醇醚车间生产实习报告.docx
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醇醚车间生产实习报告.docx
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醇醚车间生产实习报告
序言
随着石油化工的发展,以石油化学品环氧乙烷、环氧丙烷的衍生物聚乙二醇,聚丙二醇及其相应的醇醚体系所形成的高分子表面活性剂得到迅速发展。
例如:
以环氧乙烷为基础的原料生产的聚氧乙烯型非礼子表面活性剂,现在已经在表面活性剂中占有相当大的比重[1]。
表面活性剂工业是自五十年代末,随石油化工的兴起而迅速发展的新兴产业,表面活性剂具有一系列独特的物理和化学性质。
它的应用特别广泛,从而使表面活性剂迅速的从工业助剂向精细化工产品方向发展[2]。
聚氧乙烯型表面活性剂是以含有活泼氢原子的疏水性物质同环氧乙烷进行加成而得到的,脂肪醇聚氧乙烯醚对酸、碱及氧化剂都比较稳定,成本也较低,硬脂酸聚氧乙烯酯在水中呈扩散状,具有良好的乳化、净洗效能。
在化妆品、药膏、膏体鞋油等产品中作乳化剂,兼有增稠作用。
在纺织工业中,用于合成纤维整理的乳化剂和油剂,有柔软性和抗静电性。
作纸张淀粉涂层中的增稠剂和稳定剂。
用于电缆管道中多路传输电线的润滑剂。
本生产工艺中以硬脂酸为链起使剂,以42%的K2CO3水溶液为催化剂在120-140℃,压力0.15-0.3MPA的条件下加入环氧乙烷与其进行环氧基化反应,生成脂肪酸聚氧乙烯酯的加成产品。
传统工艺中,由于采用间歇釜式搅拌器,产品质量较差,液相中溶解未反应的环氧化物,产品大量积累,随时有爆炸的危险,且反应器顶部有大量的未反应的环氧乙烷的汽相与搅拌器的机械转动相接触而产生静电,导致火灾,甚至爆炸。
另外,反应速度低,高温反应时间长所得AEO分布宽,产品色泽较深,副产物多。
本工艺采用意大利PRESS第三代工艺技术,克服了传统工艺中的缺陷,从而增加了反映的速度,产品质量也明显提高。
同时副产物也减少,产品生产适应性强[4],它是当今醇醚生产工艺中最理想的生产技术。
PRESS生产工艺路线具有以下优点:
1.PRESS工艺汽液接触式反应器,生产时间短,副产品少,分子量分布窄,产品色泽好。
2.PREES工艺采用高效真空系统,使液相物料在雾化状态下脱水,脱水率高,减少副产品PEG的生成。
3.该工艺可以生产任何粘度低于0.5PAS的产品,可以广泛得用来处理原料。
4.三废处理好,设有尾气处理系统,并且新增设了一级酸洗塔,使含有EO的废气经处理后排入大气,减少污染。
5.PRESS的反应器没有机械转动部件,这就消除了釜式反应器因机械转动而产生的静电以及在填料函处环氧乙烷的泄露,从而提高了装置的安全性。
第1章醇醚车间
1.1.1工艺技术简介
***
1.1.2工艺技术优点
普里斯反应器的特点:
(1)应器生产效率大大提高。
气液接触反应器是传统反应器生产效率3~5倍。
EO加成速率可达1200kgm3/h。
反应速率高,操作时间短,一般产品每日可产8~12批。
(2)产品质量明显改进。
由于反应过程控制好,EO用量少,脱水效率高,物料连续排出,气相不断更新,防止自动聚合,使产品中聚乙二醇。
二腭烷。
未反应的醇含量明显降低。
产品色泽浅,无需脱色。
主反应物产量高,产品分子量分布窄。
(3)产品生产适应性强。
通过计算机改变产品配方,可生产200余种产品。
装置适于以醇酸、烷基酚、胺、酰胺为原料的乙氧基化物及EO/PO共聚物。
(4)设备安全性高。
液相只存在有极少量未反应的EO(0.5%)。
设备没有机械转动部件与气相氧化物接触,防止静电产生和填料含处氧化物的泄露,反应回路和压力设计均为防爆。
(5)环境污染小、废气和废物排放量少、排出口入大气环氧乙烷<1g/m3,真空排放废水<0.5m3/t产品,EO至大气泄露率小于0.00005次/年。
第2章产品说明及其发展状况
2.1设计指导思想
(1)因地制宜,加快脂肪醇工程建设。
(2)引进与开创先进技术相结合。
要积极消化和吸收、开发、引进的乙氧基化技术,防止重复引进,尽快组织国内科研、设计部门自行研制,再以取得的成果基础上,尽快实现装置国有化。
(3)加强国内外技术交流,沟通信息,促进醇醚生产与应用技术更快的发展。
(4)对于易燃、易爆场所,设计采用可靠的方案检测,报警消防设施。
(5)三废处理要达到排放的标准。
(6)要积极的扩大醇醚的应用市场。
(7)在加入WTO后,提高技术水平,提高商品在国际市场上的占有量。
2.2装置及其设计方案
装置中设有两套并列的反应装置。
中和单元,一套用于生产洗涤剂,一套用于生产工业助剂,从而适应醇醚产品的多系列,多品种的市场要求:
表1醇醚装置组成表
Table1TheCompositionTableOftheAEODevice
序号
单元
名称
内容及功能
1
100
反应中和单元1
进行EO缩合及中和反应
2
200
反应中和单元2
进行EO缩合及中和反应
3
300
废气处理
处理生产过程中含EO的废气
4
400
中间贮存
产品中间贮存酸碱配置洗涤水
5
500
原料准备
化桶、倒桶、拆带熔化
6
600
产品包装
桶罐装、切片装袋
7
700
装卸车栈台
原料槽解冻,产品装槽车
8
800
原料及产品罐区
原料及产品贮存,热水只备
9
900
控制室,配电室
生产控制几变配电
10
小试装置
研究开发新产品
产品方案生产名称:
硬脂酸聚氧乙烯酯生产能力:
33000吨/年(300天/年计)
日生产能力:
110吨/日每日批数:
11批批生产能力:
10000Kg
第3章主要原料及产品规格
3.1主要原材料规格
主要原料:
环氧乙烷、脂肪醇等
(1)环氧乙烷
化学名:
环氧乙烷
结构式:
CH2CH2
分子量:
46.05
物理性质:
环氧乙烷为无色透明液体。
有甜味,溶于水和有机溶剂
沸点:
(760mmHg条件下)10.6
密度:
(20)0.8697g/ml
相对密度:
0.892
粘度:
0.32-0.31
爆炸等级:
(VDE)2
化学性质
A:
环氧乙烷与水反应生成乙二醇。
B:
可与脂肪醇缩合成脂肪醇聚乙烯醚,还可以与烷基酚、脂肪酸等反应。
安全贮运注意事项:
A.环氧乙烷加热至517℃以后,在0.02秒内即可升温至1200℃
B.贮运温度为70℃,美国最大为30℃
C.50%的水溶液为危险浓度,1%水溶液可使皮肤烧伤
D.爆炸极限:
上限100%(体积),下限3.0%(体积),环氧乙烷为易燃,易爆品,贮运中不能接触火种,贮运时设备要严密,运输时不要碰撞。
(2)脂肪醇
结构式:
R-O-H
R代表碳链,即C1~C12,包括饱和与不饱和羟链及直链与主链烯烃
本装置生产所用的脂肪醇主要为羰基合成醇和天然醇。
下面以C12~C13醇为例介绍一下他的性质:
化学名:
C12~C13正构伯醇。
结构式:
CH3(CH2)n-2CH2OH,n=12-13。
分子量:
M178~193。
(1)物理性质:
常温下为淡黄色液体或固体,有特殊气味,相对密度为0.831-0.833,不容于水,溶于乙醇,乙醚等有机溶剂,具有醇的通性。
化学性质:
可以与碱金属反应;可以与HX反应;可以进行脂化反应;可以进行脱水反应。
质量指标:
生产成本:
10000-12000元/吨
市场售价:
13000-15000元/吨
利税:
3000元/吨
(3)用途
脂肪醇聚氧乙烯醚最大的用途在于家用和工业用洗涤剂。
醇醚,在洗涤方面具有良好的去污、润湿和乳化分散性能,并且具有生物降解性能好,因此被誉为继续烷基苯磺酸盐、直链烷基苯磺酸盐之后发展以来的第三代洗涤剂。
自80年代起,在世界许多国家发展很快。
世界表面活性剂总产量达800万吨(不包括肥皂),其中非离子表面活性剂320万吨。
醇系非离子表面活性剂增长最快,可达10%。
除此之外,醇醚还广泛用于造纸、纺织、印染、涂料、农药、皮革、金属加工、石油开采,建筑和医药、化妆品等。
另外,以醇醚为中间体,通过硫酸化,磷酸化等工艺过程还可以衍生出一系列改性产品,如脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐等。
都以其各自独特的性能,广泛应用于某些领域。
3.2生产方法论述
工业上,EO缩合反应是在一定温度下(120-200℃)和压力(0.2-0.6MPA)以及催化剂存在下进行的。
传统的生产方法是带搅拌的釜式反应器中进行的间歇操作。
埃索(ESSO)公司、壳牌(SHELL)公司和国内的生产方法都是如此。
液态环氧乙烷从反应釜下部通入,用搅拌器使其同链起使剂混合,由于反应物间的接触面积小,反应不均匀,在同一反应器中与链起使剂混合的环氧乙烷分子数相差较大。
产品质量较差,副产物较多、反应时间长,反应不好控制,反应热不易导出,反应器的生产能力受到限制,而且因溶解在反应物中的环氧乙烷含量大,它与搅拌器机械转动产生静电往往会产生火灾,甚至发生爆炸事故。
意大利PRESS公司的“汽液接触法”生产技术,彻底改变了传统的生产工艺,其反应器的设计具有生产能力大、反应速度快、产品质量好、生产安全等优点。
属于世界前列,其特点如下:
(1)提高了反应器的反应效率,(通常是釜式反应器的3-5倍)和生产能力。
同时由于起使剂与环氧乙烷的反应面积增加,使反应速度快而均匀,再反应过程中反应分子有着基本相同的增长速度。
因此,最终产品醇醚的分子量分布较窄,副产物也明显减少。
由于反应速度快,生产周期短,制得的醇醚色泽好,无须进行脱色处理。
而且,批量之间有着良好的重复性,从而保证了产品质量。
(2)PRESS没有机械传动部件,这就消除了釜式反应器因机械传动部件转动而产生的静电以及在填料函处泄露EO,从而提高了装置按全性。
(3)PRESS反应器反应速度提高很快,因此,生产成本大幅下降,工程消耗亦低于传统方法。
第4章工艺流程叙述
4.1反应单元
4.1.1工艺原理
含有活泼氢的原料(如脂肪醇、烷基酚、乙二醇、脂肪酸等),在一定条件下与碱性催化剂反应,生成具有碱性的盐和水,再经脱水制成链起始剂。
链起始剂在反应器内被喷成雾状,与气化的环氧乙烷发生反应,生成乙氧基化缩合物。
由于反应中应用碱性催化剂,因此粗产品显碱性,需经醋酸或乳酸中和至弱酸性。
在反应系统正常操作过程中会产生含有环氧乙烷的废气,它们不能直接排放,需经酸、碱吸收,待环氧乙烷含量降到30ppm以下排入大气。
反应方程式:
其中R·X代表与活泼氢相连的亲油基团,X可以为O、N等;Cat─催化剂;T─温度;P─压力
反应过程中的副反应:
A、PEG(聚乙二醇)的生成
B、二烷恶烷的生成
4.1.2工艺流程叙述
反应工序:
来自原料准备单元(500单元)或原料罐区(800单元)的链起始剂通过质量流量计计量后进入反应收集器(SA-102,SA-202),链起始剂的数量根据产品配方由DCS软件决定,在达到规定数量时,关闭管线上的自动阀。
液体催化剂KOH从催化剂计量罐(SR-101,SR-201),用催化剂计量泵(PD-101、PD-201)加入反应器(SA-101,SA-201)。
催化剂的数量用计量罐液位减少的值自动确定,在达到配方规定数量时,由DCS软件关停计量泵。
链起始剂和催化剂溶液中有水分,它们之间反应也产生一些水分。
这些水分在反应器的物料循环和加热过程中通过真空脱除。
真空系统是由反应真空泵(PAL-101,PAL-201)和蒸汽喷射器(EJ-101,EJ-201)串接组成。
在链起始剂与EO反应之前,反应器用氮气置换,被催化了的链起始剂在反应回路换热器(E-101/E-102,E-201/E-202)中被加热到反应起始温度(120-160℃)。
在流量、温度、压力控制下向反应器(SA-101、SA-201)通入EO即开始反应,反应热用导热油通过反应回路换热器(E-101/E-102,E-201/E-202)移出,导热油用
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