年產(chǎn)1600噸雙十二烷基二甲基氯化銨工藝設計

摘要：雙十二烷基二甲基氯化銨是一類在洗滌、日化、輕紡、印染、皮革等行業(yè)廣泛應用的陽離子表面活性劑，可用于瀝青乳化劑、礦物浮選劑、織物柔軟劑及消毒劑等。

雙十二烷基二甲基氯化銨的合成工藝有兩種途徑，一種是首先用十二醇和一甲胺進行叔胺化后，然后再季胺化，最終獲得產(chǎn)品。另一種方法是十二醇和氨氣先進行仲胺化然后再與氯甲烷反應，最后得到季胺化的產(chǎn)品雙十二烷基二甲基氯化銨。在本設計中選用的是第一種方法，選用十二醇與一甲胺作為原料，在催化劑的條件下，在氫氣的環(huán)境中生成雙烷基叔胺，然后經(jīng)過過濾去除催化劑，然后減壓蒸餾得到比較純凈的雙十二烷基叔胺，最后進入季胺化環(huán)節(jié)，與氯甲烷反應生成雙十二烷基氯化銨。本設計根據(jù)生產(chǎn)要求年產(chǎn)1600噸雙十二烷基二甲基氯化銨進行了物料衡算和熱量衡算。最后是對生產(chǎn)設備的選型及生產(chǎn)車間的布置。最后繪制了生產(chǎn)工藝流程圖，物料流程圖，主設備圖，車間平面布置圖和車間立面布置圖。11862

關(guān)鍵詞：雙十二烷基氯化銨；直接胺化法；工藝計算

Annualoutputof1600tonsofdual-dodecyldimethylammoniumchlorideprocessdesign

Abstract：Thedesignofthecontentsoftheannualoutputof1,500tonsDidodecyldimethylammoniumchlorideproductionworkshopfordesign.Didodecyldimethylammoniumchlorideisacationicsurfactantsinwashing,Japan,textile,dyeing,leatherandotherindustriesextensive.Itcanbeusedforasphaltemulsifier,mineralflotationagent,fabricsofteneranddisinfectants.Didodecyldimethylammoniumchloridesynthesisofthetwochannelsisatertiaryaminesynthesisofaminesafterquarter,Anotherwayistofirstsynthesisofasecondaryaminequaternarythen.Inthisdesignusesthefirstmethod,tochoosethe12alcoholwithmethylamineasarawmaterial,thecatalystundertheconditionsInanenvironmentofhydrogengenerationTrialkylaminedouble,andthenfilteredvacuumdistillationintothequaternarylinks.Finally,theproductionequipmentselectionandlayoutoftheworkshop.Finallydrawingthemapoftheproductionprocess,materialflowchartmasterplan,shoplayoutplanandworkshopFacadelayout.

4.1.5筒體封頭的設計17

4.1.6夾套厚度設計18

4.1.7法蘭選用18

4.1.8攪拌器的選型19

4.1.9反應釜型號的選型19

4.2過濾設備的設計和選型19

4.2.1濾漿的過濾特性19

4.2.2濾漿的物性19

4.2.3生產(chǎn)規(guī)模19

4.3泵的設計和選型20

4.3.1十二醇儲罐計量泵的選擇20

4.3.2真空泵的選擇20

4.3.3雙十二烷基叔胺計量泵的選型20

4.3.4氯化雙十二烷基二甲基胺導出計量泵的選型21

4.4儲罐的設計和選型22

4.4.1十二醇的儲罐22

4.4.2中間產(chǎn)物儲罐22

4.4.3用于接受釜殘的儲罐22

4.4.4產(chǎn)品儲罐的選型23

4.5減壓蒸餾釜的設計和選型23

4.5.1物料體積的計算23

4.5.2反應釜體積的計算23

4.5.3釜的高度及筒體直徑計算24

4.5.4筒體壁厚的設計24

4.5.5筒體封頭的設計25

4.5.6法蘭選用26

4.6換熱器的設計和選型26

4.6.1叔胺導出時的換熱器26

4.6.2用于蒸餾后的換熱器26

4.7季胺化反應釜的設計和選型27

4.7.1物料的體積27

4.7.2反應釜體積的計算27

4.7.3釜的高度及筒體直徑計算27

4.7.4筒體壁厚的設計28

4.7.5筒體封頭的設計29

4.7.6法蘭選用30

雙十二烷基二甲基氯化胺的合成有兩種途徑。一種是利用十二醇和氨氣直接反應脫水生成雙烷基仲胺，然后和氯甲烷反應生成最終產(chǎn)物。另一種方法是十二醇和一甲胺的叔胺化再和氯甲烷生成最終產(chǎn)品。這兩種方法在合成叔胺和仲胺的前期過程中，產(chǎn)物都是水，但是在季胺化的過程中，氯甲烷與仲胺反應生成了一分子的產(chǎn)物以外還有一分子的鹽酸，給工藝又添加了難度。而叔胺的季胺化過程中最終產(chǎn)品就只是雙十二烷基二甲基氯化胺。沒有副產(chǎn)物，整個生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物就只有水，對環(huán)境沒有危害。

1.3設計任務的項目來源

本設計依據(jù)指導老師下達的《上海應用技術(shù)學院畢業(yè)設計任務書》進行設計。

1.4設計產(chǎn)品所需的主要原材料規(guī)格

1.4.1生產(chǎn)中涉及的材料

（1）氯甲烷

CH3CL分子量50.5

性狀：有乙醚氣味的易液化氣體，液體密度0.92g/cm3.沸點-23.7℃。凝固點-97℃，閃點0℃以上，微溶于水，溶于醇，苯，乙醚和四氯化碳，有輕度的麻醉窒息性，能腐蝕鋁、鎂和鋅。與空氣能形成爆炸性的混合物，爆炸極限8.1～17.2%，遇火星、高熱有燃燒爆炸的危險。

表1.1規(guī)格、企業(yè)標準

氯甲烷（%）≥99

沸點（℃）-22.5～-23.5

水蒸汽（%）≤2

油污無

（2）十二醇（月桂醇、十二碳醇）

CH3（CH2）10CH2OH分子量186.33

性狀：有花香味的淺黃色液體或葉狀結(jié)晶體。熔點24℃，沸點259℃，密度0.863g/cm3，閃點126.67℃，自燃點275℃，折射率1.428，不溶于水，溶于醇和醚。低毒，可燃，遇明火、高熱有發(fā)生燃燒的危險。

表1.4質(zhì)量規(guī)格

指標名稱一級二級三級

活性物含量%≥907550

游離胺含量%≤

灰分含量%≤

PH值（5%溶液）5～7.55～7.55～7.5

1.4工作制度勞動定員

反應工段分三班制工作，年工作日為355天，每天每班工作為8小時。

表1.5工段三班制工作表

工段工種甲乙丙合計

叔胺化工段2生產(chǎn)方案的確定

2.1化學反應原理

由十二醇與甲胺在銅鎳催化劑的條件下，直接氨化生成雙十二叔胺。由生成的，N,N-雙十二烷基甲基胺（即雙十二叔胺）與氯甲烷進行季氨化而制得所需產(chǎn)品。

2.2生產(chǎn)流程的論述

先將十二醇用計量泵通過計量后打入反應釜，加入催化劑攪拌5分鐘，然后通入氮氣吹掃反應釜5分鐘，使得反應環(huán)境無氧。攪拌條件下升溫至100℃，然后通氫循環(huán)，繼續(xù)升溫至200℃，保持約1小時，則催化劑活化完成。通入一甲胺氣體，繼續(xù)升溫，保持反應釜中的溫度是205℃左右。讓反應進行3小時，停止通甲胺氣。