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甘氨酸生产中废活性炭的再生方法研究及工艺设计

作　者: 臧建勇
导　师: 张红晶
学　校: 重庆大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 甘氨酸活性炭再生工艺研究
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

天然气法也称为氢氰酸法,是目前国内外最受关注的甘氨酸生产技术路线之一,该法生产甘氨酸的特点是成本低,产品质量好,一般纯度可以达到99%以上。在天然气法生产中,为了获得精制的氨基乙酸,工程上一般采用活性炭吸附脱色,但是脱色后的废活性炭一般采用丢弃或焚烧等手段进行处理,没有重复利用,既污染环境又浪费资源,同时也进一步致使甘氨酸生产成本升高。所以需要对甘氨酸脱色后的废活性炭进行再生,这样不但可以回收附着在废活性炭上的甘氨酸产品,而且还能提高企业的生产效益,实现资源的循环利用减少环境污染。本文通过对废活性炭所吸附的带色基团物质的分析表明:在HCN与HCHO反应合成羟基乙氰的过程中加入了稀硫酸,在不锈钢反应器内就引入亚铁离子,而过量的HCN与铁离子络合,就形成了亚铁氰的络合离子[Fe（CN）₆]^4-,被氧化后又会产生[Fe（CN）6]3-离子,与不锈钢内的成分Fe、Cr、Ni、Mo等元素络合,产生了棕黑色的物质。所以活性炭所吸附的主要物质为亚铁氰酸盐和铁氰酸盐。本文通过对废活性炭的各种再生方法及其影响因素进行了探讨,热再生中考察了温度及再生时间的影响,得热再生的最佳再生条件为:温度600℃、时间为180min;溶剂再生探讨了酸的质量分数、与活性炭的配比以及其他再生条件的影响,结果表明:溶剂再生的最佳再生条件为:硫酸质量分数为70%,与废活性炭的质量比大于1.5:1均匀混合,在高压釜内的最佳再生条件为:温度160℃、压力0.6181MPa、在压力釜内反应3小时;微波再生考察了微波照射时间,功率、以及负载量对再生效果的的影响,结果表明最佳再生条件为:浓度为3 mol/L的ZnCl₂与5g活性炭混合,在功率为800W的微波场中照射7min效果最好。通过以上三种再生方法的再生效果对比,活性炭在酸再生的条件下再生率最高,其吸附性性能为新鲜活性炭的的94.15%,并且能够多次再生,再生效果好,反复三次再生的吸附性能依然能够达到新鲜活性炭的80%以上。本文以酸再生的试验数据为基础,针对15吨/天的废活性炭再生进行了初步的工艺设计。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-20
  1.1 甘氨酸的生产应用概况  9-10
    1.1.1 甘氨酸的用途  9
    1.1.2 生产方法  9-10
  1.2 活性炭及其再生方法  10-16
    1.2.1 活性炭的结构特点与活性炭的应用  10-12
    1.2.2 传统再生方法  12-14
    1.2.3 新兴再生方法  14
    1.2.4 再生方法的比较  14-16
    1.2.5 国内外再生方法的研究进展  16
  1.3 课题的提出、研究目的及意义、内容和方法  16-20
    1.3.1 课题的提出  16-17
    1.3.2 课题的研究目的  17-18
    1.3.3 课题研究的内容及方法  18
    1.3.4 测试方法及表征  18-20
2 废活性炭再生工艺研究  20-37
  2.1 废活性炭的热再生  20-23
    2.1.1 实验仪器及装置  20-21
    2.1.2 试验方法及步骤  21
    2.1.3 再生温度对废活性炭再生率的影响  21-22
    2.1.4 反应时间对废活性炭再生率的影响  22-23
  2.2 溶剂再生  23-29
    2.2.1 原料与仪器及实验药品  23
    2.2.2 试验方法及步骤  23-24
    2.2.3 用硫酸溶液处理废活性炭的原因  24-25
    2.2.4 H_2S0_4 溶液质量分数对再生率的影响  25-26
    2.2.5 质量分数为70%的硫酸的用量  26-27
    2.2.6 温度对活性炭再生效果的影响  27
    2.2.7 反应时间对活性炭再生效果的影响  27-28
    2.2.8 再生次数对再生效果的影响  28-29
    2.2.9 产生的三废的排放及处理  29
  2.3 生产甘氨酸所产生废活性炭的微波再生  29-34
    2.3.1 实验装置及原理  29-30
    2.3.2 活性炭的量及含水量对微波再生效果的影响  30-31
    2.3.3 微波功率对再生活性炭性能的影响  31-32
    2.3.4 微波照射时间对再生活性炭性能的影响  32-33
    2.3.5 ZnCl_2 的加入量对活性炭再生效果的影响  33-34
  2.4 再生工艺的确定  34-37
3 活性炭再生工艺设计  37-53
  3.1 再生工艺流程  37-40
    3.1.1 工艺流程图如图3.2 所示  39-40
  3.2 工艺衡算  40-44
    3.2.1 洗涤釜的物料衡算  40-41
    3.2.2 干燥过程的物料衡算  41-42
    3.2.3 反应釜的物料衡算  42-43
    3.2.4 反应釜的热量衡算  43-44
    3.2.5 板框压滤机的物料衡算  44
  3.3 主要工艺设备的计算和选型  44-53
    3.3.1 反应釜的设计  44-49
    3.3.2 泵选型  49-50
    3.3.3 干燥器的选型  50-51
    3.3.4 过滤设备的选型  51
    3.3.5 混合釜的选型  51
    3.3.6 本工艺所用设备  51-53
4 经济分析和评价  53-57
  4.1 固定资本  53-54
    4.1.1 直接费用  53-54
    4.1.2 间接费用  54
    4.1.3 固定资本  54
  4.2 流动资本  54
  4.3 成本估算  54-55
    4.3.1 日常生产总费用  54-55
    4.3.2 操作人工和管理费用  55
    4.3.3 直接生产成本  55
    4.3.4 折旧  55
    4.3.5 全厂费用  55
    4.3.6 销售费用  55
  4.4 此工艺回收甘氨酸及活性炭的销售价值  55-56
  4.5 每年节约成本计算  56-57
5 结论与展望  57-59
  5.1 结论  57
  5.2 展望  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-64
附录  64
  A 作者在攻读学位期间发表的论文目录  64
  B 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录  64

甘氨酸生产中废活性炭的再生方法研究及工艺设计

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