年产五百吨酒石酸生产工艺设计

年产五百吨酒石酸生产工艺设计

摘要

酒石酸（Tartaric Acid，化学名2，3-二羟基丁二酸，C4H6O6），是一种常见的有机酸，早期是由葡萄酒发酵副产物-酒石中提取的。酒石酸有着独特的物理化学性质，所以在食品、饮料、化工、轻工业等行业有着广泛的应用。酒石酸的生产有多种方式，传统的有机酸生产方式主要有：发酵法和化学合成法。迄今为止，酒石酸的生产方式除了天然提取法，主要还有化学合成法以及生物酶转化法。目前国内主要采用化学合成法，而生物酶转化法尚不普遍。无论是发酵法还是化学合成法，有机酸的分离、浓缩、提纯都是必要的步骤。传统提纯工艺包括沉淀、酸化、析出、结晶、离子交换等步骤，其过程中需要消耗大量的酸碱，并产生大量的固体废弃物。这些方法的缺点都不符合现代绿色化学节能减排的要求。为了实现绿色化工和节能减排的目标，我们需要一种更经济和环保的技术。

本设计在文献综述的基础上设计生产，主要采用葡萄皮渣浸提工艺。初步设计要求年产量500吨，参考了许多文献及数据，对整个生产过程做了物料衡算，主要设备进行了热量衡算，并对主体设备反应釜进行了设计，对生产工艺流程进行了优化，对车间进行了布置和规划。

设计经过多次调整和修改，得到许多数据和能控制的工艺参数，所得到的产品理论上符合设计要求。

关键词：酒石酸，生产工艺，化学合成工艺，绿色化工，节能减排

abstract

Tartaric acid (Tartaric Acid, chemical name 2, 3- hydroxy succinic acid, C4H6O6), is a common organic acid, early in the fermentation of wine from the by-product - tartaric acid extracted from the. Tartaric acid has a unique physical and chemical properties, so it has been widely used in food, beverage, chemical industry, light industry and other industries. There are many ways of tartaric acid production, the traditional organic acid production methods are: fermentation and chemical synthesis. So far, the production of tartaric acid in addition to natural extraction, chemical synthesis and biological enzyme conversion. At present, chemical synthesis is the main method in our country, but the method of enzyme conversion is not common. The separation, concentration and purification of organic acids are necessary steps in the process of fermentation and chemical synthesis. The traditional purification process includes precipitation, acidification, precipitation, crystallization, ion exchange and other steps, in the process of consumption of a large number of acid and alkali, and produce a large number of solid waste. The shortcomings of these methods are not in line with the requirements of modern green chemistry energy saving and emission reduction.

This design is based on the literature review of the design and production, the main use of grape peel extraction process. The preliminary design for an annual output of 500 tons, based on many literatures and data, the entire production process to make the material balance, the main equipment for the heat balance calculation, and the main equipment of reactor was designed, the production process is optimized, the layout and planning of the workshop.

The design has been adjusted and modified many times to get a lot of data and process parameters which can be controlled.

Key words: tartaric acid, production technology, chemical synthesis technology, green chemical industry, energy saving and emission reduction

摘要 I

abstract II

引言 1

1．文献综述 1

1.1酒石酸的基本性质 1

1.2 产品用途 2

1.3产品需求初步预测 3

1.4酒石酸提取方法概述 3

1.4.1酸提法 3

1.4.2酶解法 3

1.4.3电渗析法 4

1.4.4超声波提取法 4

1.4.5离子交换法 5

1.4.6复合技术 5

1.4.7有机溶剂萃取法 6

2．产工艺设计 6

2.1 生产工艺简介 7

2.2操作要点 7

3. 物料衡算及设备选型 8

3.1物料衡算 8

3.1.1皮渣用量 8

3.1.2水用量 8

3.1.3硫酸用量 9

3.1.4.碳酸钙用量 9

3.2设备选型 9

3.2.1.多功能提取罐 9

3.2.2.离心机 9

3.2.3烘干机 10

3.2.4 粉碎机 10

3.2.5转化罐 10

3.2.6酸解罐及离心机 11

3.2.7脱色罐 11

3.2.8板框过滤机 11

3.2.9浓缩设备 11

3.2.10结晶设备 11

3.2.11烘箱 12

3.3蒸汽耗用量 12

3.3.1多功能提取罐耗蒸汽量 12

3.3.2转化罐耗蒸汽量 12

3.3.3浓缩罐耗蒸汽量 12

4.总平面设计 12

4.1设计原则 12

5. 主要污染及其防治措施 13

5.1废气 13

5.2噪音 13

5.3废水 13

6.工厂卫生控制 14

6.1厂内部总平面布局的卫生 14

6.2厂房内部建筑的卫生 14

6.2.1车间防鼠设施 15

6.2.2原材料及成品仓库的卫生 15

6.2.3生产人员个人卫生 15

7.结论与展望 15

参考文献 17

致谢 20

引言

本设计为年产500吨的车间工艺设计，主要对国内外现有生产技术和实验进展进行了简要阐述和对比分析。目前为止，酒石酸的生产方法除了天然提取法，主要还有生物酶转化法以及化学合成法。1929年，佳木首先报道了利用曲霉菌(Aspergillus)在葡萄糖基质上生产酒石酸[1]；1968年，山田浩一等人采用Gluconobacter Suboxyans IAM-1829(ATCC 621)直接发酵生产酒石酸，产酸为14.6g/L，转化率为29.2%，并提出了酒石酸的生物合成途径[2]；1974年，左誉英次等人研究了利用Achromobacter tartarogenes 和 Alcaligenes epoxylyticus 水解顺式环氧琥珀酸生产酒石酸的微生物转化法[3]。目前工业上多采用化学合成法，发酵法使用得尚不普遍。

本文为了适应低碳化工生产的目标，将选取最适合产业化的天然提取法，利用富含酒石酸氢钾的葡萄皮渣为原料提取酒石酸[4-6]。其中参考和引用了前人的技术成果，在此表示特别感谢。

结论与展望

酒石酸作为经典食品添加剂的一种，在众多产业中有这重要作用，其市场前景较为良好。本设计在综述了目前国内的生产方法的基础上，重点对工艺过程进行了全工艺物料衡算，确定了各个单元工艺的操作指标，同时进行了主体反应设备的计算与选型。主要设计结果有以下几个方面：

1.接合国内外实际情况，本设计选用葡萄皮渣提取法生产酒石酸，创新之处在于污水处理方面采用了好氧厌氧接合处理并回收利用，提高了经济收益。

2.本设计利用各大葡萄酒厂的皮渣，提取其中的酒石酸盐，然后转化为酒石酸，不仅带来了较高的经济效益，还解决了葡萄皮渣污染的问题[30-31]。

下一步应从提高产品的纯度以及产率入手，考虑到整个车间的设备布置，进行进一步的深入研究，给出更为详细、完整的工艺设计方案，以弥补本次设计的不足。

综上可知，该设计基本满足本次设计任务书的要求，需经过进一步完善才能用于工业生产。

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