吨脂肪酸聚氧乙烯酯车间工艺设计说明书.docx
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吨脂肪酸聚氧乙烯酯车间工艺设计说明书
前言
聚氧乙烯型表面活性剂是一种非离子表面活性剂,它在非离子表面活性剂中占很大的比重。
它有良好的润湿、乳化、分散和匀染性能,在洗涤剂工业、制药与化妆品工业、造纸工业、石油工业、纺织工业上已被广泛应用。
在农药缩乳和喷雾粉的制造中,此类非离子表面活性剂主要是作为乳化剂或分散剂加以应用。
在颜料、油漆和塑料工业中,它也有同样广泛的应用[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。
由于它的应用特别广泛,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,脂肪醇聚氧乙烯酯对酸、碱及氧化剂都比较稳定,不易水解,成本也较低,广泛应用于纺织工业、日用以及工业洗涤等,但是,由于其生物降解性差,产量日趋减少[3]。
聚氧乙烯型非离子表面活性剂有很多种类型:
脂肪酸环氧乙烷加成型,高级醇环氧乙烷加成型,烷基酚环氧乙烷加成型,聚氧乙烯脂肪胺型,聚氧乙烯烷基酰醇胺型,聚氧乙烯二醇醚型等。
本生产工艺中以硬脂酸()为链起始剂,以42%的NaOH水溶液为催化剂在170~300℃,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,生成硬脂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气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产品分布宽,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。
1总论
1.1设计依据
1.国家计委文件,计划投资(1989)1035号文件“关于吉林化学工业公司环氧乙烷及醇醚项目可行性研究报告和批复”。
2.吉林化学工业公司电石厂家27000吨/年的醇醚项目的可行性研究报告。
———吉化设计院编,档案号码103--65--16
3.“吉林省合成洗涤剂专用原料工程可行性研究报告”
———吉林省石油化工设计院编
4.“吉化电石厂引进6万吨/年醇醚生产装置及技术项目评估报告”
———中国投资银行吉林省分行编
5.吉化电石厂与抚顺洗涤剂化学厂签署的“关于合成脂肪醇供货协议书”。
6.吉化电石厂与大连油脂化学厂签署的关于脂肪醇供货的“意向书”。
7.吉化公司签发的“吉化电石厂醇醚产品质量放案。
”
8.吉化公司与意大利PRESS公司签署的“吉化公司利用增产乙烯生产EO综合产品技术项目改造合成”91JLCT/50098J。
9.吉化进出口公司与意大利PRESS公司签署的“设计条件纪要”。
10.“吉化电石厂6万吨/年醇醚配套装置工程设计初步方案”。
———吉化工程设计部编
1.2设计指导思想
1.生产过程尽量采用自动控制,机械化操作。
2.引进与开创先进技术相结合。
确保醇醚生产质量高,生产过程安全。
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,要积极地扩大醇醚的应用市场。
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.生产设计采用先进技术,在装置内进行处理有毒气体,三废处理要达到排放的标准。
6.最终产品的包装尽量采用先进技术。
1.3装置组成
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,另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。
醇醚工程的主要组成部分。
表1醇醚装置组成表
序号
单元
名称
内容及功能
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
100
200
300
400
500
600
700
800
900
—
—
反应中和单元1
反应中和单元2
废气处理
中间贮存
原料准备
产品包装
装卸车站台
原料及产品罐区
控制室,配电室
小试装置
综合槽
进行EO缩合及中和反应
进行EO缩合及中和反应
处理生产过程中含EO的废气
产品中间贮存、酸碱配置、洗涤水配制
化桶、倒桶、拆带熔化
桶罐装、切片袋装
原料槽解冻,产品装槽车
原料及产品贮存,热水制备
生产控制及变配电
研究开发新产品
储存堆放用桶袋装的原料和产品
1.4装置规模及产品方案
Press公司醇醚装置的第三代反应器,每一套生产能力为6万吨/年。
产品方案:
生产名称:
硬脂酸聚氧乙烯酯()
生产能力:
20000吨/年(300天/年计)
日生产能力:
66.7吨/日
批生产能力:
11100Kg
每日批数:
6批
1.5产品去向
表2产品去向
名称
数量
去向
用途
硬脂酸+9EO
15000
吉化自销
洗涤剂助剂
1.6生产方法论述
工业上,EO缩合反应是在一定温度下(120-200K)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“气液接触法”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.反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的3-5倍。
EO加成速率可达1200kg/。
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,使产品中未反应醇含量明显降低。
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.设备安全性较高。
液相只存有极少量未反应EO(0.5%),设备没有机械转动部件与气相氧化物接触,防止静电产生填料函处氧化物泄露,反应回路与压力设计均为防暴。
5.环境污染小。
废气和废气排放量少。
排出口入大气环氧化物〈1g/,真空排放废水〈0.5/t产品,EO至大气泄露率次/年。
1.7工程总定员
表4工程总定员
序号
名称
生产人员
非生产人员
总定员
备注
生产人员
技术人员
行政人员
管理人员
1
醇醚生产装置
157
5
5
6
173
2
分析化验
25
25
3
设备维修
30
30
4
仓库
15
15
5
班车司机
15
15
6
小试装置
8
4
12
7
汽车库
17
17
8
铁路维修信号
11
11
9
合计
278
9
5
6
298
2生产工艺
2.1生产制度
年操作日:
300天(7200小时)
年生产能力:
20000吨/年
日生产批数:
6批
产品名称:
硬脂酸聚氧乙烯酯
生产班次:
二班
生产时间:
链起始剂加料10分钟,催化剂加料5分钟,加热,脱水15分钟,强化真空10分钟,引发5分钟,预反应时间5分钟,反应时间65分钟,熟化20分钟,冷却10分钟,脱气5分钟,卸料10分钟,生产总时间160分钟。
2.2原料的主要规格
表4原料的主要规格
序号
名称
指标名称
规格
1
EO
外观
透明液体
气味
甜
色号(Pt—Co)
无
密度(0/14℃)
0.894~0.896
含量
99.5WT%min
水
0.05WT%max
CO2
0.0015T%max
酸度(乙酸)
0.0012T%max
醇(乙醇)
0.01WT%max
蒸发残渣
0.01G/100molmax
2
硬脂酸
外观(20℃)
白色略带光泽的蜡状小片结晶体
密度(80℃)
0.9408kg/l
水分值
0.2%max
羟值
197.2mgKOH/g
碘值
酸值
207±3mgKOH/gmax
熔点
71.5—72℃
皂化值
211mgKOH/gmax
3
NaOH
含量
45.0Wt%
Na2CO3
0.30Wt%
Ni
0.040Wt%
Fe2CO3
0.003Wt%
颜色
待确定
4
工业醋酸
色号
<30Pt—Co
铁
1ppmmax
甲酸
0.5ppmmax
醛
0.1
醋酸
80Wt%max
蒸发残渣
0.03max
重金属
4ppmmax
比重(20—30℃)
1.070kg
水分
20%
APHA
10max
5
过氧化氢
含量
25%
游离酸(H2SO4)
0.6%
不挥发物含量
0.12
稳定度
95%
6
导热油
牌号
YD—300
外观
透明
比重
1.01
闪点(开杯)
130kmin
凝固点
—10kmax
酸值
0.02mgKOH/gmax
总硫
0.12Wt%
粘度(50℃)
56m2/S
毒性
馏程:
50%
低毒
25K/min
2.3工艺流程叙述
2.3.1反应部分
1.原料的加入:
原料醇的量根据生产配方由DCS软件设定,由质量流量计算。
2.开始准备
(1)加入催化剂
催化剂由贮槽加入反应器,经过计量泵,把催化剂溶液自贮槽出口管送入出料线。
为了避免催化剂中的水分蒸发,加入碱催化剂时,循环回路上温度应维持在70-80℃。
催化剂的量根据泵的自动计量。
(2)脱水
反应过程中水的存在可以导致PEG的生成,为了尽可能降低PEG的含量,必须将水除去。
(3)反应
在连起始剂于EO反应之前,必须用氮气吹扫。
被催化了的链起始剂在反应回路中的换热器中被加热到反应起始温度120K。
在流量、温度、压力控制下向反应器中通入EO,即可开始反应。
反应热通过反应回路中的换热器中被加热到反应起始温度120K。
在流量、温度、压力控制下向反应器中通入EO,即可开始反应。
反应热通过反应回路换热器移出。
导热油由导热油循环泵通过导热油冷却器用循环水冷却。
反应压力为400~500KPa。
操作温度为120~185K。
反应温度由自动阀控制,通过来自导热油加热器的热导热油和导热油冷却器的冷导热油的比率来调节。
在EO加入量达到反应配方要求时,EO进料阀自动关闭。
此时,仍
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