脂肪醇系列产品灌装间的工艺设计

孙 越

(江苏省化工设计院有限公司，南京210024)

油脂化工

脂肪醇系列产品灌装间的工艺设计

孙 越

(江苏省化工设计院有限公司，南京210024)

介绍了脂肪醇系列产品灌装、造粒和储存的工程设计过程，从设计角度阐明了灌装间的布置和灌装、造粒工艺、设备选型，针对脂肪醇易凝固的特点采用的防范措施。设计的脂肪醇系列产品灌装间火灾危险性类别为丙类，布置紧凑，功能分区清晰，方便生产操作和物流，采用先进的工艺技术和装备能够保证产品质量，提高生产效率并保持良好的生产环境。

脂肪醇系列产品；灌装间；布置；灌装工艺；造粒工艺

近年来，随着国内外市场对脂肪醇系列产品需求量的加大，外资和国内资本在国内投资建设了多家大规模的以椰子油、棕榈油和棕榈仁油为原料的脂肪醇生产企业。笔者所在公司参与了其中一些工程项目的规划和工程设计工作，对此类型生产装置及工艺有一定的认识，笔者现就项目中产品灌装间的设计工艺作一些介绍，并结合项目中的一些实际经验谈谈脂肪醇产品灌装间的布置、设备的选择和工艺设计中应注意的一些问题。

1 灌装间区域的划分及功能

灌装间是脂肪醇系列产品生产的最后一道工序，其主要功能是将储存于产品储罐中的散装液态产品装桶和造粒包装成成品以便销售，同时兼顾储存功能。物料主要为脂肪醇、脂肪酸和甘油。由产品罐区输送来的产品在伴热下为油状液态，甘油、脂肪酸和部分低碳脂肪醇由装桶机装桶储存，部分高碳脂肪醇送入造粒机制成半圆形固体颗粒装入包装袋储存。

灌装间设计产能略大于需要，灌装和造粒生产为非24 h连续性运行，视全厂生产情况和产品销售需要情况一次性开车完成灌装和造粒任务后停车，再等待下一次运行。

灌装间为具有装桶、造粒和储存功能的生产车间，根据物料特性按照《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014)的要求，其火灾危险性类别确定为丙类，液体产品为丙类1项，固体产品为丙类2项。

根据生产需要和操作方便性，同时考虑生产安全和消防，按《石油库设计规范》(GB 50074—2014)灌桶设施的要求，各功能设施应分区布置、方便操作、互不干扰,同时避免操作中往返交叉运输作业，将灌装间设计为单层局部两层建筑，划分为三大功能区。

桶装产品区域：桶装产品区域布置于灌装间一层的左侧，由桶装产品间、灌装操作间、灌装泵房及灌装储罐区组成，设有4条灌装生产线。甘油、脂肪酸和部分低碳脂肪醇在灌装操作间装桶后储存于桶装产品间，包装桶规格分别为180 kg/桶和250 kg/桶。

桶装产品区域采用瓷砖铺地和砌墙，配置冲洗水及热水和排水沟，以保证生产环境的清洁。

袋装产品区域：袋装产品区域由袋装产品间、袋装产品称重包装区、造粒间、造粒泵房及造粒储罐区组成。灌装间的右侧为两层建筑，一层设置造粒泵房和袋装产品称重包装区，二层设置造粒间，设有两条造粒包装生产线，液态高碳脂肪醇在造粒间造粒固化成型、包装、称重后，储存于一层的袋装产品间，包装袋规格为25 kg/袋。

辅助区域：一层的辅助设施间、更衣室、检验室和发货区及二层的控制室。辅助设施间设置有冷冻水和热水供水装置和配电设施，为灌装间的生产提供冷量、保温热水和用电保障。生产出的产品在检验室完成抽检检查。在控制室设置有DCS控制系统，对物料储罐液位、温度、管道温度、压力可集中显示并可根据要求自动或手动调节控制操作，使其处于最佳生产状态，同时还可以自动统计产品生产数量和出库及库存数量。一层设置更衣室作为员工更衣场所。

桶装产品间和袋装产品间待售成品都采用多层货架储存，货架为单元组合式，成行成列布置，整齐排列，行列之间留有叉车通道，货物置于货架上，桶装产品2层排列，袋装产品4层排列，由电动叉车和高架置货机完成货物的装卸和搬运工作。

同时在发货区适当位置设置电动叉车充电装置，设有液压登车桥，方便叉车将货物直接装车。

具体布置详见图1。

图1 灌装间平面布置图

2 工艺说明和设备的选择

2.1 工艺流程说明

2.1.1 灌装工艺

来自产品罐区的产品物料输送至灌装储罐暂存，用泵将物料送至各相应的产品装桶机装桶，用叉车搬运物料桶至桶装产品间上架储存。

2.1.2 造粒工艺

来自产品罐区的产品物料输送至造粒储罐暂存，经输送泵输送至造粒机中，经过造粒机的布料器将液态脂肪醇转换分布成液滴并滴落在匀速移动的钢带上。在钢带下方设有冷冻水冷却装置，使钢带上的液滴边移动边冷却固化，从而形成半球状颗粒产品进入包装系统。

脂肪醇和甘油物料输送管道材质采用304，脂肪酸物料输送管道材质采用316L，管件、法兰和阀门采用和管道相同的材质。

工艺流程见图2。

2.2 主要设备的选择

2.2.1 储罐

灌装间的储罐主要用于产品罐区和灌装造粒设备间的中转储存，其容积只要能够满足该种物料一次开车的产品用量即可，考虑库存面积、周转率和物料性质，确定储罐为有效容积30 m3常压拱顶罐。

(1)储罐高径比为0.8，直径为4 m，全容积40 m3，装填系数0.75，设有液位计和温度计并带有液位、温度高低位报警。

(2)脂肪酸具有一定的腐蚀性，储罐材质采用316L。脂肪醇和甘油没有腐蚀性，但考虑到产品的洁净和质量要求，其储罐材质为304。

(3)脂肪醇系列产品具有凝固点低的特点，其中脂肪酸和脂肪醇由于其碳原子数的不同，其凝点在6～55℃之间，甘油凝点在32℃左右，基于物料以上特点，物料储罐采用80℃热水加热盘管加热并进行外壳保温，避免物料出现凝结。

(5)为保证产品的质量和色度，储罐需采用氮封设施保证物料与空气隔绝，氮封压力为1.75 kPa。

(6)为保证清罐时物料能够清净，储罐底板设计有1∶60的倾斜角度，坡向出料口，同时在最低点设积液坑，停车时放净所有物料，便于清理。

图2 工艺流程示意图

2.2.2 物料输送泵

在伴热(70～80℃)的输送状态下，部分产品物料黏度0.03 Pa·s左右，甘油和部分脂肪酸黏度可达0.3 Pa·s左右，考虑到物料低温下的易凝性质，输送泵采用输送效果较好的螺杆泵。

泵需带有保温夹套，以保证泵过流部分维持物料所需要的温度。

2.2.3 灌装机系统

液体装桶机是一种自动定量计量设备，其功能是将大量的散装产品物料自动分成预定质量的小份载荷，进行准确称量后装入定量包装桶。灌装机系统由液体装桶机(含称重功能)、传输带和操作台组成，操作台带有计量、自动控制进料功能，同时可以将相关数据通过自控系统输出到二层控制室的计算机里，以便统计、显示和打印。

我县农村的特点是村交通发达，村庄树林密布，村子多数都有有机蔬菜种植基地、蔬菜种子基地同时也是重要的观赏基地。周边视野开阔，天然景色优美，特色资源丰富。

灌装机系统选型时需要考虑到产品物料具有一定的黏度这一特性。

2.2.4 造粒机

造粒机是脂肪醇固化造粒的关键设备，基于脂肪醇具有凝固点低的特点，可采用回转带式冷凝造粒机对液态脂肪醇造粒固化，获得半球状脂肪醇颗粒。

回转带式冷凝造粒机的布料器可以将物料规则地分割成断续、均匀滴落的液滴，利用物料液滴的黏性、表面张力使得滴落在回转钢板上的液滴自然形成半球形均匀颗粒，采用薄钢板带传动输送和在冷风和冷冻水的冷却下使物料迅速冷凝并固化成形，实现连续冷凝固化和造粒成型，有较高的生产效率。同时形成的颗粒易于从钢板上脱落，不易破碎，包装时杜绝了扬尘，形成良好的生产环境。

2.2.5 称重包装系统

考虑到项目有较高的自动化程度，脂肪醇产品颗粒是由一套称重包装系统来完成的，该系统与造粒机、物料输送泵通过自控系统形成连锁控制关系，以保证造粒过程高效、安全进行。

称重包装系统是由料斗、称重机、包装机和输送带组成的生产流水线，能够自动完成成品的称重、包装工作，可以统计包装的件数并传送至控制室。

3 物料的防凝

脂肪醇系列产品由于原料的特点，其形态及黏度与温度密切相关，对物料中转储运、灌装和造粒过程有很大影响，在生产中通过采用一些措施给予预防。

(1)采用在线仪表和DCS系统对储罐物料和输送管道的物料温度进行严密监控并设置低温报警装置。

(2)对中转储罐和输送管道分别采取热水伴热保温，外壳采用保温材料保温，输送泵和部分阀门采用夹套供热，以防止热量散失致使物料凝结和管道堵塞事故。

(3)管道按1∶1 000倾斜角度设置，储罐底部设置1∶60斜坡，便于停车时排净物料。

(4)中转储罐物料随用随打，在生产空隙时保持空罐状态。

4 结 语

脂肪醇系列产品灌装间火灾危险性类别为丙类，灌装、造粒及储存可设置在一栋建筑里，节省土地和空间，布置紧凑，生产操作方便。布置符合《石油库设计规范》灌桶设施布置要求，功能分区明晰，没有交叉，减少干扰，成品输送距离短，方便物流。针对脂肪醇系列物料凝固点低的特点采用必要的防凝措施。同时采用先进、高效、安全的工艺技术和装备可以提高产品质量、保持良好的生产操作环境和提高生产管理效率，良好的工程设计和正确的设备选型为实现此目标提供了技术保障。

[1] 张福麟，潘一平，郭景，等.建筑设计防火规范:GB 50016—2014[S].北京：中国计划出版社，2015.

[2] 韩钧，何龙辉，路世昌，等 .石油库设计规范:GB 50074—2014[S] .北京：中国计划出版社，2015.

[3] 中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册 [M].4版.北京：化学工业出版社，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

孙 越(1964)，男，工程师，主要从事化工工程设计及项目管理工作(E-mail)dcsuny@163.com。

TQ645;TQ067

B

1003-7969(2017)01-0048-04