《XXXX吨脂肪酸聚氧乙烯酯车间工艺设计》设计说明书.docx

1、XXXX吨脂肪酸聚氧乙烯酯车间工艺设计设计说明书前 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

2、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170300，压力0.150.3MPa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

3、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

4、醇醚项目的可行性研究报告。吉化设计院编，档案号码 103-65-163“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”

5、。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，

6、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1234567891011100200300400500600700800900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

7、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+9EO15000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

8、，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

9、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/

10、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1575561732分析化验25253设备维修30304仓库15155班车司机15156小试装置84127汽车库17178铁路维修信号11119合计2789562982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

11、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1EO外观透明液体气味甜色号（PtCo）无密度（0/14）0.8940.896含量99.5WT%min水0.05WT%maxCO20.0015T%max酸度（乙酸）0.0012T%max醇（乙醇）0.01WT%max蒸发残渣0.01G/100molmax2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2073mgKOH/gmax熔点71.572皂化值211mgKOH/gmax3NaOH含量45.0Wt%N

12、a2CO30.30Wt%Ni0.040Wt%Fe2CO30.003Wt%颜色待确定4工业醋酸色号30PtCo铁1ppm max甲酸0.5 ppm max醛0.1醋酸80 Wt% max蒸发残渣0.03 max重金属4ppm max比重（2030）1.070kg水分20%APHA10max5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YD300外观透明比重1.01闪点（开杯）130k min凝固点10k max酸值0.02mgKOH/g max总硫0.12Wt%粘度（50）56m2/S毒性馏程：50%低毒25K/min2.3工艺流程叙述2.3.1反应

13、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

14、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400500KPa。操作温度为120185K。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

15、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120140K 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

16、：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C0

17、302，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）12345678（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

18、万度/年标准立升标准立升万元元/吨万元/年2700012944.9520055.251933864.25191001185.58266616740128280019913.310289296323.4年总成本表表6 年总成本表序号项目单位消耗定额价/元年成本万元/年（一）1234567（二）12原料消耗硬脂酸EONaOH 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5936.2221063.7864.2941.34484.61052156.9519100100035006502300162087500.080.25593.627872.324.1799.

19、5087.7764.0258491.4288.47112.983蒸气吨/年1185.586335.19456合计（三）（四）123（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管理费车间成本企业管理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266616740128280021000.150.0755.869.2518.989130.74158.75819.49545.18229.5510275.1392900.5513175.68930013475.6894883.523.5利润率及利税率销售收入：200001.6=32000 万元税 率：

20、10.7%税金：3200010.7%=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）/19913.3100%=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WBWB=F/（S-V）/15000）=4883.5215000/（24000-24778.59）=94083.92吨4醇醚装置平面布置及运输4.1设计依据

21、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：1.8 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：3.4m/s 年平均降雨量：668.4mm 地震裂度：7度 日最大降雨量：119.30mm4.2醇醚装置场地布置在吉化电石厂空地上，距离吉化电石厂150米，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30米处有吉铁路，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

22、路南侧50 米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191.12米，初建水位高183.57185.31米，静止水位高185.01185.9米。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

23、：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执行规范标准1.建设设计防火规范2.炼油化工设计防火规范3.工业、企业标准轨铁路设计规范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

24、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123运入运出合计222305700079230101002800038100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1500米。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平方米，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

25、注12345678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京15300260014001100130019467973028000713槽车槽车火车解冻4.4.2公路运输汽车运输按取货制，满足厂内运输和消防要求，道路布置成矩形道路网，宽有 4、6米两种。倒运车的数量根据运量决定，选用9 吨载重汽车5 台，职工通勤用鞍山产AK6941型大客车一量。氢氧化钠、醋酸的汽车由厂家自备，同时本设计考虑建设车库1座，建筑面积393.75 平方米，车库地点和维修设备由厂家统一调配。表9 公路运输量表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）备注123456Na

26、OHHAC原料产品空桶袋厂内厂内铁路醇醚车间联化制桶129826400280003500414475土建5.1设计依据1.上级审批的可行性研究报告、文件、合同等详细文号。2.国家现行设计规范、规定、标准。3.各专业提供的设计条件。5.2气象条件1.极端最高温度36.6，极端最低温度-40.2，最冷月平均温度-25，最热月平均温度30.2。2.夏季相对相对湿度66%，年平均相对湿度70%。3.平均最大风速27m/s，基本风力450Pa，全年主导风向为西南风。4.年总降雨量692.5mm，日最大降雨量119.2mm，小时最大降雨量59.9mm。5.基本雪压750Pa，最大积雪深度0.35m。6.室外封冻最大冻结深度1.90m，基础埋土深度1.70m。5.3地质状况 地势平坦，岩土工程地质分类为二级，属第四纪岩层，主要由粘土、沙卵石层组成，地质土层自上而下分为： 填土层：厚 0.53m 粘土层：厚88.8m 砂层：厚 13m 卵石层：厚8.315m地下水为层间水，水位标高为183.8185.6m，地下水对混凝土基本无腐蚀。5.4主要建筑材料主要建筑材料列表如下：表10 主要建筑材料一览表砖MV7.5MV10水泥钢筋钢材焊条屋面保温材料毛石玻璃一般采用425#级3#钢E-45型沥青珍珠岩不低于MV203MM后的普通白