【正文】 標(biāo)準(zhǔn)值，取Di =2600mm,標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的公稱直徑與筒體相同，其容積計(jì)算如下：(a)曲面部分容積V1=（169－4y2）dy=（－）dy=2300L=(b)直邊部分容積取直邊長(zhǎng)度h2=40㎜∴V2=（Di／2）2h2109=（2600／2）240109=封頭容積：V=V1＋V2=＋= 又由筒體容積公式可得：H=4（V－V0）／Di2=4（22－）／（ 2）=取H=3800㎜，故：H／Di=，在所允許的范圍之內(nèi)。進(jìn)料管采用ф57，DN45。因此，根據(jù)實(shí)際需要，S取6，所以，+SHTˊ ＝+（1226）+6++ ＝ 法蘭的選擇法蘭采用板式平焊法蘭PN=，DN=25mm，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)HGJ45。但若塔的進(jìn)料設(shè)有緩沖時(shí)間的容量，則塔底容量可較小。凡是開(kāi)孔處的板間距HTˊ應(yīng)等于或大于600mm，人孔直徑一般為450－550mm。有圖中梯級(jí)數(shù)目可知，減去釜所相當(dāng)?shù)囊粚?，理論塔板?shù)圖解C、實(shí)際塔板數(shù)的確定：則實(shí)際塔板數(shù)，圓整取12層塔體總高及輔助裝置塔體總高（不包括裙座）由下式計(jì)算：+SHTˊ其中H―――――――――――――――――――塔高（不包括裙座），mHD―――――――――――――――――――塔頂空間，mHT―――――――――――――――――――塔板間距，mHTˊ―――――――――――――――――――開(kāi)有人孔的塔板間距，mHF―――――――――――――――――――進(jìn)料段高度，mHB―――――――――――――――――――塔弟空間，mN―――――――――――――――――――實(shí)際塔板數(shù)，mS―――――――――――――――――――人孔數(shù)目；說(shuō)明：塔頂空間高度HD是指從第一層塔板到塔頂封頭底邊的距離，其作用是供安裝塔板和開(kāi)人孔的需要，也使氣體中的液滴自由沉降，減少塔頂出口氣體中的液體夾帶，必要時(shí)還可安裝破沫裝置。 圖53 干板孔流系數(shù) 圖54 充氣系數(shù)β和動(dòng)能因子Fa間的關(guān)系① 霧沫夾帶量的校核按FLV＝，查圖得，Ψ＝由 （㎏液體/㎏干空氣）②溢流液泛條件的校核溢流管中的當(dāng)量清夜高度可由下公式計(jì)算： hw＝ how= Δ＝0 hf＝ m所以，Hd=+++＝ m塔內(nèi)混合物不易起泡，取Φ＝，降液管內(nèi)泡沫層高度 不會(huì)發(fā)生溢流液泛 說(shuō)明：為避免溢流液泛，一般要求Hd（HT+hw）③液體在降液管停留時(shí)間的校核由 τ可以算出液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間τ＝＝3 所以不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的汽沫夾帶現(xiàn)象（τ一般在3－5之間）④液點(diǎn)的校核設(shè)漏液點(diǎn)的孔速m/s 塔板上當(dāng)量清夜高度由由下式?jīng)Q定:所以 由圖55查得漏液點(diǎn)的干板壓降hd=由此求漏液點(diǎn)孔速：=此值與假定值接近，故計(jì)算結(jié)果正確圖55 漏液點(diǎn)的當(dāng)量清夜層高度hc/m⑤負(fù)荷性能圖ⅰ、液相下限線令＝，并假設(shè)修正系數(shù)E=所以， 根據(jù)＝,表明計(jì)算結(jié)果正確在負(fù)荷性能圖Lh=ⅱ、液相上限線取停留時(shí)間為6s在負(fù)荷性能圖L＝143m3/h作垂線即得液相上限線ⅲ、漏液線把漏液線看成直線，可由兩點(diǎn)大致確定。在其他參數(shù)都選定后還要進(jìn)行流體力學(xué)驗(yàn)算。 = + + = 104 KJ300℃時(shí)各物質(zhì)的(J/) 物質(zhì) CH3OH HCl CH3Cl H2O CH3OCH3 (J/) 輸出焓： ∑輸出H=∑nΔt =(+++ +)(300220) =106KJ輸入焓：∑輸入H=∑nΔt =(+)(220300) = 106KJ Q放出=ΔH =ΔHro+∑輸出H+∑輸入H=104+106=105KJ 公用物料循環(huán)水：給水溫度220℃，回水溫度300℃。Cp,m（CH3OH）=+*103**106*T2Cp,m（HCl）=+*103*T+*106*T2Cp,m（H2O）=+*103**106*T2輸入物質(zhì) CH3OH HCl量(kmol) ΔHf216。原料進(jìn)入該塔精餾的主要目的是除去NO微量HCl 氣體組分，由相對(duì)揮發(fā)度的大小選定Cl2 為輕關(guān)鍵組分，一氯甲烷為重關(guān)鍵組分。100%=% HCl： 247。1347=各組分出料量： Cl2： kmol/h H2O： kmol/h CH3OCH3： kmol/h CH3OH： = kmol/h HCl： = kmol/h出料總量:+ + + + = kmol/h各組分出料百分含量： Cl2: 247?；厥盏募状冀?jīng)一段冷卻后冷凝為液體貯存在甲醇回收罐，然后用泵送往甲醇貯槽。脫重塔底排出的重組份送往甲醇回收塔，分別回收重組分中的甲醇和一氯甲烷。干燥后的一氯甲烷氣體送入脫輕塔除去輕組分，脫輕塔是一填料塔，℃，(G)高純度氯甲烷液體產(chǎn)品，經(jīng)脫輕塔出料冷卻器冷卻至35℃后儲(chǔ)存于氯甲烷產(chǎn)品檢測(cè)槽，氯甲烷產(chǎn)品檢測(cè)槽操作溫度35℃，(G)。含有少量甲醇和二甲醚的一氯甲烷氣體出激冷塔后經(jīng)酸冷凝器進(jìn)一步冷卻至35℃（冷卻溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致氣體中水分含量的增加），冷凝分離出夾帶的鹽酸，冷凝的鹽酸及部分氯甲烷液體返回激冷塔用以冷卻熱的氫氯化反應(yīng)產(chǎn)物。原料的預(yù)熱溫度不可過(guò)低，以免氯化氫冷凝形成鹽酸造成設(shè)備、管道腐蝕，設(shè)備和管道的腐蝕會(huì)使催化劑失活，反應(yīng)效率降低。42第三章 生產(chǎn)工藝流程介紹 工藝流程說(shuō)明氫氯化反應(yīng)：氣態(tài)甲醇和氯化氫在溫度300℃、(G)條件下，以活性氧化鋁為催化劑，反應(yīng)生成一氯甲烷和水,其反應(yīng)方程式如下：CH3OH+HCl→CH3Cl+H2O （ΔHR=7060kcal/kmol）反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱通過(guò)道生A移出，應(yīng)特別要注意熱點(diǎn)的產(chǎn)生，尤其是新更換催化劑時(shí)，反應(yīng)溫度超過(guò)330℃時(shí)，容易發(fā)生結(jié)焦反應(yīng)，結(jié)焦的碳沉淀在催化劑上進(jìn)而影響催化劑的活性，在極端情況下甚至?xí)?dǎo)致?lián)Q熱管破裂，為了避免熱點(diǎn)的發(fā)生，應(yīng)使道生A一直循環(huán)，且應(yīng)保持其高液位，其液位應(yīng)沒(méi)過(guò)氫氯化反應(yīng)器換熱管。通過(guò)改變進(jìn)料比，可得到不同產(chǎn)物產(chǎn)量分布。氣相法的催化劑通常是氯化鋅、氯化銅和鋁，沉積在硅膠等載體上。氣相法比液相法具有較高的設(shè)備生產(chǎn)能力，液相法通常是HCl和甲醇?xì)鈶B(tài)鼓泡通過(guò)液體催化劑，由于接觸時(shí)間短，生產(chǎn)能力受到限制。甲烷法不包括天然氣凈化的投資；生產(chǎn)成本中未計(jì)副產(chǎn)品回收費(fèi)用。目前國(guó)外甲烷氯化物生產(chǎn)裝置以甲醇法為主，其次是甲烷法。包括正在建設(shè)和決定建設(shè)的項(xiàng)目（不包括已停產(chǎn)、停建及規(guī)劃的項(xiàng)目），其中一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿、。國(guó)內(nèi)甲烷氯化物生產(chǎn)普遍存在著規(guī)模小、布點(diǎn)分散、原料路線不合理、生產(chǎn)技術(shù)落后、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、開(kāi)工率低、產(chǎn)品質(zhì)量差、消耗高等缺點(diǎn)，大大落后于國(guó)外先進(jìn)水平。原料路線以甲醇法為主，甲烷法為輔；生產(chǎn)方法有熱氯化法、液相光氯化法、液相催化法。消費(fèi)構(gòu)成為：HCFC－22 68～70％，醫(yī)藥12～14％，％，溶劑5～6％，其他4～5％。其消費(fèi)構(gòu)成為：膠片30～40％，醫(yī)藥10～20％，金屬清洗8％，化工12％，發(fā)泡及油漆剝離等20～35％。除本身可用作溶劑、脫脂劑、萃取劑、氣霧劑外，還是醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成纖維、塑料、有機(jī)硅和有機(jī)氟系列產(chǎn)品的生產(chǎn)原料。我對(duì)甲烷氯化物的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)設(shè)計(jì)中的不完善的地方進(jìn)行了修正,也提出了解決的方案,此方案相信能夠?qū)窈蟮募淄槁然锏墓に囋O(shè)計(jì)及生產(chǎn)實(shí)踐和一些相關(guān)的工藝設(shè)計(jì)起到一定的參考作用。該工藝以甲醇和氯氣以及中間產(chǎn)品一氯甲烷和氯化氫為原料生產(chǎn)甲烷氯化物，主要分：氫氯化反應(yīng)單元、氯化反應(yīng)單元、精制單元、鹽酸吸收及解吸單元。首先是對(duì)甲烷氯化物生產(chǎn)項(xiàng)目的簡(jiǎn)介，然后根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、原材料等條件，通過(guò)比較國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀和各種生產(chǎn)方法的優(yōu)劣程度，確定了甲醇法生產(chǎn)合成路線。同時(shí)還對(duì)環(huán)境保護(hù)與安全方面提出了些許建議和解決措施。 Chloromethane第一章 項(xiàng)目背景簡(jiǎn)介 甲烷氯化物簡(jiǎn)介[1]甲烷氯化物是C1氯烴包括一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿和四氯化碳的總稱，是重要的化工原料和溶劑。近年二氯甲烷應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，開(kāi)始應(yīng)用于金屬清洗、油漆剝離、聚胺酯樹(shù)脂發(fā)泡、化工及化妝品行業(yè)。 (3) 氯仿主要用于生產(chǎn)HCFC－22 ，其次是醫(yī)藥、農(nóng)藥、化工生產(chǎn)溶劑等。 甲烷氯化物生產(chǎn)方法簡(jiǎn)介[25]國(guó)際上擁有甲烷氯化物生產(chǎn)技術(shù)的有美國(guó)道化學(xué)、美國(guó)鍛冶材料、日本信越化學(xué)、法國(guó)阿托化學(xué)、英國(guó)ICI、荷蘭阿克蘇、日本德山曹達(dá)公司等。經(jīng)過(guò)20多年發(fā)展，直至20世紀(jì)90年代初，二氯甲烷和四氯化碳大部分采用甲烷法，氯仿則以氯油法為主、甲烷法為輔，一氯甲烷除為農(nóng)藥副產(chǎn)品外，主要是幾家有機(jī)硅廠采用甲醇液相催化氫氯化法生產(chǎn)。到2003上半年，其中一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿、 kt/a、 kt/a、 kt/a、。甲烷法是以甲烷為原料直接氯化生產(chǎn)甲烷氯化物，其原料主要就近依托天然氣資源，長(zhǎng)距離運(yùn)輸受到局限。表31 甲醇法與甲烷法生產(chǎn)甲烷氯化物工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表Table 31 The economy parison of methano processl and methaneprocess序號(hào)內(nèi)容甲烷法甲醇法1原料宜靠近天然氣產(chǎn)地甲醇來(lái)源較方便2耗氯量多少3副產(chǎn)鹽酸多少4碳利用率～80%95～98%5產(chǎn)品僅適于主產(chǎn)二氯甲烷和氯仿可聯(lián)產(chǎn)四種甲烷氯化物6產(chǎn)品調(diào)節(jié)比例二氯甲烷/氯仿40～60%二氯甲烷/氯仿20～80%7噸產(chǎn)品投資8生產(chǎn)成本378美元/t注：噸產(chǎn)品投資及生產(chǎn)成本數(shù)字來(lái)源于國(guó)外某咨詢公司1983年對(duì)45400t/a甲烷氯化物裝置兩種原料路線的評(píng)價(jià)資料。采用液相法，其操作溫度約為130～150℃；而氣相法的操作溫度大約300～350℃。液相法催化劑是以氯化鐵、氧化鋅一類的金屬氯化物的水溶液。一氯甲烷在氯化器中與氯氣反應(yīng)，生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。 工藝技術(shù)方案的選擇 鑒于國(guó)內(nèi)甲醇法生產(chǎn)甲烷氯化物的工藝技術(shù)尚不完備，與國(guó)外差距較大，國(guó)內(nèi)正規(guī)引進(jìn)的日本德山技術(shù)(浙江巨化)、法國(guó)ATOCHEM技術(shù)(寧夏大元)、西班牙阿拉貢技術(shù)(四川鴻鶴)雖然技術(shù)先進(jìn)，但軟件費(fèi)較高、裝置投資較大，故本工藝采用成熟的甲醇?xì)庀啻呋瘹渎然?一氯甲烷熱氯化工藝，由美國(guó)WEN公司提供技術(shù)和工藝包。為了限制乙醇及高級(jí)醇與氯化氫反應(yīng)而產(chǎn)生的高沸物的量，必須使用高純度甲醇。氫氯化反應(yīng)產(chǎn)物含有一氯甲烷、水、過(guò)量氯化氫以及少量未反應(yīng)的甲醇和副產(chǎn)物二甲醚，在急冷塔與冷凝的35℃氯化反應(yīng)產(chǎn)物直接接觸，急冷至137℃，使一氯甲烷氣體和約22%的稀鹽酸分離。氯甲烷氣體進(jìn)入硫酸干燥塔除去其中殘余的水和二甲醚，硫酸干燥塔上部是泡罩型板式塔，下步為填料塔，氣體先在干燥塔下部同88％的硫酸接觸除去夾帶的大部分水分和二甲醚，然后進(jìn)入干燥塔上部，同98％的硫酸接觸除去殘留的水分和二甲醚。氣提塔是一填料塔，塔頂氣相為120℃，(G)的含有少量氯化氫和水的甲醇，在35℃冷凝回收，并在170℃再度汽化后，返回到氫氯化反應(yīng)產(chǎn)品分離罐與氯化反應(yīng)產(chǎn)物一起進(jìn)入下步工序，塔釜排出液為124℃，(G)22%鹽酸，經(jīng)稀酸冷卻器冷卻至35℃后送至氯化氫吸收及鹽酸解吸單元?；厥盏穆燃淄榻?jīng)兩段冷卻至35℃后冷凝為液體貯存在氯甲烷回收罐，然后用泵送往脫重塔。1347= HCl： 247。100%=% CH3OH： 247。設(shè)塔頂和塔釜的出料組成分別為D和W，由物料衡算式： F=D+W Fxf=Dxd+Wxw即： 1347= D+W 134798﹪=D95﹪+W2﹪解得： D= Kmol/h W= Kmol/h脫重塔塔頂、塔釜的出料量組成：組分塔頂塔釜百分含量kmol/h百分含量kmol/hCl2﹪H2O%CH3OCH3﹪CH3OH ﹪HCl﹪總計(jì)：由小時(shí)處理量知，原料脫輕塔：F= kmol/h。=ΣvBΔfHm176。Σ反應(yīng)物UlΔHf216。(R+1) =14=第五章 設(shè)備選型：