论文总字数：19628字

摘 要

戊二胺是一种具有天然活性的多胺，正日益成为一种重要的工业化产品，具有广泛前景，特别是用于合成生物基聚酰胺。戊二胺广泛存在于原核生物和真核生物中，在生物体中由赖氨酸经赖氨酸脱羧酶直接脱羧产生。戊二胺在农业、工业和医学等方面具有重要作用，农业上可以增加果实产量，医学上可以作为药物，工业生产上可以用来合成新型聚酰胺。戊二胺化学合成法的原料是反应过程中污染巨大且无法再生产的石油，消耗太大，无法反复利用，不可再生且安全隐患较大。利用生物中的酶转化可循环再生的物质来生产戊二胺具有可持续发展且污染比较小，节省成本等优点。所以，用生物法工业化生产戊二胺的早日实现具有非常重要的意义。

本文的主要任务是戊二胺的发酵分离工艺的设计。首先，对戊二胺发酵分离的各个工艺进行比较，并选择最适合的工艺流程。其次，对选择的各项工艺进行详细叙述，即生物酶法发酵，中和法除杂，滤饼过滤固液分离，蒸发法浓缩，蒸馏塔简单蒸馏，精馏塔连续精馏，详细叙述每一步的操作要求。然后进行相关的物料衡算和能量衡算，根据计算结果选择相应的设备并设计发酵分离工段厂房布置。最后根据所选设备和以及各项参数设计出带控制点的工艺流程，主要设备的选型，主要设备一览表，设备平面布置图与设备立面图。

关键词：戊二胺 转化 固液分离 浓缩 精馏

Process design of enzyme production for 1000 tons of pentamethylene diamine per year

Abstract

Pentadiamine is akind of polyamine with natural activity,which is increasingly becoming an important industrial product with broad prospects,especially for synthesizing bio-based polyamides.Pendiamine is widely found in prokaryotes and eukaryotes,and is directly decarboxylated by lysine decarboxylase in living organisms.It has an important role in agriculture,industry and medicine,which can increase the yield of fruit in agriculture,medicine can be used as medicine,and industrial can be used to synthesize new nylon. The chemical synthesis method of glutarine is not renewable and has serious environmental pollution,it is very expensive and cannot be sustainable.Using biological method to transform renewable resources to produce glutarine has the advantages of sustainable development and small economic benefits.Therefore,it is of great significance to use biological method to produce glutarince.

The main task of this paper is the design of fermentation separation process of glutarine.Firstly,the process of fermentation separation of glutarine was compared and the most suitable technological process was selected.Second,detailed the process of choosing,namely enzymatic fermentation,neutralization in removing impurity,filter cake filtration solid-liquid separation,evaporation method enrichment,simple distillation tower,continuous distillation column,detailing each step of the operation requirements.Then the relevant material balance and energy balance are carried out,and the corresponding equipment is selected according to the calculation results and the plant layout of fermentation separation workshop is designed.Finally,according to the selected equipment and various parameters,the process flow of the control point is designed,the main equipment selection,the main equipment list,the equipment floor plan and the equipment elevation drawing.

Key words: pentamethylene diamine, conversion, enrichment, distillation,

Solid-liquid separation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 设计概述 1

1.1 项目名称 1

1.2 产品方案 1

1.2.1 产品标准 1

1.2.2 戊二胺的作用 1

1.2.3生产时间 1

1.3 厂地选择 1

1.4 本次设计的主要任务 2

1.5 原料消耗 2

第二章 流程详述 3

2.1 转化流程详述 3

2.1.1 戊二胺生产方法介绍 3

2.1.1.1 提取法 3

2.1.1.2 微生物直接转化法 3

2.1.1.3 生物酶法 3

2.1.2 本设计采用方法 3

2.1.3 反应影响因素 3

2.2 固液分离流程详述 4

2.2.1 沉淀分离技术 4

2.2.2 滤饼过滤技术 4

2.2.3 离心过滤技术 4

2.2.4 本设计采用方法 5

2.3 浓缩流程详述 5

2.3.1 四效浓缩器 5

2.3.2 膜分离法 5

2.3.3 蒸发法 5

2.3.4 真空蒸发法 5

2.3.5 本设计采用方法 6

2.4 蒸馏与精馏流程详述 6

2.4.1 蒸馏概念和常见操作 6

2.4.2 本设计采用的双组分简单蒸馏 6

2.4.3 精馏概念和特殊精馏 6

2.4.4 本设计采用的双组分液体连续精馏 6

2.5 本设计流程框图 6

第三章 物料衡算和能量衡算 8

3.1 物料衡算 8

3.1.1 年产1000吨戊二胺酶法总物料衡算 8

3.1.2 转化工序物料衡算 8

3.1.3 固液分离工序物料衡算 8

3.1.4 浓缩工序物料衡算 9

3.1.5 蒸馏脱水工序物料衡算 9

3.1.6 精馏工序物料衡算 9

3.2 能量衡算 9

3.2.1 转化工序能量衡算 9

3.2.2 浓缩工序能量衡算 11

3.2.3蒸馏脱水工序能量衡算 11

3.2.4精馏工序能量衡算 11

第四章 主要设备的选型计算 12

4.1 转化罐的选型计算 12

4.2 中和釜的选型计算 12

4.3 板框过滤的选型计算 13

4.4 浓缩器的选型计算 14

4.4.1 一效蒸发器选型计算 14

4.4.2 二效蒸发器选型计算 15

4.4.3 三效蒸发器的选型计算 15

4.4.4 四效蒸发器的选型计算 16

4.4.5 抽气泵的设备选型 16

4.4.6 四效浓缩器设备选型 17

4.5 蒸馏塔的选型计算 17

4.6 精馏塔的选型计算 18

4.7 设备一览表 18

第五章 项目的平面布置设计 19

5.1 项目的厂房布置 19

5.1.1 厂房的选址原则 19

5.1.2 厂房的外部布局 19

5.1.3 厂房的内部布局 19

5.1.4 厂房的大小设计 19

5.2 车间的平面布置 20

5.2.1 设备布置的基本要求 20

5.2.2 厂房管道布置的基本要求 20

5.2.3 设备的排布 21

5.2.4 泵的排布 21

展 望 22

参考文献 23

致谢 24

附 录 25

第一章 设计概述

1.1 项目名称

年产1000吨戊二胺酶法生产工艺流程设计

1.2 产品方案

1.2.1 产品标准

化学名称^[1]：1,5-戊二胺

化学分子式：C₅H₁₄N₂

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