1万吨a聚二甲基二烯丙基氯化铵初步设计说明书
1万吨a聚二甲基二烯丙基氯化铵初步设计说明书
1万吨/a聚二甲基二烯丙基氯化铵初步设计说
工程技术方案
聚二甲基二烯丙基氯化铵，是一种高分子阳离子表面活性剂，主要应用于石油开采、造纸、纺织、皮革及水处理领域。
它具有正电荷密度高、水溶性好、分子量易于控制、高效无毒、造价低廉、对环境友好，愈来愈引起人们的重视。
一般说来，均聚物分子量的聚合度越高，产品的性能就越好。
由于其合成工艺和处理过程存在差异，我国的产品质量与国外的产品存在很大的差距。
反应方程式：
主要副反应：
原材料的理化性质：
（1）氯丙烯：无色易燃液体，相对密度0.938，沸点45℃，微溶于水，溶于乙醇、乙醚、氯仿和石油醚，有毒。
（2）二甲胺：无色气体或液体，相对密度0.68，沸点6.9℃，一般工业品有液体二甲胺和40%二甲胺水溶液，d 0.895，有强烈刺激性。
（3）烯丙醇：无色有刺激性气味液体，密度0.85，沸点96.9℃，
溶于水、醇、醚。
（4）烯丙醛：无色有刺激性气味液体，密度0.84，沸点53℃，水中溶解度17.5%，易溶于大多数有机溶剂中。
（5）二甲基烯丙基氯化铵：无色、易燃、易爆、易挥发的液体，密度0.712，沸点62℃，微溶于水，易溶
生产工艺简介
聚二甲基二烯丙基氯化铵是由二甲基二烯丙基氯化铵单体聚合而成。一般说来聚合反应中单体的纯度或杂质对聚合度影响很大，因此该产品生产分为单体合成、纯化及聚合三步完成。
单体制备可分为一步法和两步法。两步法是由等摩尔的氯丙烯和二甲胺进行亲核反应生成二甲基烯丙基胺，（油相）与盐水分离后再与等摩尔的氯丙烯在有机相中季铵化反应生成季铵盐。一步法是由2:1:1的氯丙烯二甲胺和液碱控制反应物近于中性条件下一次完成。很明显两步法消耗大量的溶剂，操作繁琐成本高，但其杂质少，聚合物质量好。一步法操作简单，成本低杂质多。近年来国内学者对一步法做了大量的研究工作，已经取得了可喜的成果。如国内的山东邹平铬兴化工，宝莫生物化工等企业均采用一步法生产单体，聚合物分子量可达30-180万，粘度在80-20000CPS收率可在93%以上。
5．工艺过程简述
将定量的氯丙烯加入到合成反应釜中，降温至0-5℃，开始交替滴加40%二甲胺水溶液和液碱。严格控制反应介质在中性条件下，温度不得超过45℃，加完料打开恒压回流阀门，升温50-60℃，在压
力小于0.2MPa下反应2h，再在70℃反应1h。冷却过滤出氯化钠，然后进行负压水蒸气蒸馏，除杂，再次过滤分离出氯化钠，最后加入少量活性炭脱色过滤调质为合格单体。经检验合格的单体加入到聚合反应釜内，加入引发剂、络合剂，在70℃、小于等于0.2MPa下反应7-10h，降温加入去离子水调整到PDADMAC40%包装出厂。
生产规模：1万吨/年40%PDADMAC水溶液折百4000吨/a。
生产天数：300天/年
物料衡算：（投加量/日）
投入产出氯丙烯 13350 Kg 二甲基二烯丙基氯化铵 22218 Kg（60%）40%二甲胺 9198Kg 水6867 Kg 30%碱液 10896 Kg 盐（38.8%含盐量）4359 Kg 33444Kg 33444 Kg
主要设备选型
合成反应罐：4000t/a ÷300d/a÷60%÷24h/d÷6h/批5.56t/批
投加量 5.56t ×33.444/22.218 8.37t/批, 可选9M3搪瓷反应罐 1台
生产周期：打料降温1h，滴加2h，反应3h，共6h
汽提罐：生产周期：打料、汽提4h，过滤2h，共6h。可选9 M3搪瓷反应罐1台
脱色罐：生产周期：打料脱色2h，板框过滤2h，共4h。可选9 M3
搪瓷反应罐1台
聚合罐：生产周期：打料反应11h。可选9 M3搪瓷反应罐
2台
氯丙烯仓库：4天贮量×13.35 t/d 53.4 t÷180 Kg/桶 297桶
400 m2危库
电动叉车：800 Kg 3台
氯丙烯泵：齿轮油泵KCB 83.3 5 m3/h 0.33 MPa 2台
氯丙烯高位槽：3338kg÷0.938＝3558m3 选 4 m3搪瓷储罐
1台
二甲胺贮罐：4天贮量×9.2 t/d 37 t ÷0.895 41.12m3 选50m3
卧式不锈钢贮罐 1台
二甲胺泵：磁力驱动泵COF4-50-40-165 1台
二甲胺高位缸：2230Kg ÷0.895 2.6 m3 选3 m3 不锈钢贮罐
1台
液碱贮槽：4天贮量×11 t/d 44 t/1.32 33.3 m3 选50m3卧
式贮罐 1台
液碱泵：IH65-40-200A 1台
液碱高位罐2724Kg/1.32 2.064 m3 可选 2.5 m3碳钢罐
回流冷凝器：40 m2 石墨
1台
三足离心机：SS-1000 1台
季铵盐受槽：8 m3pp 1台
汽液分离器：非标设备
1台
汽提冷凝器：60 m2 石墨
1台
废水回收罐 3 m3 搪瓷
1台
三足离心机：SS-1000 1台
季铵盐受槽： 6 m3 PP 1台
季铵盐打料泵：齿轮油泵KCB633, 38m3/h, h 0.28MPa 3台
电动隔膜泵：DBY50,6.5m3/h,0.3MPa 2台
板框过滤机：BAS 16/450-25, 框内容积200l
精季铵盐受槽：8m3 PP 1台
废水高位槽： 3 m3 PP 1台
废水提取罐： 3 m3 搪瓷
1台
二甲胺回收罐： 3 m3 不锈钢卧式
1台
二甲胺吸收塔：φ400×5000PP 1台
二甲胺冷却器：20 m3 石墨
1台
循环泵：θ10 m3/h，0.2MPa 1台
1万吨/年40%季铵盐高分子聚合物设备一览表
序号名称规格数量材质单重
（吨）配电厂家单价
（万）总价备注保温安装 1 电动叉车 1000kg
3 4 12 2 氯丙烯泵电动隔膜
DBY-40 2 0.18 2.2 KW 0.9 1.8
3 氯丙烯高位槽
4 m3卧式1 搪瓷 2.07 3.5
4 磅秤500kg 2 铸铁0.0
5 0.1
5 二甲胺贮槽50 m3卧式 1 不锈钢7.02
24.75 6 二甲胺泵磁力驱动泵
COF4-50-40-165 1 F4 0.14 5.5KW 1.11
7 二甲胺高位罐 3 m3 1 不锈钢 1.1 6.7
8 液碱贮槽 50 m3卧式 1 碳钢7.02
7.7 9 液碱泵离心泵IH65-40-200A
1 不锈钢0.06
2 7.5 KW 0.75 10 液碱高位罐 2.5 m
3 1 碳钢0.76 0.92
11 季铵盐合成反应罐9 m3 1 搪瓷8.34 11KW
12.75 12 回流冷凝器40 m2 1 石墨
5.6 13 三足离心机SS-1000 2 不锈钢 1.6 7.5KW 3 6 14 季铵盐受槽8 m3
2 PP 2 4 15 汽提除杂罐9 m
3 1
搪瓷8.34 11 KW 12.75 16 气液分离器φ800×2000 1 不锈钢0.4 2.4
17 气提冷凝器60 m2 1 石墨8.4
18 废水回收受槽 3 m3 1 搪瓷 1.7 2.5
19 季铵盐打料泵齿轮油泵 KCB633 3
11KW 0.98 2.94 20 脱色罐9 m3 1 搪瓷 8.34 11KW 12.75 21 电动隔膜泵DBY50
2 F4 0.4 4 KW 1.1 2.2 22 板框过滤
机 BAS16/450-25 1 PP 1.95 2.4 23精季铵盐受槽8m3 1 PP 2 24聚合反应罐9 m3 1 搪瓷12.75
25 电子磅秤 2 t 1 0.5 设备一览表
序号名称规格数量材质单重
（吨）配电厂家单价
（万）总价备注保温安装26 废水高位槽 3 m3
1 PP 0.71 27 废水汽提罐 3 m3
1 搪瓷 3.
2 5.5 KW 4.26 28 二甲胺冷凝器 20 m2 1 石墨 2.8 29 二甲胺回收罐
3 m3 1 不锈钢0.79 4.8
30 二甲胺吸收塔φ400×5000 1 PP 3.4
31 循环泵离心水泵 IH50-32-200 1 不锈钢
1.1 KW 0.4 32 水环式真空泵
28K-12 2 22KW 1.95 3.9 33 制冷机组44万大卡/h 1 100KW 63 34螺杆氨压机 1 16 （备用）35盐水泵IHF100-65-200A 2 F4 22 KW 0.75
36 稳压罐 3 m3 1 钢 1.21 1.5
37 变频器22KW 1 2
38 管道640MM PP 0.02 12.8
39 电动葫芦 CD5-12 1 2 40纯水机1t/h 1 4.2 41
总价 271.79 17
18
19
20 21
22
23 24
25
1万吨/a季铵盐高分子聚合物工艺流程图1万吨/a季铵盐高分子聚合物平面布置图1万吨/a季铵盐高分子聚合物平面布置图
公用工程
水、电、汽、冷消耗
水：（4.7 m3/h）0.3 t/h
电：138 Kwh/h
汽：0.2 t/h
冷：20万大卡/h
主要设备选型
一次水：5 m3/h
循环水：200 m3/h（氨冷凝）
电：300KVA
汽：0.3 t/h 0.7 MPa
冷：44万大卡/h制冷机组一套
土建工程
厂房结构以四层框架结构，参加反应物料自上而下逐级完成。本项工程所涉及到原料（氯丙烯、二甲胺、丙酮、二甲基烯丙基氯化铵）均为易燃易爆物品，故车间为甲级防火防爆要求。氯丙烯包装若为桶装设危险品库房，二甲胺和丙酮散装货可贮于有仓棚的贮缸内。
占地与建筑面积
生产车间料棚危险品库一次水循环水变电站锅炉冰机房合计占地面积 144 m2 120 m2 400 m2 30 m2 260 m2 150 m2 800 m2 240 m2 2144 m2 建筑面积
468 m2 120 m2 400 m2 30 m2 400 m2/602 150 m2 200 m2 240 m2 1668 m2 附表
1万吨/a季铵盐高分子聚合物项目公用工程设备一览表
序号名称规格数量材质单重
（吨）配电厂家单价
（万）总价备注保温安装 1 深井泵θ30 H 90 m 1 13 KW 打井10万0.45 10.45 2
变频器15 KW 1 0.7 3 稳压缸 3 m3 1 钢 1.1 1.21 4 管道2750 m PE 0.005 13.75 5 循环水恒压供水θ 200m3/h H 50m 1 55 KW 5
6 凉水塔1000 m3/h 1 30 KW 45
7 管道640 m PP 0.005 3.2
8 变压器300 KVA 1 5
9 高低压配电柜 6 0.5 3
10 电缆1230 m 0.025 30.75
11 锅炉 2 t/h-0.7MPa 1 20
12 管线320 m 0.02 6.4
13 制冷机组 44万大卡/h 1 100 KW 63
14 盐水泵IH100-65-200A 2 18.5 KW
0.75 1.5 15 变频器22 KW 1
1.1 16 稳压器 3 m3 1 钢 1.1
1.21 17 管道640 m PP 0.005
3.2 18 雨水管网2440 m 砼
0.01 24.4 19 污水管网550 m PVC
0.02 11 20 消防管网1580 m 钢
0.02 31.6 21 消防水泵θ80 H 0.6 MPa
2 2.15 4.
3 22 柴油发电机
150 KW 1 10.5 23 污水处理站 400 m3/d 1 400 24 地磅80~100 t 1 6 合计
702.27 供水、电、汽、冷、雨水管网、污水管网、消防管网、应急发电、污水处理、磅秤。
1万吨/a季铵盐高分子聚合物项目辅助工程设备一览表序号名称规格数量材质单重
（吨）配电厂家单价
（万）总价备注保温安装 1 网络中枢 1
20 2 电脑50
0.5 25 3 运勤车50座 2 50
100 4 商务车7座 1 30
5 商务车5座 2 30 60
6 皮卡车 1 10 7
食堂炊具多套10 10 8 餐桌椅 4座75 PVC 0.2 15 9 床+柜300 0.03 9 10 研发中心仪器设备1000 11 医务简单器具
5 12 职工活动中心
10 13 浴室含换热站
20 14 通讯照明
30 15 机修工具设备
5 1
6 1349
17 18
19
20
21 22
23
24
25
办公、交通、食堂、宿舍、研发中心、医务、职工活动中心、浴室、通信照明、机修。
1万吨/a季铵盐高分子聚合物项目基本建设土建工程汇总建筑物构筑物库房料棚面积单价金额体积单价金额面积单价金额面积单价金额
一.生产工程 468 0.15 70.2 400 0.1 40
120 0.05 6 二.公用工程
1.一次水泵房30 0.1 3
2.循环水泵房60 0.1 6 400 0.08 32
3.变电站 150 0.1 15
4.发电机房30 0.1 3
5.锅炉房 200 0.12 24
300 0.05 15 6.冷冻站 240 0.1 24
7.污水站 200 0.1 20 1000 0.1 100
8.地磅房 20 0.08 1.6
三.辅助工程
1.办公楼 3185 0.15 477.75
2.宿舍2404 0.15 360.6
3.研发中心1202 0.15 180.3
4.食堂640 0.12 76.8
5.职工之家192 0.12 23.04
6.浴室224 0.12 26.88
7.机修240 0.1 24
8.道路12480 0.015 187.2
9.围墙1140m 0.015 17.1
10.门卫180 0.1 18
合计1558.47 132 40
21
1751.47
1万吨/a季铵盐高分子聚合物项目基本建设投资估算汇总
设备费土建费小计备注一工程费用生产工程、公用工程设备费中增加了30%安装费、25%防腐保温费、20%电气仪表费。 1 生产工程 405 116.2 521.2 2 公用工程 1229 243.6 1472.6
3 辅助工程 1349 1391.67 2740.67 小计2983
1751.47 4734.47 二其它费用 1 土地费120×18 2160 2 建设单位管理费 71 工程费×1.5% 3 前期筹备费50 4 职工培训费40 5 勘察设计费568 工程费×12% 6 环评费19 工程费×4‰7 安评费
14.2 工程费×3‰8 出国联络费40
9 技术使用费630 10 绿化12
三不可预见费473 工程费×10% 8811.67