一氯甲烷生产基本工艺设计

广西工业职业技术学院一氯甲烷生产工艺设计系部：石油与化学工程系专业：应用化工技术班级：化工1032学号：G40232姓名：前言甲烷氯化物涉及一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，是一类惯用化学制剂，在化工、建材等各种领域有广泛应用。其中一氯甲烷还经常作为中间体或者是反映组分应用于各种技术领域，它重要性和应用广泛型正在日益扩大。作为合成甲基氯硅烷基本原料，氯甲烷成本占甲基氯硅烷成本40%，氯甲烷生产经济模化始终是制约国内有机硅行业发展核心性技术之一，国内外生产现状 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 白咱们存在距离。随着国内加入WTO，国内有机硅生产与发展已经面临更加激烈国际竞争。如何提高氯甲烷生产技术水平，特别是有机硅单体生产公司运用有机硅单体副产盐酸合成氯甲烷进一步提高其工艺技术及装备水平研究，其意义十分重大。一氯甲烷生产办法重要有两种：甲醇氢氯化法和甲烷氯化法。本设计通过对比国内外各使用生产办法、经济技术上分析及依照国内综合状况，最后选取了甲醇氢氯化法生产办法。目录第一章一氯甲烷有关简介第一节一氯甲烷基本性质一氯甲烷应用第三节国内外甲烷氯化物发展概况1.3.1国内1.3.2国外第二章生产工艺设计第一节生产办法选取2.1.1气—液相非催化法2.1.2气—液相催化法2.1.3气—固相催化法甲醇氢氯化法生产原理物料衡算第四节热量衡算2.4.1.进料口2.4.2塔顶2.4.3塔釜第一章一氯甲烷有关简介第一节一氯甲烷基本性质外观与性状：无色气体，具备醚样微甜气味。　　重要用途：用作致冷剂、甲基化剂，还用于有机合成。　　熔点：-97．73　　沸点：-24．2　　相对密度(水=1)：0．92　　相对密度(空气=1)：1．78　　密度0.9159g/cm3　　18C时溶解度280ml/水　　饱和蒸汽压(kPa)：506．62／22℃　　溶解性：易溶于水、氯仿、丙酮，能溶于乙醇等。　　临界温度(℃)：143．8　　临界压力(MPa)：6．68　　燃烧热(kj/mol)：685．5　　燃烧爆炸危险性避免接触条件：接触潮气可分解。　　燃烧性：易燃　　建规火险分级：甲　　闪点(℃)：<-50　　自燃温度(℃)：632　　爆炸下限(V%)：7．0　　爆炸上限(V%)：19．0　　危险特性：与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸危险。腐蚀某些塑料、橡胶和涂料。易燃性(红色)：4反映活性(黄色)：0　　燃烧(分解)产物：一氧化碳、二氧化碳、氯化氢、光气。　　稳定性：稳定　　聚合危害：不能浮现　　禁忌物：强氧化剂。第二节一氯甲烷应用甲烷氯化物是一类惯用化学制剂，在化工、建材等各种领域有广泛应用。甲烷氯化物可以生产加工装饰贴面板，生产防火耐热层压板，色泽美观、结实耐用，还可以作为飞机、船舶以及家具贴面板材料。甲烷氯化物还可以用于生产加工涂料，甲烷氯化物可以作为高档热固性涂料以及固体粉末涂料胶联剂，用于生产金属涂料以及车辆、电器和家具用高档树脂装饰漆，具备色泽光亮、硬度好、附着力以及耐老化耐腐蚀特点。其中，氯甲烷具备很强溶解性,且具备不燃性，被广泛用作溶剂制备。HYPERLINK""氯化物一氯甲烷可以用作低温生产丁基橡胶溶剂， 此外氯甲烷还经常作为中间体或者是反映组分应用于各种技术领域，它重要性和应用广泛型正在日益扩大。一氯甲烷重要用于制备有机硅聚合物和进一步氯化为其她卤代烃原料，也是较好熔剂和甲基化剂，广泛用于合成甲基氯硅烷、纤维素酯、季铵化合物、除草剂，还可作有机熔剂、致冷剂、发泡剂、局部麻醉剂等。第三节国内外甲烷氯化物发展概况1.3.1国内国内甲烷氯化物产业起步于上世纪50年代，当时在四川进行以甲烷直接氯化法为主中试和工业规模实验。1958年四川永川天然气化工研究所借鉴罗马尼亚经验，建成了42吨/年天然气热氯化法生产二氯甲烷中试，1965年由四川自贡鸿鹤镇化工厂(当时名称，下同)建成了2200吨/年二氯甲烷工业规模实验装置；1965年6月，重庆天然气化工研究所建成了国内天然气热氯化法制四氯化碳500吨/年中试装置，于1979年10月在四川自贡鸿鹤镇化工厂建成1000吨/年生产装置，并投入生产。至20世纪80年代末期，全国甲烷氯化物生产能力约为8.3万吨/年，产量约为5.1万吨/年。基于国内甲烷氯化物消费量逐年提高，自1992~1999年国内消费年均增长为19.83%，且增长速度不断加快，上世纪90年代前期年均增长为15.42%，后期则达到23.25%，增进了国内甲烷氯化物产业发展迅速，上世纪90年代国内产量年均增长15.77%。国内甲烷氯化物产能1988年为8.3万吨，到为21万吨，到又增长到51万吨，年产量1988年为5.1万吨，为15万吨，为45万吨。国内甲烷氯化物装置能力、产量产品名称装置能力(吨/年)产量(吨)产能比(%)生产办法一氯甲烷497004030081.10甲醇法、热氯化法、副产物回收二氯甲烷270002160080.00热氯化法、甲醇法三氯甲烷597003690061.80热氯化法、甲醇法、氯油法四氯化碳735004890066.50热氯化法、甲醇法、氯油法共计20990014770070.401992-国内甲烷氯化物消费量单位：吨年份19921995一氯甲烷763048425570008600097000110000二氯甲烷1525630667106094111998114850163102190000三氯甲烷5455681787149172199458223362330576400000四氯化碳32140366437300157600694205311046190共计：101952156727376692426056493632643788746190而一氯甲烷重要用于生产有机硅，约占一氯甲烷消耗量90%。国内既有生产公司10多家，生产能力约28万吨，基本上为有机硅生产公司自备原料，只有少量供应市场。素有“工业味精”之称有机硅，近几年发展迅速，从而带动一氯甲烷发展，全国有机硅产能约为12万吨，产量约9.7万吨，产量达到11万吨，由于某些公司采用草甘膦生产过程副产品来生产有机硅单体，因此国产一氯甲烷基本能满足国内有机硅单体生产之需。1.3.2国外1923年西德赫希斯特公司建立了世界第一座甲烷热氯化法生产甲烷氯化物工业装置，1940年美国第一座甲烷热氯化工业装置建成投产，1945年日本也开始用甲烷生甲烷氯化物。此后，世界上多用甲烷氯化法建立甲烷氯化物生产装置。到70年代初期，美国以甲烷为原料生产甲烷氯化物30多万吨。达到了高峰，此后，由于能源价格上涨。而用甲醇生产甲烷氯化物具备比较明显经济效益和社会效益，使美国甲烷氯化物工业原料由甲烷转为甲醇，到1987年美国仅有一家公司仍以甲烷为原料，年生产甲烷氯化物约4万吨，仅占美国甲烷氯化物总生产能力3%。目本德山曹达于1978年开发了以甲醇为原料低温液相催化氯制甲烷氯化物新工艺，已用该技术替代了两套甲烷氯化装置，据报导美国也引进了该生产技术。比较甲烷氯化法，甲醇氢氯化法制氯甲烷生产技术具备如下长处：既氯化氢气体运用率高，副产盐酸少，产品质量高原料消耗低，原料易于运送，不受产地限制，装置选址灵活大等。因而当前世界甲烷氯化物原料路线总线趋势已由甲烷转向甲醇，这个趋势与此后世界能源发展趋势是一致。1998年世界一氯甲烷总生产能力约为83.2万吨。其中美国34.7万吨，西欧41.7万吨，日本6.8万吨。1997年世界一氯甲烷总产量约为112万吨，重要用于有机硅工业。消费构成变化体现为计1996—平均增长率为1.5%重要用于有机硅生产。第二章生产工艺设计第一节生产办法选取氯甲烷生产办法重要有两种：甲醇氢氯化法和甲烷氯化法。本设计将采用甲醇氢氯化法作为氯甲烷生产办法，其中甲醇氢氯化法涉及气—液相非催化法、气—液相催化法和气—固相催化法。2.1.1气—液相非催化法气—液相非催化法由甲醇和氯化氢在120℃、0.2MPa条件下在盐酸相中进行反映生成氯甲烷。由于甲醇和氯化氢单程反映不也许完全，因而反映物料需经分离后循环使用。当前只有日本信越化学采用。反映过程中生成各种共沸物，需经汽提、蒸馏、吸取过程加以解决。；此外因没有催化剂，氯化氢和甲醇反映速度低（反映时空产率很低50kg/h.m3），为提高转化率，需较大反映时间。DowChemical曾刊登过一种非催化法专利，在一由主反映器、汽提塔和回流塔构成三组合反映装置内进行。该工艺流程短、氯甲烷选取性高，但该对设备材质规定高未见工业化报道。2.1.2气—液相催化法气—液相催化法是甲醇及过量氯化氢气相鼓泡通过以znCl2水溶液（质量分数为75%—80%）为催化剂反映器，反映温度为140—180℃，反映压力0.1—0.6MPa；为提高生产能力，普通采用几种反映釜并联反映釜群。采用此法者以甲烷氯化物最大生产高DowChemical公司为代表，法国ATOCHEM等分司以及国内自行开发技术也用此法。这种办法长处是工艺流程简朴，反映温和，操手稳定，工业上长期而广泛使用：但单机能力低，占地面积大，对设备腐蚀严重，副产物DME比气—液相非催化法高，为回收未反映氯化氢和随着水气化甲醇，需此外增添额外设备。2.1.3气—固相催化法气—固相催化法是60年代初开发成功。以r—Al2O3为催化剂，气态甲醇与稍过量干氯化氢在固定床中进行气固相催化反映，反映温度为250—350℃，压力0.1—0.MPa：甲醇转化率不不大于98%，氯甲烷选取性不不大于99%。由反映器流出产物经骤冷后，液相混合物为含少量甲醇及DME盐酸（质量分数22%），进入回收系统：气相混合物经水洗、碱洗，再经浓流酸干燥、压缩、冷却后即为成品。这种办法适合于大规模生产，甲醇单耗接近理论值，氯甲烷选取性高：反映过程腐蚀性低，反映器材质易解决。但催化剂必要取代或再生，副产物DME较前2种办法高：整个反映操作必要在高于反映物料露点温度下进行；因此对操作规定严格，对原料中水含量规定高采用该法典型代表是日本德山公司。综合所述，甲醇氢氯化法生产甲烷氯化物在世界已占绝对优势，国外各大公司均拥有具备自己特点、成熟、有竞争力生产工艺。并且近年来国外各大公司对氯甲烷生产工艺研究从没有间断，仍有许多新专利申报。当前，国外只有日本信越化学采用气—相液非催化法，国内尚无对此法研究开发。而气—液相催化法和气—固相催化法近年来国办新建、扩建甲烷氯化物项目均有采用。于1999年下半年开工建设泰安氯碱工程引进了法国克菜布斯—斯卑西姆公司30k/tCMS（氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷及四氯化碳总称）生产装置，采用法国阿托（ATO）公司技术：其甲醇氢氯化法生产氯甲烷工艺采用法国ATO公司技术建设甲烷氯化手装置正在实行：国内有机硅单体生产厂家也都以该生产工艺为其配套生产有机硅单体重要原料—氯甲烷。已投产巨化氟化化学公司30K/tCMS生产装置采用日本德山曹达技术，其甲醇氢氯化工艺采用气—固相催化法；氯甲烷和四氯化碳产量分别为16kt/a和14kt/a。正在建设中江苏梅兰集团（泰州）30kt/aCMS生产装置为美国斯托福公司技术，甲醇氢氯化工艺采用该生产工艺。第二节甲醇氢氯化法生产原理甲醇氢氯化法可细分为3种技术路线：气—液相非催化法：气—液相催化法：气—固相催化法。化学反映方程式为：主反映：CH3+OH+HCl—CH3Cl+H2O副反映：2CH3OH—CH3OCH2+H2O甲醇氢氯化制甲烷流程如图所示。第三节物料衡算 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目：设计一种5万吨/年（350天）一氯甲烷生产工艺液CH3Cl反映釜（HClCH3OH）5万吨/年5万吨/年×98%5万吨/吨HCl+CH3OHCH3Cl+H2OY=×s=80%×98%=0.784CH3OH+HClCH3Cl+H2O111设加入CH3OH量为a1、HCl为bCH3OH摩尔质量为32g/mol、HCl摩尔质量为36.5g/molCH3Cl摩尔质量为50.5g/mol、CH3OH和HCl按1：1.1加入.a==4909kg/hb==6159kg/h反映后得到CH3Cl：=6074kg/h反映后CH3OH：20%×=982kg/h反映后HCl：20%×=1232kg/hHCl精馏F,XF=0.35D,XD=0.98W,XW=0.185∵塔顶XD=0.98、塔釜Xw=0.185、进料Xf=0.35联立①②③方程,求出第四节热量衡算2.4.1.进料口Cp=a+bt+Ct=28.17+1.810×10×305+1.547×10×305=28.86Cp=a+bt+ct=29.16+14.49×10×305—2.022×10×305=33.39Q=Q+Q=qCp△t+qCp△t=6159×0.35×28.86×305+6159×0.65×33.39×305=5.97×102.4.2塔顶Cp=a+bT+CT=28.17+1.810×10×379+1.547×10×379=29.08Cp=a+bT+cT=29.16+14.49×10×379—2.022×10×379=34.36Q=Q+Q=qCp△t+qCp△t=6159×0.98×29.08×379+6159×0.02×34.36×379=6.81×102.4.3塔釜Cp=a+bT+CT=28.17+1.810×10×416+1.547×10×416=29.19Cp=a+bT+cT=29.16+14.49×10×416—2.022×10×416=34.84Q=Q+Q=qCp△t+qCp△t=6159×0.185×29.19×416+6159×0.815×34.84×416=8.66×10Q=Q+Q—Q=6.81×10+8.66×10—5.97×10=9.50×10参照资料及文献1.杨秀琴、徐绍红编《化工设计概论》，化学工业出版社出版。2.丁洁、王育其、王维聪编《化工工艺设计》，上海科学技术出版社出版3.蒋维钧、雷良恒、刘茂林编《化工原理》（下册）清华出版社，1993年4.陈声宗主编《化工设计》北京化工工业出版社出版，.5.汤金石编《化工原理课程设计》化学工业出版社出版，1989年6.《化学工程手册》编辑委员会编，共13篇，化学工业出版社1979年小结