吨脂肪酸聚氧乙烯酯车间工艺设计说明书.docx
《吨脂肪酸聚氧乙烯酯车间工艺设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《吨脂肪酸聚氧乙烯酯车间工艺设计说明书.docx（41页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
吨脂肪酸聚氧乙烯酯车间工艺设计说明书
前言1
1总论2
1.1设计依据2
1.2设计指导思想2
1.3装置组成2
1.4装置规模及产品技术方案3
1.5产品去向3
1.6生产方法论述3
2生产工艺6
2.1生产制度6
2.2原料的主要规格6
2.3工艺流程叙述8
2.3.1反应部分8
2.3.2中和部分9
2.3.3废气处理单元9
3技术经济分析10
3.1生产规模及产品技术方案10
3.2建设投资10
3.3醇醚装置技术综合经济指标10
3.4年总成本表10
3.5利润率及利税率11
3.6盈亏平衡分析11
4醇醚装置平面布置及运输13
4.1设计依据13
4.2醇醚装置场地布置13
4.3总平面布置13
4.3.1总平面布置的确定13
4.3.2界区明确，工艺流程通畅，安全合理13
4.3.3执行规范规范14
4.4工厂运输及运输量14
4.4.1铁路运输14
4.4.2公路运输15
5土建16
5.1设计依据16
5.2气象条件16
5.3地质状况16
5.4主要建筑材料16
5.5采用规范图17
5.6结构设计17
5.7建筑设计17
6自动控制18
6.1设计依据18
6.2采用的规范规范18
6.3控制原则18
6.4仪表选型18
6.5动力供应18
6.5.1仪表用电源18
6.5.2仪表用气源18
6.6存在的问题19
7采暖通风20
7.1气象资料20
7.2设计数据20
7.3设计技术方案20
7.3.1采暖设计技术方案20
7.3.2通风设计技术方案20
7.3.3空气调节设计技术方案21
8供电22
8.1设计范围及供电要求22
8.2电源状况及供电技术方案22
8.3功率因数补偿22
8.4供电外线及照明22
8.5动力配线22
8.6防雷、接地22
9给水与排水23
9.1给水系统23
9.2排水系统23
9.3主要废水污染排放规范23
10节能24
10.1设计依据24
10.2节能措施24
10.3节能工程24
11环境保护25
11.1编制依据25
11.2设计采用的环保规范25
11.3设计中采取的环保措施25
12安全防火与安全技术26
12.1设计依据26
12.2生产性质26
12.3消防措施26
12.4其它安全措施26
13工业卫生与劳动保护28
13.1编制依据28
13.2生产过程中职业化危害因素分析以及控制措施28
13.3劳动安全与工业卫生设施28
致谢30
附录A31
附录B32
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工程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/年的醇醚工程的可行性研究报告。
———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工程评估报告”
———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综合产品技术工程改造合成”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技术方案”。
———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，设计采用可靠的技术方案检测，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规范。
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装置规模及产品技术方案
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。
产品技术方案：
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
经管人员
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，仍有少量EO存在于汽相中，以及液相中。
因此，保持反应物料循环，熟化一段时间，直到氧化物全部反应为止。
熟化过程中氧化物反应完成情况可以由反应器的残余压力来检查。
在设定的熟化时间内保持物料循环，并控制反应温度，到反应器的压力不在变化时，即可认为反应结束。
反应结束后，反应器中的剩余气体首先排入废气处理单元，然后在真空下脱气，产品温度直到120～140K时，用反应循环泵卸入中和釜内，管道中剩余产品用氮气吹扫。
2.3.2中和部分
未中和产品在注入产品槽之前必须进行中和，冷却。
它包括：
A.未中和产品卸料：
末中和产品从反应回路送至R0103A/B中的一个，当中和釜达到最低液位，中和搅拌器启动。
B.汽提：
末中和产品中仍然含有少量氧化物。
这些残余物通过在搅拌状态下抽真空脱出。
C.中和：
液体中和剂自中和计量槽V0109，用泵注入中和釜，加入酸的量可以由V0102的液位减少自动计算出，当酸的量加入到量后，D.C.S软件自动停止酸泵。
D.最终冷却：
在搅拌的状态下，向R0103A/B伴管通入冷却水，使乙氧基化产品冷却到输送的温度（70-90K）。
E.卸料：
最终中和产品由P0109A/B泵送到最终产品罐。
乙氧基化产品通常先贮存，然后装入槽车或桶装。
2.3.3废气处理单元
下述排放废物被送到排放单元，EO/PO存贮单元正常操作排放废物；乙氧基化单元正常操作排放废物。
气体自碱洗塔C0301底部进入，碱吸收液在泵P0301A/B作用下经C0301、V0301、E0301不断循环。
在碱催化剂的存在下控制EO/PO反应和生成PEG，使吸收液中PEG的浓度不断提高。
通过控制E0301的温度使塔的温度保持恒定。
从碱洗塔出来的气体进入酸洗塔C0302，再此，残余EO转化为PEG。
由C0302出来的气体放入大气。
C0302内的酸溶液由P0302A/B循环。
为了保证排放单元始终处于备用状态，P0301，P0302必须连续进行，以上操作均由D.C.S软件自动控制。
3技术经济分析
3.1生产规模及产品技术方案
本套装置生产规模为15000吨/年。
3.2建设投资
总投资：
19913.3万元
3.3醇醚装置技术综合经济指标
表5醇醚装置技术综合经济指标表
序号
指标名称
单位
数量
（一）
（二）
1
2
3
4
5
6
7
8
（三）
（四）
（五）
设备规模
原料及动力消耗
硬脂酸
EO
冷却水
新鲜水
蒸汽
电
氮气
仪表空气
总投资
产品平均单位成本
产品年总成本
吨
吨/年
吨/年
吨/年
吨/年
吨/年
吨/年
万度/年
规范立升
规范立升
万元
元/吨
万元/年
27000
12944.95
20055.25
1933864.2
519100
1185.58
266
616740
1282800
19913.3
10289
29632
3.4年总成本表
表6年总成本表
序号
工程
单位
消耗定额
价/元
年成本万元/年
（一）
1
2
3
4
5
6
7
（二）
1
2
原料消耗
硬脂酸
EO
NaOH
醋酸
汽油
机油
合计
公用工程
冷却水
新鲜水
吨/年
吨/年
吨/年
吨/年
吨/年
吨/年
吨/年
吨/年
5936.22
21063.78
64.29
41.34
48
4.6
1052156.9
519100
1000
3500
650
2300
1620
8750
0.08
0.25
593.62
7872.32
4.179
9.508
7.776
4.025
8491.428
8.471
12.98
3
蒸气
吨/年
1185.58
63
35.19
4
5
6
合计
（三）
（四）
1
2
3
（五）
（六）
（七）
（八）
（九）
（十）
电
氮气
仪表空气
工人工资
车间经费
折旧费
大修费
车间经管费
车间成本
企业经管费
工厂总成本
销售费用
销售成本
固定成本
万度/年
标立/年
标立/年
266
616740
1282800
2100
0.15
0.07
55.86
9.251
8.989
130.741
58.75
819.49
545.18
229.55
10275.139
2900.55
13175.689
300
13475.689
4883.52
3.5利润率及利税率
销售收入：
20000×1.6=32000万元
税率：
10.7%
税金：
32000×10.7%=3424万元
利润：
32000-13475.689-3432=15092.311万元
利润率：
利润/总投资=15092.311/19913.3=75.79%
利税率：
（销售收入-成本）/总投资=（32000-13475.689-19913.3）/19913.3×100%=47.15%
3.6盈亏平衡分析
年固定成本：
4883.52万元
单位产品售价：
24000万元
单位产品可变成本：
24778.59万元
WB—WB=F/（（S-V）/15000）=4883.52×15000/（24000-24778.59）=94083.92吨
4醇醚装置平面布置及运输
4.1设计依据
1.1989年9月吉化公司设计院勘探队实测的1：
500地形图。
2.1990年7月吉化公司设计院勘探队编制的环氧乙烷工程地质勘察报告。
3.设计基础资料：
土壤最大冻土深度：
1.8M土壤设计冻土深度：
1.7M
全年主导风向：
西南风夏季主导风向：
东南风
年平均风速：
3.4m/s年平均降雨量：
668.4mm
地震裂度：
7度日最大降雨量：
119.30mm
4.2醇醚装置场地布置
在吉化电石厂空地上，距离吉化电石厂150M，装置东侧留有“八五”规划的乙二醇生产车间预留地，南侧紧靠龙山北路，在它以南30M处有吉铁路，西北角为EO生产装置，西侧为EO辅助街区，北侧为EO主罐区。
另外，距离吉铁路南侧50M处设有醇醚铁路装卸台和仓库。
醇醚装置占地2.86公顷，场地地形西高东低，最低海拔191.12M，初建水位高183.57～185.31M，静止水位高185.01～185.9M。
4.3总平面布置
4.3.1总平面布置的确定
本着节约用地的要求，在设计中注意运用近期结合既紧凑又要符合生产工艺和安全要求。
尽可能装卸物料线，缩短送给醇醚装置的EO管线，因此，装置布置在EO街区的东南侧，北侧有EO产品罐区，南侧有本装置铁路装卸平台，并且于吉哈铁路路接轨。
东侧有“八五”规划内乙二醇装置预留地，这样既能满足近期的生产要求，又能计划的使用土地。
4.3.2界区明确，工艺流程通畅，安全合理
醇醚装置分为三部分：
1.主生产装置区：
该区有醇醚生产装置主厂房、综合楼、原料和产品罐区，集中布置在一个区域内，体现了工艺流程合理，节约用地的原则。
2.生产辅助区：
该区以原料准备和产品包装为主，设有仓库机修和叉车等辅助设施。
3.铁路装卸区：
该区设有铁路小包装、大包装、原料槽车解冻站。
4.3.3执行规范规范
1.《建设设计防火规范》
2.《炼油化工设计防火规范》
3.《工业、企业规范轨铁路设计规范》
4.4工厂运输及运输量
本装置采用铁路和公路运输两种方式，凡是外运的产品和由内地购买的原料均由铁路运输，铁路年运输量78900吨，除了铁路大包装和解冻罐用管道运输外，其余的一律用汽车运输，汽车年运输量38100吨。
表7运输方式及运输量
序号
运入（出）
铁路运输（t/年）
公路运输（t/年）
形态
包装方式
备注
1
2
3
运入
运出
合计
22230
57000
79230
10100
28000
38100
液、块
液、块
—
袋、桶
袋、桶
—
—
—
—
4.4.1铁路运输
铁路运输设计需要一条专用线，从厂西部铁路专用线上引入，共需三条铁路装卸线：
一条用于小包装；一条用于大包装；另外一条用于解冻站，总长1500M。
铁路采用P43铁轨，6组9号岔道，槽车的数量选择按照化工部30A4-84的计算规定共需20台，槽车型号G60不锈钢罐车，信号共计8组，信号建筑面积348平方M，机车与其余车辆均由吉化公司统一调配。
表8铁路运输装卸表
序号
货物名称
运入或运出地
运货量吨/年
车辆数
装卸方式
备注
1
2
3
4
5
6
7
8
硬脂酸
硬脂酸
硬脂酸
硬脂酸
其它
产品
产品
产品
抚顺
大连
大连
长岭
外购
哈尔滨
北京
—
15300
2600
1400
1100
1300
19467
升级会员 