年产10万吨合成氨脱硫工艺设计

年产10万吨合成氨脱硫工艺设计内容摘要：

（ 2） 皂素对医药的作用 甾体激素类 药物是世界上仅次于抗生素类的第二大类药物，具有很强地抗感染、抗过敏、抗病毒和抗休克的药理作用，在国内外临床医药上广为应用，是治疗风湿病、心血管病、抢救危重病症等的重要用药。 另外，甾体激素类药物在调节人体机能，防病抗衰老、调节脑神经、减肥、补钙保健等方面以及日用化学工业和养殖业也得到广泛应用。 甾体激素药物经过几十年的研究开发，目前已形成种类繁多、临床应用广泛和需要旺盛的一大类甾体药物。 生产甾体激素类药物必须以皂素或甾醇作基础原料。 自甾体激素药物发明以来，一般都是用植物皂素生产甾体激素类药物，故植物皂素有 “激素 之母 ”之称。 植物皂素主要有三大类，即薯蓣皂素、剑麻皂素、番麻皂素，其中薯蓣皂素是生产甾体激素药物最理想的基础原料，世界上三分之二以上的甾体激素药物是以薯蓣皂素作基础原料生产的，所以薯蓣皂素在甾体激素药物生产中具有十分重要的地位。 （ 3） 皂素需求现状 从国际甾体激素药物产业发展来看，国外 1980 年产量约 吨，销售 15 亿美元，占医药产品销售额的 %； 1990 年产量增至 105 吨，销售 108 亿美元，年均递增 %； 2020 年销售额达到 200 亿美元，约占世界医药销售额的 6%，药物品种达 292 种之多。 随着甾体激素药物 年产 100 吨黄姜皂素工厂设计（重点酒精回收车间） 3 的开发应用，国内外市场对皂素的需求也不断增长，近几年来，国际市场皂素的需求量每年以6—7%的速度递增。 但受资源的限制，皂素成为国际市场紧俏产品，价格不断攀升，供求矛盾十分突出。 八十年代末，皂素价格 25 万元 /吨，九十年代后期，皂素吨价格 40—45 万元， 2020年底皂素价格高达 53 万元 /吨。 皂素国内年需求量在 1500— 2020 吨，国际年需求量在 3000～3500 吨，而我国实际年产量为 600～ 800 吨，每年需要大量的外汇进口皂素。 随着农业产业结构的调整，黄姜种植与加工业得到了迅猛发展 ，并已成为部分地区推动农村经济发展，实现农民脱贫致富的主导项目。 以陕西省白河县为例， 2020 年全县黄姜基地面积达 ，占耕地面积的 23％，全县 100％的乡镇、 86％的村、 78％的人口参与种植，鲜姜产量 7 万余吨，农民人均种姜收入占人平纯收入的三分之一。 由于皂素国际国内两个市场一路看好，黄姜产业系列开发潜力大， 建立规范化的现代化加工生产企业具有重要的现实意义。 （ 4） 我国黄姜发展动态 ① 基础研究已取得的进展。 我国从 50 年代末开始了 对黄姜的研究，并取得了一些进展：掌握了黄姜的生物学特性和有效成份的含量；对黄姜种质进行了摸底：位于我国武当山至秦岭南麓一带的黄姜皂甙含量最高；但是，对黄姜还缺乏系统深入的研究，主要表现在提高黄姜皂素含量的配套技术研究还处于起步阶段。 ② 黄姜开发已形成产业链。 我国对黄姜资源开发利用始于 50 年代，经过 40 多年的发展，我国甾体激素制药产业已初具规模，大中型激素制药厂达 100 多家，已利用薯蓣皂甙配基合成了 100 多种药物，年产值超过 60 亿元，占医药工业总产值的 4% ，成为我国医药工业体系中的重要组成部分。 从产品结构看，我国已能生产皮质激素、性激素和蛋白同化激素三大药物。 ③ 皂素加工企业方兴未艾。 从黄姜中提取的皂素，是甾体激素类药物的前体。 近年由于皂素价格一路飚升，皂素项目近年有猛增的趋势，全国现有皂素生产企业 150 多家，年生产能力近 1500 吨。 但总体来讲黄姜开发利用水平仍处于初加工阶段，皂素生产存在以下问题：一是技术没有大的突破，皂素生产一直延用自然发酵、稀盐酸水解、溶剂汽油提取的生产工艺；二是皂素品质较低，皂素成品仍以结晶 体为主，精粉和液体状皂素目前国内尚未见；三是低水平重复建设严重。 原材料 、动力供应、交通运输条件 新技术的采用等主要建设条件 在陕西南部和靠近湖北省地区 ，黄姜有着大面积的种植，黄姜资源是非常丰富的，只要有需求，黄姜的种植将会不断的扩大，将会促进一方经济的发展。 本厂采用本地电网供电，可以避免为建设动力设备 而增加的额外投资，而且西部水电资源丰富，可以确保生产的连续性。 拟建成的厂区位于咸阳经济开发区，交通十分方便，因此能大大减少产品成本，提高产品竞争力。 厂区建在地下水位－ 20 米的 地面上，水源供应以本 地自来 陕西科技大学毕业设计说明书 4 水为主，地下水为分辅的综合供水方式，以确保本厂用水的需要。 本设计采用酶解法制取皂素，并把分离出的淀粉转化为糖再制得酒精的工艺，经初试，结果合理，环境污染小，资源得到了合理的利用，经济上 也是可行的。 总之，本设计无论从原材料、动力供应，还是从交通运输等方面考虑，拟建厂址所在地都比较合适。 再者，从厂址所在地的经济发展、自然条件的利用都符合我国的国情和西部大开发这一主题。 环境保护 拟建工厂 在整个生产工艺中，通过采取细胞破壁，复合酶解、分离纤维等连续工艺，使黄姜中有机物的 80%集中于酒 精醪液中，制取酒精后，废醪液经浓缩和处理，清洁化利用、处理，不进污水处理系统 ，因此大大减轻了污水处理的负荷。 企业组织 管理 劳动定员和人员编制 拟建厂有厂部领导及其下属的科室和车间组成，技术人员主要从离校毕业生和相关 企业的有工作经验人员中招聘，劳动工人从本地区招收。 普通工人的技能由本厂技工带领培训。 企业内部按照有利于发展生产，有利于充分利用人力资源、术 、装备、 资金，有利于宏观调控微观搞活，有利于调动各个方面的积极性，有利于提高经济效益的原则，在划小核算单位的基础上下放权利，实行分级分权 管理。 资金筹措方式 采用部分国家贷款，部分自筹资金和部分银行贷款分期偿还方式，而且筹集资金可以采用职工入股的方式，使职工真正成为企业的主人，充分调动职工的积极性。 年产 100 吨黄姜皂素工厂设计（重点酒精回收车间） 5 第 2 章 工艺说明 全厂产品结构、工艺流程及企业组成 全厂的产品结构 本厂的主要产品是皂素，副产品是酒精和有机肥料。 皂素是异螺甾烷的衍生物，化学名为  5— 异螺旋甾烯－ 3β－醇 ，分子式为： 27 42 3C H O ,分子量为。 薯蓣皂素为白色针状晶体，其结构如图 2－ 1。 图 2－ 1， 薯蓣皂素结构 皂素生产工艺 标准 ： 薯蓣皂素执行 Q/SXLS011998标准； 酒精执行 GB103432020号工业酒精标准。 （ 1） 传统 工艺 ① 直接酸水解法 传统的提取薯蓣皂甙元的方法为直接酸水解法．即先用硫酸或盐酸水解黄姜根茎，水解物用水洗涤至中性．然后干燥至 含水 3～ 5%，再用溶剂汽油提取。 此法费时很多，收率低，且使用汽油，易发生危险。 ② 预发酵法 一般认为预发酵法可以提高薯蓣皂甙元的收率。 预发酵法有自然发酵法、酶解法、微生物发酵法。 王元兰报道用蒸馏水浸泡药材干粉，置于 39℃的恒温箱中发酵。 并筛选出最佳提取条件，即：发酵 48h、水解 4h、抽提物 pH=回流速度 25min／次，可获得最佳提取率。 但自然发酵法影响因素较多，产品质量不稳定。 李国富采用黄姜根茎浸泡后带水磨碎，先用淀粉酶水解淀粉，使淀粉与皂素分开，再结合酸水解，石油醚 提取。 此法改善了水解条件，缩短了生产周期，皂素收率比直接酸水解法提高 35％以上，同时可分离出纤维素和淀粉，开展综合利用。 张彩霞报道用纤维素酶预处理药材的提取工艺，其方法是先将药材饮片用水浸泡，硫酸调，加入一定量纤维素酶，置于 40℃恒温水浴 90min，结果表明在纤维素酶作用下，提高了 陕西科技大学毕业设计说明书 6 薯蓣皂贰元的收率。 另有报道在发酵过程中加入果胶酶、苦杏仁酶和植物生长激素 苯氧乙酸、吲哚 3乙酸均可提高产率。 还有用黑曲霉菌株对盾叶薯蓣发酵也可提高产率。 ③ 分离法加工薯蓣 植物 本工艺技术是将薯蓣根茎带水磨碎，在水中筛分，将各有用成分分开后，分别采用适宜的方法加工利用。 实验方法为：取薯蓣药材，加水浸泡后，研磨过筛几次，合并滤液，加 ％的明矾，沉淀 12h，倾去上层清液，加水至原体积，搅匀，沉淀，调 pH 为 ，加液化酶 200单位 /g 干淀粉，搅拌升温至 90℃，使淀粉液化，降温至 60℃，调 pH为 ，加糖化酶 200 单位／ g干淀粉，保温 8h，分出糖液，糖渣用酸水解，汽油提取得薯蓣皂甙元。 分出的糖液可以用来生产酵母粉。 采用分离法加工薯蓣植物的工艺既利用了淀粉，又提高了薯蓣皂甙 元收率。 ④ CO2 超临界萃取薯蓣皂甙元的工艺研究 葛发欢等报道用 CO2 超临界萃取法从黄山药中提取薯蓣皂甙元的研究，实验确定了萃取薯蓣皂甙元的最佳条件：即萃取压力为 29MPa，温度 55℃；分离Ⅰ压力为 10 MPa，温度 60℃，分离Ⅱ压力为 ，温度 45H；分离柱压力为 18 MPa，温度为 70℃； CO2 流量为 12kg/kg h；萃取时间 3h；夹带剂为药用酒精。 CO2 超临界从黄山药中萃取薯蓣皂甙元和传统方法比较，收率提高 倍，生产周期大大缩短，避免了使用汽油引起易燃 易爆的危险。 此法是否适用于盾叶薯蓣有待研究。 （ 2） 综合利用研究 ① 用于生产葡萄糖 盾叶暮蓣经发酵、中和、过滤后，滤饼干燥后用于提取薯蓣皂素，滤液加入活性炭脱色过滤后，以 2倍柱体积 h1(BV)的流速和 30～ 40℃的温度进行离子交换脱盐，浓缩结晶干燥得葡萄糖。 ② 用于生产柠橡酸 黄利群等经诱变，筛选得到一株新菌株 HA608，用于盾叶薯蓣水解液发酵生产柠檬酸。 盾叶薯蓣酸水解后得到的渣液经过滤、水洗得到酸糖液，经氧化钙中和，滤洗后 即为发酵用糖液。 盾叶薯蓣水解糖液培养基为：糖液 50m1，产酸促进剂 2g， ，发酵温度 34℃，摇床转速 265r／ min。 结果表明，新菌株 HA608 用于盾叶薯蓣水解糖液发酵是一株优良菌株，摇瓶发酵 110h，转化率 110％左右。 ③ 用于醋酸泼尼松霉菌发酵 黄姜粉用水浸泡后的上清液浓缩可以提取盾叶冠心宁。 沉淀物黄姜淀粉乳于 100℃蒸煮 1 h，加入适量淀粉酶，调 PH至 6，在 90℃液化 1～ 3h，常压灭菌 30min，调 PH4～ ，加入适量糖化酶， 60℃保温 24 h以上，常压 灭菌 30min。 过滤，分出糖液和糖渣。 糖渣用于提取薯蓣皂索。 糖液脱色精制得纯净葡萄糖液。 按葡萄糖 3％的配比，折算用黄姜糖液部分或全部代替葡萄糖，玉米浆 ％，硫酸铵 ％， ～ ，灭菌 30min制备摇瓶培养基。 接种黑根霉孢子液％，在 28℃旋转式摇床培养 24h，菌丝量达 1／ 2以上， ，菌丝形态正常，不染菌，投沃氏物浓度 1％。 在 28℃摇床氧化 48h，出料。 结果说明，黄姜中所含淀粉转化成葡萄 年产 100 吨黄姜皂素工厂设计（重点酒精回收车间） 7 糖后，可以用于醋酸泼尼松霉菌发酵。 除以上介绍的综合利用方法外，盾叶薯蓣淀粉还能用于生产 药用酵母粉，提取核酸，核苷酸、腺三磷辅酶 A、细胞色素丙等，盾叶薯蓣含有的纤维素，可以用来生产羧甲綦纤维素。 酸水解提取皂素的滤液可以发酵制酒。 本设计工艺 （ 1）工艺过程简述如下： ① 黄姜经筛土去杂后，将黄姜加水粉碎至直径小于 2mm，粉碎后的黄姜浆料进入酶解槽，在 45～ 55℃条件下酶解，使皂甙由水溶转化成水不溶的次皂甙，动态酶解 6小时，然后进入压力釜，加热加压，进行淀粉糊化，蒸煮后喷醪，加入自行配置的复合酶进行 5小时酶解，经喷醪后黄姜细胞破裂，有效成分充分外露。 加 热和酶解可使其中果胶、半纤维素、部分纤维素、脂类物质等成分酶解液化，使淀粉酶解成葡萄糖。 图 2－ 2 皂素生产工艺流程 ② 固液分离：酶解后的物料通过真空抽滤，将液体与固体分离，固 形 物质留在滤层上， 以黄姜 粉碎 复合酶解 固液分离 纤维皂甙分离 糖液生产酒精 纤 维 皂甙酸解 固液分离 废 酸液回用 固体提取皂素 固物水洗 PH值中性 皂素成品 废 醪液 浓缩 漂洗水处理 废渣 有机肥原料 酒精成品 处理后 废水 循环使用 冷凝水回用 固化水溶皂甙 淀粉糊化细胞破壁 达标水少量排放 陕西科技大学毕业设计说明书 8 备提取皂甙， 液体糖液进入糖液槽，黄姜中的泥土沉淀到槽底部。 如此处理 ，分离后的固 形 仅余纤维、木质素、皂甙等少量固体物质， 为 黄姜总重的 20%左右。 ③ 糖液经调节温度和 pH值，用泵送至发酵罐，加入自行培养的酵 母，发酵 30～ 50 小时。 测定可发酵糖小于 1％、 酒精 度达到 35％，无杂菌感染，泵入蒸馏工段，经粗馏、醛塔、精塔分离，得到合格酒精。 热废醪液进入四效真空降膜蒸发器浓缩，二次蒸汽经冷凝器冷凝后回用于浆料加热稀释，浓缩物与皂素提取废渣和分离纤维三样混合， 经 发酵添加不同养分后成为有机肥使用。 ④ 固液分离后的固形物质进入振动筛，对 表皮等 纤维进行分离， 使 粗纤维物质。