脂肪醇聚氧乙烯醚设计说明书.docx
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脂肪醇聚氧乙烯醚设计说明书
前言
脂肪醇聚氧乙烯醚（AE）简称醇醚,它是脂肪醇与环氧乙烷的加成物。
醇醚是一类非常典型的非离子表面活性剂,由于它具有耐硬水、低泡沫、低温洗涤性好,以及生物降解性能好等优点,主要作为合成涤剂的活性原料。
此外,醇醚在工业清洗剂、纺织、印染、医药、化妆品、金属加工、石油化工、采矿燃料、农药、造纸、油墨、皮革、建筑行业中也得到广泛应用。
特别是20世纪70年代后,能源危机加剧以及国际社会对环境保护的日益重视,采用复合配方的趋向以及液体洗涤剂和浓缩粉的增长,使得醇醚类产品的市场消费量猛增。
到80年代后期,国际表面活性剂工业中,醇醚的产量已出现了超过传统产量最大的阴离子表面活性剂烷基苯磺酸钠的发展势头。
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐简称醇醚硫酸盐（AES）,是由高级脂肪醇（通常天然醇为C12～C14碳基合成醇为C12）与环氧乙烷进行加成反应（常用的平均加合数n=2～3）,制得AE再经硫酸化而得。
它具有优良的抗硬水性、发泡性和低温性能,生物降解迅速,对皮肤刺激性小,与酶的配伍性好,而且溶液透明稳定并易于被电解质调节增加粘度,因而被广泛应用于液体洗涤剂、低磷和无磷洗涤剂以及个人保护用品中。
本工艺中虽然传统的釜式工艺已很成熟但由于EO溶于液体的时间较长，反应时间长，反应速率低，且易发生危险，而增高催化剂的浓度或升高系统的反应温度来提高反应速度，会造成副产物增多，能耗也相对较高。
采用意大利Press生产技术，就能克服上述缺点，不但能提高产品的质量，同时也可大大降低EO的不安全爆炸性。
第1章概述
1.1设计依据
1.国家计委文件，计投资（1989）1035号文件“关于吉林化学工业公司环氧乙烷及项目可行性研究的批复”。
2.吉林化学工业公司电石厂22140吨/年酸脂项目可行性研究报告。
吉林设计院编，档案号103-685-16
3.“吉林省合成洗涤剂专用原料工程可行性研究报告”。
————吉林省石油化工院编
4.“吉化电石厂引进60000吨/年醇醚生产设备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化学厂签署的“关于合成脂肪醇共贷协议”。
6.吉化电石厂与大连油脂化学厂签署的关于合成脂肪醇共贷的“意向书”。
7.吉化电石厂与吉林省长岭化肥厂油化筹建办公室签署的脂肪酸共货“意向书”。
8.关于抚顺洗涤化学厂脂肪醇及醇醚产品安排意见函。
————轻工部文件（89）轻综规定177号
9.吉化工司签发的“吉化公司电石厂醇醚产品，产量方案”。
10.吉化进出口公司与意大利PRESS公司签署的“吉化公司利用增产乙烯生产EO/PO综合产品技术改造项目合同”，91JICT/50098IJ
11.吉化进出口公司与意大利PRESS公司签署的“设计条件纪要”。
12.“吉化电石厂6万吨/年醇醚装置配套工程设计初步方案”。
————吉化工程设计部编
1.2设计指导思想
1.引进世界先进技术，确保醇醚产品质量高，生产过程安全。
2.为了减少投资，节省外汇，尽量少引进，多国内制造。
3.生产过程尽量采用自动控制，机械化操作。
4.最终产品的包装尽量采用先进技术。
5.对于易燃易爆场所，采用可靠的检测，报警消防设施。
6.生产过程排除的尾气中含有毒气体，设计采用先进技术，在装置内进行处理，达到排放要求。
1.3装置组成
装置中设有两套并列的反应，中和单元，一套主要用来生产洗涤剂，另一套生产工业助剂，从而适应醇醚产品的系列，多品种的市场要求，对环氧乙烷装置来说，其后加工装置有两套系统，也有较大的灵活性。
醇醚工程的主要组成部分。
序号单元名称内容及功能
1100反应中和单元1进行EO缩合及中和反应
2200反应中和单元2进行EO缩合及中和反应
3300废气处理处理生产过程中的含EO废气
4400中间贮存产品中间贮存，酸碱配制，洗涤剂水配制
5500原料准备产品中间贮存，酸碱配制，洗涤剂水配制
6600产品包装化桶，倒桶，拆带熔化
7700装卸车站台桶罐装，切片装袋
8800原材料及产品罐区原料槽车解冻卸车，产品装槽车
9仓库及产品堆原料及产品储存，热水制备
10控制室，配电室贮存堆放用桶袋装的原料和产品
11综合槽贮存堆放用桶袋装的原料和产品
12小试装置生产控制及边配电
13机修间化验室，办公室，生活区
14汽车库研究开发新产品
15铁路及信号系统设备维修
表1-1醇醚装置组成表
1.4设计范围
本项目设计包括上表的全套设计
1.5装置规模及产品方案
Press公司醇醚装置的第三代放应器，每一套生产能力为60000吨/年。
产品方案：
产品名称：
脂肪醇+9EO
年生产量：
27000t/a
日生产量：
90t/d
年生产天数：
300d
1.6主要原材料来源及产品去向
表1-2主要原材料来源
TABLE1-2Primarilyoriginalmaterialsource
序号名称数量来源供应方式供货协议
1环氧乙烷吉化电石厂管道输送
2脂肪醇长岭管道输送
3氢氧化钾吉化电石厂火车输送
4导热油燕山石化公司火车输送
表1-3产品去向
TABLE1-3Productdirection
名称数量去向用途
脂肪醇+9EO27000吉化自销洗涤剂助剂
1.7生产方法论述
工业上，EO缩合反应是在一定的温度（100-2000C）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是在搅拌的釜式反应器中进行间歇操作。
埃索公司（ESSO）壳牌公司（SHELL）和国内的生产方法都是如此，液态环氧乙烷从反应釜下不通入，用搅拌器使其与起始器混合，由于反应物的接触面小，反应不均匀，在同一反应釜中链起始剂缩合的环氧乙烷分子数相差较大，反应时间长，由副反应生成的聚已二醇最大，产品质量较差，由于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量最大，搅拌器转动产生静电等原因，往往会发生爆炸事故。
意大利普利斯公司的“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，安全等特点，居于世界领先地位，其优点分述如下：
1.传质面积大。
普利斯反映器是将液相链起始剂分散成极细的微粒，使其进入连续的环氧乙烷气相空间，因此获得了非常大的传质表面积，而且气液接触均匀。
2.反应速度快。
每批产品的生产周期为2小时，而壳牌公司需要6小时40分，单位容积的反映器生产能力最大，约比传统反映器高了3-5倍。
3.产品质量好。
由于气液接触均匀，每个链起始剂液第四周接触环氧乙烷气相分子的机会几乎是均等的，因而缩合物分子量增加较为均匀，缩合反应是在反映器气相空间进行的，液相中溶解的环氧乙烷较少，由副反应生成的聚已二醇少。
4.生产极其安全，液相中残留的环氧乙烷少，在180度时仅为100ppm，远底于爆炸极限，反映器无搅拌设备，没有转动部件与环氧乙烷接触，反映器上部气相导电率高，所以可以避免热电和静电产生，从工艺和设备设计上杜绝了不安全因素。
5.适宜生产高分子量产品。
普利斯第三代反应器，增设一小循环系统，可以生产一般反映器不能生产的高分子量产品。
1.8工程总定员
表1-4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
第2章技术分析
2.1生产规模及产品方案
本装置生产规模为27000吨/年。
2.2建设投资
总投资：
19913.32万元
2.3醇醚装置技术综合经济指标表
表2-1醇醚装置技术综合经济指标表
TABLE2-1TheAPEOequipstosynthesizetheeconomicindexsignwatch
序号
指标名称
单位
数量
（一）
设备规模
吨
27000
（二）
原料及动力消耗
吨/年
1
脂肪醇
吨/年
10489.51
2
EO
吨/年
3599.685
3
冷却水
吨/年
1933864.2
4
新鲜水
吨/年
519100
5
蒸气
吨/年
1185.58
6
电
万度/年
266
7
氮气
标准立升
616740
8
仪表空气
标准立升
1282800
（三）
总投资
万元
19913.3
（四）
产品平均单位成本
元/吨
10289
（五）
产品年总成本
万元/年
29632
2.4年总成本表
表2-2年总成本表
TABLE2-2Yeartotalcostwatch
序号
项目
单位
消耗定额
价/元
年成本万元/年
一
原料消耗
1
脂肪醇
吨/年
10489.51
1000
1048.951
2
EO
吨/年
3599.685
3500
1259.890
3
NAOH
吨/年
68.57
650
4.457
4
醋酸
吨/年
102.86
2300
23.658
5
汽油
吨/年
48
1620
7.773
6
机油
吨/年
4.6
8750
4.025
7
合计
16805.626
二
公用工程
1
冷却水
吨/年
1933864.2
0.08
15.471
2
新鲜水
吨/年
519100
0.25
12.98
3
蒸气
吨/年
5585.58
63
35.19
4
电
万度/年
266
2100
55.86
5
氮气
标立/年
616740
0.15
9.251
6
仪表空气
标立升/年
1202800
0.07
8.989
合计
137.741
三
工人工资
58.75
四
车间经费
1
折旧费
819.49
2
大修费
545.18
3
车间管理费
229.55
五
车间成本
26431.557
六
企业管理费
2900.55
七
工厂总成本
29332.107
八
销售费用
330
九
销售成本
29632.107
十
固定成本
4853.52
2.5利润率及利税率
税率：
10.7%
销售收入：
27000×1.4=37800万元
税金：
37800×10.7%=4044.6万元
利润：
37800-29632.107-4044.6=4123.293万元
利润率：
利润/总投资=4123.293/19913.3=20.71%
利税率：
（销售收入-成本）/总投资=（37800-29632.107）/19913.3×100%=41.02%
2.6盈亏平衡分析
年固定成本（F）：
4883.52万元
产品售价（S）：
37800万元
产品可变成本（V）：
24778.59万元
WB-WB＝F/[（S-V）/27000]＝4883.52/[（37800-24778.59）/27000]＝10126吨
第3章总图运输
3.1设计依据
1.1989年9月吉化公司设计院勘测队实测的1：
500地形图
2.1990年7月吉化公司设计院勘测队编制的环氧乙烷工地质初勘报告。
3.设计基础资料：
土壤最大冻土深度：
1.8米土壤设计冻土深度：
1.7米
全年主导风向：
西南风夏季主导风向：
东南风
年平均风速：
3.4米/秒地震裂度：
7度
年平均降雨量：
668.4毫米日最大降雨量：
119.3毫米
3.2装置布置
醇醚装置布置在吉化电石厂北侧空地上，距离吉化电石厂150米，装置东侧留有“八五”规划的乙二醇车间预留地，南侧紧靠龙此北路，龙北路以南30米处有吉哈铁路，西北角为E0生产装置，西侧为E0辅助街区，北侧为E0贮罐区，另外，去吉哈铁路南侧50米设有醇醚铁路装卸台和仓库，醇醚装置占地面积2.86公顷，场地地形西高东低，最底海拔191.12米，初见水位标高183.81-185.31米，静止水位高185.01-185.91米。
3.3总平面布置
3.3.1总平面布置的确定
本着节约空地的要求，在设计中注意远近结合既紧凑又要符合生产工艺和安全要求，生产装置街区根据工艺流程和安全的需要，尽可能缩短装卸物料线，缩短送给醇醚装置的E0管线，为此装置布置在E0街区的东南侧，北侧有E0产品罐区，南侧有本装置铁路装卸站台及鹤位栈桥，并与吉哈铁路接触，东侧有“八五”规划内乙二醇装置预留地这样既能满足远近期的生产要求，又能计划的使用土地。
3.3.2界区明确，工艺流程通畅，安全合理
1.主生产装置区：
该区有纯醚生产装置主厂房，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：
该去以原料准备和产品包装为主，社有仓库机修和叉车库等辅助设施，街区内主要用叉车倒运生产所需的原料及产品。
3.铁路装卸区：
该去设有铁路小包装，大包装，原料槽车解冻站。
3.3.3执行规范标准
1.《建设设计防火规范》
2.《炼油化工企业防火规范》
3.《工业企业标准轨距铁路设计规范》
３.４运输及运输量
3.4.1运输方式及运输量
本装置主要采用铁路和公路两种运输方式
凡外运的产品和由内地购买的原料，均通过铁路运输，铁路年运输量78900吨，除铁路大包装和解冻罐用管道运输外，其余一切用汽车运输，汽车年运输量38100吨。
表3-1年运输量总表
序号
运入（出）
运输量及运输方式
吨/年
形态
包装方式
备注
1
铁路
公路
水路
液粉块
散装桶
2
运入
22230
10100
液块
袋桶
3
运出
57000
28000
液块
袋桶
4
合计
79230
38100
3.4.2铁路运输
铁路运输设计根据年运输量需一条专用线，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，另外一条用于解冻站线，总1500米，采用P43公斤铁轨，6组9号道岔，槽车数量的选择按照化工部30A4__84的计算规定共需20台，槽车型呈G60不锈刚罐车，信号共8组，信号楼建筑面积348平方米，机车与其车辆均由吉化铁路运输。
表3-2铁路运输装卸表
TABLE3-2Therailroadconveyancepackstounloadthewatch
序号
货物名称
运入或运出地
货运量吨/年
车辆数
装卸方式
备注
1
脂肪醇
抚顺
15300
解冻
2
脂肪醇
大连
2600
3
脂与醇
大连
1400
4
硬脂酸
长岭
1100
5
其它
外购
1300
6
产品
哈尔宾
19467
7
槽车
7
产品
北京
9730
13
槽车
8
产品
28000
火车
3.4.3道路运输
汽车运输按取货制，满足厂内交通运输和消防要求，道路布置成环形道路网，宽有4米、6米两种，倒运车数量根据运量决定，选用9吨载重车5台，职工通勤用鞍山产AK6941型大客1台，氢氧化钠、醋酸的汽车槽车由厂家自备，本设计考虑车库1座，建筑面积393.75平方米，车库的地点和维修设备由厂统一调配。
表3-3道路运输量表
TABLE3-3Thehighwayconveyancemeasuresthewath
序号
货物名称
装车卸车地
运输量吨/年
日装车辆（台）
运距（公里）
自备车备注（辆）
1
NAOH
厂内
129
2
HAC
厂内
82
3
原料
铁路
6400
4
产品
醇醚车间
28000
4
4
5
空桶
联化
3500
1
47
6
袋
制桶
第4章工艺
4.1生产制度
年操作日：
300天（7200h）批生产
生产班次：
三班
产品名称：
脂肪醇+9EO
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60分钟，反应时间50分钟，熟化15分钟，冷却10分钟，脱气5分钟，卸料10分钟，生产总时间195分钟。
4.2原料和产品的主要规格
4.2.1原料规格
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）
0.012T%MAX
醛（乙醇）
0.01WT%MAX
蒸发残渣
0.01G/100mlmax
2
脂肪醇
外观（20℃）
透明液体
密度（40℃）
0.83Kg/l
水分值
0.1%MAX
羟值
289±4mgKOH/g
碘值
0.3gI2/100gmax
酸值
0.1mgKOH/gmax
APHA
20MAX
皂化值
0.5mgKOH/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℃）
56m^2/s
毒性
低毒
馏程：
50%
25K/min
4.2.2产品规格
C13H27+9EO
期望值
保证值
外观（25℃）
液体
液体
水分
0.1
0.2%MAX
羟值
9172±4
172±4mgKOH/g
羟值重复性
±1
±2mgKOH/g
PH（3%水溶液）25℃
6-7
6-7
游离EO
1
1PPmax
聚乙二醇
0.5
1
APHA
20
50MAX
4.3工艺流程叙述
100号单元和200号单元是两套并列的反应中和生产线，分别设在两个独立的厂房内。
反应公序来自原料准备单元（500）或原料罐区（800）的链起使剂，通过质量流量计量后进入反应器（R0102），链起始剂的数量根据产品的配方由DCS软件决定，达到规定数量时，送料泵停止，并关闭管线上的自动阀，液体催化剂NaOH从催化剂计量罐（V0102），用催化剂计量泵（V0103）加入气液反应器（R0101），催化剂的数量用计量罐液位减少的方法自动控制。
在到达配方规定数量时，由DCS软件自动停计量泵，链起始剂和催化剂溶液中含有水分，反应也生成一些水分。
这些水分在反应器的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（P0204）和蒸汽喷射泵（P0202）串接组成，吸入压力为1.33Kpa（绝压）。
在链起始剂与EO反应前，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（E0101/E0102）中被加热到反应开始温度（1200C）。
在流量，温度，压力控制下向反应器（R0101）通入EO即开始反应，反应热用导热油通过反应回路换热器（E0101/E0102）移出，导热油用导热油循环泵（P0104）通过导热油加热器（E0104）用循环水冷却。
反应器操作压力为400-500Kpa，操作温度为120-1850C，反应温度自动阀控制，通过来自导热油加热器（E0103）得导热油和导热油冷却器（E0104）的冷导热油的比率进行调节。
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存在气相以及溶液相中，因此要保持物料循环，熟化一段时间，直到氧化物全部反应完了，反应结束后，反应器中剩余气体首先排至废气处理单元，然后在真空下脱气直到循环产品冷却至120-1400C，然后用反应循环泵（P0101/P0102）卸入中和器，管道中剩余的产品用氮气吹出，以上全部操作均由DCS软件自动控制。
第5章自动控制
5.1设计依据
根据编制的“吉化公司环氧乙烷及醇醚项目的可行性研究报告”。
1.根据工艺专业提出的自控条件。
2.根据60000吨/年醇醚装置生产合同，合同91JLCL/50098。
5.2采用的标准规范
由卖方提供的基础设计和详细按合同规定执行卖方标准，配套设计均按化工部设计标准。
5.3控制原则
1设计的主要装置有意大利引进，采用DOS集散系统集中控制，控制室的面积13.2*7.2M2
2配套工程均采用常规仪表，分别设置在原料准备控制室、产品包装控制室、罐区控制室，各自分别集中控制。
5.4仪表选型
1.本设计除引进设备外，全部选用电动三型仪表，采用4-22A，DC或1-5V，DC的标准信号。
2.测温元件全部采用PT100的电组体。
3.变送气选用吉化仪表厂的电动FC系列。
4.二次表选用吉化仪表厂的电动三型。
5.所有调节阀，切断阀全部选用气动阀。
6.为确保计量的准确性，槽车计量选用质量流量计。
5.5动力供应
5.5.1仪表用电源
1.仪表用电有电器专业提供双回路220V+10%，50HZ+2的电源。
2.系统采用UPC供电。
3.仪表用电容量23KW
4.供电等级为二级。
5.5.2仪表用气源
1仪表压缩空气要求：
尘粒〈10HM，油含量〈PPM，露点〈400C。
2地仪表采用小型空气过滤减压阀单独处理的供气方式。
3仪表用气取自仪表空气压缩站，气源压力0.8Mpa，用气量300M3/时。
5.6存在的问题
质量流量计的配套使用及接线
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