年产15000吨柠檬酸钠工厂设计__大学毕业论文.doc

年产15000吨柠檬酸钠工厂设计 第一章 综述 1.1柠檬酸钠简介 柠檬酸钠，别名为枸橼酸钠，学名为2-羟基丙三羧酸三钠，分子式：C6H5O7Na3·2H2O，相对分子质量：294．10，含有两个分子的结晶水，白色立方系结晶或者粉末，无嗅清凉味咸；易溶于水，不溶于乙醇，常温下状态稳定，在潮湿空气中微有潮解性 目前，柠檬酸钠的根据原料和工艺的不同大致有如下几种生产工艺：柠檬酸-纯碱法、钙盐一步法（复分解法）、中和法、柠檬酸-小苏打法、发酵法。工业上生产柠檬酸钠的传统工艺过程是：先用硫酸对柠檬酸钙进行酸解，通过双管法判断酸解终点，再进行过滤、脱色及离子交换，得到柠檬酸。将柠檬酸与碳酸钠进行中和反应，即得到柠檬酸钠。该生产工艺生产成本高、周期长、副产品硫酸钙及二氧化碳不能有效利用，造成环境污染。 柠檬酸钠是目前工业上最重要的一种柠檬酸盐，用途极其广泛，可用于食品、医药、环保、电镀和酿造等行业，安全无毒、金属离子络合能力强、易降解等。根据相关数据，目前国内有十几家企业生产，年产量约1O万t；市场需求量逐年增加，1999年出口2．54万t；2 0 0 0年出口3．2 8万t，同比出口量年增长22．5%，2001年出口量达3．7万t[1]。1874年首次从柠檬汁中提出柠檬酸并结晶成固体；1913年首次实现利用黑曲霉发酵生成柠檬酸。 由于社会的环保意识的逐渐增强，有学者利用发酵原理进行柠檬酸钠的生产，该工艺无污染，成本低，生产周期视发酵时间而定。其基本原理为：由淀粉水解液或糖质原料在适宜的条件下由酶的作用得到混合发酵清液，将发酵清液经过离子树脂交换，再用氢氧化钠溶液洗脱吸附的柠檬酸，所得清液经浓缩结晶而获得柠檬酸钠。随着生物技术的进步，柠檬酸工业有了突飞猛进的发展,全世界柠檬酸产量已达。在柠檬酸发酵技术领域，由于高产菌株的应用和新技术的不断开拓，柠檬酸发酵和提取收率都有明显提高，每生产1t柠檬酸分别消耗2.5～2.8t糖蜜,2.2～2.3t薯干粉或1.2～1.3t蔗糖。人们正在大力开发固定化细胞循环生物反应器发酵技术 1.2.1柠檬酸钠的性质 柠檬酸钠是目前最重要的柠檬酸盐，它不仅大量用于糖果、饮料、化妆品、抗凝血剂等的制造生产，目前柠檬酸钠的生产工艺主要由淀粉等糖类物质经发酵生成柠檬酸，再跟碱类物质中和而产生，具有多种独特的优良性能，且无污染[2]。 （1）安全无毒的性能。由于制备柠檬酸钠的原料基本来源于粮食，因而绝对安全可靠，对人类健康不会产生危害。联合国粮农与世界卫生组织对其每日摄人量不作任何限制，可认为该品属于无毒品。 （2）金属离子络合能力强。柠檬酸钠对Ca2+、Mg2+等金属离子具有良好的络合能力，对其他金属离子，如Fe2+等离子也有很好的络合能力。 （3）良好的缓冲性能。柠檬酸钠是一种弱酸强碱盐，与柠檬酸配伍可组成较强的pH缓冲剂，因此在某些不适宜pH大范围变化的场合有其重要用处。另外，柠檬酸钠还具有优良的稳定性能。 （4）溶解性大，并且其溶解性随水温升高而增加。 （5）生物降解性。柠檬酸钠经自然界大量的水稀释后，部分变成柠檬酸，两者共存于同一体系中。柠檬酸在水中经氧、热、光、细菌以及微生物的作用，很容易发生生物降解。 1.2.2柠檬酸钠的用途 檬酸钠具有上述多种优良的性能，使得其具有十分广泛的用途。 在食品方面柠檬酸钠用作食品添加剂，需求量最大，主要用作调味剂、缓冲剂、乳化剂、膨胀剂、稳定剂（使用量0.2％-0.3％）和防腐剂等；柠檬酸钠常与柠檬酸配伍，用作各种果酱、果冻、果汁、饮料、冷饮、奶制品、糕点、乳酪和熟火腿等的营养增补剂，胶凝剂及风味剂，用量约2g/Kg。在用于食品加工时，应正确调节其pH值。 在医药方面，柠檬酸钠的用途也很广泛。利用柠檬酸根与钙离子能形成可溶性络合物的特性，可用作抗凝血剂和输血剂，保存和加工血制品。柠檬酸钠作为防腐剂，用于保存糖浆等药物。柠檬酸钠注射时和甲盐一样，用于矫正血液、体液及尿液的酸度，作为化痰剂、利尿剂化痰剂等[3]。柠檬酸钠作为防腐剂，用于保存糖浆等药物。柠檬酸钠与别的试剂配伍，可用于提取、纯化动物肝脏核糖核酸[4]。 柠檬酸钠的水溶性好，分散污垢能力和抗再沉积能力强，软化水质效果好等特点，被选作磷酸三钠替代品，生产无磷洗衣粉。尤其适用于制造液体洗涤助剂。随着环保工业的发展，世界范围内无磷洗衣剂的大量使用，无疑促进柠檬酸钠的生产和发展。柠檬酸钠在水中经氧、热、光、细菌和微生物作用很容易发生生物降解 ，其分解途径一般是经乌头酸 、衣康酸、柠康酸酐，转化为CO和水，因此含柠檬酸钠的洗涤废水可直接排放 ，而不会在环境中积累 ，造成污染。 柠檬酸-柠檬酸缓冲液用于烟气脱硫。我国煤炭资源丰富，是构成能源的主要部分，然而一直缺乏有效的烟气脱硫工艺，导致大气SO2污染严重。目前，我国SO2年排放量已