《XXXX吨脂肪酸聚氧乙烯酯车间工艺设计》设计说明书.docx

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《XXXX吨脂肪酸聚氧乙烯酯车间工艺设计》设计说明书

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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专门大的比重。

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要紧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进展的新兴产业，表面活性剂具有一系列专门的物理和化学性质。

由于它的应用专门广泛，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进展[2]。

聚氧乙烯型表面活性剂是以含有爽朗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固，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，然而，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专门多种类型：

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，由于采纳间歇釜式搅拌器，产品质量较差，液相中溶解未反应的环氧化物，产品大量积存，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，高温反应时刻长所得产品分布宽，产品色泽较深，副产物多。

本工艺采纳意大利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，产品质量也明显提升。

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，打算投资（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/年的醇醚项目的可行性研究报告。

———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”。

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.生产过程尽量采纳自动操纵，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.加大国内外技术交流，沟通信息，促进醇醚生产与应用技术更快的进展，要主动地扩大醇醚的应用市场。

4.关于易燃、易爆场所，设计采纳可靠的方案检测，报警消防设施。

5.生产设计采纳先进技术，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纳先进技术。

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。

醇醚工程的要紧组成部分。

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

原料预备

产品包装

装卸车站台

原料及产品罐区

操纵室，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

生产操纵及变配电

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+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差不多上如此。

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，反应不平均，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、反应时刻长，反应不行操纵，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，完全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升。

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，操作时刻短，一样产品每日可产8-12批。

2.产品质量明显改进。

由于反应过程操纵好，EO用量少，脱水效率高，物料连续排出，气相持续更新，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。

通过运算机改变产品配方，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

治理人员

1

醇醚生产装置

157

5

5

6

173

2

分析化验

25

25

3

设备修理

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

铁路修理信号

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

生产时刻：

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，预反应时刻5分钟，反应时刻65分钟，熟化20分钟，冷却10分钟，脱气5分钟，卸料10分钟，生产总时刻160分钟。

2.2原料的要紧规格

表4原料的要紧规格

序号

名称

指标名称

规格

1

EO

外观

透亮液体

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

稳固度

95%

6

导热油

牌号

YD—300

外观

透亮

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

原料的加入：

原料醇的量按照生产配方由DCS软件设定，由质量流量运算。

开始预备

（1）加入催化剂

催化剂由贮槽加入反应器，通过计量泵，把催化剂溶液自贮槽出口管送入出料线。

为了幸免催化剂中的水分蒸发，加入碱催化剂时，循环回路上温度应坚持在70-80℃。

催化剂的量按照泵的自动计量。

（2）脱水

反应过程中水的存在能够导致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、压力操纵下向反应器中通入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、压力操纵下向反应器中通入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。

反应温度由自动阀操纵，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剂。

在EO加入量达到反应配方要求时，EO进料阀自动关闭。

现在，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，熟化一段时刻，直到氧化物全部反应为止。

熟化过程中氧化物反应完成情形能够由反应器的残余压力来检查。

在设定的熟化时刻内保持物料循环，并操纵反应温度，到反应器的压力不在变化时，即可认为反应终止。

反应终止后，反应器中的剩余气体第一排入废气处理单元，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：

末中和产品中仍旧含有少量氧化物。

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，加入酸的量能够由V0102的液位减少自动运算出，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，碱吸取液在泵P0301A/B作用下经C0301、V0301、E0301持续循环。

在碱催化剂的存在下操纵EO/PO反应和生成PEG，使吸取液中PEG的浓度持续提升。

通过操纵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软件自动操纵。

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）

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

新奇水

蒸汽

电

氮气

外表空气

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

标准立升

标准立升

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

项目

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

新奇水

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

外表空气

工人工资

车间经费

折旧费

大修费

车间治理费

车间成本

企业治理费

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

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盈亏平稳分析

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地势图。

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：

119.30mm

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，场地地势西高东低，最低海拔191.12米，初建水位高183.57～185.31米，静止水位高185.01～185.9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，同时于吉哈铁路路接轨。

东侧有“八五”规划内乙二醇装置预留地，如此既能满足近期的生产要求，又能打算的使用土地。

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：

该区以原料预备和产品包装为主，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

本装置采纳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）

形状

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1500米。

铁路采纳P43铁轨，6组9号岔道，槽车的数量选择按照化工部30A4-84的运算规定共需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

物资名称

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

9730

28000

—

—

—

—

—

7

13

—

—

—

—

—

—

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。

倒运车的数量按照运量决定，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，车库地点和修理设备由厂家统一调配。

表9公路运输量表

序号

物资名称

装车卸车地

运输量吨/年

日装车辆（台）

运距（公里）

备注

1

2

3

4

5

6

NaOH

HAC

原料

产品

空桶

袋

厂内

厂内

铁路

醇醚车间

联化

制桶

129

82

6400

28000

3500

—

—

—

—

4

1

—

—

—

—

4

47

—

—

—

—

—

—

—

5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，差不多风力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.差不多雪压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，要紧由粘土、沙卵石层组成，地质土层自上而下分为：

填土层：

厚0.5～3m

粘土层：

厚8～8.8m

砂层：

厚1～3m

卵石层：

厚8.3～15m

地下水为层间水，水位标高为183.8～185.6m，地下水对混凝土差不多无腐蚀。

5.4要紧建筑材料

要紧建筑材料列表如下：

表10要紧建筑材料一览表

砖

MV7.5

MV10

水泥

钢筋

钢材

焊条

屋面保温材料

毛石

玻璃

一样采纳425#

级

3#钢

E-45型

沥