的利益与健康,打击了不法行九也使生广者、销售者增强了质量意识。但是1989年的糖精钠含量合格率仍未回升到1987年的原来水平。极端现象评价在7类食品饮料中,有14种（占总数10.5%）糖精钠未检出,特别是高档可乐。这是一可喜的现象,说明一些生产厂
24、家了已认识到糖精钠的不安全性对提高产品质童蔺出口创汇的影响,已采取相应措施。未检出糖精钠的食品饮料并不很多,而且100%是在高档商品中。不合格率最多的也是目前销售量最大的饮料，极端超标也是出现在这里有5种(占总数的3.8%)超过国家标准2倍以上,最多超过标准3倍以上,都是中、低档的汽水和配制酒。这些严重超标准的食用饮料已无法正常饮用。 4小结糖精钠的作为人工合成甜味剂使用,其食用及安全性越来越引起人们的重视,同时也越来越受到许多国家和消费者的禁用和抵制,我国严格规定了使用限量。在分析评价的国产7类食品饮料中,糖精钠含量三年来(1987一1989)气的总体合格率68.6%;虽然,1989年糖精钠
25、的合格率已有所回升,但还需坚持努力。就生产企业来看,大中型企业的产品,要比小型、集体、联营企业和乡镇企业等的产品中糖精钠合格率要高。不合格产品大都出现在中、低档的食品饮料中造成糖精钠含量不合格的原因,除生产部门因一些甜味剂(如蔗糖、果糖等)供应紧张,价高,而以糖精钠替代;或片面追求低成本;或设备木完善、配方不稳定以及无严格检验,忽视质量观念等之外,在正确认识糖精钠同时,还需合理使用糖精钠,我国这是应引起关注的一个问题。我国国家标准GB276。一86规定糖精钠最大使用量为。.080.159/kg,产品甜度最高仅能达到2.44.5%,远远达不到人们对各类产品所需甜度的要求(如饮料的甜度通常为7、1
26、0%),再加上品种欠佳及安全性的忧虑,单独使用糖精钠,或仅能得到甜度不足,味质欠佳的食品饮料,或是违法过量使用。只用糖精钠时,用量仅能在0.020.03%以下,所以糖精钠常与山梨糖醇、甘草酸、葡萄糖等一起使用。此外,也常作为蔗糖补助剂使用。如果将糖精钠与其它甜味剂一起使用,甜味有叠加的效果,甜度较高,又不会超过标准。1.3糖精钠的用途1.3.1糖精钠在食品中的应用在我国，目前糖精的用途广泛，包括用在糖果、面包、饼干、蛋糕、果酱、果冻、汽水和可乐等食品，饲料和牙膏等诸多方面。糖精目前仍主要应用在软饮料。美国约有60的是用在饮料上的，还有20的用在餐桌甜味剂上，有20的是用在口香糖、果冻等其他食品
27、。随着科技的进步，越来越多的新型甜味剂的开始逐步代替糖精，同时也由于糖精的安全性存在一定得争议，使得糖精的应用受到很大的限制，但由于糖精价格低廉，性质稳定，使其仍然具有一定的竞争力，占据一定的市场份额。在蜜饯，炒货，腌渍食品中糖精的用量也占有相当的比例，在这类产品中添加一定量的糖精，能有效地提高产品的风味特色，又不失口感。1.3.2糖精钠在饲料中的应用人喜欢甜味物质，同样，其他生物对甜味也非常敏感，糖精是一种良好的食欲增进剂，因此糖精常常用作畜禽饲料的添加剂。猪喜欢甜味物质，国外有关资料认为，育肥猪每千克配合饲料中添加0.05克糖精，可使猪的日增重提高6.4，每增重1千克，饲料消耗和成本分别减
28、少4.8和3.5；哺乳母猪口粮中添加60毫克/千克的糖精，可有效防止哺乳期厌食症和过渡掸膘，并可提高泌乳率。一般认为，仔猪料中糖精用量以150-200毫克/千克为宜。马玉胜等在肉兔日粮中添加0.03%的糖精，能明显提高肉兔的采食量和日增重，并能提高饲料的利用率，对降低成本、提高经济效益具有明显效果，若再增大浓度和饲喂剂量，反而会影响采食量和日增重。在牛羊家畜的饲草中，使用一定量糖精溶液浸泡的青干草，会使青干草更加香甜，能有效增加牛羊的采食量，国内有研究表明，使用糖精浸泡的青干草喂养的羊羔，其增重速率明显高于对照组。目前市场上的饲料用甜味剂产品种类很多，通常是用糖精加载体或糖精加甜味增效剂加载体
29、，经复配加工而成。但因其成本的因素和加工工艺的限制，风味一直不是十分理想。少量添加因其甜度不够，且混合不均匀，起不到明显的诱食效果；加量添加因其后苦味或苦涩味，反而影响饲料的适口性。 1.3.3糖精钠在其它工业中的应用糖精在牙膏中的应用糖精钠在牙膏中的作用是掩盖其它成份带来的不愉快的后味，并给人以甜感。糖精钠的甜度很高，并且溶解度很好，能均匀分散在牙膏体系中。同时，由于糖精的稳定性好，对PH温度的变化不明显，长时间放置不会影响甜度，能很好的适应牙膏较长的货架期。在香精的作用下，糖精能保持其高效甜度，掩盖一些成分如中药类的苦味。中间体DEP对镀镍层性能的影响炔胺类光亮剂与糖精的协同作用能优化镀镍
30、效果，但目前对光亮刹协同作用优化镀镍工艺的研究不多。有研究人员采用赫尔槽实验及正交试验讨论了次级光亮剂DEP及初级光亮剂糖精对镀镍层光泽度、整平性能及镀镍液分散能力的影响，并确定了合适的镀镍工艺：结果表明，DEP与糖精的协同作用会使镀镍层的光泽度与整平性能得到大幅提高，但对镀液分散能力影响较复杂随着镀液中DEP含量与糖精含量的增加，镀液分散能力都是先减小后增加；升高温度有利于从既含有糖精又含有DEP的镀液中得到分散良好的镀层得到DEP光亮镀镍的合适工艺条件为：0.2-l L糖精、9.6-19.1 mg/L DEP、温度55。直流电沉积法制备纳米晶体镍采用直流电沉积法制备了纳米晶体镍，用TEM和
31、X-射线衍射等方法研究镀镍层的微观结构，实验结果表明，在瓦特型镀镍液中，添加适量浓度的糖精并提高电流密度，可以获得纳米晶体镍，提高糖精浓度和电流密度，导致镀镍层的晶粒尺寸减小，显微硬度升高，同时，镀镍层形成了(111)和(200)双织构。第2章 糖精钠工艺生产设计2.1 设计依据与设计原则本设计课题研究的是糖精钠工艺设计中的重氮化，氨化两个流程，该流程是在第二车间进行的。以甲酯为原料，参考工艺生产中成功的经验和科研最新成果，以及我们实习所知道的知识，对所目前现行的糖精钠生产方法和工艺流程进行分析比较，依任务书要求完成年产3000吨糖精钠生产车间适宜的工艺流程和确定适宜的操作条件设计，选择合适的
32、生产设备，并进行科学和合理的配置。应本着“工艺先进，技术可靠，系统科学，安全环保”等原则，既能在一方面获得更多产率的糖精钠，创造更高的经济效益，也能在一方面保护环境，减少工人职业病触发概率。还能另建设投资最大限度的得到利用，获得更好的社会效益。2.2 基础资料2.2.1 基础性能糖精钠为无色或白色的结晶、白色的结晶性粉末或为白色的粉末，味极甜，即使在10,000倍的水溶液中也有甜味。糖精钠，又称可溶性糖精，是糖精的钠盐， 带有两个结晶水，无色结晶或稍带白色的结晶性粉末，一般含有两个结晶水，易失去结晶水而成无水糖精，呈白色粉末，无臭或微有香气，味浓甜带苦。甜度是蔗糖的500倍左右。耐热及耐碱性弱
33、，酸性条件下加热甜味渐渐消失并可形成苦味的邻氨基磺酰苯甲酸，溶液大于 0. 026 则味苦。熔点:226-230 水溶性: 10g/100ml （20 时）性质描述: 糖精钠(128-44-9)的性状：无色至白色斜方晶系板状结晶或白色结晶性风化粉末。无臭或有轻微气味。味极甜，即使在10000倍的水溶液中仍有极强甜味，甜味阈值约0.00048%。易溶于水(1g/1.5ml)，微溶于乙醇(1g/50ml)。2.2.2功用在我国，目前糖精的用途广泛，包括用在糖果、面包、饼干、蛋糕、果酱、果冻、汽水和可乐等食品，饲料和牙膏等诸多方面。糖精目前仍主要应用在软饮料。美国约有60的是用在饮料上的，还有20的
34、用在餐桌甜味剂上，有20的是用在口香糖、果冻等其他食品。目前市场上的饲料用甜味剂产品种类很多，通常是用糖精加载体或糖精加甜味增效剂加载体，经复配加工而成。但因其成本的因素和加工工艺的限制，风味一直不是十分理想。少量添加因其甜度不够，且混合不均匀，起不到明显的诱食效果；加量添加因其后苦味或苦涩味，反而影响饲料的适口性。2.3 工艺参数设计根据本课题所设计的生产任务，参考相关第一线经验和资料，拟定操作工艺的参数如下重氮锅操作条件：甲酯和亚硝酸钠必须缓慢加入温度保持在15以下亚硝酸钠比重和甲酯比重相同重氮液应为黄色溶液置换锅操作条件：温度保持在10以下二氧化硫的温度小于40%，浓度在0.8%为宜氨化
35、锅操作条件在10时加水氨化，反应温度在70左右PH值保持在9以上静置后取下层铵盐液为邻甲酰苯磺酰亚胺铵溶液2.4 生产方法和工艺流程设计生产方法确定现在工业上现行的糖精钠生产方法主要有四种，按照生产主要原料的划分为苯酐法和甲酯法邻甲基苯胺法和苯酐二硫化物法本设计采用的是相对优秀的苯酐法。工艺流程图见下图本篇设计的主要内容是二车间的重氮化和氨化，所以主要流程如下 工艺流程说明：先将由水、硫酸与盐酸配制好的混酸置于重氮锅内，冷却后开始缓加甲酯和亚硝酸钠溶液的混合液，重氮温度保持在 15以下，反应终点时淀粉碘化钾溶液显淡紫色，产物为邻硫酸（盐酸）重氮苯甲酸甲酯溶液（简称重氮液）。在置换锅内将重氮液降
36、温至 10，加入硫酸铜，通二氧化硫进行置换，析出邻亚磺酸苯甲酸甲酯，约 1 h 后用 H 酸测试反应终点应褪色。然后加入甲苯，通氯气氯化，以 2%联苯胺乙醇溶液测试显深墨绿色为终点，静置分层，有机层为邻甲酸甲酯苯磺酰氯甲苯溶液（简称磺酰氯）。依次将磺酰氯和水加入胺化锅，在 10时加氨水胺化，温度可达 70，pH 值 9 以上，静置后取下层铵盐液为邻甲酰苯磺酰亚胺铵溶液（简称胺化液）。将胺化液放入酸碱化锅内，加入甲苯和 30%的盐酸到 pH 值为 1，酸析后降温至 20，取甲苯层水洗去氯化铵得不溶性糖精甲苯溶液。将此溶液加热，加入碳酸氢钠中和，调 pH 值至 3.84，静置后取水层。然后流经第三
37、车间。2.5 技术特点该法的主要特点是产品收率高、产品质量稳定且有保证、污染能治理、生产周期比甲苯法短等。生产过程中还可以根据市场需要随时调整生产工艺，采用不用甲苯进行氯化反应或酸析反应，可以得到固体邻甲酸甲酯苯磺酰氯或不溶性糖精，两者都可以用作农药中间体。苯酐法的生产过程中虽然也存在各种类型的副反应发生，但其总的收率可达 80%以上，比甲苯法收率提高一倍以上。苯酐法生产则不存在邻甲苯磺酰胺和对甲苯磺酰胺等类似产物，产品质量优于甲苯法。苯酐法生产过程中存在的废物有：碱母液废水、含硫酸铜废酸水、含不溶性糖精废酸水、氨尾气、二氧化氮尾气、二氧化硫尾气、氯尾气、活性炭废渣、蒸甲苯废渣等，工艺废水量比
38、甲苯法少一倍。活性炭废渣可再生使用；蒸甲苯废渣可作防水建材辅助材料。回收的产物可作为原料继使用，也可作为产品销售。 第3章 物料衡算 基础数据： 生产规模为8000个小时3000吨糖精钠。所以有375kg每小时的产量。 本设计主要涉及的是第二车间的反应，第二车间的分子量以及部分数据如下。邻氨基苯甲酸甲酯 分子量151 密度为 1.168g/ml邻亚磺酸苯甲酸甲酯 分子量200邻甲酸甲酯苯磺酰氯甲苯 分子量234.5邻甲酰苯磺酰亚胺铵溶液 分子量200不溶性糖精 分子量183（注不包括结晶水）糖精钠 分子量205（不包括结晶水） 采用的反应物有30%的盐酸0.1mol/L的亚硝酸钠。20%质量分
39、数的氨水。99%纯度的小苏打其中亚硝酸钠溶液需要配置。3.1重氮反应釜的物料衡算 一份子甲酯 重氮液 （与两分子的酸）亚硝酸钠 重氮反应釜甲酯盐酸水其中由于反应过后的溶液会让淀粉碘化钾溶液变色，所以则溶液中依旧存在亚硝酸钠，也就是可知亚硝酸钠为稍微过量。按照1:1.005来计算。又有重氮反应中的酸液需要过量，已知反应后的重氮液基本上是呈中性，所以大概过量50%也就是1:2.5。按照每小时流经的液体为Xmol来算则可以得出甲酯的质量=151X亚硝酸钠的质量=1.005X69=69.345X盐酸的质量=2.5X36.5=91.25X亚硝酸钠溶液中水的质量=10X18=180X盐酸中水的质量=91.
40、25X/37=212.92X又可知此重氮反应因为反应物过量，所以反应程度很高，按照99.9%算基本上可以忽略不计算为100%反应后结果为重氮液质量=198.5X反应生成的水=36X氯化钠=58.5X所以衡算结果如下：设备入料质量出料质量重氮釜甲酯151X重氮液198.5X亚硝酸钠69.345X亚硝酸钠0.345X盐酸91.25X盐酸18.25X水392.92X水428.92X氯化钠58.5X衡算无误 所以此时重氮液为198.5X然后流经置换锅。 3.2置换釜的物料衡算有置换锅内的 一分子重氮液邻亚磺酸苯甲酯璜酰氯 硫酸铜甲苯二氧化硫璜酰氯废气废水置换釜 重氮液氯气有知邻亚磺酸苯甲酯是被析出的，
41、其中杂质非常的少，无机层也基本上被处理了，所以生成的邻亚磺酸苯甲酸甲酯基本上没有杂质的，但是因为其中的反应是通了二氧化硫进行磺化，二氧化硫的溶解程度和反应中存在的各种误差造成并不能完全反应，所以必然存在一定的损失。按照苯酐法生产糖精钠的总收率是80%以上来估测，大概损失在5%附近。其中还有抽滤的0.5%还包含了析出时的损失，所以得出产生的邻亚磺酸苯甲酸甲酯的质量是 200X95%=190X 190X99.5%=189.05X。 由于氯气需要过量不过参与反应的氯气。 于是有 参与反应的氯气质量为：189.05/20071=67.11X 反应之后的酸的质量为：189.05/20036.5=34.5
42、0X 反应后璜酰氯的质量为：221.66X 由于加入过量甲苯作为溶剂。 已知甲苯的密度为870g/L 切甲苯作为溶剂不参与反应，但是预防氯气的大量剧烈反应所以需要按照邻亚磺酸苯甲酸甲酯质量分数为20%来计算。 则甲苯的质量为：189.055=945.25X 其中氯气是可以反复利用的，所以加入过量氯气保证反应可一个充分进行，则可以得出反应收率在99%以上，则忽略不计。设备进料质量出料质量置换釜邻亚磺酸苯甲酸甲酯189.05x璜酰氯221.66X氯气（过量）67.11X（）氯气甲苯945.25X盐酸34.50X甲苯945.25X衡算基本无误 于是衡算如下之后静置分层，分离有机层和无机层。损失为0.
43、5%所以有实际上收获的璜酰氯质量为：221.66X（1-0.5%）=220.55X3.3氨化釜的物料衡算 有氨化釜内发生的反应: 一份子璜酰氯一分子氨化液 需要3分子的氨水。氨水与水的混合氨化釜 璜酰氯氨化液 甲苯此反应的注意事项为反应之后的PH值必然大于9，且反应之前的氨水按照18%以上的质量分数来算。我们选用的是20%的氨水。已知氨水的Kd=1.810-5所以求出反应过后氨水浓度为：5.5610-4mol/L然后计算出采用的氨水的物质的量浓度为0.13mol/L设需要添加的氨水的体积为YL则经过以上条件计算得出Y=21.84XL投入的氨水（碱）的质量为：0.13X21.84=99.1445
44、X投入的氨水（水）的质量为：499.1445X=396.578X反应之后剩下的氨水（碱）的质量为：0.0425X参与反应的物质的量为0.94mol则反应产物的质量为：氨化液：188.10X甲醇：0.9432=30.08X氯化铵：0.9453.5=50.29X反应之后生成的水质量：0.94318=50.76X甲苯因为不参与反应所以和置换釜内的质量保持不变衡算如下设备入料质量出料质量氨化釜璜酰氯200.55X氨化液188.10X氨水99.1445X氨水0.0425X水369.578X甲醇30.08X氯化铵50.29X水444.338X甲苯质量945.25X并排出衡算基本无误然后需要静置取下层，所以
45、有实际流出的氨水质量为188.10（1-0.5%）=187.16X因为此反应氨水以过量来计算，所以基本上反应在99%以上，则基本上不考虑反映损失。3.4酸析罐的物料衡算 酸析，基本算是一个物理性质的反应。反应之后的物质基本上没有杂质，实际上是除去了胺化反应之后多余的杂质。 酸析时候需要考虑保持PH值为1 基本上酸析需要加入的是30%质量分数的盐酸。 所以酸液的物质的量浓度为11.74mol/L 由于需要加入甲苯调节PH有氨化液忽略不计来算。设1L盐酸需要加入甲苯的体积为ZL于是有 11.74/（1+Z）=0.1代入求出Z=116.4L所以盐酸和甲苯的体积比为1：116.4又有酸析需要加入过量的盐酸，但并不参与反应，并且酸析析出的不溶性糖精非常的纯，所以此时按照过量来算，并且此时的盐酸可以反复使用。则在这个时候暂时不考虑盐酸的量基本上创造一个高酸度环境即可。则物料衡算如下设备进料质量出料质量酸析装置氨化液187.16X不溶性糖精171.25X盐酸34.894X()氯化铵51.146X甲苯 忽略衡算基本无误因为有酸析加上水洗去的氯化铵所以基本上会有1%的损失所以实际产出的不溶性糖精的质量为
