脂肪醇系列產(chǎn)品灌裝間的工藝設(shè)計

孫 越

(江蘇省化工設(shè)計院有限公司，南京210024)

油脂化工

脂肪醇系列產(chǎn)品灌裝間的工藝設(shè)計

孫 越

(江蘇省化工設(shè)計院有限公司，南京210024)

介紹了脂肪醇系列產(chǎn)品灌裝、造粒和儲存的工程設(shè)計過程，從設(shè)計角度闡明了灌裝間的布置和灌裝、造粒工藝、設(shè)備選型，針對脂肪醇易凝固的特點采用的防范措施。設(shè)計的脂肪醇系列產(chǎn)品灌裝間火災(zāi)危險性類別為丙類，布置緊湊，功能分區(qū)清晰，方便生產(chǎn)操作和物流，采用先進的工藝技術(shù)和裝備能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率并保持良好的生產(chǎn)環(huán)境。

脂肪醇系列產(chǎn)品；灌裝間；布置；灌裝工藝；造粒工藝

近年來，隨著國內(nèi)外市場對脂肪醇系列產(chǎn)品需求量的加大，外資和國內(nèi)資本在國內(nèi)投資建設(shè)了多家大規(guī)模的以椰子油、棕櫚油和棕櫚仁油為原料的脂肪醇生產(chǎn)企業(yè)。筆者所在公司參與了其中一些工程項目的規(guī)劃和工程設(shè)計工作，對此類型生產(chǎn)裝置及工藝有一定的認識，筆者現(xiàn)就項目中產(chǎn)品灌裝間的設(shè)計工藝作一些介紹，并結(jié)合項目中的一些實際經(jīng)驗談?wù)勚敬籍a(chǎn)品灌裝間的布置、設(shè)備的選擇和工藝設(shè)計中應(yīng)注意的一些問題。

1 灌裝間區(qū)域的劃分及功能

灌裝間是脂肪醇系列產(chǎn)品生產(chǎn)的最后一道工序，其主要功能是將儲存于產(chǎn)品儲罐中的散裝液態(tài)產(chǎn)品裝桶和造粒包裝成成品以便銷售，同時兼顧儲存功能。物料主要為脂肪醇、脂肪酸和甘油。由產(chǎn)品罐區(qū)輸送來的產(chǎn)品在伴熱下為油狀液態(tài)，甘油、脂肪酸和部分低碳脂肪醇由裝桶機裝桶儲存，部分高碳脂肪醇送入造粒機制成半圓形固體顆粒裝入包裝袋儲存。

灌裝間設(shè)計產(chǎn)能略大于需要，灌裝和造粒生產(chǎn)為非24 h連續(xù)性運行，視全廠生產(chǎn)情況和產(chǎn)品銷售需要情況一次性開車完成灌裝和造粒任務(wù)后停車，再等待下一次運行。

灌裝間為具有裝桶、造粒和儲存功能的生產(chǎn)車間，根據(jù)物料特性按照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016—2014)的要求，其火災(zāi)危險性類別確定為丙類，液體產(chǎn)品為丙類1項，固體產(chǎn)品為丙類2項。

根據(jù)生產(chǎn)需要和操作方便性，同時考慮生產(chǎn)安全和消防，按《石油庫設(shè)計規(guī)范》(GB 50074—2014)灌桶設(shè)施的要求，各功能設(shè)施應(yīng)分區(qū)布置、方便操作、互不干擾,同時避免操作中往返交叉運輸作業(yè)，將灌裝間設(shè)計為單層局部兩層建筑，劃分為三大功能區(qū)。

桶裝產(chǎn)品區(qū)域：桶裝產(chǎn)品區(qū)域布置于灌裝間一層的左側(cè)，由桶裝產(chǎn)品間、灌裝操作間、灌裝泵房及灌裝儲罐區(qū)組成，設(shè)有4條灌裝生產(chǎn)線。甘油、脂肪酸和部分低碳脂肪醇在灌裝操作間裝桶后儲存于桶裝產(chǎn)品間，包裝桶規(guī)格分別為180 kg/桶和250 kg/桶。

桶裝產(chǎn)品區(qū)域采用瓷磚鋪地和砌墻，配置沖洗水及熱水和排水溝，以保證生產(chǎn)環(huán)境的清潔。

袋裝產(chǎn)品區(qū)域：袋裝產(chǎn)品區(qū)域由袋裝產(chǎn)品間、袋裝產(chǎn)品稱重包裝區(qū)、造粒間、造粒泵房及造粒儲罐區(qū)組成。灌裝間的右側(cè)為兩層建筑，一層設(shè)置造粒泵房和袋裝產(chǎn)品稱重包裝區(qū)，二層設(shè)置造粒間，設(shè)有兩條造粒包裝生產(chǎn)線，液態(tài)高碳脂肪醇在造粒間造粒固化成型、包裝、稱重后，儲存于一層的袋裝產(chǎn)品間，包裝袋規(guī)格為25 kg/袋。

輔助區(qū)域：一層的輔助設(shè)施間、更衣室、檢驗室和發(fā)貨區(qū)及二層的控制室。輔助設(shè)施間設(shè)置有冷凍水和熱水供水裝置和配電設(shè)施，為灌裝間的生產(chǎn)提供冷量、保溫熱水和用電保障。生產(chǎn)出的產(chǎn)品在檢驗室完成抽檢檢查。在控制室設(shè)置有DCS控制系統(tǒng)，對物料儲罐液位、溫度、管道溫度、壓力可集中顯示并可根據(jù)要求自動或手動調(diào)節(jié)控制操作，使其處于最佳生產(chǎn)狀態(tài)，同時還可以自動統(tǒng)計產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量和出庫及庫存數(shù)量。一層設(shè)置更衣室作為員工更衣場所。

桶裝產(chǎn)品間和袋裝產(chǎn)品間待售成品都采用多層貨架儲存，貨架為單元組合式，成行成列布置，整齊排列，行列之間留有叉車通道，貨物置于貨架上，桶裝產(chǎn)品2層排列，袋裝產(chǎn)品4層排列，由電動叉車和高架置貨機完成貨物的裝卸和搬運工作。

同時在發(fā)貨區(qū)適當位置設(shè)置電動叉車充電裝置，設(shè)有液壓登車橋，方便叉車將貨物直接裝車。

具體布置詳見圖1。

圖1 灌裝間平面布置圖

2 工藝說明和設(shè)備的選擇

2.1 工藝流程說明

2.1.1 灌裝工藝

來自產(chǎn)品罐區(qū)的產(chǎn)品物料輸送至灌裝儲罐暫存，用泵將物料送至各相應(yīng)的產(chǎn)品裝桶機裝桶，用叉車搬運物料桶至桶裝產(chǎn)品間上架儲存。

2.1.2 造粒工藝

來自產(chǎn)品罐區(qū)的產(chǎn)品物料輸送至造粒儲罐暫存，經(jīng)輸送泵輸送至造粒機中，經(jīng)過造粒機的布料器將液態(tài)脂肪醇轉(zhuǎn)換分布成液滴并滴落在勻速移動的鋼帶上。在鋼帶下方設(shè)有冷凍水冷卻裝置，使鋼帶上的液滴邊移動邊冷卻固化，從而形成半球狀顆粒產(chǎn)品進入包裝系統(tǒng)。

脂肪醇和甘油物料輸送管道材質(zhì)采用304，脂肪酸物料輸送管道材質(zhì)采用316L，管件、法蘭和閥門采用和管道相同的材質(zhì)。

工藝流程見圖2。

2.2 主要設(shè)備的選擇

2.2.1 儲罐

灌裝間的儲罐主要用于產(chǎn)品罐區(qū)和灌裝造粒設(shè)備間的中轉(zhuǎn)儲存，其容積只要能夠滿足該種物料一次開車的產(chǎn)品用量即可，考慮庫存面積、周轉(zhuǎn)率和物料性質(zhì)，確定儲罐為有效容積30 m3常壓拱頂罐。

(1)儲罐高徑比為0.8，直徑為4 m，全容積40 m3，裝填系數(shù)0.75，設(shè)有液位計和溫度計并帶有液位、溫度高低位報警。

(2)脂肪酸具有一定的腐蝕性，儲罐材質(zhì)采用316L。脂肪醇和甘油沒有腐蝕性，但考慮到產(chǎn)品的潔凈和質(zhì)量要求，其儲罐材質(zhì)為304。

(3)脂肪醇系列產(chǎn)品具有凝固點低的特點，其中脂肪酸和脂肪醇由于其碳原子數(shù)的不同，其凝點在6～55℃之間，甘油凝點在32℃左右，基于物料以上特點，物料儲罐采用80℃熱水加熱盤管加熱并進行外殼保溫，避免物料出現(xiàn)凝結(jié)。

(5)為保證產(chǎn)品的質(zhì)量和色度，儲罐需采用氮封設(shè)施保證物料與空氣隔絕，氮封壓力為1.75 kPa。

(6)為保證清罐時物料能夠清凈，儲罐底板設(shè)計有1∶60的傾斜角度，坡向出料口，同時在最低點設(shè)積液坑，停車時放凈所有物料，便于清理。

圖2 工藝流程示意圖

2.2.2 物料輸送泵

在伴熱(70～80℃)的輸送狀態(tài)下，部分產(chǎn)品物料黏度0.03 Pa·s左右，甘油和部分脂肪酸黏度可達0.3 Pa·s左右，考慮到物料低溫下的易凝性質(zhì)，輸送泵采用輸送效果較好的螺桿泵。

泵需帶有保溫夾套，以保證泵過流部分維持物料所需要的溫度。

2.2.3 灌裝機系統(tǒng)

液體裝桶機是一種自動定量計量設(shè)備，其功能是將大量的散裝產(chǎn)品物料自動分成預(yù)定質(zhì)量的小份載荷，進行準確稱量后裝入定量包裝桶。灌裝機系統(tǒng)由液體裝桶機(含稱重功能)、傳輸帶和操作臺組成，操作臺帶有計量、自動控制進料功能，同時可以將相關(guān)數(shù)據(jù)通過自控系統(tǒng)輸出到二層控制室的計算機里，以便統(tǒng)計、顯示和打印。

我縣農(nóng)村的特點是村交通發(fā)達，村莊樹林密布，村子多數(shù)都有有機蔬菜種植基地、蔬菜種子基地同時也是重要的觀賞基地。周邊視野開闊，天然景色優(yōu)美，特色資源豐富。

灌裝機系統(tǒng)選型時需要考慮到產(chǎn)品物料具有一定的黏度這一特性。

2.2.4 造粒機

造粒機是脂肪醇固化造粒的關(guān)鍵設(shè)備，基于脂肪醇具有凝固點低的特點，可采用回轉(zhuǎn)帶式冷凝造粒機對液態(tài)脂肪醇造粒固化，獲得半球狀脂肪醇顆粒。

回轉(zhuǎn)帶式冷凝造粒機的布料器可以將物料規(guī)則地分割成斷續(xù)、均勻滴落的液滴，利用物料液滴的黏性、表面張力使得滴落在回轉(zhuǎn)鋼板上的液滴自然形成半球形均勻顆粒，采用薄鋼板帶傳動輸送和在冷風和冷凍水的冷卻下使物料迅速冷凝并固化成形，實現(xiàn)連續(xù)冷凝固化和造粒成型，有較高的生產(chǎn)效率。同時形成的顆粒易于從鋼板上脫落，不易破碎，包裝時杜絕了揚塵，形成良好的生產(chǎn)環(huán)境。

2.2.5 稱重包裝系統(tǒng)

考慮到項目有較高的自動化程度，脂肪醇產(chǎn)品顆粒是由一套稱重包裝系統(tǒng)來完成的，該系統(tǒng)與造粒機、物料輸送泵通過自控系統(tǒng)形成連鎖控制關(guān)系，以保證造粒過程高效、安全進行。

稱重包裝系統(tǒng)是由料斗、稱重機、包裝機和輸送帶組成的生產(chǎn)流水線，能夠自動完成成品的稱重、包裝工作，可以統(tǒng)計包裝的件數(shù)并傳送至控制室。

3 物料的防凝

脂肪醇系列產(chǎn)品由于原料的特點，其形態(tài)及黏度與溫度密切相關(guān)，對物料中轉(zhuǎn)儲運、灌裝和造粒過程有很大影響，在生產(chǎn)中通過采用一些措施給予預(yù)防。

(1)采用在線儀表和DCS系統(tǒng)對儲罐物料和輸送管道的物料溫度進行嚴密監(jiān)控并設(shè)置低溫報警裝置。

(2)對中轉(zhuǎn)儲罐和輸送管道分別采取熱水伴熱保溫，外殼采用保溫材料保溫，輸送泵和部分閥門采用夾套供熱，以防止熱量散失致使物料凝結(jié)和管道堵塞事故。

(3)管道按1∶1 000傾斜角度設(shè)置，儲罐底部設(shè)置1∶60斜坡，便于停車時排凈物料。

(4)中轉(zhuǎn)儲罐物料隨用隨打，在生產(chǎn)空隙時保持空罐狀態(tài)。

4 結(jié) 語

脂肪醇系列產(chǎn)品灌裝間火災(zāi)危險性類別為丙類，灌裝、造粒及儲存可設(shè)置在一棟建筑里，節(jié)省土地和空間，布置緊湊，生產(chǎn)操作方便。布置符合《石油庫設(shè)計規(guī)范》灌桶設(shè)施布置要求，功能分區(qū)明晰，沒有交叉，減少干擾，成品輸送距離短，方便物流。針對脂肪醇系列物料凝固點低的特點采用必要的防凝措施。同時采用先進、高效、安全的工藝技術(shù)和裝備可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、保持良好的生產(chǎn)操作環(huán)境和提高生產(chǎn)管理效率，良好的工程設(shè)計和正確的設(shè)備選型為實現(xiàn)此目標提供了技術(shù)保障。

[1] 張福麟，潘一平，郭景，等.建筑設(shè)計防火規(guī)范:GB 50016—2014[S].北京：中國計劃出版社，2015.

[2] 韓鈞，何龍輝，路世昌，等 .石油庫設(shè)計規(guī)范:GB 50074—2014[S] .北京：中國計劃出版社，2015.

[3] 中國石化集團上海工程有限公司.化工工藝設(shè)計手冊 [M].4版.北京：化學工業(yè)出版社，2009.

Process design for filling room of fatty alcohol series products

SUN Yue

(Jiangsu Province Chemical Engineering Design Institute Co., Ltd., Nanjing 210024,China)

The engineering design process of filling，granulation and storage of fatty alcohol series products was introduced,and the arrangement of filling room，technologies of filling and granulation，equipment selection, and preventive measures for the characteristics of fatty alcohol coagulation were illustrated from a design point of view.It was pointed out that the classification of fire danger of filling room of fatty alcohol series products was class C，and the arrangement was compact with clear function partition，and was convenient for production operation and logistics，the use of advanced technology and equipment could ensure product quality, improve the production efficiency，and maintain a good production environment.

fatty alcohol series products; filling room; arrangement; filling process; granulation process

2016-04-14；

2016-09-21

孫 越(1964)，男，工程師，主要從事化工工程設(shè)計及項目管理工作(E-mail)dcsuny@163.com。

TQ645;TQ067

B

1003-7969(2017)01-0048-04