【正文】 月桂醇聚氧乙烯醚磷酸酯鉀鹽簡(jiǎn)稱 “PEK”，是醇醚型非離子改性為一種磷酸酯型陰離子表面活性劑，此類表面活性劑由于磷酸酯的存在而具有某種獨(dú)特的功能，有較好的電解質(zhì)相容性，熱及堿穩(wěn)定性、優(yōu)良抗靜電性、潤(rùn)滑性、阻蝕性，去 污能力強(qiáng)，特別對(duì)硬表面去污能力尤佳；同時(shí)具有增溶性、乳化性、螯合、降低表面張力等作用。可廣泛用于紡織工業(yè)、化妝品工業(yè)、塑料工業(yè)、洗滌劑工業(yè)、農(nóng)藥工業(yè)、皮革工業(yè)、機(jī)械等行業(yè)中，作為抗靜電劑、染色劑、乳化劑、脫脂劑、金屬加工冷卻劑等，故稱為特種 “表面活性劑 ” 。但近年來發(fā)展較快，其增長(zhǎng)速率以每年大于 810%的速度遞增，為此，本課題設(shè)計(jì)脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的合成工藝路線具有很大的使用價(jià)值。該產(chǎn)品具有如下特點(diǎn)： 1）配伍性好，在 各種液體產(chǎn)品中，與陰離子、非離子、兩性離子都能很好的配伍；2）在酸堿溶液中穩(wěn)定性好，例如在某些特殊偏酸性或偏堿性液體產(chǎn)品中易溶解，且穩(wěn)定不分層、不沉淀； 3）耐溫性好，在較大溫度范圍內(nèi)比較穩(wěn)定； 4)耐電離性較好。 n(EO):n（醇） =4： 1，反應(yīng)2h，然后醇醚與固體催化劑五氧化二磷發(fā)生酯化反應(yīng)，在酯化釜中加入醇醚和水，升溫至 50℃ ，加入五氧化二磷，在 70℃ 下反應(yīng) ；醇醚、水及五氧化二磷的摩爾比為 2：1： 1，水解反應(yīng)通蒸汽速度為 30kg/h，水解溫度 95℃ ，水解時(shí)間 1h，由于工藝條件的限制，最后得到醇醚單酯和醇醚雙酯為主的混合物，最后用氫氧化鉀水溶液中和 ， 2 得到接近中性產(chǎn)品月桂醇聚氧乙烯醚磷酸酯鉀鹽 . 設(shè)計(jì)依據(jù) 課題目標(biāo)：完成年產(chǎn) 2021 噸 PEK 車間的初步設(shè)計(jì)任務(wù) 主要內(nèi)容為： 1）查閱文獻(xiàn)，了解國(guó)內(nèi)外關(guān)于 PEK 的現(xiàn)狀，進(jìn)行外文翻譯； 2）進(jìn)行工藝路線的選擇，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行物料，熱量衡算，設(shè)備選型。5)用 Aspen Plus 對(duì)聚合釜進(jìn)行流程模擬。 (1) 強(qiáng)堿性催化劑 這是工業(yè)上使用最廣泛的催化劑，如 NaOH、 KOH、 KAC、NaOCH NaOC2H Na 等，得到的產(chǎn)品中含有較多的未反應(yīng)的醇，脂肪醇的環(huán)氧乙烷加合物分布也較寬 [(n+2)%~50%]，對(duì)于中小型企業(yè)應(yīng)用最為廣泛。 基于上述催化劑對(duì) 反應(yīng)產(chǎn)物的影響，本設(shè)計(jì)又屬于中試裝置，所以選擇傳統(tǒng)的強(qiáng)堿性催化劑 KOH 作為本設(shè)計(jì)催化劑。如遇升溫速度過快，達(dá)到 220℃ ，必須迅速降溫，但降溫不得低于 130℃ 。打開冷卻系統(tǒng)進(jìn)行降溫，降至 75℃ 時(shí)，用十二醇聚氧乙烯醚泵 P101 打到醇醚緩沖罐 V103 里，打開排空系統(tǒng)放空。開啟攪拌，在低于 40℃ 下，按醇醚：水： P2O5 摩爾比為 2:1:1加入，將 P2O5分?jǐn)?shù)次加入水解釜。用水蒸氣進(jìn)行水解，水解溫度 95℃ 。 (3) 用醇醚磷酸酯回流泵 P104 把醇醚磷酸酯打到水解釜里，計(jì)量中和反應(yīng) KOH 的投加量，用 67%濃度的 KOH 水溶液，用 KOH 水溶液計(jì)量槽 V105 打到釜里，用逆流方式，中和溫度 60℃ ，中和時(shí)間 1h，得到十二醇聚氧乙烯醚磷酸酯鉀鹽，即 PEK，送到產(chǎn)品貯罐里。 C12H25O﹝ C2H4O﹞ 3PO3H2+2KOH C12H25O﹝ C2H4O﹞ 3PO3K2+2H2O 398 256 474 36 M1 M2 M3 M4 C12H25O﹝ C2H4O﹞ 3PO2H﹝ C2H4O﹞ 3OC12H25+KOH 698 56 M5 M6 C12H25O﹝ C2H4O﹞ 3PO2K﹝ C2H4O﹞ 3OC12H25+H2O 736 18 M7 M8 每天產(chǎn)磷酸酯鹽的量： kgM 6061330 10002021 ??? 其中： M3=95%M=5758kg， M7=5%M=303kg 每天投料純單酯： kgM 5474 575 83981 ??? 5 純雙酯： kgM 736 ??? 原料酯量： kgMMM 5 1 2 8 8 3 55139。3 48 35 .6 16 3. 9 46 71 .7G k g? ? ? kgG ???? ， kgG ??? kgG 39。2 ???， kgG 5 ?? 需要五氧化二磷的質(zhì)量為： G=G2+G2’=+= 水的質(zhì)量 = (3) 對(duì) R101 進(jìn)行物料衡算 確定生產(chǎn)基準(zhǔn)為 kg/天，則需要計(jì)算每天產(chǎn)量及原料投料量， (EO):(月桂醇 )=4:1 C12H25OH+3C2H4O→C 12H25O﹝ C2H2O﹞ 3H 186 344 318 G1 G2 G3 已知 G3=，則： kgG 2413318 ??? ， kgG ??? 物料衡算表 表 21 R103 釜物料衡算表 (kg/天 ) 物料名稱 進(jìn)料 出料 含量 /% 質(zhì)量 /kg 摩爾 /mol 含量 /% 質(zhì)量 /kg 摩爾 /mol 醇醚磷酸酯 單酯 95 雙酯 5 KOH 水溶液 KOH 68 941 水 32 PEK 單酯鹽 95 5758 雙酯鹽 5 303 水 100 合計(jì) 7 表 22 R102 釜物料衡算表 (kg/天 ) 物料名稱 進(jìn)料 出料 含量 /% 質(zhì)量 /kg 摩爾 /mol 含量 /% 質(zhì)量 /kg 摩爾 /mol 醇醚 100 五氧化二磷 100 水蒸氣 100 水 100 100 磷醇醚單酯 95 磷醇醚雙酯 5 合計(jì) 表 23 R101 釜物料衡算表 (kg/天 ) 物料名稱 進(jìn)料 出料 含量 /% 質(zhì)量 /kg 摩爾 /mol 含量 /% 質(zhì)量 /kg 摩爾 /mol 十二醇 100 2413 環(huán)氧乙烷 100 醇醚 100 合計(jì) 熱量衡算 熱量衡算主要任務(wù) (1) 確定各單元過程所需熱量或冷量以及傳熱速率，為其他工程，如供氣、供水等提供設(shè)計(jì)基礎(chǔ)； (2) 化學(xué)反應(yīng)常常伴有熱效應(yīng)，導(dǎo)致體系的溫度變化，需要確定為報(bào)告吃一定的反應(yīng)溫度所需要的放熱速率和傳熱速率； (3) 通過熱量衡算 ，分析工程設(shè)計(jì)和操作中能量利用是否經(jīng)濟(jì)合理，以提高熱量利用水平； (4) 確定泵、壓縮機(jī)等輸送機(jī)械和攪拌、過濾等操作機(jī)械所需功率。℃ ) 密度 (kg/m3) 氣化焓 (k