年产吨双十二烷基二甲基氯化铵工艺设计.docx

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年产吨双十二烷基二甲基氯化铵工艺设计

年产1600吨双十二烷基二甲基氯化铵工艺设计

摘要：

双十二烷基二甲基氯化铵是一类在洗涤、日化、轻纺、印染、皮革等行业广泛应用的阳离子表面活性剂，可用于沥青乳化剂、矿物浮选剂、织物柔软剂及消毒剂等。

双十二烷基二甲基氯化铵的合成工艺有两种途径，一种是首先用十二醇和一甲胺进行叔胺化后，然后再季胺化，最终获得产品。

另一种方法是十二醇和氨气先进行仲胺化然后再与氯甲烷反应，最后得到季胺化的产品双十二烷基二甲基氯化铵。

在本设计中选用的是第一种方法，选用十二醇与一甲胺作为原料，在催化剂的条件下，在氢气的环境中生成双烷基叔胺，然后经过过滤去除催化剂，然后减压蒸馏得到比较纯净的双十二烷基叔胺，最后进入季胺化环节，与氯甲烷反应生成双十二烷基氯化铵。

本设计根据生产要求年产1600吨双十二烷基二甲基氯化铵进行了物料衡算和热量衡算。

最后是对生产设备的选型及生产车间的布置。

最后绘制了生产工艺流程图，物料流程图，主设备图，车间平面布置图和车间立面布置图。

11862

关键词：

双十二烷基氯化铵；直接胺化法；工艺计算

Annualoutputof1600tonsofdual-dodecyldimethylammoniumchlorideprocessdesign

Abstract：

Thedesignofthecontentsoftheannualoutputof1,500tonsDidodecyldimethylammoniumchlorideproductionworkshopfordesign.Didodecyldimethylammoniumchlorideisacationicsurfactantsinwashing,Japan,textile,dyeing,leatherandotherindustriesextensive.Itcanbeusedforasphaltemulsifier,mineralflotationagent,fabricsofteneranddisinfectants.Didodecyldimethylammoniumchloridesynthesisofthetwochannelsisatertiaryaminesynthesisofaminesafterquarter,Anotherwayistofirstsynthesisofasecondaryaminequaternarythen.Inthisdesignusesthefirstmethod,tochoosethe12alcoholwithmethylamineasarawmaterial,thecatalystundertheconditionsInanenvironmentofhydrogengenerationTrialkylaminedouble,andthenfilteredvacuumdistillationintothequaternarylinks.Finally,theproductionequipmentselectionandlayoutoftheworkshop.Finallydrawingthemapoftheproductionprocess,materialflowchartmasterplan,shoplayoutplanandworkshopFacadelayout.

4.1.5筒体封头的设计17

4.1.6夹套厚度设计18

4.1.7法兰选用18

4.1.8搅拌器的选型19

4.1.9反应釜型号的选型19

4.2过滤设备的设计和选型19

4.2.1滤浆的过滤特性19

4.2.2滤浆的物性19

4.2.3生产规模19

4.3泵的设计和选型20

4.3.1十二醇储罐计量泵的选择20

4.3.2真空泵的选择20

4.3.3双十二烷基叔胺计量泵的选型20

4.3.4氯化双十二烷基二甲基胺导出计量泵的选型21

4.4储罐的设计和选型22

4.4.1十二醇的储罐22

4.4.2中间产物储罐22

4.4.3用于接受釜残的储罐22

4.4.4产品储罐的选型23

4.5减压蒸馏釜的设计和选型23

4.5.1物料体积的计算23

4.5.2反应釜体积的计算23

4.5.3釜的高度及筒体直径计算24

4.5.4筒体壁厚的设计24

4.5.5筒体封头的设计25

4.5.6法兰选用26

4.6换热器的设计和选型26

4.6.1叔胺导出时的换热器26

4.6.2用于蒸馏后的换热器26

4.7季胺化反应釜的设计和选型27

4.7.1物料的体积27

4.7.2反应釜体积的计算27

4.7.3釜的高度及筒体直径计算27

4.7.4筒体壁厚的设计28

4.7.5筒体封头的设计29

4.7.6法兰选用30

双十二烷基二甲基氯化胺的合成有两种途径。

一种是利用十二醇和氨气直接反应脱水生成双烷基仲胺，然后和氯甲烷反应生成最终产物。

另一种方法是十二醇和一甲胺的叔胺化再和氯甲烷生成最终产品。

这两种方法在合成叔胺和仲胺的前期过程中，产物都是水，但是在季胺化的过程中，氯甲烷与仲胺反应生成了一分子的产物以外还有一分子的盐酸，给工艺又添加了难度。

而叔胺的季胺化过程中最终产品就只是双十二烷基二甲基氯化胺。

没有副产物，整个生产过程中的副产物就只有水，对环境没有危害。

1.3设计任务的项目来源

本设计依据指导老师下达的《上海应用技术学院毕业设计任务书》进行设计。

1.4设计产品所需的主要原材料规格

1.4.1生产中涉及的材料

（1）氯甲烷

CH3CL分子量50.5

性状：

有乙醚气味的易液化气体，液体密度0.92g/cm3.沸点-23.7℃。

凝固点-97℃，闪点0℃以上，微溶于水，溶于醇，苯，乙醚和四氯化碳，有轻度的麻醉窒息性，能腐蚀铝、镁和锌。

与空气能形成爆炸性的混合物，爆炸极限8.1～17.2%，遇火星、高热有燃烧爆炸的危险。

表1.1规格、企业标准

氯甲烷（%）≥99

沸点（℃）-22.5～-23.5

水蒸汽（%）≤2

油污无

（2）十二醇（月桂醇、十二碳醇）

CH3（CH2）10CH2OH分子量186.33

性状：

有花香味的浅黄色液体或叶状结晶体。

熔点24℃，沸点259℃，密度0.863g/cm3，闪点126.67℃，自燃点275℃，折射率1.428，不溶于水，溶于醇和醚。

低毒，可燃，遇明火、高热有发生燃烧的危险。

表1.4质量规格

指标名称一级二级三级

活性物含量%≥907550

游离胺含量%≤1.51.51.5

灰分含量%≤0.20.20.2

PH值（5%溶液）5～7.55～7.55～7.5

1.4工作制度劳动定员

反应工段分三班制工作，年工作日为355天，每天每班工作为8小时。

表1.5工段三班制工作表

工段工种甲乙丙合计

叔胺化工段2生产方案的确定

2.1化学反应原理

由十二醇与甲胺在铜镍催化剂的条件下，直接氨化生成双十二叔胺。

由生成的，N,N-双十二烷基甲基胺（即双十二叔胺）与氯甲烷进行季氨化而制得所需产品。

2.2生产流程的论述

先将十二醇用计量泵通过计量后打入反应釜，加入催化剂搅拌5分钟，然后通入氮气吹扫反应釜5分钟，使得反应环境无氧。

搅拌条件下升温至100℃，然后通氢循环，继续升温至200℃，保持约1小时，则催化剂活化完成。

通入一甲胺气体，继续升温，保持反应釜中的温度是205℃左右。

让反应进行3小时，停止通甲胺气。

然后在总循环量不变的情况下只通氢气保持1小时。

停止通氢降温至150℃，用板框过滤机过滤后粗产品储于储罐中。

然后在减压的条件下进行减压蒸馏，使得粗产品提纯。

最后进行季胺化处理。

季胺化处理过程中需要加入少量的碳酸钠和异丙醇，保持反应环境在85℃左右，压力是0.4-0.5Mpa。

反应3-4个小时，即能完全季胺化，无游离胺。

工艺流程图如下：