年產(chǎn)4200噸環(huán)氧氯丙烷車間氯丙烯合成工段工藝設(shè)計(jì)

1、沈陽(yáng)化工學(xué)院本 科 畢 業(yè) 論 文題 目：年產(chǎn)4200噸環(huán)氧氯丙烷車間氯丙烯合成工段工藝設(shè)計(jì)院 系：科亞學(xué)院專 業(yè)：化學(xué)工程與工藝班 級(jí)：科華工0401學(xué)生姓名：夏之光指導(dǎo)教師：劉東斌論文提交日期：2008年6月日論文答辯日期：年月日科亞學(xué)院專業(yè)班學(xué)生夏之光畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)化學(xué)工程與工藝0401畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：年產(chǎn)4200噸環(huán)氧氯丙烷車間氯丙烯合成工段工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分：指導(dǎo)教師：教研室主任：院 長(zhǎng)：簽字簽字簽字年年年月月月日日日內(nèi)容摘要設(shè)計(jì)對(duì)年產(chǎn)4200噸環(huán)氧氯丙烷車間氯丙烯合成工段進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì)。并對(duì)環(huán)氧氯丙烯的生產(chǎn)方法、生產(chǎn)原理、流程路線，

2、物料衡算，能量衡算以及主要設(shè)備等進(jìn)行了論述和計(jì)算。關(guān)鍵詞：環(huán)氧氯丙烯AbstractThis design synthesizes the production method of the work segment and produce to 42,00ton EC/year principle, process route and main equipments etc. proceeded the treatise.Keywords: 3-chloro-1- propene、3-chloropropene、引言環(huán)氧氯丙烯是一種重要的有機(jī)化工原料和精細(xì)化工產(chǎn)品，用途十分廣泛。以它為原料制得

3、的環(huán)氧樹(shù)脂具有粘結(jié)性強(qiáng)，耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕、收縮率低、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗沖擊強(qiáng)度高以及介電性能優(yōu)異等特點(diǎn)，在涂料、膠粘劑、增強(qiáng)材料、澆鑄材料和電子層壓制品等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。此外，環(huán)氧氯丙烷還可用于合成甘油、硝化甘油炸藥、玻璃鋼、電絕緣品、表面活性劑、醫(yī)藥、農(nóng)藥、涂料、膠料、離子交換樹(shù)脂、增塑劑、（縮）水甘油衍生物、氯醇橡膠等多種產(chǎn)品，用作纖維素酯、樹(shù)脂、纖維素醚的溶劑，用于生產(chǎn)化學(xué)穩(wěn)定劑、化工染料和水處理劑等。目錄內(nèi)容摘要i引言i目錄i1 文獻(xiàn)綜述11.1環(huán)氧氯丙烯在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要作用11.2環(huán)氧氯丙烯的生產(chǎn)原料及主要產(chǎn)品11.3環(huán)氧氯丙烯的工業(yè)生產(chǎn)方法及選擇11.4環(huán)氧氯丙烯的用途1.5環(huán)氧

4、氯丙烯的物理化學(xué)性質(zhì)2 生產(chǎn)流程和設(shè)備12.1 理論生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述12.2 設(shè)備生產(chǎn)流程建樹(shù)12.3 設(shè)備論述及其選擇12.3.1 氯化反應(yīng)器2.3.2 冷蒸塔12.4 小結(jié)13 計(jì)算13.1 反應(yīng)器的物料衡算1 管式反應(yīng)器1 塔前換熱器1 冷蒸塔13.1.4 精餾塔13.1.5水洗塔13.1.6堿洗塔13.2反應(yīng)器熱量計(jì)算1反應(yīng)焓的計(jì)算1部分產(chǎn)物由355k773 k焓值的變化13.2.3 1,2-Da, 1,3-De由355k773 k焓值的變化13.2.4計(jì)算丙烯預(yù)熱溫度13.3 設(shè)備衡算13.3.1反應(yīng)器1氯精二塔14附錄1參考文獻(xiàn)11 文獻(xiàn)綜述1.1 環(huán)氧氯丙烯在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要作用環(huán)氧

5、氯丙烯是一種重要的有機(jī)化工原料和精細(xì)化工產(chǎn)品，用途十分廣泛。以它為原料制得的環(huán)氧樹(shù)脂具有粘結(jié)性強(qiáng)，耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕、收縮率低、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗沖擊強(qiáng)度高以及介電性能優(yōu)異等特點(diǎn)，在涂料、膠粘劑、增強(qiáng)材料、澆鑄材料和電子層壓制品等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。此外，環(huán)氧氯丙烷還可用于合成甘油、硝化甘油炸藥、玻璃鋼、電絕緣品、表面活性劑、醫(yī)藥、農(nóng)藥、涂料、膠料、離子交換樹(shù)脂、增塑劑、（縮）水甘油衍生物、氯醇橡膠等多種產(chǎn)品，用作纖維素酯、樹(shù)脂、纖維素醚的溶劑，用于生產(chǎn)化學(xué)穩(wěn)定劑、化工染料和水處理劑等。1.2 環(huán)氧氯丙烯的生產(chǎn)原料及主要產(chǎn)品環(huán)氧氯丙烯是一種重要的有機(jī)化工原料和精細(xì)化工產(chǎn)品，用途十分廣泛。以它為原料制

6、得的環(huán)氧樹(shù)脂具有粘結(jié)性強(qiáng)，耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕、收縮率低、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗沖擊強(qiáng)度高以及介電性能優(yōu)異等特點(diǎn)，在涂料、膠粘劑、增強(qiáng)材料、澆鑄材料和電子層壓制品等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。此外，環(huán)氧氯丙烷還可用于合成甘油、硝化甘油炸藥、玻璃鋼、電絕緣品、表面活性劑、醫(yī)藥、農(nóng)藥、涂料、膠料、離子交換樹(shù)脂、增塑劑、（縮）水甘油衍生物、氯醇橡膠等多種產(chǎn)品，用作纖維素酯、樹(shù)脂、纖維素醚的溶劑，用于生產(chǎn)化學(xué)穩(wěn)定劑、化工染料和水處理劑等。1.3 環(huán)氧氯丙烯的工業(yè)生產(chǎn)方法及選擇目前，工業(yè)上環(huán)氧氯丙烯的生產(chǎn)方法主要有丙烯高溫氯化法和乙酸丙烯酯法兩種。丙烯高溫氯化法是工業(yè)上生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷的經(jīng)典方法，由美國(guó)Shell公司于194

7、8年首次開(kāi)發(fā)成功并應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。目前，世界上90%以上的環(huán)氧氯丙烷采用此法進(jìn)行生產(chǎn)。其工藝過(guò)程主要包括丙烯高溫氯化制氯丙烯，氯丙烯與次氯酸化合成二氯丙醇，二氯丙醇皂化合成環(huán)氧氯丙烷3個(gè)反應(yīng)單元。1.4 環(huán)氧氯丙烯的用途氯丙烯作為一種重要的石油化工中間產(chǎn)品，一般不直接作為商品出售，主要是 用于生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷、丙烯醇、甘油、烯丙胺、烯丙酯等下游產(chǎn)品。由于氯丙烯是含氯 的烯烴化合物,具有氯有機(jī)化合物和烯烴的重要特征。能與乙醇、氯仿、乙醚、丙酮、苯、 甲苯、四氯化碳和石油醚混溶?？砂l(fā)生氧化、加成、取代、烷基化等多種反應(yīng),使其在醫(yī) 藥、農(nóng)藥、香料、塑料阻燃、有機(jī)合成等方面具有廣泛的應(yīng)用。二戰(zhàn)期間得到

8、迅速發(fā)展, 成為有機(jī)合成的重要中間體,其消耗量逐年增加。氯丙烯一般不直接作市場(chǎng)商品出售, 而是廣泛用于合成樹(shù)脂、醫(yī)藥、香料、農(nóng)藥和有機(jī)合成原料。其主要用途是生產(chǎn)環(huán)氧氯 丙烷;用作合成甘油和合成樹(shù)脂的原料,其余用來(lái)生產(chǎn)丙烯 醇、丙烯胺和藥物等1.5 環(huán)氧氯丙烯的物理化學(xué)性質(zhì)氯丙烯中文名稱有3-氯-1-丙烯、3-氯丙烯、烯丙基氯；英文名稱有3-chloro-1- propene、3-chloropropene、chloride、?；瘜W(xué)式：CH2=CHCH2Cl；分子質(zhì)量：76.50； 性狀：常溫下為無(wú)色液體，有辛辣味，易揮發(fā)。性活潑，能發(fā)生加合反應(yīng)及聚合反 應(yīng)，水解成丙烯醇，易燃。沸點(diǎn)：44.6；

9、熔點(diǎn)：-136.4；相對(duì)密度：液態(tài) 0.9382g/c （20/4） 蒸氣壓：49.05KPa(25)；溶解度：水中：20時(shí) 0.36g/100ml閃點(diǎn)：-31.67自然溫度：390爆炸極限：下限2.9%，上限11.2%；油 水分配系數(shù)：辛醇/水分配系數(shù)的對(duì)數(shù)值：-0.24；遇熱或明火有著火危險(xiǎn)，遇明火 可爆炸，危險(xiǎn)程度中等，能與HNO3、H2SO4、哌嗪、乙二胺、氯磺酸，NaOH發(fā)生激 烈反應(yīng)。2 生產(chǎn)流程和設(shè)備2.1 理論生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述1. 丙烯高溫氯化制氯丙烯丙烯與氯氣經(jīng)干燥、預(yù)熱后以摩爾比45:1混合進(jìn)入高溫氯化反應(yīng)器，短時(shí)間(約3 s)內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，生成氯丙烯和氯化氫氣體。精制后得氯丙烯

10、產(chǎn)品，同時(shí)副產(chǎn)D-D混劑(1,2-二氯丙烷和1,3-二氯丙烯)，氯化氫氣體經(jīng)水吸收后得到工業(yè)鹽酸。CH2=CHCH2 + Cl2 CH2=CHCH2Cl +HCl2.氯丙烯次氯酸化合成二氯丙醇氯氣在水中生成次氯酸(或采用介質(zhì)叔丁醇和氯氣在NaOH溶液中反應(yīng)生成叔丁基次氯酸鹽，該鹽水解生成次氯酸，叔丁醇循環(huán)使用)，次氯酸與氯丙烯反應(yīng)生成二氯丙醇(過(guò)程中二氯丙醇濃度一般控制在4%左右)。2CH2=CHCH2Cl +2HOCl ClCH2CHClCH2OH + ClCH2CHOHCH2Cl(2,3-二氯丙醇，70%) (1,3-二氯丙醇，30%)3.二氯丙醇皂化合成環(huán)氧氯丙烷二氯丙醇水溶液與Ca(O

11、H)2或NaOH反應(yīng)生成環(huán)氧氯丙烷。ClCH2CHClCH2OH + ClCH2CHOHCH2Cl + 1/2 Ca（OH）2ClCH2CHClCH2OH + ClCH2CHOHCH2Cl + 1/2 Ca（OH）2丙烯高溫氯化法的特點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程靈活，工藝成熟，操作穩(wěn)定，除了生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷外，還可生產(chǎn)甘油、氯丙烯等重要的有機(jī)合成中間體，副產(chǎn)D-D混劑（1，3-二氯丙烯和1，2-二氯丙烷）也是合成農(nóng)藥的重要中間體。缺點(diǎn)是原料氯氣引起的設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，對(duì)丙烯純度和反應(yīng)器的材質(zhì)要求高，能耗大，氯耗量高，副產(chǎn)物多，產(chǎn)品收率低。生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的含氯化鈣和有機(jī)氯化物污水量大，處理費(fèi)用高，清焦周期短。2.2 數(shù)

12、據(jù)生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述1.丙烯：經(jīng)各部熱交換后與反應(yīng)器的氯化物逆向進(jìn)行熱交換，使丙烯預(yù)熱至360380，進(jìn)入氯化反應(yīng)器，與氯氣按配比為5：1的比例在反應(yīng)器中反應(yīng)，生成氯丙烯的的混合物，反應(yīng)溫度控制在500，但不能超過(guò)510。氯化物進(jìn)入換熱器與丙烯間直接進(jìn)行熱交換后進(jìn)入冷蒸塔，以丙烯液體進(jìn)入噴淋；丙烯液體汽化吸收熱量進(jìn)入冷卻器除去高氯化物；從塔頂蒸出丙烯與氯化氫；然后經(jīng)過(guò)水洗塔，堿洗塔，除去HCl氣體后進(jìn)入壓縮機(jī)，除水，除油，干燥，再壓縮，全凝器后進(jìn)入丙烯貯罐。從塔釜出來(lái)的高氯化物進(jìn)入粗氯化物貯罐，再抽入精餾一塔進(jìn)行精餾除去輕組分，從塔釜的高沸物進(jìn)入精餾爾塔，除1,2Da，1,3De。從塔頂?shù)玫?9.5

13、%的氯丙烯。2.氯化氫（HCl）：從反應(yīng)出來(lái)的氣體中，與氯丙烯有相當(dāng)量的HCl氣體，在冷蒸塔塔頂和丙烯一同蒸出；在水洗塔中，通入不同濃度的鹽酸溶液在水洗塔的不同位置進(jìn)行噴淋，使得在塔釜出來(lái)的鹽酸質(zhì)量濃度達(dá)到25%，進(jìn)入鹽酸貯罐，作為氯丙烯的副產(chǎn)物而銷售。其余的少量HCl氣體在堿洗塔中除去，用質(zhì)量百分比濃度為1315%的NaOH溶液進(jìn)行噴淋，在塔底時(shí)的堿濃度不能超過(guò)6%，并且直接進(jìn)行排放，除HCl氣體。3.少量的氮?dú)猓涸贑l2中有少量的N2，N2是不活潑的氣體，不與原料或生成的產(chǎn)物進(jìn)行反應(yīng)，所以N2的量沒(méi)有變，也沒(méi)有給反應(yīng)帶來(lái)危險(xiǎn)和造成分離上的困難。N2由于K平衡很大，也同樣從冷蒸塔頂出來(lái)，并且

14、隨丙烯進(jìn)入一段壓縮，在水冷卻器河沿冷卻器上直接排空出去。4.其他的高沸物在精餾二塔塔釜直接進(jìn)入“DD混合劑”貯罐。2.3 設(shè)備論述及其選擇2.3.1 氯化反應(yīng)器因反應(yīng)溫度控制在500，反應(yīng)物和生成物絕大部分屬于易燃，易爆物品，要求設(shè)備能耐高溫，密封好。結(jié)構(gòu)上要求能使氯氣和進(jìn)料丙烯快速的混合；不能存死角，清碳方便。現(xiàn)有設(shè)備采用絕熱反應(yīng)的型式，必須嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，又要求反應(yīng)完全，則在反應(yīng)器的長(zhǎng)度上有嚴(yán)格的計(jì)算要求。按照化工廠的型式選擇長(zhǎng)管式反應(yīng)器，這里有反應(yīng)的生產(chǎn)能力和快速混合所決定，采用噴射式混合器；在喉管與混合器連接的角度為32o，在椎體與反應(yīng)器連接的椎角度為300。具有的計(jì)算在設(shè)備計(jì)算中。

15、2.3.2 冷蒸塔據(jù)物料平衡計(jì)算塔頂要求的工藝溫度為-40，塔釜要求的工藝溫度為56。由于反應(yīng)的生成物中有大量的HCl氣體，對(duì)各種金屬設(shè)備的腐蝕性很大，所以在冷蒸塔內(nèi)壁采用石墨磚防腐。并且該塔分為蒸出和冷凝兩部分，在冷凝部分用丙烯蒸化氣體吸收熱來(lái)冷卻，溫度很低。而塔釜溫度要求為50，則用列管加熱器。并且用高壓的熱水進(jìn)行加熱。2.4 小結(jié)要對(duì)工業(yè)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，必須要對(duì)工業(yè)流程中各種設(shè)備及單元操作進(jìn)行分析，了解物料衡算，能量衡算以及設(shè)備衡算的方法。3 計(jì)算設(shè)計(jì)任務(wù)：年產(chǎn)量4200噸環(huán)氧氯丙烷/年設(shè)計(jì)依據(jù)：1.年工作日按300天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，即7200小時(shí)/年2.消耗定額：1.6噸液氯/

16、1噸環(huán)氧氯丙烷3.各段收率： 氯化氯精環(huán)化總收率75%98%64%47%4.原料純度：新鮮丙烯：丙烯 98%，丙烷2% ； 循環(huán)丙烯100%（mol%） 液氯：氯氣99.5%，氮?dú)?%5. 中間產(chǎn)品規(guī)格：3-氯丙烯（AC）98%( CH2=CHCH3mol)6. 原料配比： 氯氣：丙烯=1：4.57. 氯化反應(yīng)方程式及粗氯化物（反應(yīng)產(chǎn)物中除C3=，HCl,N2外）組成Xi(mol) CH2=CHCH3+Cl2CH3CCl=CH2 +HCl 4.1% CH2=CHCH3+HClCH3CHClCH3 0.6% CH3CH2CH3+Cl2CH3CHClCH3 +HCl 2.0% CH2=CHCH3+

17、Cl2CH2=CHCH2Cl+HCl 79.9% CH2=CHCH3+Cl2CH3CHClCH2Cl 7.6%CH2=CHCH3+2Cl2CH2ClCH=CHCl+2HCl 5.8%忽略C3=在氯氣中的燃燒 8進(jìn)料Cl2和C3=全部反應(yīng)掉（=100%）3.1 物料衡算3.1.1 管式反應(yīng)器1. 液氯進(jìn)料量：W液氯=42001031.6÷7200=933.3333kg/h液氯的平均分子量：M平=710.995=280.005=70.8kg/hG液氯=W液率÷M=933.3333÷70.8=13.1827kmol/h其中 氯氣量：g氯氣=G液氯×0.995=

18、13.1827×0.995=13.1168kmol/hg氮?dú)? G液氯×0.005=13.1827×0.005=0.0392kmol/h2.丙烯總進(jìn)料量：G丙烯=4.5×g氯氣=4.5×13.1168=59.0255kmol/h3.粗氯化物的生成量g氯氣=G粗×（4.1+2.0+79.9+7.6+5.8×2）%=1.052×G粗G粗=g氯氣÷1.052=13.1168÷1.052=12.4684kmol/h其中各組分：g粗 I=G粗×4I g粗2-e=12.4684×4.1%

19、=0.5112kmol/h g粗2-a=12.4684×2.%=0.2494kmol/h g粗AC=12.4684×79.9%=9.9622kmol/h g粗1，2-dc=12.4684×7.6%=0.9468kmol/h g粗1，3-de=12.4684×5.8%=0.7232kmol/h4.HCl生成量：gHCl=G粗×（4.1-0.6+2.0+79.9+0+5.8×2）=0.97G粗=0.97×12.4684=12.0943kmol/h5.新鮮丙烯進(jìn)料量：G新鮮C3= = G粗 =12.4684kmol/h其中g(shù)新鮮中

20、的純C3= = G新鮮C3= × 98%=12.4684×0.98=7.2733kmol/h G新鮮C3= × 2% =12.4684×2%=0.2492kmol/hG循還C3= = G總C3= - g新鮮C3=59.0255-12.3170=46.7085kmol/h表3.1反應(yīng)器物料衡算表序號(hào)組分分子量進(jìn)料出料Kmol/hMol%Kg/hWt%Kmol%Mol%Kg/hWt%12345678910N2 HClC3= b丙烯C30 丙烷Cl22-e2-aAC1,3-Da1,3-De/2836.4642.0174470.90676.52978.54176

21、.526112.98110.97/0.701060.200.28113.91000O075.900.094081.460.3418.10000O0/1.880102899.9011,9987987.09000O0/0.00049072.45720.3227.17000O01.00.071067.109949.4409000.5010.35911.90871.10981.1474.80.000916.9365.52000.720.4513.941.331.011.01.90227.10992109.980041.901729.0989897.94120.6787.353594.800.06361

22、4.0164.94001.200.8125.973.592.49 3.1.2 塔前換熱器 反應(yīng)氣體塔前換熱器氣（A）+ 液（B）混合物 F ,Zi t=-10, P=150KPa 安托因公式:InPSi=A-B/(T+C)式中: PSi 飽和蒸氣壓A,B,C 常數(shù)根據(jù)上式計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表表3.2 塔前換熱器物料計(jì)算1組分iAn公式中l(wèi)nPiS=AB/(T+C)PiS(mmHg)Ki=PiS/P=PiS/750.1×1.5 A B C DC2-e2-a3-De12-Da13-De15.702715.929816.038415.977216.038518.07531807.532395.1

23、492490.482531.922985.074311.962-26.1538.1543.15-47.15-52.16-0.14558.07125.27764.71034.2472 1.8805 1.69973200.940738.15111.088569.9094 6.55685.30882.84490.17410.09870.0620.00580.004718由式: xi = Zi/Ki+(1-Ki)e 通過(guò)試差法得 e= 0.19計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表 表3.3塔前換熱器物料計(jì)算2 組分i組成ZiKixi=Zi/Ki+(1-Ki)eKmol/hyi=ai/aifi=FZibi=Fexiai=fi

24、-bi N2HClC3=2-e2-aAC12-Da13-De0.092316.9365.520.720.4513.941.331.01100.02.84500.19840.09910.68980.005890.004718/ 0 0 0.2629 0.217 0.1660.57050.06790.05411.00.07412.98748.98470.5190.34710.4090.9810.70275.9474002.9873.1080.2398.2090.9210.69916.1630.07413.98753.0980.2490.0811.8020.0180.01168.1980.00118

25、40.20110.78940.0034980.0032980.039080.003310.002211.0表3.4 塔前換熱器物料平衡表組分i進(jìn)料Kmol/h出 料氣體A液體BKmol/hMol%Kg/hWt%Kmol/hMol%Kg/hWt%N HClC3=2-e2-aAC12Da13De0.07412.98748.98470.5190.34710.4090.9810.70275.94740.07412.98750.12090.2280.0981.8810.180.01265.68890.12220.1079.910,3180.1013.1010.0370.021100.01.9801460

26、.21091980.9814.900929.9807169.09892.90871,90892719.90830.082418.1272.010.7111.0987.1090.00990.0701100003.8980.3100.2408.3010.9910.70114.3110028.22.911.88156.015.914.901100.000189.0925.09818.908608.09109.9087.0981028.0940016.402.3551.72962.66510.716.082100.03.1.3 冷蒸塔 Pi氣 PD=140Kpa,tD=-40液態(tài)C3= 回收段，Cu

27、,i - 回收度Fi=(ai+bi)P=150Kpa,t=-10 蒸出段，Si=VKi/L蒸汽Pw=160KpaTw 殘液（粗氯化物）計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下圖表3.5冷蒸汽塔換熱器物料計(jì)算1組分i進(jìn)料F(Kmol）tD, PD,下KD,i進(jìn)料下KiT冷，均P冷，均K冷,iT蒸，均P蒸，均K蒸,iTW, PW,下的KW,iCu,iC0,ixi= Cu,i× C0,i1/(1- x i)氣相ai 液相biN HClC3=2-e2-aAC12Da13De0.07413.98753.0980.2490.0811.8020.0180.01168.198003.8980.3100.2408.3010.99

28、10.70114.3111.01510.03690.01810.01120.0070.007/2.9091.8210.1080.0710.0060.004/1.89020.9710.6010.02820.00220.021/8.0210.7810.4600.3310.0440.022/15.012.0310.6910.9810.1840.143/000.01590.32290.64540.98111.01.0/1.01.00.960.0970.0650.0440.0060.005/000.1510.2990.03930.01620.00620.0046/1.01.01.0241.1381.04

29、11.0061.00661.004/由公式得上升氣體量 總i=(ai+biC0,i)× 回收液體 l總,i,=V總.i C u,I(Kmol/h)殘余氣體VD.i=Vi-Vl(Kmol/h)YD.i=V D,i/VD,iXD,i= YD,i/ KD,i根據(jù)上面的程序 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表表3.6冷蒸汽塔換熱器物料計(jì)算2組分iai+bi×C0 ,i(Kmol/h)i( iV總L總VD,iyD,i xD,iN HClC3=2-e2-aAC12Da13De0.07413.98753.0980.26810.12092.60910.031920.0188868.28300.07413.98

30、754.10980.27210.12512.80910.021990.0189770.8911000.068690.079810.070112.69010.028190.019043.40910.07413.98753.0980.17010.048010.056710069.98010.0011150.20500.79970.0030120.006970.000901oo1.0000.77880.080820.44670.09580001.0由公式 總和液體量 ：總i=(ai+biCU,i) × 蒸出氣體： l總,i,=(bi+ aiCU,i) × 殘余液體： LW.i=

31、l總,i總iYD.i=V D,i/VD,iXD,i= YD,i/ KD,i根據(jù)上面的程序 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表表3.7冷蒸汽塔換熱器物料計(jì)算3組分iai+bi×C0 ,i(Kmol/h)i( iV總L總VD,iyD,i xD,iN HClC3=2-e2-aAC12-Da13-De004.09120.38710.27999.49800.90880.709116.1009004.01190.37210.22519.30910.90810.699815.7891003.88690.049810.018110.38910.0050910.0029894.0190000.78780.37010.28

32、018.89010.92010.699015.2097000.0072970.027990.022620.79800.81900.062511.0000.10670.060820.034670.79900.14980.009311.03.1.4 精餾塔1.氯精一塔（低沸塔）(1)按清晰分割計(jì)算(2)由工藝要求給出兩個(gè)關(guān)鍵組分 選l為2-a ，xW,2-a1% (mol%) 選h為Ac ，xD,AC5% (mol%) (3)泡點(diǎn)進(jìn)料根據(jù)以上條件 計(jì)算 結(jié)算結(jié)果見(jiàn)下圖表3.8氯精一塔物料衡算表組分i進(jìn)料F (kmol/h)塔頂di塔釜wiC3=2-e2-aAC12-Da13-De0.080910.

33、33010.26019.89010.90910.709811.99810.80910.33010.05D00000.01W0.89900.6843由上表得,D=0.4460 W=117844 于是計(jì)算結(jié)果如下表3.9氯精一塔物料平衡表組分i相對(duì)揮發(fā)度a(mol)進(jìn)料Fi(mol)進(jìn)料組成xiF(mol%)塔頂di(mol)塔釜wi(mol)塔頂組成Xi,d(mol%)C3=2-e2-aAC12-Da13-De45.78702.82211.601310.094740.07594/0.080910.33010.26019.89010.90910.709811.99810.0072720.02790

34、0.022490.79790.081880.62681.00.080910.30010.15010.02866000.4460000.10489.99810.91080.701011.74880.14350.55040.25630.0500001.0回流比的計(jì)算:其中:ai 組分i的相對(duì)揮發(fā)度 XiF 進(jìn)料組分的摩爾組成q 進(jìn)料的液相分率;此處q=1;Rm最小回流比(XiD)最小回流比流出液體組分I的摩爾分率;方程的根;對(duì)于有c個(gè)組分的系數(shù)有c個(gè)根,只取aLKaHK于是解得.取 R=1.3得 R=1.3×15.742=20.4646理論塔板數(shù)計(jì)算最小理論板數(shù)公式: 于是 查吉蘭特圖得

35、 Y=0.40解 得 N=22.1373取塔板效率=0.75 得 N實(shí)際=N/0.75=29.5164所以 取N實(shí)際=30 (塊)進(jìn)料位置的計(jì)算精流段的最小理論塔板數(shù)為NR=11.4901/0.40=28.7252NR實(shí)際=28.7272/0.75=38.30(塊)所以 取NR實(shí)際=39(塊)2.氯精二塔（高沸塔） 選l為Ac , xW,AC 3% (mol%) h為1,2-Da, xD,1,2-Da0.5% (mol%) 最終xD,AC98%(1)按照清晰分割計(jì)算(2)按照非清晰分割根據(jù)上述條件 計(jì)算 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下圖表3.10氯精二塔物料衡算表組分i進(jìn)料Fi(mol)塔頂di(mol)塔釜w

36、i(mol)2-aAC12-Da13-De0.26019.89010.90910.709810.69020.26010.004D000.03W0.7098由以上表3.10 得 D=11.7490 W=1.84 于是 計(jì)算 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表表3.11氯精二塔物料衡算結(jié)果表組分i相對(duì)揮發(fā)度a(mol)進(jìn)料Fi(mol)進(jìn)料組成xiF(mol%)塔頂di(mol)塔釜wi(mol)塔頂組成Xi.d(mol)2-aAC12-Da13-De16.902410.555210.8016/0.26019.89010.90910.709810.69020.01010.83900.86890.66511.00.26

37、019.40810.0043708.749000.00440.89010.70981.530.11810.98230.004901.0回流比的計(jì)算因?yàn)? 根據(jù)要求 取=2 取R=1.3 R=1.3×2=2.63.1.5 水洗塔依據(jù)：1.冷蒸塔頂噴淋丙烯量（為進(jìn)料丙烯的1/2）。2.采用15井水吸收劑。3.設(shè)HCl的吸收率為95-99%（粗氯化物全部溶解在鹽酸中）。4.忽略丙烯，氮?dú)馊芙馑?，塔頂蒸汽中水蒸汽飽和。?jì)算：(1）塔底進(jìn)口氣體量及組成：VD=VD(冷蒸塔)+1/2×G總C3= 48.17198+1/2×48.1342=99.7908kmol/h；(2）塔

38、頂出口干氣量：VN,干=VD-0.95VD，HCL-VD，粗氯×7.199-0.201877=78.749873kmol/h kmol/h(3)塔頂出氣帶水量：yN,H2O=vN,H2O/vN=vN,H2O/(vN,干+vN,H2O)= 78.749873×0.018171/(1.3-0.018171)=0.67851kmol/h PH2Os/PN,總 經(jīng)推：vN,H2O= VN,干× PH2Os/（PN,總- PN，H2Os）(4）15%鹽酸量： W鹽酸=0.95vD,HCl×MHCl/0.15=2296.9876 kg/h(5）進(jìn)塔吸收劑（井水）量：

39、 W井水=WH2O+ vN,H2O×18= 1747.9081 kg/h根據(jù)以上計(jì)算塔頂出口氣體組成表3.12 水洗塔塔底出口氣體組成組分摩爾流量(kmol/h)摩爾含量(%)摩爾流量(kg/h)N2 HClC2=H2OAC0.092313.98765.520.66240.550.0916.8498.160.2550.721.799023.87693209.98094.01014.890計(jì)算得塔頂出口干氣量25下水的飽和蒸汽壓:塔頂出氣帶水量15%的鹽酸量: 進(jìn)塔吸收劑量: 根據(jù)以上公式,計(jì)算塔頂出口氣體組成 表3.13水洗塔塔頂出口氣體組成組分摩爾流量(kmol/h)摩爾含量(%)

40、摩爾流量(kg/h)N2 HClC2=H2O0.09230.609365.520.66240.090.8498.160.951.799023.87693209.980912.01013.1.6 堿洗塔1.設(shè)HCl全部被NaOH液中和掉。2.新堿液濃度為15%（wt%），降至5%排出。3.忽略C3=,N2的溶解損失，出塔尾氣中水蒸汽達(dá)到飽和。計(jì)算：(1)塔頂出口干氣量: VN，干,=vD-vD,粗氯-vD,HCl=99.7908-0.201877-7.199=79.389923kmol/h塔頂出氣帶水量塔頂出氣帶水量 25水PH2O2.45atm 3)耗堿量： 根據(jù)以上公式 計(jì)算物料衡算表表3.

41、14 堿洗塔的物料衡算表組分入塔尾氣(kmol/h)噴淋液體(kmol/h)塔頂排氣(kmol/h)塔釜排氣(kmol/h)N2 C3=HClH2ONaOHNaCl0.092365.520.60930.662400000399.9232.908700.092365.5201.399800000.5989399.9232.97090.59893.2 反應(yīng)器熱量計(jì)算氯化物500 25氯氣丙烯 產(chǎn)物355K原料355KC3= +Cl22-e+HCl -29.0 C3= +Cl22-a -16.7=C3= +Cl22-a+HCl -16.7C3= +Cl2 AC+HCl -26.7C3= +Cl21,

42、2Da -44.07C3= +Cl21,3De -51.0Cl2 293.15K Cp=6.432+8.082x10-3-6x293.15+3.695x10-9x293.15=8.09966 355K CP=6.432+8.082x10-3x355-90241x10-6x3552=8.30172CP-=(8.09966+8.30172)/2=8.20C=3355K CP=0.886+5.602x10-3x355-2.771x10-5x3552+5.266x10-9x3553=17.514542-e355K CP-3x355-9.44x10-6x3552=18.0627773K CP-3x773

43、-9.44x10-6x773=30.25246 CP-=（18.06287+30.25246）/2=24.157672-a355K CP=0.2885426+8.338043x10-2x355-54.24319x10-6x3552+14.22245x10-9x3553=23.68889773K CP=38.89794 CP-=（23.68889+38.89794）/2=31.293415AC355K CP=5.27+49.46x10-3x355-17.61x10-6x3552=20.60899773K CP=32.98009 CP-=（20.60899+32.98009）/2=26.79405

44、1，2-Da 355K CP=34.49+0.07724x355=41.27368（液體）773K CP=34.94+0.07724x97.37=42.46186CP液-=（41.27368+42.46186）/2=41.86727（氣體）370.37K CP=7.55+64.96x10-3-6x370.372=28.20732 773K， CP=42.94636 CP-=（28.20732+42.94636）/2=35.576341，3-De355K CP=7.41+45.08x10-3x355-13.87x10-6x3552=21.66443773K CP=33.96911 CP-=（21

45、.66443+33.96911 ）/2=27.81727C3O 355K CP=-1.009+7.315x10-2x355-3.789x10-5x3552+7.6878x10-9x3553=20.52667HCl355K CP=6.7+0.000847x355=7.000785773K CP=5.7+0.000847x773=7.354831CP-=（7.000785+7.354831）/2=7.177308：(25+273.15)355k =56.85K =326.575=9.3691x8.20x62=4763.25kcal:（25+273.15）k773 k =474.85K =535.5

46、75K=0.056495×7.112×474.85=190.79 kal/h:設(shè)預(yù)熱溫度為= =(355-T)K=0.886+5.602×-2.771×+5.266×=50.594××(355-T)3.2.1 反應(yīng)焓的計(jì)算3-e:+ +HCL (-26.7kcal/h)6.9924×(-26.7) ×=-199950.09 kcal/h2-a:-+ +HCl (-16.7kcal/h)0.2275×(-16.7) ×=-3089.3 kcal/h2-e:+ +HCL(-29.0kcal

47、/h)0.3501×(-29.0) ×=-10643.0 kcal/h1,2-Da:=CH-+ (-44.0kcal/h)0.6651×(-44.0) ×=-29933.2 kcal/h1,3-De:=CH-+ 2 +2HCl(-51.0kcal/h)0.5076×(-51.0) ×=-26474.1 kcal/h綜上所得之和=-260989.99 kcal/h3.2.2 部分產(chǎn)物由355k773 k焓值的變化=418K =564KHCL: =×T+2.976×-0.931× =7.1773 kcal/k

48、molk =10.366×8.7515×418=37620.3 kcal/kmolk:=0.886+5.602×T-2.771×+5.266× =17.5145 kcal/kmolk =17.5145×32.8532×418=82805.9 kcal/kmolk2-e: =3.2574+6.2412×T-1.1431×+0.008775×=24.1577 kcal/kmolk =24.1577×0.3501×418=3705.9 kcal/kmol.k2-a: =0.440+8.330×T-5.539×+1.4×=31.2934 kcal/kmolk =0.2275×31.2934×418=2341.4