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1、-范文最新推荐- 年产900吨十二烷基苯磺酸钠生产车间设计 摘要：本设计内容为年产900吨十二烷基苯磺酸钠的生产车间工艺设计。本产品是阴离子型表面活性剂。因生产成本低、性能好，因而用途广泛，是家用洗涤剂用量最大的合成表面活性剂，也生产一部分镁、钙等无机盐及三乙醇胺等有机胺盐。十二烷基苯磺酸钙具有优良的乳化性能，是配制各种农药用的混合型乳化剂的重要组成部分。在本设计中,以十二烷基苯与三氧化硫磺化制得十二烷基苯磺酸，进一步与10%氢氧化钠反应，制得十二烷基苯磺酸钠。该系列产品具有优良的应用性能。然后,对整个反应进行了物料恒算,热量恒算,设备选型,技术经济指标分析和环境保护及安全措施.最后绘制了生产
2、工艺流程图,物料流程图,车间平面布置图。10637关键词：十二烷基苯；磺化反应；十二烷基苯磺酸；工艺计算；车间布置An annual output of 900ons of sodium dodecyl benzene sulfonate production workshopAbstract: The design process for production workshop design annual production capacity of 900 tons of sodium dodecyl benzene sulfonate. This product is an anioni
3、c surface active agent. Because of low production cost, good performance, and wide application, is a synthetic surfactant detergent dosage is the biggest, is also a part of the production of magnesium, calcium, inorganic salt and organic amine salt, triethanolamine etc. sodium dodecyl benzene sulfon
4、ate has excellent emulsifying properties, is an important part of mixed type emulsifier for the preparation of various pesticides. In this design, with twelve and three alkyl benzene sulfonation prepared twelve benzene sulfonic acid, further reacted with 10% sodium hydroxide, prepared twelve sulfona
5、te. The series products have excellent application performance. Secondly, the following process is materials counting, heat counting, device lectotype,economic indicator, environmental protection technique analysis and safety measure.At last , the flow of production technics is protract including ma
6、in equipments diagram , materials diagram ,a flat disposal picture ofthe workshop, the solid disposal picture of the workshop. 3.3.2 老化反应釜的设计及选型163.3.3 中和反应釜的设计及选型203.3.4 吸收塔的设计及选型243.3.5 储罐的设备选型283.3.6 搅拌器的设备选型333.3.7冷凝器的选型353.3.8 泵的设备选型353.3.9 过滤器的设备选型354 技术经济指标分析375 环境保护及安全措施38致谢39参考文献401 总况1.1 概
7、论烷基苯磺酸钠的结构简式R-C6H4-SO3Na。一种人工合成的洗涤剂。有硬性和软性两类。前者烷基R有支链，这种洗涤剂简称为ABS，不易被生物降解；后者R为直链烃，这种洗涤剂简称为LAS，易发生β-氧化而被逐步降解，最后苯环被破坏。有些国家已停止生产硬性洗涤剂。洗涤剂随污水排入水体，对水生生物尤其是鱼类，有严重的危害。其泡沫覆盖水面，减少水中溶解氧；还会破坏鱼的味蕾组织，使其味觉迟钝，丧失觅食与避开毒物的能力。水中洗涤剂浓度在10mg/L以上时，鱼类难以生存；浓度为45mg/L时，水稻生长受到严重影响，甚至死亡。稀洗涤剂可被皮肤部分吸收，引起过敏湿疹。动物试验表明，ABS有致畸胎作用
8、。本产品是阴离子型表面活性剂。因生产成本低、性能好，因而用途广泛，是家用洗涤剂用量最大的合成表面活性剂，也生产一部分镁、钙等无机盐及三乙醇胺等有机胺盐。十二烷基苯磺酸钙具有优良的乳化性能，是配制各种农药用的混合型乳化剂的重要组成部分。可由苯与α-烯烃在三氯化铝催化剂下缩合，缩合液经碱洗、水洗后蒸出回收苯，真空蒸馏得到精制烷基苯。然后用发烟硫酸磺化、白灰中和（在2倍量乙醇中进行），得到十二烷基苯磺酸钙。用作丙烯酸酯乳液聚合的阴离子乳化剂。 1.2 综述近年来，我国合成洗涤剂工业迅猛发展，表面活性剂是洗涤剂的主要活性成分，其中直链烷基苯磺酸钠(LAS)占主导地位，在今后一段时期内，LA
9、S 是使用和发展的重点。直链烷基苯磺酸钠是阴离子表面活性剂中最重要的一个品种，也是我国合成洗 涤剂活性物的主要品种。烷基苯磺酸钠去污力强，泡沫力和泡沫稳定性好，它在酸性、碱性和某些氧化剂(如次氯酸钠、过氧化物等)溶液中稳定性好，是优良的洗涤 剂和泡沫剂。它作为洗涤剂配方的表面活性物易喷雾干燥成型，是洗衣粉的必要组分，可适量用于香波、泡沫浴液等化妆品中；也可作纺织工业的清洗剂、染色助剂、金属清洗剂、造纸工业的脱墨剂等。烷基苯磺酸钠原料来源充足，成本低。十二烷基苯磺酸钠已被国际安全组织认定为安全化工原料，可在水果和餐具清洗中应用。烷基苯磺酸钠在洗涤剂中使用的量最大，由于采用了大规模自动化生产，价格
10、低廉。目前市场竞争激烈，磺化装置呈大型化的发展趋势，可节省建设投资，降低生产成本，更具市场竞争力。在此次设计当中，合成十二烷基苯磺酸钠的主要步骤为：首先烷基苯磺酸钠是先用硫和氧反应生成二氧化硫，反应式是SO2=SO2第二步是用上一个反应生成的二氧化硫和氧反应生成三氧化硫，SO2+1/2O = SO3 固体硫磺经过间接蒸汽加热，在150左右即可熔化成液硫，液硫在燃硫炉中、 在600800下燃烧生成SO2燃烧炉出口温度为650，不超过720，从燃硫炉出来的炉气进入SO2冷却器降温至400左右，再进入SO2转化塔，在V2O5催化剂的作用下转化为SO3。 燃硫炉出来的炉气控制SO2含量67，温度在43
11、0左右，再经过冷却达到磺化要求温度5060。反应式是2SO2+O2=2SO3第三步是老化。老化是让反应后的磺酸保持一定的停留时间（510分钟），使包含在磺 酸中的少量SO3或H2SO4继续与有机原料反应，减少产品中未磺化油和无机盐含量，老化时可能发生硫酸酐与有机原料反应，提高磺化率。老化温度控制4752。 1.3.4氢氧化钠分子式为NaOH，分子量为40.01。性质：常温下为易潮解的白色晶体。熔点为322，沸点为1557，密度为2.130 g/cm3，易溶于水，易吸收空气中的水分和二氧化碳。1g溶于0.9ml冷水、0.3ml沸水、7.2ml无水乙醇、4.2ml甲醇，溶于甘油。溶于水、乙醇时或溶
12、 液与酸混和时产生剧热。溶液呈强碱性。相对密度2.13。熔点318。沸点 1390。半数致死量(小鼠，腹腔)40mg/kg。市场规格为浓度96%，价格为2500元/吨，属于无毒，强碱，具有强腐蚀性固体。1.3.5氧气分子式为O2，分子量为32。性质：氧气的化学性质比较活泼。除了稀有气体、活性小的金属元素如金、铂、银之外，大部分的元素都能与氧气反应，这些反应称为氧化反应，而经过反应产生的化合物（有两种元素构成，且一种元素为氧元素）称为氧化物。一般而言，非金属氧化物的水溶液呈酸性，而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性。此外，几乎所有的有机化合物，可在氧中剧烈燃生成二氧化碳与水。化学上曾将物质与氧气发生
13、的化学反应定义为氧化反应，氧化还原反应指发生电子转移或偏移的反应。具有助燃性，氧化性。1.4 水电气的供应说明厂址选在远离生活区的大连郊区附近。选择的厂址靠近沈大高速公路，有利于运输原料和仪器，而且水资源，电资源丰富。该车间是建在郊区的发电厂附近，因此可以利用发电厂的水蒸汽来满足生产过程中的需要，由于选择的郊区位置临海，所以废水经过处理达标后可直接排放到大海中。1.5 工作制度劳动定员采用两班倒，车间为间歇式生产。年产900吨十二烷基苯磺酸钠生产车间年开工300天。表1.1 劳动定员表工段工种甲乙丙合计 全车间实检员1113合计141414422 生产方案2.1 生产流程介绍SO3磺化是本反应
14、的重点步骤。SO3磺化属汽液接触非均相反应：反应在液体表面或气体溶解在液体中进行，磺化反应速度由扩散速度和反应速度决定的； 磺化反应属强放热、瞬间反应；大部分反应热是在初始阶段放出的，迅速移走反应热是生产控制的关键。 反应系统粘度急剧增加：RB在50粘度为0.001帕•秒，但反应后产物粘度急剧上升至1.2帕•秒，升高1200倍，黏度增加造成物料间传质传热困难，使之局部易过热或过磺化，同时温度降低，黏度也增加，因此，反应温度也不易过低；在反应过程中，副反应极易发生以上特点要求磺化反应投料比、气体浓度、反应温度要稳定；物料停留时间要短；汽液接触效果要好；及时排除反应热。2.2
15、生产流程方案的确定烷基苯磺酸钠是先用硫和氧反应生成二氧化硫，用上一个反应生成的二氧化硫和氧反应生成三氧化硫，再用三氧化硫作磺化剂磺化烷基苯生成烷基苯磺酸，再经碱液中和生成烷基苯磺酸钠。2.3生产流程图简述空气经过过滤器由鼓风机送入冷却器降温，以除去空气被压缩时产生的湿热，然后再经乙二醇冷却器，进一步除去空气中大部分水。固体硫磺经过间接蒸汽加热，在150左右即可熔化成液硫，从燃硫炉出来的炉气进入SO2冷却器降温至400左右，再进入SO2转化塔，在V2O5催化剂的作用转化为SO3。然后进行膜式磺化，是将有机物用分布器均布于直立管壁四周呈膜状，自上而下流动，喷入的SO3与有机原料相遇而发生反应，至下
16、端出口反应基本完成。磺化反应式：R-C6H5+SO3=R-C6H4-SO3H 磺化反应温度：4550 工艺条件：磺化冷却水温度222。接下来让反应后的磺酸保持一定的停留时间（510分钟），使包含在磺酸中的少量SO3或H2SO4继续与有机原料反应，减少产品中未磺化油和无机盐含量，老化时可能发生硫酸酐与有机原料反应，提高磺化率。老化温度控制 4752。然后加水，水解温度：5055，加水量为磺酸量的0.510。最后是中和反应，反应式是C12H25-C6H4-SO3H+NaOH= C12H25-C6H4-SO3Na+H2O。 每年投料次数300*2600次每一批产品净含量900&pide;600150
17、0Kg3.1.2物料基本数据物料计算基本数据：表3-1 化学物品基本数据表名称分子式摩尔质量/ kg/kmol密度/ kg/m3含量/ %工业直链烷基苯C18H30246.43855.199.9硫磺S32.06—99.9氢氧化钠NaOH40.01213010010%氢氧化钠溶液NaOH—10五氧化二矾V2O5182.00—100氧气O232.001.429—水H2O18.02998100主反应:SO2=SO22SO2+O2=2SO3C12H25-C6H5+SO3=C12H25-C6H4-SO3HC12H25-C6H4-SO3H+NaOH=C12H
18、25-C6H4-SO3Na+H2O3.1.3 中和反应的物料衡算计算基准:转化率为99反应温度为50，反应时间为1小时10%氢氧化钠实际投料量（1500×40.01/348）/99174.19Kg/批10氢氧化钠水溶液质量174.19/101741.9Kg/批十二烷基苯磺酸实际投料量（1500×326/348）1405.17Kg/批生成水的量1500×18.02/34877.67Kg/批3.1.4 磺化反应物料衡算计算基准: PH3.23.5，反应温度4550转化率为95十二烷基苯磺酸实际投料量（1500×326/348）1405.17Kg/批
19、十二烷基苯磺酸1405.17十二烷基苯1116.1510氢氧化钠1741.9水77.67三氧化硫362.974.53二氧化硫299.364.68氧气222.276.95空气1111.3534.75五氧化二钒6.623.2 热量衡算热平衡方程：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6Q1:各股物料带入的热量Q2:加热剂（或冷却剂）传给设备的物料的热量Q3:各种热效应，如反应热，溶解热Q4：各股物料带走的热量Q5：消耗在加热设备的热量Q6：热损失3.2.1热容的计算水：Cp4.18KJ/Kg•k氢氧化钠：Cp65.791KJ/Kg•k二氧化硫：Cp0.62 KJ/Kg•k十
20、二烷基苯磺酸钠：Cp1.461KJ/Kg•k查化工物性数据手册 由公式Cp∑Cp369.26+0.62+30.5400.38 J/mol•k十二烷基苯磺酸钠的热容计算：表3.2键能一览表基团键能(J/mol•k)CH341.6-CH2-28.2-C6H517.46-H16.7-SO20.62O-30.5-Na由公式Cp∑Cp369.26+0.62+30.5400.38 J/mol•k表3.8热容一览表物料名称热容（J/mol•k）二氧化硫620十二烷基苯磺酸钠1461 3.2.3 三氧化硫发生段热量衡算计算基准：采取进口温度35
21、，出口温度50(1)二氧化硫从30加热到59所需要的热量Q1Q1nCPt4.15×103mol×216.7 J/mol•k×（72-30）k3.78×104KJ所需要提供的热水的量：计算基准：釜的反应温度为400，因此采用进口为35，出口为80的热水进行加热，加热时间5分钟.5100水降到80水放出的热量qCPt=(4.18KJ/Kg•k)×(100-80) k=83.6 KJ/Kg在整个过程中所放出的热量为：Qmq83.6 KJ/Kg ×mQ13.78×104KJ所以m452.15 Kg其
22、流量为：q452.15Kg/5×60s1.51 Kg/s(2) 反应热Q2的计算查化工物性数据手册可计算出生成物及反应物的标准摩尔生成焓表3.9生成焓一览表物料名称标准摩尔生成焓（KJ/mol）氧气-18.8二氧化硫185.1三氧化硫5.85Q反∑生成物∑反应物57.35-2×71.259-5.85-205.718 KJ/mol所以此反应为放热反应因此放出热量：Q24.15×103mol×205.718 KJ/mol8.54×105KJ需要冷却水的量： =83.6 KJ/Kg在整个过程中所放出的热量为：Qmq83.6
23、KJ/Kg •mQ1+ Q21.70×106KJ所以m20334.9Kg需要20334.9Kg的水才能将反应顺利维持下去其流量为：q20334.9Kg/4×3600s1.41 Kg/s3.3 设备选型3.3.1 磺化反应釜的设计及选型(1) 各股物料的体积有物料衡算可以知道各个物料的投入量十二烷基苯:v=m/ρ503.5kg/755kg m 0.667m3液体三氧化硫：v=m/ρ435.1 kg /830 kg m 0.524m3水的体积：v=m/ρ258.7kg /1000 kg m 0.258 m3Vg∑v0.667+0.524+0.2581.450 m3(2) 反应釜的体积根据公式VgVη7其中：Vg为操作时盛装物料的总体积：V为罐体全容积；η为装料系数值，通常可取0.60.85，如果物料在反应过程中要气泡或呈现沸腾状 ，可取低值，约为0.60.7：如果物料反应平稳，可取0.8095，设计中η取0.75 年产900吨十二烷基苯磺酸钠生产车间设计(10): 25 / 25