摘 要

目前杉木油的提取主要采用水蒸气蒸馏、溶剂提取和干馏法。采用水蒸气法提取的杉木精油香气纯正，基本符合调香要求，但得率很低;溶剂法提取的杉木精油得率较水蒸气高，但需要大量的溶剂，后续处理复杂，存在能耗高，溶剂残留的问题;干馏法提取得率高，可同时得到木醋液、木炭、木焦油及可燃气体等产品，但是干馏油含有大量的焦油、酚、醛和酮等物质，严重影响杉木油的质量。

本研究设计采用水蒸气蒸馏-干馏的工艺制备杉木精油、可燃气和炭等产品的方法，通过把水蒸气蒸馏和干馏技术进行集成，加工过程分段接收、分段处理，可得到较高产率的杉木油以及木醋液、焦油、可燃气、木炭等副产品，实现了解决现有杉木油提取存在的得油率低、原料利用率低，或者产品质量差的问题。以此工艺为基础，设计生产工艺流程及主要的生产设备。通过物料衡算、能量衡算来选择生产设备，主要包括蒸馏干馏釜、蒸馏釜，冷却器，以及离心泵等。根据选择的生产设备和车间的基本要求，合理设计生产流程和车间布置图。

关键字：杉木油；蒸馏干馏釜；流程图；车间布置

Annual output of 200 tons of fir oil distillation oil extraction process equipment design.

ABSTRACT

At present, the extraction of Chinese fir oil mainly adopts steam distillation, solvent extraction and dry distillation. The Chinese fir essential oil extracted by steam method has pure aroma and basically meets the requirements of fragrance blending, but the yield is very low. The yield of Chinese fir essential oil extracted by solvent method is higher than that by steam, but a large amount of solvent is needed. The follow-up treatment is complicated and has the problems of high energy consumption and solvent residue. The dry distillation method has high extraction yield, and can simultaneously obtain wood vinegar, charcoal, wood tar, combustible gas and other products. However, dry distillation oil contains a large amount of tar, phenol, aldehyde, ketone and other substances, which seriously affects the quality of Chinese fir oil.

This research designs a method for preparing Chinese fir essential oil, combustible gas, carbon and other products by steam distillation-dry distillation process. The invention solves the problems of low oil yield, low utilization rate of raw materials or poor product quality existing in the traditional Chinese fir oil extraction. Based on this process, the production process and main production equipment are designed. Production equipment is selected through material balance and energy balance, mainly including distillation retort, distillation still, cooler, centrifugal pump, etc. According to the basic requirements of the selected production equipment and workshop, reasonably design the production process and workshop layout.

Key words: Chinese fir oil; distillation distillation kettle; flowchart; workshop layout

目 录

1 前言 1

1.1杉木油简述 1

1.2提取工艺进展 1

1.3杉木油的用途 2

1.4本设计的意义及设计内容 2

2 工艺过程设计 4

2.1杉木油生产工艺流程 4

2.2流程认证 4

2.2.1蒸馏干馏阶段 4

2.2.2冷却阶段 5

2.2.3碱洗及中和水洗阶段 5

2.2.4减压蒸馏阶段 5

2.2.5清水油处理 5

2.2.6油水分层 6

2.2.7二次蒸馏 6

3 物料平衡 7

3.1设计内容 7

3.2基础数据计算 8

3.3物料衡算 9

3.3.1蒸馏干馏 9

3.3.2碱洗中和水洗 10

3.3.3减压蒸馏 11

3.3.4蒸馏杉木油的油水分离 12

3.3.5木醋液的油水分离 13

3.3.6木醋液的二次蒸馏 14

4 热量平衡 15

4.1热量衡算说明 15

4.2热量衡算 16

4.2.1蒸馏干馏阶段 16

4.2.2冷却阶段 19

4.2.3杉木油水洗 20

4.2.4粗干馏油蒸馏 22

4.2.5木醋液蒸馏 23

5 蒸馏干馏釜的设计 25

5.1干馏釜设计基础数据 25

5.2工艺参数确定 25

5.2.1设计压力 25

5.2.2设计温度 25

5.3材料选取 26

5.4反应釜尺寸 26

5.4.1反应釜体积计算 26

5.4.2反应釜直径和筒体高度、封头确定 27

5.4.3加热方式 29

6 设备选型 30

6.1分离罐选型 30

6.2储罐选型 31

6.3反应器选型 32

6.4换热器 34

6.5泵 35

结论 36

致谢 37

参考文献 38

1 前言

1.1杉木油简述

柏木油具有强有力的木香-麝香龙涎香香气，主要用于爽身粉、粉饼、胭脂等脂粉类化妆品和皂类用香，还可用于配制幻想型等香水香精^[1]。以柏木为原料可以提取柏木油，对柏木油进行化学深加工可得到高附加值柏木系香料，柏木系香料香气独特，不可替代^[5]。柏木油为世界十大精油之一，市场的需求量很大，但柏木的生长周期很长，约60年才能成材，所以长期由柏木提取柏木油造成了柏木资源的严重匮乏，影响到柏木油系列香料产业的发展^[1]。

研究发现，杉木根及加工废弃物中富含杉木精油，并且其中主要成分为柏木醇、a-柏木烯、B-柏木烯、罗汉柏烯等，从主要化学组成及香气特征来看非常接近柏木油，所以完全可以替代柏木精油用于香料工业^[9]。以杉木根及加工的剩余物为原料，采用水蒸气或干馏的方法可提取杉木精油;干馏法在制备杉木油的同时，可生产出木醋液、木焦油、木炭及不凝性可燃气等产品;对杉木精油进行精制分离可制备出柏木醇、柏木烯和罗汉伯烯等单体香料，再以此为原料进行化学深加工可制备乙酰基柏木烯和甲基柏木醚等数十种高附加值柏木系香料^[5]。

杉木为中国南方最重要的造林树种，每年采伐留下的树根及加工的废弃物甚多，所以以此为原料提取杉木油，并替代柏木油用于香料工业，对于满足市场对柏木系香料的需求、对资源的综合利用意义重大^[7]。

1.2提取工艺进展

1、水蒸气蒸馏法