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摘 要

本设计是关于目标产物为柠檬酸钠的工业生产设计。当今，柠檬酸钠的应用面广、需求量大，而传统的生产工艺对环境造成很大的污染。故本课题以实现柠檬酸钠的清洁化生产为目标，具有很大的研究价值。

本设计采用钙盐一步法，对工艺流程做了些许优化，并进行了物料衡算与能量衡算，验证了工艺设计的合理性。而后根据工艺流程进行了全局换热网络的设计和优化，进一步节约了能量损耗，并绘制了PID图。根据工艺条件和生产目标进行典型设备的设计与计算并绘制了设备装配图。根据生产要求选择了厂址，设计并绘制了平面布置图。并对该项目进行经济分析，结果表明该项目的可行性。

本设计以柠檬酸发酵厂为母厂，运用其中间产物为原料，既节约了成本又因三废清洁而降低了环境污染。解决了传统工艺对环境的影响。

关键词：柠檬酸钠；工艺设计；钙盐一步法

Abstract

This design is the industrial production design of sodium citrate as the target product. Nowadays, sodium citrate is widely used and in great demand, but the traditional production process causes great pollution to the environment. Therefore, it is of great research value to realize the clean production of sodium citrate.

This design adopts one-step calcium salt method，which has been slightly optimized. The material balance calculation and energy balance calculation are carried out to verify the rationality of the process design. Then, to save the energy, the design and optimization of the global heat exchange network are carried out, and draws the PID diagram. The design and calculation of typical equipment are carried out by process conditions and objectives. Then, draw the assembly drawing. According to the production requirements to choose the site, design and draws the layout plan. At last carries on the economic analysis which shows the feasibility of the project.

This design takes citric acid fermentation plant as the parent plant , the use of intermediate products as raw materials, both to save costs and reduce environmental pollution because of waste cleaning. The impact of traditional technology on the environment is solved.

Key words: Sodium citrate ；Process design ；One-step calcium salt process

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 1

第1章 绪 论 1

1.1柠檬酸钠简介 1

1.1.1柠檬酸钠的性能特点 1

1.1.2柠檬酸钠的应用 1

1.2柠檬酸钠的生产方法 2

1.2.1各工艺路线的优缺点 2

1.3本设计所选用的工艺路线 3

1.3.1生产原理 3

1.3.2生产工艺 3

1.4设计意义 4

第2章 工艺设计 5

2.1物料衡算 5

2.1.1投料量计算 5

2.1.2物料衡算 6

2.2能量衡算 7

2.3工艺流程 9

2.3.1换热网络的设计 9

2.3.2节能措施的运用 11

2.3.3工艺流程总图 11

第3章 典型设备的设计与计算 12

3.1反应釜的设计与计算 12

3.1.1物料衡算及釜数计算 12

3.1.2釜几何尺寸的确定 13

3.1.3夹套几何尺寸的确定 13

3.1.4釜壁厚的计算 14

3.1.5夹套厚度的计算 15

3.1.6水压试验应力校核 15

3.1.7釜有关数据 16

3.1.8其他辅助设备选型 17

3.1.9设计结果汇总 20

第4章 厂区及车间布置 23

4.1厂址选择 23

4.2区域布置介绍 23

4.3建筑防火规范 25

4.3.1装置火灾危险等级划分 25

4.3.2建筑物耐火等级划分 26

4.4间距设计 26

4.5区域面积设计 27

4.6竖向设计 28

4.6.1竖向设计方式的确定 28

4.7工厂运输 28

4.7.1全厂货物运输量及运输方式的确定 28

4.8车间布置 29

4.8.1车间平面布置 29

4.8.2车间立面布置 30

4.8.3车间典型设备的布置 30

第5章 三废处理 31

5.1三废总量一览 31

5.2废固处理 31

5.2废液处理 31

第6章 技术经济性评价 33

6.1投资估算 33

6.1.1建设投资估算 33

6.2产品成本估算 39

6.2.1原料及辅助材料费用估算 39

6.2.2燃料及动力费用估算 40

6.2.3职工薪酬及福利费用估算 40

6.2.4产品成本费用估算汇总 41

6.3销售收入 42

6.4财务分析 42

6.4.1财务分析报表 42

6.4.2财务分析指标 45

6.5经济核算结论 46

结 论 47

致 谢 48

参考文献 49

第1章 绪 论

1.1柠檬酸钠简介

柠檬酸钠，学名为2-羟基丙三羧酸三钠。分子式，相对分子质量为294.10，白色立方系结晶或者粉末，无嗅清凉味咸，易溶于水，常温下状态稳定，在潮湿空气中微有潮解性，加热至150℃失去结晶水，水溶液为弱碱性。^[1]

1.1.1柠檬酸钠的性能特点

其作为最重要的柠檬酸盐，具有多种优良性能。^[2]

表1.1 柠檬酸钠性能特点

1.1.2柠檬酸钠的应用

柠檬酸钠在市场上的广泛应用见下表：

表1.2 柠檬酸钠应用

1.2柠檬酸钠的生产方法

目前，生产柠檬酸钠的方法有柠檬酸 氢氧化钠、柠檬酸 纯碱、柠檬酸 小苏打、柠檬酸钙 纯碱和其他方法。^[10]

1.2.1各工艺路线的优缺点

表1.3 各工艺路线优缺点

1.3本设计所选用的工艺路线

根据以上比较，本设计所选用的工艺路线为钙盐一步法。^[11]相比于原本较长的工艺流程，通过调整控制反应条件可以简化工艺流程，降低生产成本，提高产品质量及转化率。

1.3.1生产原理

钙盐一步法生产柠檬酸钠的原理是运用碳酸钙和柠檬酸钙在水中溶解度的差异，使碳酸钙不断地以沉淀的形式析出，促进反应不断正向进行^[11]。

反应方程式为：

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