精细化工专业课程设计-5000吨年十二烷基苯磺酸钠的生产工艺设计

5000吨/年十二烷基苯磺酸钠的生产工艺设计精细化工专业课程设计专业：13精细化工指导教师：韩树民刘玉文答辩人：孙锦龙产品简介工艺设计设备选型产品规格项目评价目录产品简介工艺设计设备选型产品规格项目评价产品简介十二烷基苯磺酸钠，也称LAS，也叫做四聚丙烯基苯磺酸钠，属阴离子表面活性剂，是一种广泛用于日化行业的基础化工原材料。十二烷基苯磺酸钠【物理性质】本产品为固体，白色或淡黄色粉末；易溶于水，易吸潮结块。其亲水亲油平衡值（HLB值）为10.638；分解温度为450℃，失重率达60%；临界胶束浓度（CMC值）为1.2mmol•L-1【化学性质】十二烷基苯磺酸钠对碱，稀酸，硬水化学性质稳定，能与强酸建立平衡体系。十二烷基的支链较直链去污力强，而支链比直链溶解度好。带有支链的十二烷基苯磺酸钠难于生物降解，直链十二烷基苯磺酸钠可生物降解。原料名称分子式规格数量（吨/年）单价（元/吨）来源硫S≥99％549.0436000Sigma-Aldrich公司十二烷基苯C18H30≥99%3875.6015000AlfaAesar公司氢氧化钠NaOH≥96%585.603000天津市兴凯化工有限公司主要原料规格本项目用三氧化硫做磺化剂，十二烷基苯的三氧化疏磺化工艺主要由空气干燥、三氧化硫制备、磺化、老化（压力）水解、中和、尾气净化（静电除雾、液碱洗涤）等化工单元组成。本项目所涉及的主要原料为硫、十二烷基苯、空气、氢氧化钠等，具体规格、消耗量及来源如下表：工艺设计工艺设计合成原理工艺设计静电除雾转化炉燃硫炉冷却器空气压缩机空气硫三氧化硫的制备燃硫法：硫磺在过量空气存在下直接燃烧成二氧化硫，再经催化转化为三氧化硫。此法技术比较成熟，成本较低。液体三氧化硫蒸发发烟硫酸蒸发工艺设计去磺化十二烷基苯磺酸钠的生产吸收塔反应器Air-SO3工艺设计十二烷基苯NaOH溶液亚硫酸钠溶液LAS除雾器水化器老化器气液分离器中和器设备选型物料衡算物料硫空气十二烷基苯氢氧化钠质量流量（kg/h）68.63—484.4573.20摩尔流量（kmol/h）2.141—1.9661.83体积流量（m3/h）—377.89——年消耗量（吨）549.04—3875.60585.60原料规格99%—99%96%实际投料（吨/年）554.59—489.3476.25生产计划：年产5000吨十二烷基苯磺酸钠工作时间：一年8000小时衡算基准：每小时的生产能力：5000×1000÷8000=625kg/h计算的基础就是产物的原料各物质间遵循物料的进出量守恒，且严格按照化学反应方程式的质量守恒定律。磺化反应器设备选型名称型号规格功能TO磺化反应器K5000L搪瓷反应釜釜内压力：0.4Mpa夹套压力：0.6Mpa釜内温度：-10~200°C夹套温度：-20~180°C容积：5000L进行十二烷基苯与三氧化硫的磺化反应烷基苯磺化反应属气液非均相反应，主要发生在液体表面或内部，反应为强放热瞬时反应。目前，已工业化的磺化反应器主要有多釜串联式和膜式两大类。膜式反应器生产的产品质量好，品种范围广，已成为发展趋势。由物料衡算，进反应器体积流量qv=1676.58m3/h,出反应器体积流量qv’=1125.48m3/h，设备选型名称型号规格功能中和器FRP反应罐容积：1000L搅拌转速：15～65r/min密封形式：填料密封进行用氢氧化钠与十二烷基苯磺酸的中和反应本工艺中，中间产品十二烷基苯磺酸需经过与氢氧化钠的酸碱中和反应，方可得到最终的十二烷基苯磺酸钠产品。中和反应在中和器中进行中和器由物料衡算，进中和器的十二烷基苯磺酸的流量qv=0.875m3/h，参加反应的氢氧化钠溶度为10%，故加入的氢氧化钠溶液体积流量为qv=0.667m3/h设备选型名称型号规格功能空气压缩机4L-40/2-3.2型功率：256kw流量：39.94m3/h密封形式：填料密封进行用氢氧化钠与十二烷基苯磺酸的中和反应转化炉QM1.2型工业发生炉炉膛直径：1200mm炉床有效面积：1.13m2进风口直径133mmSO2与空气在催化剂作用下转化为SO3气液分离器QSFL型气液分离器直径0.5m，高1m气体通过丝网除沫器压力降250-500Pa用于反应产物与未反应的SO3气体、空气的分离循环泵IS125-100-315B功率：90kw转速：2900r/min流量：30~50L/S将部分产物输送到反应器底部，用于磺酸的急冷老化器SYS直径：600mm高度：1200mm反应器中副反应生成的磺酸酐与烷基苯、硫酸反应，重新生成磺酸水化器FESTO搪瓷水化器直径：800mm高度：1200mm加水使产物成酸除雾器玻璃纤维静电除雾器开孔率：89%单丝直径：0.15-0.3（mm）目数：10（目/英寸）除去转化炉中水汽与SO3形成的酸雾其他设备产品规格含量型号90型80型70型60型备注烷基苯磺酸钠90±2%80±2%70±2%60±2%按照ISO2271-1972方法检测不皂化物≤1.7%≤1.5%≤1.3%≤1.2%水分≤2%≤3%≤3%≤4%PH（25℃1‰浓度）8.5~10.08.5~10.08.5~10.08.5~10.0外观及颗粒度白色或微黄流动性粉状颗粒——20~100目目前，市场上销售的十二烷基苯磺酸钠主要规格型号有：LAS60型、70型、80型、90型，其各项理化指标分别如下：项目评价经济效益分析编号名称单价（元/吨）总价格（元）1硫36000199652402十二烷基苯1500073401003氢氧化钠3000228750总计27534090经济分析的内容主要包括投资估算、资金规划、成本估算、销售收入、税利估算等内容。项目评价编号设备名称价格（元）1磺化反应器1450002中和器270003气液分离器190004玻璃纤维静电除雾器120005泵128006老化器138007水化器155008空气压缩机120009燃硫炉3200010转化炉4800011冷却器1500012储罐4200013吸收塔53000总计447100设备成本核算项目评价项目评价建筑工程费项目评价项目评价其它成本项目评价产品销售收入税金项目评价净利润编号项目名称费用（万元）1产品销售收入9166.672产品总成本3216.45573税金2747.5641净利润3202.6502经济分析可见，本项目年利润达3202.6502万元，除去项目建设初期的建设投资222.8322万元以及银行贷款所产生的利息金额，仍具有良好的经济效益。故本项目经济可行。项目评价环境效益评价废气：由磺化反应器排出的尾气除空气外，还夹带少量酸雾及痕量SO3气体以及SO2气体，尾气进入静电除雾器，在强电场作用下除去酸雾。除雾后的气体进入填料吸收塔，与NaOH水溶液反应生成亚硫酸钠，再经氧化塔由空气氧化成Na2SO4，完全达到排放标准。废水：包括生活废水和装置检修时的废液，经一定的预处理后排放。根据排水水质，按照清污分流原则，本项目排水系统分为：生活污水排水系统；生产污水排水系统及生产净下水-雨水排水系统。本项目地面冲洗水、初期雨水等，收集后送界区外污水处理厂。本项目无固体废物产生。故本项目环境可行谢谢大家！