万1吨a聚二甲基二烯丙基氯化铵初步设计说明书学位论文.docx
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万1吨a聚二甲基二烯丙基氯化铵初步设计说明书学位论文
1万吨/a聚二甲基二烯丙基氯化铵初步设计说明书
工程技术方案
聚二甲基二烯丙基氯化铵，是一种高分子阳离子表面活性剂，主要应用于石油开采、造纸、纺织、皮革及水处理领域。
它具有正电荷密度高、水溶性好、分子量易于控制、高效无毒、造价低廉、对环境友好，愈来愈引起人们的重视。
一般说来，均聚物分子量的聚合度越高，产品的性能就越好。
由于其合成工艺和处理过程存在差异，我国的产品质量与国外的产品存在很大的差距。
1.反应方程式：
2.主要副反应：
3.原材料的理化性质：
（1）氯丙烯：
无色易燃液体，相对密度0.938，沸点45℃，微溶于水，溶于乙醇、乙醚、氯仿和石油醚，有毒。
（2）二甲胺：
无色气体或液体，相对密度0.68，沸点6.9℃，一般工业品有液体二甲胺和40%二甲胺水溶液，d=0.895，有强烈刺激性。
（3）烯丙醇：
无色有刺激性气味液体，密度0.85，沸点96.9℃，溶于水、醇、醚。
（4）烯丙醛：
无色有刺激性气味液体，密度0.84，沸点53℃，水中溶解度17.5%，易溶于大多数有机溶剂中。
（5）二甲基烯丙基氯化铵：
无色、易燃、易爆、易挥发的液体，密度0.712，沸点62℃，微溶于水，易溶
4.生产工艺简介
聚二甲基二烯丙基氯化铵是由二甲基二烯丙基氯化铵单体聚合而成。
一般说来聚合反应中单体的纯度或杂质对聚合度影响很大，因此该产品生产分为单体合成、纯化及聚合三步完成。
单体制备可分为一步法和两步法。
两步法是由等摩尔的氯丙烯和二甲胺进行亲核反应生成二甲基烯丙基胺，（油相）与盐水分离后再与等摩尔的氯丙烯在有机相中季铵化反应生成季铵盐。
一步法是由2:
1:
1的氯丙烯二甲胺和液碱控制反应物近于中性条件下一次完成。
很明显两步法消耗大量的溶剂，操作繁琐成本高，但其杂质少，聚合物质量好。
一步法操作简单，成本低杂质多。
近年来国内学者对一步法做了大量的研究工作，已经取得了可喜的成果。
如国内的山东邹平铬兴化工，宝莫生物化工等企业均采用一步法生产单体，聚合物分子量可达30-180万，粘度在80-20000CPS收率可在93%以上。
5．工艺过程简述
将定量的氯丙烯加入到合成反应釜中，降温至0-5℃，开始交替滴加40%二甲胺水溶液和液碱。
严格控制反应介质在中性条件下，温度不得超过45℃，加完料打开恒压回流阀门，升温50-60℃，在压力小于0.2MPa下反应2h，再在70℃反应1h。
冷却过滤出氯化钠，然后进行负压水蒸气蒸馏，除杂，再次过滤分离出氯化钠，最后加入少量活性炭脱色过滤调质为合格单体。
经检验合格的单体加入到聚合反应釜内，加入引发剂、络合剂，在70℃、小于等于0.2MPa下反应7-10h，降温加入去离子水调整到PDADMAC40%包装出厂。
一.生产规模：
1万吨/年40%PDADMAC水溶液折百4000吨/a。
二.生产天数：
300天/年
三.物料衡算：
（投加量/日）
投入
产出
氯丙烯13350Kg
二甲基二烯丙基氯化铵22218Kg（60%）
40%二甲胺9198Kg
水6867Kg
30%碱液10896Kg
盐（38.8%含盐量）4359Kg
33444Kg
33444Kg
四.主要设备选型
1.合成反应罐：
4000t/a÷300d/a÷60%÷（24h/d÷6h/批）=5.56t/批
投加量5.56t×33.444/22.218=8.37t/批,可选9M3搪瓷反应罐1台
生产周期：
打料降温1h，滴加2h，反应3h，共6h
2.汽提罐：
生产周期：
打料、汽提4h，过滤2h，共6h。
可选9M3搪瓷反应罐1台
3.脱色罐：
生产周期：
打料脱色2h，板框过滤2h，共4h。
可选9M3搪瓷反应罐1台
4.聚合罐：
生产周期：
打料反应11h。
可选9M3搪瓷反应罐2台
5.氯丙烯仓库：
4天贮量×13.35t/d=53.4t÷180Kg/桶=297桶400m2危库
6.电动叉车：
800Kg3台
7.氯丙烯泵：
齿轮油泵KCB83.35m3/h0.33MPa2台
8.氯丙烯高位槽：
3338kg÷0.938＝3558m3选4m3搪瓷储罐1台
9.二甲胺贮罐：
4天贮量×9.2t/d=37t÷0.895=41.12m3选50m3卧式不锈钢贮罐1台
10.二甲胺泵：
磁力驱动泵COF4-50-40-1651台
11.二甲胺高位缸：
2230Kg÷0.895=2.6m3选3m3不锈钢贮罐1台
12.液碱贮槽：
4天贮量×11t/d=44t/1.32=33.3m3选50m3卧式贮罐1台
13.液碱泵：
IH65-40-200A1台
14.液碱高位罐2724Kg/1.32=2.064m3可选2.5m3碳钢罐1台
15.回流冷凝器：
40m2石墨1台
16.三足离心机：
SS-10001台
17.季铵盐受槽：
8m3pp1台
18.汽液分离器：
非标设备1台
19.汽提冷凝器：
60m2石墨1台
20.废水回收罐3m3搪瓷1台
21.三足离心机：
SS-10001台
22.季铵盐受槽：
6m3PP1台
23.季铵盐打料泵：
齿轮油泵KCB633,38m3/h,h=0.28MPa3台
24.电动隔膜泵：
DBY50,6.5m3/h,0.3MPa2台
25.板框过滤机：
BAS16/450-25,框内容积200l1台
26.精季铵盐受槽：
8m3PP1台
27.废水高位槽：
3m3PP1台
28.废水提取罐：
3m3搪瓷1台
29.二甲胺回收罐：
3m3不锈钢卧式1台
30.二甲胺吸收塔：
φ400×5000PP1台
31.二甲胺冷却器：
20m3石墨1台
32.循环泵：
θ=10m3/h，0.2MPa1台
五.1万吨/年40%季铵盐高分子聚合物设备一览表
序号
名称
规格
数量
材质
单重
（吨）
配电
厂家
单价
（万）
总价
备注
保温
安装
1
电动叉车
1000kg
3
4
12
2
氯丙烯泵电动隔膜
DBY-40
2
0.18
2.2KW
0.9
1.8
3
氯丙烯高位槽
4m3卧式
1
搪瓷
2.07
3.5
4
磅秤
500kg
2
铸铁
0.05
0.1
5
二甲胺贮槽
50m3卧式
1
不锈钢
7.02
24.75
6
二甲胺泵磁力驱动泵
COF4-50-40-165
1
F4
0.14
5.5KW
1.11
7
二甲胺高位罐
3m3
1
不锈钢
1.1
6.7
8
液碱贮槽
50m3卧式
1
碳钢
7.02
7.7
9
液碱泵离心泵
IH65-40-200A
1
不锈钢
0.062
7.5KW
0.75
10
液碱高位罐
2.5m3
1
碳钢
0.76
0.92
11
季铵盐合成反应罐
9m3
1
搪瓷
8.34
11KW
12.75
12
回流冷凝器
40m2
1
石墨
5.6
13
三足离心机
SS-1000
2
不锈钢
1.6
7.5KW
3
6
14
季铵盐受槽
8m3
2
PP
2
4
15
汽提除杂罐
9m3
1
搪瓷
8.34
11KW
12.75
16
气液分离器
φ800×2000
1
不锈钢
0.4
2.4
17
气提冷凝器
60m2
1
石墨
8.4
18
废水回收受槽
3m3
1
搪瓷
1.7
2.5
19
季铵盐打料泵齿轮油泵
KCB633
3
11KW
0.98
2.94
20
脱色罐
9m3
1
搪瓷
8.34
11KW
12.75
21
电动隔膜泵
DBY50
2
F4
0.4
4KW
1.1
2.2
22
板框过滤机
BAS16/450-25
1
PP
1.95
2.4
23
精季铵盐受槽
8m3
1
PP
2
24
聚合反应罐
9m3
1
搪瓷
12.75
25
电子磅秤
2t
1
0.5
设备一览表
序号
名称
规格
数量
材质
单重
（吨）
配电
厂家
单价
（万）
总价
备注
保温
安装
26
废水高位槽
3m3
1
PP
0.71
27
废水汽提罐
3m3
1
搪瓷
3.2
5.5KW
4.26
28
二甲胺冷凝器
20m2
1
石墨
2.8
29
二甲胺回收罐
3m3
1
不锈钢
0.79
4.8
30
二甲胺吸收塔
φ400×5000
1
PP
3.4
31
循环泵离心水泵
IH50-32-200
1
不锈钢
1.1KW
0.4
32
水环式真空泵
28K-12
2
22KW
1.95
3.9
33
制冷机组
44万大卡/h
1
100KW
63
34
螺杆氨压机
1
16
（备用）
35
盐水泵
IHF100-65-200A
2
F4
22KW
0.75
36
稳压罐
3m3
1
钢
1.21
1.5
37
变频器
22KW
1
2
38
管道
640MM
PP
0.02
12.8
39
电动葫芦
CD5-12
1
2
40
纯水机
1t/h
1
4.2
41
总价=271.79
17
18
19
20
21
22
23
24
25
1万吨/a季铵盐高分子聚合物工艺流程图
1万吨/a季铵盐高分子聚合物平面布置图
1万吨/a季铵盐高分子聚合物平面布置图
六.公用工程
1.水、电、汽、冷消耗
水：
（4.7m3/h）0.3t/h
电：
138Kwh/h
汽：
0.2t/h
冷：
20万大卡/h
2.主要设备选型
（1）一次水：
5m3/h
（2）循环水：
200m3/h（氨冷凝）
（3）电：
300KVA
（4）汽：
0.3t/h0.7MPa
（5）冷：
44万大卡/h制冷机组一套
七.土建工程
厂房结构以四层框架结构，参加反应物料自上而下逐级完成。
本项工程所涉及到原料（氯丙烯、二甲胺、丙酮、二甲基烯丙基氯化铵）均为易燃易爆物品，故车间为甲级防火防爆要求。
氯丙烯包装若为桶装设危险品库房，二甲胺和丙酮散装货可贮于有仓棚的贮缸内。
占地与建筑面积
生产车间
料棚
危险品库
一次水
循环水
变电站
锅炉
冰机房
合计
占地面积
144m2
120m2
400m2
30m2
260m2
150m2
800m2
240m2
2144m2
建筑面积
468m2
120m2
400m2
30m2
400m2/602
150m2
200m2
240m2
1668m2
八.附表
1万吨/a季铵盐高分子聚合物项目公用工程设备一览表
序号
名称
规格
数量
材质
单重
（吨）
配电
厂家
单价
（万）
总价
备注
保温
安装
1
深井泵
θ=30H=90m
1
13KW
打井10万
0.45
10.45
2
变频器
15KW
1
0.7
3
稳压缸
3m3
1
钢
1.1
1.21
4
管道
2750m
PE
0.005
13.75
5
循环水恒压供水
θ=200m3/hH=50m
1
55KW
5
6
凉水塔
1000m3/h
1
30KW
45
7
管道
640m
PP
0.005
3.2
8
变压器
300KVA
1
5
9
高低压配电柜
6
0.5
3
10
电缆
1230m
0.025
30.75
11
锅炉
2t/h-0.7MPa
1
20
12
管线
320m
0.02
6.4
13
制冷机组
44万大卡/h
1
100KW
63
14
盐水泵
IH100-65-200A
2
18.5KW
0.75
1.5
15
变频器
22KW
1
1.1
16
稳压器
3m3
1
钢
1.1
1.21
17
管道
640m
PP
0.005
3.2
18
雨水管网
2440m
砼
0.01
24.4
19
污水管网
550m
PVC
0.02
11
20
消防管网
1580m
钢
0.02
31.6
21
消防水泵
θ=80H=0.6MPa
2
2.15
4.3
22
柴油发电机
150KW
1
10.5
23
污水处理站
400m3/d
1
400
24
地磅
80~100t
1
6
合计
702.27
供水、电、汽、冷、雨水管网、污水管网、消防管网、应急发电、污水处理、磅秤。
1万吨/a季铵盐高分子聚合物项目辅助工程设备一览表
序号
名称
规格
数量
材质
单重
（吨）
配电
厂家
单价
（万）
总价
备注
保温
安装
1
网络中枢
1
20
2
电脑
50
0.5
25
3
运勤车
50座
2
50
100
4
商务车
7座
1
30
5
商务车
5座
2
30
60
6
皮卡车
1
10
7
食堂炊具
多套
10
10
8
餐桌椅
4座
75
PVC
0.2
15
9
床+柜
300
0.03
9
10
研发中心仪器设备
1000
11
医务简单器具
5
12
职工活动中心
10
13
浴室
（含换热站）
20
14
通讯照明
30
15
机修工具设备
5
16
1349
17
18
19
20
21
22
23
24
25
办公、交通、食堂、宿舍、研发中心、医务、职工活动中心、浴室、通信照明、机修。
1万吨/a季铵盐高分子聚合物项目基本建设土建工程汇总
建筑物
构筑物
库房
料棚
面积
单价
金额
体积
单价
金额
面积
单价
金额
面积
单价
金额
一.生产工程
468
0.15
70.2
400
0.1
40
120
0.05
6
二.公用工程
1.一次水泵房
30
0.1
3
2.循环水泵房
60
0.1
6
400
0.08
32
3.变电站
150
0.1
15
4.发电机房
30
0.1
3
5.锅炉房
200
0.12
24
300
0.05
15
6.冷冻站
240
0.1
24
7.污水站
200
0.1
20
1000
0.1
100
8.地磅房
20
0.08
1.6
三.辅助工程
1.办公楼
3185
0.15
477.75
2.宿舍
2404
0.15
360.6
3.研发中心
1202
0.15
180.3
4.食堂
640
0.12
76.8
5.职工之家
192
0.12
23.04
6.浴室
224
0.12
26.88
7.机修
240
0.1
24
8.道路
12480
0.015
187.2
9.围墙
1140m
0.015
17.1
10.门卫
180
0.1
18
合计
1558.47
132
40
21
1751.47
1万吨/a季铵盐高分子聚合物项目基本建设投资估算汇总
设备费
土建费
小计
备注
一
工程费用
生产工程、公用工程设备费中增加了30%安装费、25%防腐保温费、20%电气仪表费。
1
生产工程
405
116.2
521.2
2
公用工程
1229
243.6
1472.6
3
辅助工程
1349
1391.67
2740.67
小计
2983
1751.47
4734.47
二
其它费用
1
土地费
120×18=2160
2
建设单位管理费
71
工程费×1.5%
3
前期筹备费
50
4
职工培训费
40
5
勘察设计费
568
工程费×12%
6
环评费
19
工程费×4‰
7
安评费
14.2
工程费×3‰
8
出国联络费
40
9
技术使用费
630
10
绿化
12
三
不可预见费
473
工程费×10%
8811.67
升级会员 