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年产3000吨十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠生产工艺设计

摘  要

本设计的主要任务是十二醇聚氧乙烯（9）醚硫酸钠的生产工艺的设计。

设计的主要内容包括：1.生产工艺流程的选择与确定。2.物料衡算、能量衡算。3.主要设备（乙氧基化管式反应器、磺化反应釜等）的设计计算。4.工艺流程图。

本设计的设计规模是3000吨/年，以十二醇为原料。采用的反应流程为：乙氧基化→磺化→中和→精制→成品。选用HClSO3为磺化剂，NaOH为中和剂。十二醇聚氧乙烯（9）醚硫酸钠符合出厂要求。

以十二醇、环氧乙烷、氯磺酸、NaOH为原料，环氧乙烷化、氯磺酸磺化工艺流程，设计了一套年产3000t十二醇聚氧乙烯（9）醚硫酸钠的工艺，选择及确定优化的生产工艺流程，对环氧乙烷化、磺化工段进行了物料衡算及能量衡算，对主体设备管式反应器、搅拌反应釜进行了选型和设计计算。确定了一套优化的生产工艺流程。通过衡算，各工序物料平衡和能量平衡，主体设备管式反应器、搅拌反应釜选型正确，设计合理，满足工艺要求，具有实际应用价值。

关键词: 间歇法；连续法；釜式搅拌反应器

1．本课题的研究意义

十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠为棕红色油状液体，有良好的亲水性能溶于水和酒精。特别优良的除油效果，能对各种食品油等有机油产生极强的乳化作用，有良好的洗涤作用。易产生大量泡沫。对合成纤维有抗静电、平滑、柔软等作用。十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠用于纺织工业中，用作维纶油剂和其他合成纤维油剂的组分。十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠也是液体合成洗涤剂的组分，扩散、洗涤性好，常用于染整工业中。

十二醇聚氧乙基醚硫酸钠的合成工艺是将月桂醇和环氧乙烷进行缩合，生成月桂醇聚氧乙烯醚，然后以浓硫酸进行硫酸化反应，AES9也可以用氯磺酸、SO3氨基磺酸磺化，且均已工业化。最后以烧碱酒精溶液进行中和、压滤除渣、蒸馏脱醇即得成品

在日用化学品的突飞发展，当然其重要组成部分------表面活性剂也发展非常地迅速，而十二醇聚氧乙基醚硫酸钠亲水性较好，低温溶解度高，遇电解质易成棒状或虫状胶束，增稠性好。目前由于十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES9）的生产能力远远大于需求，市场已呈现供大于求的局面，供求比列严重失调，AES9各生产厂家想尽一切办法加强AES9的销售力度，将来市场会更加激烈，由于AES9的良好的性能，应用广泛还是会为表面活性剂市场的主要竞争者，具有广阔的前景。AED9具有更大的耐硬水性，而且液体洗涤剂的需求量不断增长，AES9将成为表面活性剂市场中的主要竞争者，具有广阔的前景。

2．本课题的基本内容

（1）生产工艺过程的确定；

（2）生产工艺控制条件的确定；

（3）工艺计算：物料衡算、热量衡算；

（4）主要设备及附属设备的确定及选型：反应釜、搅拌器等；

（5）带工艺控制点的生产工艺流程图1张（CAD制）；

（6）主要参考文献：

[1] 左识之主编.精细化工反应器及车间工艺设计[M].上海：华东理工大学出版社,1996

[2] 王大全主编.精细化工生产流程图解[M].北京：化学工业出版社,1992

[3] 唐培芳主编.精细有机合成化学及工艺学[M].天津：天津大学出版社，2004

[4] 刘德峥,田铁牛.精细化工生产技术[M].北京：化学工业出版社,1999

[5] 姚玉英.化工原理[M].天津：天津科学技术社，1999

[6]教材：《化工制图》、《化工原理》等。

 

目录

1前言 1

1.1性质 1

1.2应用 1

1.3国内外发展前景 2

1.4生产技术 3

1.5生产技术的发展 3

  1.5.1环氧乙烷化技术发展 3

  1.5.2磺化技术发展 4

1.6设计目的与意义 5

2工艺流程的选择与确定 7

2.1 生产方案的确定 7

2.1.1十二醇聚氧乙烯(9)醚的合成 7

2.1.2十二醇聚氧乙烯(9)醚的磺化过程 8

2.1.3十二醇聚氧乙烯(9)醚的中和过程 8

2.2工艺流程图 9

3物料衡算 10

3.1 乙氧基化过程的物料衡算 10

3.1.1乙氧基化过程的物料衡算基准 10

3.1.2 乙氧基化过程的物料衡算框图 11

3.1.3 乙氧基化过程的物料衡算 11

3.2 磺化过程的物料衡算 12

3.2.1 磺化过程的物料衡算基准 12

3.2.2 磺化过程的物料衡算框图 12

3.2.3 磺化过程的物料衡算 12

4能量衡算 14

4.1 乙氧基化过程的能量衡算 14

4.1.1乙氧基化过程的能量衡算框图 14

4.1.2乙氧基化过程的能量衡算 14

4.2 磺化过程的能量衡算 18

4.2.1磺化过程的能量衡算框图 18

4.2.2磺化过程的能量衡算 19

5 主体设备的选型及设计 22

5.1乙氧基化过程主体设备管式反应器的设计 22

5.1.1反应物流量的计算 22

5.1.2 反应转化率的计算 23

5.1.3反应体系膨胀因子的计算 23

5.1.4反应时间的计算 23

5.1.5 所需反应器的容积的计算 24

5.1.6 管长的计算 24

5.1.7所需换热面积的计算 24

5.1.8管子的内径的计算 25

5.1.9管程结构设计 26

5.1.10耳式支座选用及验算 26

5.1.11管板的计算 27

5.2设计参数 28

5.2.1容器容积的确定 28

5.2.2容器装液高径比的确定 30

5.2.3简体内径和高度的确定 30

5.2.4搅拌级别及总体流速的确定 31

5.2.5搅拌器的泵送量的计算 32

5.2.6浆液直径的计算 32

5.2.7搅拌器转速的计算 32

5.2.8对搅拌器直径进行黏度校正 34

5.2.9确定叶轮数目及计算搅拌器的功率 34

5.2.10确定夹套的直径与高度 34

5.2.11确定夹套的材料与厚度 35

5.2.12确定内筒的材料和壁厚 35

结论 37

致谢 38

参考文献 39

附录 40

 

参考文献

[1]彭民政.表面活性剂生产技术与应用[M].广州：广东科技出版社，1996.

[2]梁梦兰主编和洗涤剂的制备、性质、应用[M].北京：科学技术文献出版社，1990.

[3]时钧等.化工工程手册.第二版。北京：化工工业出版社，1996.

[4]姚蒙正等.精细化工产品合成原理[M].北京：中国石化出版社，2003.

[5]化学工程师手册编辑委员会.化学工程师手册[M].北京：机械工业出版社，2000.在此处键入公式。

[6]教材：《化工制图》、《化工原理》、《精细有机化学生产技术》.

[7]姚玉英等.化工原理.第3版.北京：化学工业出版社，2005.

[8]刘德峥,田铁牛.精细化工生产技术.北京：化学工业出版社，2004.

[9]周立雪.传质与分离技术.北京：化学工业出版社，2002.

[10]陈声宗.2001.化工设计.北京：化学工业出版社.

[11]侯文顺.2005.化工设计概论.北京：化学工业出版社.

[12]刘军.有机化学.北京：化学工业出版社，2010.

[13]张洪流.流体流动与传热.北京：化学工业出版社，2002.

[14]朱宪.绿色化学工艺.北京：化学工业出版社，2001.

[15]洗涤剂生产工艺.北京：化学工业出版社，2007.