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化工与药学院
化工工艺学课程设计

设计题目: 牛磺酸加成反应器的设计
专业: 化学工程与工艺
学号:
学生姓名:
指导教师: 郭孝天
2011年12 月26日
第一章设计任务综述
设计题目:
牛磺酸加成反应器的设计
、设计任务及操作条件
1、设计任务:
环氧乙烷处理能力(进料量): 6000 吨/年
生产时间: 8000 小时/年
2、操作条件
控制反应温度70~75℃
反应压力≤
反应器出口pH值≥


基准温度为25℃
物料流量取单位时间(1h)的流量
3、物料的物性参数
物料
分子量
密度
熔点
燃烧热
纯度(工业一级)
%
环氧乙烷


-


亚硫酸氢钠



0
羟乙基磺酸钠

——
191
——

、设计内容:
1、物料衡算,确定反应器的体积类型,样式及其各种参数。
2、热量衡算,确定反应器是否需要传热以及传热的方式等。
3、反应器的辅助设计
4、画出反应器的设计图
第二章综述
牛磺酸(taurine),因最初来自牛的胆汁,故又得名牛胆酸、牛胆素,化学名称:2~氨基乙磺酸,呈白色结晶或粉末状,无毒、无臭,微酸味,溶于水,不溶于乙醇、***或***;熔点:328~329(分解);分子式:;结构式:,分子量:,CAS:[107-35-_7]。
牛磺酸是一种结构简单的含硫氨基酸,它以游离形式大量存在于人和动物的几乎所有脏器中,其中以脑、心脏及肌肉中含量最高,是人和动物的重要营养物质,具有特殊的药理作用和生理功能,可消炎、镇痛、解热、抗惊厥、降血压、降血糖、维持正常机能、调节神经传导、调节脂类消化与吸收,并能参与内分泌活动,增强脏收缩能力,提高人体免疫力等。牛磺酸可以体内合成,但婴幼儿时期因牛磺酸合成所需CSAD活性较低,合成量不能满足需要,必须通过食物或药物来加以补充,为此美国、日本等发达国家早已规定在全部婴幼JD-%制品中添加牛磺酸,一些保健饮品中也要适量添加牛磺酸。鉴于牛磺酸在医药和保健中的重要作用,单靠从生物体内提取牛磺酸已远远不能满足需求,。70年代中期,国外相继推出多种化学合成牛磺酸的方法。合成法较之天然提取牛磺酸具有产量大,成本低等优点,为牛磺酸的广泛应用奠定了物质基础。目前,美、日等发达国家牛磺酸的销量很大,已超过上万吨/年,其中90% 以上用作食品添加剂,饮料行业中的消费量也呈上升趋势,逐渐成为大众化产品。而我国上世纪80年代初才开始研制并小批量生产,虽然1990年牛磺酸获准用于食品添加剂,但国内销量一直不大,主要用于出口。随着牛磺酸应用范围的不断扩大及国内外需求量的增加,近年来国内对牛磺酸合成工艺路线研究较为活跃,在借鉴国外技术的基础上,经不断探索、改进,小试收率指标已接近世界先进水平,但工业化生产水平却始终徘徊在52—62%之间,有的企业生产水平甚至更低,导致成本高,效益低,严重制约了牛磺酸的生产和发展。为此,相关企业和科研人员有必要对以往的合成工艺路线进行归纳,比较和分析,达到相互借鉴,进一步改进和完善牛磺酸合成工艺的目的。
国内外尝试过的合成方法达l0种之多,根据所用原料的不同可归纳为五条合成工艺路线,具体如下:(1)乙醇***法:用乙醇***为原料,通过与酸反应或脱水环合,再与亚硫酸盐经磺化反应制得牛磺酸。(细分为:酯化法、卤化法、乙撑亚***法)(2)二***乙烷法:用二***乙烷为原料,与无水亚硫酸钠磺化,制得2一***乙磺酸钠,在加热加压条件下与氨反应得2—氨基乙磺酸钠,再经盐酸酸化得牛磺酸(3)环氧乙烷法:用环氧乙烷为原料,先与亚硫酸氢钠开环加成反应制得2一羟基乙磺酸钠,然后在加压加热条件下与氨反应,制得2一氨基乙磺酸钠,再用盐酸酸化得牛磺酸(4)乙烯基烷基酰***法:用乙烯基烷基酰***为原料,与亚硫酸氢钠进行磺化反应后,再经水解得牛磺酸。(5)二烷基噻唑法:将2,2一二***噻唑烷用过氧化氢氧化制得牛磺酸。
环氧乙烷法具体的生产过程如下:(1)亚硫酸氢钠的制备
羟乙基磺酸钠的制备
牛磺酸钠的制备
牛磺酸的制备
牛磺酸的分离与提纯该工艺的特点是技术含量高,生产成本低(比乙醇***工艺低大约5000元/吨),污染小,对设备和控制水平要求高。
该工艺由于生产成本低,环境污染小,正在逐步取代传统的乙醇***工艺,而成为牛磺酸的主流生产工艺。
第三章物料衡算

依据质量守恒定律,对设备或生产过程作为研究系统,对进出口处进