年产6万吨脂肪醇聚氧乙烯醚可行性报告.doc

项目题目 年产6万吨脂肪醇聚氧乙烯醚可行性报告 学生姓名 郭夏 学生学号 20140140441 指导老师 尹笃林、孟勇、毛丽秋 学 院 化学化工学院 专业班级 资源循环科学与工程 完成时间 2012年1月 目录一、项目总论11.1项目性质11.2项目概况11.3建设意义1二、脂肪醇聚氧乙烯醚项目产品介绍32.1概述32.2产品性质32.3产品特点4三、脂肪醇聚氧乙烯醚项目的市场应用53.1 aeo在洗涤上的应用53.2 aeo在纺织上的应用53.3 aeo在纺织上的应用6四、脂肪醇聚氧乙烯醚项目的生产原理及路线选择84.1脂肪醇聚氧乙烯醚项目的生产原理84.2脂肪醇聚氧乙烯醚项目的生产路线选择9五、脂肪醇聚氧乙烯醚项目的工艺设计115.1主要原料115.2工艺流程115.3反应过程中影响的因素12六、脂肪醇聚氧乙烯醚项目的效益分析156.1社会效益分析156.2经济效益分析16七、课后体会17八、参考文献18 一、 项目总论1.1 项目性质本项目为年产6万吨脂肪醇聚氧乙烯醚项目，以脂肪醇、环氧乙烷为主要原料。1.2 项目概况本项目是用间歇式循环操作buss装置。首先将原料脂肪醇和催化剂在脱水釜中100 时进行干燥，再将物料打进回路反应器里，在循环通过换热器升温至170 压强为12 mpa，再加入环氧乙烷进行反应，反应完全后冷却至80 ，再进入中和釜将催化剂中和掉，最后得到产品。1.3 建设意义（1）满足国内日益增长的需求随着我国人口的增长，人们对生活用品的需求量越来越大，从而对脂肪醇聚氧乙烯醚。人们对生活用品的要求也越来越高，希望产品的功能高效。环境的变化，使得人们特别注重生活质量，对洁净非常关心。因此，具有洁净功能的脂肪醇聚氧乙烯醚的需求量也就上升了。（2）污染少，易生物降解该项目的废水少，无废气，生物降解很快，对环境的影响低，对人的伤害小，能满足人们的要求。 二、 脂肪醇聚氧乙烯醚项目产品介绍2.1 概述脂肪醇聚氧乙烯醚简称醇醚( aeo )。它是非离子型表面活性剂中最重要的一类产品，近年来其产量增长速度非常快。醇醚具有良好的去污、润湿和乳化分散性能，并且容易被生物降解，因此被誉为继烷基苯磺酸盐、直链烷基苯磺酸盐之后发展起来的第三代洗涤剂。除此之外，醇醚还广泛应用于造纸、纺织、印染、涂料、皮革、金属加工和化妆品等工业中。以醇醚为中间体，通过硫酸化、磷酸化等工艺过程还可衍生出一系列改性产品，如醇醚硫酸酷盐和醇醚磷酸醋盐等。这些改性产品具备各自独特的性能，广泛地为某些领域所应用。随着石油化工的发展，原料来源丰富，工艺不断改进，成本日趋降低，醇醚及其改性产品的产量占表面活性剂总产蠢的比例越来越大，逐渐有超过其它类型表面活性剂的趋势。2.2 产品性质分子式：r（ och2ch2）n oh脂肪醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂随着脂肪醇结构与环氧乙烷加成摩尔数的不同，性能也有所改变。醇醚表面活性剂因其结构中醇的经基与聚氧乙烯之间是比较稳定的醚键，因而稳定性较高。脂肪醇聚氧乙烯醚具有润湿、乳化、分散、气泡与消泡、增溶、洗涤的作用。2.3 产品特点 hlb容易调整; 能与离子型表面活性剂共同使用； 在酸性或碱性介质中稳定性好； 灼能在低浓度下发挥效果； 毒性小，易生物降解。因此，从使用角度来看，醇醚的可供选择范围较宽，并且与其它物质互溶性好, 所以便于利用。三、 脂肪醇聚氧乙烯醚项目的市场应用3.1 aeo在洗涤上的应用aeo 系列产品有较强的钙皂分散力，耐酸耐碱性随eo 的增加而增强。由于eo 数对aeo 表面活性影响较大，不同eo 数的aeo 的应用领域不同。常用亲水亲油平衡值（hlb）作为特征指标确定其应用范围。下面介绍aeo 系列的3 个主要产品。3.1.1 aeo3aeo3 是十二醇与3 mol 环氧乙烷聚合而成的，是一个油溶性非离子表面活性剂。分子量336，hlb值7.9，ph 值（1%水溶液）6.0 7.5，无毒。aeo3主要用作w/o 型乳化剂，如化妆品膏霜和乳液的配制。另一个主要应用是作为纺织品工业的均染剂、湿润剂和各种纤维油剂的组分。3.1.2 aeo9aeo9 是aeo 系列产品中用量最大的一个品种。外观是乳白色至淡黄色软膏状物，易溶于水，分子量610，hlb 值是13.3，ph 值（1%水溶液） 6.5 7.5，无毒。aeo9 主要用于各类洗涤剂的配制。aeo9 无论对棉纤维，还是聚酯都有较强的去污力，但其起泡性较弱，稳泡性较差，适用于中低泡机用洗涤剂的配制。目前，主要用作超浓缩洗衣粉和重垢型液体洗涤剂，在液体洗涤剂中最多可配入35% 40%。并且，它还是重要工业洗涤剂，主要用作纺织工业的乳化剂和脱脂剂、印染工业的均染剂和净洗剂、化妆品生产的乳化剂及金属清洗剂的活性组成成分等。3.1.3 aeo20aeo20 是十二醇同20 mol 环氧乙烷形成的高分子表面活性剂，俗称平平加。外观是白色或微黄色膏状物，遇冷凝固，hlb 值为15，易溶于水，ph 值（1%水溶液）7.0 8.0，无毒。它具有良好的乳化和分散能力，其扩散率与标准样品几乎相同，因此主要用于工业领域。在纺织工业广泛用作各类燃料的均染剂。在乳胶工业和石油工业也是常用的乳化剂。对硬脂酸、石蜡和矿物油有独特的乳化性能。常用于复配各类工业洗涤剂。近年来，随着非离子表面活性剂aeo 产量的增大以及生产成本的降低，特别是附聚成型技术的发展，使大含量非离子表面活性剂配方产品成为可能。因此，现在的重垢洗衣粉，尤其是高密度超浓缩洗衣粉，都含有17%以上的非离子表面活性剂，常与12%以上的阴离子表面活性剂复配，获得较强的去污效果。资料表明，中国、日本和美国重垢洗衣粉的组成中表面活性剂用量比欧洲高，但欧洲洗衣粉单次用量多，衣物与洗液比小，所以表面活性剂用量还是比较高的。3.2 aeo在纺织上的应用纺织工业无论是加工天然纤维还是合成纤维，如纺丝、纺纱、上浆、针织、精炼、染色、印花和整等纺织加工过程中，都要用到各种辅助化学药剂，以提高工效、简化工艺过程、改善印染效果和提高质量，并赋予织物有益的应用性能。这种辅助试剂的主要成分是表面活性剂或其复配物。因此，表面活性剂在纺织工业中应用广泛。在纺织工业中应用最早的是非离子表面活性剂，如aeo，原因是非离子表面活性剂具有多方面的应用性能，如其增溶性、净洗性、湿润性、分散性、乳化性和匀染性等，因此被广泛应用与天然纤维和合成纤维的生产过程中，并满足纺织过程的多方面要求。3.2.1 aeo作为分散剂脂肪醇聚氧乙烯醚结构的平平加o 是常用的非离子型分散剂，在染色中可以分散染料，防止染料聚集，并阻止少量染料被破坏后积聚起来的低聚黏稠物对织物的玷污。还可用于某些几乎不溶性染料，使其颗粒分散，有助于颗粒粉碎，同时阻止已粉碎的颗粒再凝聚。3.2.2 aeo作为匀染剂高级脂肪醇聚氧乙烯醚是主要的亲染料型的匀染剂，在染色中能延缓染料上染纤维的速度，并能使染料在纤维上从深色处移至浅色处，从而避免出现深浅不匀和色斑现象，因此可作为各种天然纤维直接、活性、酸性和中性染料的匀染剂，也可作为还原染料的匀染剂，经常使用平平加等。3.2.3 aeo作为乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚是纺织工业常用的乳化剂，在纺织工业中，原毛洗净后的毛纤维需按各种不同工艺继续加工，为了提高纤维的润滑性，降低摩擦，防止纺纱中出现掉毛和散毛等现象，洗涤后的羊毛需经过表面活性剂乳化。近年来，纺织工业中的表面活性剂各种各样，阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂也越来越多，但非离子表面活性剂仍然占主导地位，在各国广泛应用。3.3 aeo在皮革中的应用皮革的生产工艺相当复杂，由原料皮开始，经过一系列化学和物理的加工处理，制成成品，需要经过鞣前准备、鞣制和鞣后整理3 大传统工序。表面活性剂在皮革生产中应用很多，已经渗透到各个工序，是皮革加工工艺的主要助剂之一。主要应用于润湿、渗透、乳化、分散、增溶、泡沫和去污，促进和改善各个工序的物理化学作用，达到缩短生产周期、节约化工原料和提高成品质量的目的。非离子表面活性剂平平加 o 易溶于水和乙醇，对酸、碱和硬水都很稳定，耐热且耐金属盐。具有良好的乳化、分散、增溶和匀染性能，并有一定的润湿和渗透性能。制革上常用作乳化、分散和匀染剂。此外，平平加c- 125 也易溶于水，可溶于油脂和矿物油，对矿物油有独特的乳化能力。制革上常用作乳化、净洗、匀染和抗静电剂。四、 脂肪醇聚氧乙烯醚项目的生产原理及路线选择4.1 脂肪醇聚氧乙烯醚项目的生产原理ca(oet)2/h3po4roh + n ch2ch2 r（ och2ch2）n oho4.2 路线选择ca(oet)2/h3po4 不仅有碱土金属催化剂的作用，而且它还引入了助催化剂酸性磷化物。除了能到达碱土金属催化剂的效果多价金属离子与乙氧基脂肪醇形成络合离子，中间络合物的拥挤状态削弱了金属阳离子与乙氧基醚基团间的相互作用，使平衡向右移动的趋势减弱，从而产生窄分布加合物，还能缩短反应诱导期，减少副产物生成。窄分布脂肪酸聚氧乙烯醚的性能比较优越，更适合于大部分产品。综上各种催化剂的特点，本项目选择ca(oet)2/h3po4 作为催化剂。我选择了buss反应装置。因为buss拥有能向下喷射液体的气流混合反应器，它能有效的限定和控制气液接触区域，使反应在短时间内快速完成，buss工艺对整个反应器采用抗突发压力和多重连锁控制系统设计，即使发生爆炸，反应器也不会炸开，同时在整个反应回路中都采用高浓度的n2保护，消除了爆炸的隐患。由于缩短了反应时间，反应热能被外换热器迅速带走，温度控制精确，抑制了副反应发生，产品色泽极佳。此外无废气排放，废水无毒，且排放量低。五、 脂肪醇聚氧乙烯醚项目的工艺设计5.1 主要原料脂肪醇（c10c18高碳醇），环氧乙烷，ca(oet)2/h3po4。5.2 工艺流程5.2.1 工艺流程示意图热交换器ca(oet)2/h3po4回路反应器环氧乙烷真空脱n2碱中和剂脂肪醇脱水釜中和釜成品在第一阶段，催化剂从配制罐被泵定量输送至预处理罐脱水釜中。 在这里和定量加入的脂肪醇混合，并被外循环加热到110 左右，真空搅拌下脱出水，达到要求指标后，停真空。然后继续被加热到160 ，由泵送入第二阶段的回路反应器内。第二阶段，起始剂由底部循环泵经热交换器进入充n 2的反应器顶部，由喷嘴喷入反应器内，在高速流动下局部形成负压。开始通入环氧乙烷，由隔膜泵打入反应器顶部，并立即汽化。eo 与n2一起由顶部气相循环通道由喷嘴被高速液流吸入，同液相起始剂充分混合后喷向反应器底部，发生乙氧基化反应。整个反应是在气相与液相两个回路不断循环状态下进行。反应热由外部换热器一处。反应温度为130 180，反应总压力小于 1.2 mpa。当 eo 达到预定量后，停止进料，再循环约10 min ，至气相 eo 含量小于10-6 ，最后冷至 80 。第三阶段，反应物排出管路上的阀门打开，反应物在反应器内部氮气压力作用下进入第三阶段的中和釜。反应物全部排出后，由传感器关闭排出管上的阀门，而把氮气封存在反应器中。一定温度下脱除游离环氧化物，再由中和剂储罐加中和剂进入中和釜和未参加反应的酸性催化剂中和，在真空下脱出反应液中溶有的微量氮气。中和完成，降温转入成品储存。5.2.2 工艺流程图取样71脱水釜 2回路反应器 3热交换器 4中和釜5、6真空系统 7循环泵 h蒸汽 k冷凝水j冷却进水 i冷却出水4321后处理阶段反应阶段预反应阶段催化剂脂肪醇eo产品中和剂khkhijmm655.3 反应过程中影响因素5.3.1 环氧乙烷纯度的影响纯度要求不低于98%, 乙醛含量不大于0.4%, 水分不大0.2%。5.3.2 脂肪醇的影响反应速度与醇的分子结构有关。醇与环氧乙烷加成的反应速度依次为伯醇仲醇叔醇。在同系物中, 烷基碳链长的反应比碳链短的慢。5.3.3催化剂对反应的影响 反应速率随催化剂的用量的增加而增加，同时反应的诱导期也逐渐消失。5.3.4 反应温度的影响实践证明每升高20 ，乙氧基化反应速度增加一倍。但温度越高，副反应也越多, 而且当温度大于200 ，窄分布催化剂会失去它的选择活性，因此温度一般控制在130180 范围内。5.3.5 反应压力的影响增大反应压力可提高反应速率，但压力过高使副反应增加、产品色泽加深，同时提高设备造价，增大操作危险性，以1215mpa 为宜。5.3.6 传热对反应的影响 eo 是易燃易爆的危险品，乙氧基化反应又是强放热反应。因此，及时有效地移走反应热对生产安全和产品质量十分重要。5.3.7 传质对反应的影响 传质效果越好，eo 分布愈均匀，浓度越低，愈能窄化产物的链长分布，降低副产物的含量。六、 脂肪醇聚氧乙烯醚项目的效益分析6.1社会效益分析表面活性剂具有润湿、乳化、分散、气泡与消泡、增溶、洗涤的作用，而这些作用对于人们的日常生活用品是非常重要。在人们的日常生活用品中都会加入表面活性剂增加其功效。而脂肪醇聚氧乙烯醚作为新型的非表面活性剂最重要的一类产品，其功效强，价格低廉，降解优良，是非常好的原料。人们对日常生活用品的需求量非常大，每天都需要。因此脂肪醇聚氧乙烯醚是非常有社会效益的。6.2 经济效益分析目前市场对于脂肪醇聚氧乙烯醚的需求量是非常大的，甚至出现了供不应求的现象，需要从国外进口。因此，脂肪醇聚氧乙烯醚的生产是非常有市场销路的。建一个该项目的公司大概需要投入3000万元，其中建设费为2500万元，流动资金为500万元。但是每年可以产6万吨，大概每年可以赚1000万元。因此非常有经济效益。七、 课后体会在老师布置精细化工作业时说是写可行性报告时，我觉得特别容易，就是抄抄别人的论文，在总结一下就完事了，大概只要一下下时间。但是操作起来却是非常的头痛。首先是选题，开始觉得选题很容易就随便选一个就可以了。但是在选的时候才发现真的好头痛啊！觉得这个也可以，那个也可以，想写这个，又想写那个。纠结了好久才决定选了脂肪醇聚氧乙烯醚。然后是查文献，查文献真是一个技术活和脑力活。你得先知道有哪些资料网站可以免费查阅和下载，再则会找关键词，然后是阅读文献，选取有用的资料，最后下载。再来是最关键的一步写报告。这回就真的是脑力和眼力活了。我要非常仔细的阅读我下载下来的资料，要非常的仔细啊！这样才能了解这个产品，才能在写报告的时候比较有思路。在写报告的时候，文献的格式是一个难点。最后就是整理报告，修改格式，检查有没有写错或写漏的地方。在完成这次报告之后，我有一种如释重负的感觉“终于大功告成”。但是回首觉得还蛮有意义的。虽然它是借鉴和总结别人的文论，自己没有亲自操作实验，但是如果不仔细阅读和总结的话，也是写不出报告。虽然过程中曾一度抱