脂肪醇系列產品灌裝間的工藝設計

孫 越

(江蘇省化工設計院有限公司，南京210024)

油脂化工

脂肪醇系列產品灌裝間的工藝設計

孫 越

(江蘇省化工設計院有限公司，南京210024)

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

脂肪醇系列產品；灌裝間；布置；灌裝工藝；造粒工藝

近年來，隨著國內外市場對脂肪醇系列產品需求量的加大，外資和國內資本在國內投資建設了多家大規模的以椰子油、棕櫚油和棕櫚仁油為原料的脂肪醇生產企業。筆者所在公司參與了其中一些工程項目的規劃和工程設計工作，對此類型生產裝置及工藝有一定的認識，筆者現就項目中產品灌裝間的設計工藝作一些介紹，并結合項目中的一些實際經驗談談脂肪醇產品灌裝間的布置、設備的選擇和工藝設計中應注意的一些問題。

1 灌裝間區域的劃分及功能

灌裝間是脂肪醇系列產品生產的最后一道工序，其主要功能是將儲存于產品儲罐中的散裝液態產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。由產品罐區輸送來的產品在伴熱下為油狀液態，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。

灌裝間設計產能略大于需要，灌裝和造粒生產為非24 h連續性運行，視全廠生產情況和產品銷售需要情況一次性開車完成灌裝和造粒任務后停車，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車間，根據物料特性按照《建筑設計防火規范》(GB 50016—2014)的要求，其火災危險性類別確定為丙類，液體產品為丙類1項，固體產品為丙類2項。

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

桶裝產品區域：桶裝產品區域布置于灌裝間一層的左側，由桶裝產品間、灌裝操作間、灌裝泵房及灌裝儲罐區組成，設有4條灌裝生產線。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品間，包裝桶規格分別為180 kg/桶和250 kg/桶。

桶裝產品區域采用瓷磚鋪地和砌墻，配置沖洗水及熱水和排水溝，以保證生產環境的清潔。

袋裝產品區域：袋裝產品區域由袋裝產品間、袋裝產品稱重包裝區、造粒間、造粒泵房及造粒儲罐區組成。灌裝間的右側為兩層建筑，一層設置造粒泵房和袋裝產品稱重包裝區，二層設置造粒間，設有兩條造粒包裝生產線，液態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品間，包裝袋規格為25 kg/袋。

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

桶裝產品間和袋裝產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，桶裝產品2層排列，袋裝產品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。

同時在發貨區適當位置設置電動叉車充電裝置，設有液壓登車橋，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 工藝說明和設備的選擇

2.1 工藝流程說明

2.1.1 灌裝工藝

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

2.1.2 造粒工藝

來自產品罐區的產品物料輸送至造粒儲罐暫存，經輸送泵輸送至造粒機中，經過造粒機的布料器將液態脂肪醇轉換分布成液滴并滴落在勻速移動的鋼帶上。在鋼帶下方設有冷凍水冷卻裝置，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品進入包裝系統。

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

工藝流程見圖2。

2.2 主要設備的選擇

2.2.1 儲罐

灌裝間的儲罐主要用于產品罐區和灌裝造粒設備間的中轉儲存，其容積只要能夠滿足該種物料一次開車的產品用量即可，考慮庫存面積、周轉率和物料性質，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0.75，設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，儲罐材質采用316L。脂肪醇和甘油沒有腐蝕性，但考慮到產品的潔凈和質量要求，其儲罐材質為304。

(3)脂肪醇系列產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，避免物料出現凝結。

(5)為保證產品的質量和色度，儲罐需采用氮封設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，儲罐底板設計有1∶60的傾斜角度，坡向出料口，同時在最低點設積液坑，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℃)的輸送狀態下，部分產品物料黏度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，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

液體裝桶機是一種自動定量計量設備，其功能是將大量的散裝產品物料自動分成預定質量的小份載荷，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，同時可以將相關數據通過自控系統輸出到二層控制室的計算機里，以便統計、顯示和打印。

我縣農村的特點是村交通發達，村莊樹林密布，村子多數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，天然景色優美，特色資源豐富。

灌裝機系統選型時需要考慮到產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鍵設備，基于脂肪醇具有凝固點低的特點，可采用回轉帶式冷凝造粒機對液態脂肪醇造粒固化，獲得半球狀脂肪醇顆粒。

回轉帶式冷凝造粒機的布料器可以將物料規則地分割成斷續、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，實現連續冷凝固化和造粒成型，有較高的生產效率。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，形成良好的生產環境。

2.2.5 稱重包裝系統

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

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

3 物料的防凝

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

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

(2)對中轉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和管道堵塞事故。

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

(4)中轉儲罐物料隨用隨打，在生產空隙時保持空罐狀態。

4 結 語

脂肪醇系列產品灌裝間火災危險性類別為丙類，灌裝、造粒及儲存可設置在一棟建筑里，節省土地和空間，布置緊湊，生產操作方便。布置符合《石油庫設計規范》灌桶設施布置要求，功能分區明晰，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、安全的工藝技術和裝備可以提高產品質量、保持良好的生產操作環境和提高生產管理效率，良好的工程設計和正確的設備選型為實現此目標提供了技術保障。

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

[2] 韓鈞，何龍輝，路世昌，等 .石油庫設計規范: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.化工工藝設計手冊 [M].4版.北京：化學工業出版社，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計及項目管理工作(E-mail)dcsuny@163.com。

TQ645;TQ067

B

1003-7969(2017)01-0048-04