年產(chǎn)50萬噸甲烷氯化物的hcl吸收及鹽酸解吸單元工藝設(shè)計(編輯修改稿)
2025-06-27 12:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 洗滌塔；7干燥塔；8壓縮機；9精餾塔注：①表示四氯化碳；②表示三氯甲烷③表示二氯甲烷④表示一氯甲烷HCl吸收及煙酸解析單元工藝流程液相法是將一定比例的甲醇和鹽酸以氯化鋅為催化劑在氫氯化反應(yīng)器（5）中反應(yīng)，生成一氯甲烷，未反應(yīng)的甲醇和HCl在洗滌冷凝塔（6）中形成含甲醇的酸性溶液，經(jīng)精餾后回收的甲醇循環(huán)使用，經(jīng)水洗后的一氯甲烷在干燥塔（7）中用硫酸洗滌反應(yīng)過程中的二甲醚，并干燥一氯甲烷，（1）。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。通過改變進料比，可得到不同產(chǎn)物產(chǎn)量分布。氣體在驟冷塔（2）冷卻，再分離出大部分HCl，未分離的HCl和Cl2在HCl氣提塔中（4）分離，HCl去氫氯化段，未反應(yīng)的Cl2返回氯化器。甲烷氯化物送入精餾塔（9），經(jīng)精餾后得到一氯甲烷、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，與國外差距較大，國內(nèi)正規(guī)引進的日本德山技術(shù)(浙江巨化)、法國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，但軟件費較高、裝置投資較大，故本工藝采用成熟的甲醇氣相催化氫氯化/一氯甲烷熱氯化工藝，由美國WEN公司提供技術(shù)和工藝包。 第三章 生產(chǎn)工藝流程介紹 工藝流程說明整個工藝主要由以下幾部分組成：（1）氫氯化單元、（2）氯化單元、（3）甲烷氯化物精制單元（4）氯化氫吸收及鹽酸解吸單元（5）廢水處理和尾氣洗滌單元。另外還配備酸堿貯存單元、冷凍單元、蒸汽及冷凝水回收單元等輔助設(shè)施。我只介紹第四個單元的工藝流程。氯化氫吸收及鹽酸解吸單元●氯化氫吸收氯化單元副產(chǎn)的HCl（含少量氯甲烷）溫度－28℃，(G)的，其中大部分返回氫氯化單元作為氫氯化反應(yīng)的原料，多余部分送入氯化氫吸收和鹽酸解吸單元的鹽酸降膜吸收器，用來自鹽酸尾氣吸收塔的15%的稀鹽酸吸收，吸收器操作溫度45℃，(G)。在吸收器底部，31％的鹽酸與尾氣氣液分離。31％的鹽酸進入相分離罐，分離出夾帶的尾氣，然后在進入氣提塔進料罐，用氣提塔進料泵送入有機物氣提塔，去除殘留的微量有機物。氣提塔是一板式塔，塔頂操作溫度87℃，（G），塔底操作溫度98℃，（G），塔頂氣相主要為氯化氫、水及微量有機組分，返回降膜吸收器。塔底排出液經(jīng)31％鹽酸冷卻器冷卻至37℃，用泵送往31％鹽酸貯槽，作為副產(chǎn)品出售。31％鹽酸貯槽與22％鹽酸貯槽散發(fā)的酸霧在除酸霧塔用生產(chǎn)廢水噴淋吸收，吸收后的廢水送往廢水處理單元。降膜吸收器底部分離出的尾氣（含有氯甲烷、氯化氫、氮氣及氧氣）與相分離罐和氣提塔進料罐的放空氣一起送入尾氣塔。尾氣塔是一填料塔，用來自氫氯化單元的22％的鹽酸，與補充的工藝水噴淋吸收尾氣中殘留的氯化氫，得到濃度約15％的稀鹽酸，返回降膜吸收器。未被吸收的尾氣。經(jīng)過除霧器除去夾帶的水分和少量氯化氫，然后進入硫酸干燥塔，用98％的硫酸除去氣體中殘留的水分，98％硫酸稀釋成88％送往88％硫酸貯槽，干燥后的氣體溫度40℃，（G），送壓縮機壓縮，壓縮后的氣體由壓縮機自帶的冷卻器冷卻至溫度36℃，（G）用氟利昂冷凝器進一步冷卻至－33℃，大部分氯甲烷氣體冷凝為液體送回氯化單元再循環(huán)塔進料槽，未冷凝的氣體為氮氣、氧氣及微量的氯甲烷氣體，送往廢氣處理單元處理后排放?！覃}酸解吸 考慮到氯化單元停車時氫氯化單元能獨立開車，設(shè)一套鹽酸解吸系統(tǒng)。來自31％鹽酸貯槽的31％(wt)鹽酸用泵送入高壓HCl汽提塔，汽提塔是一板式塔，塔頂操作溫度128℃，（G），塔底操作溫度160℃，（G），塔底排出液為19％的鹽酸，用19％鹽酸冷卻器冷卻至40℃后用泵送往22％鹽酸貯槽。塔頂氣相為氯化氫氣體及水分，經(jīng)鹽酸汽提塔冷凝器冷卻至60℃，再經(jīng)鹽酸冷凝器冷卻至－5℃，水分及少量鹽酸冷凝為液體，回流至高壓鹽酸汽提塔，為冷凝的氯化氫送往氫氯化單元。 第四章 工藝計算書 物料衡算工藝過程主要進行的化學反應(yīng)：CH3OH+HCl→CH3Cl+H2O………… ………式41CH3Cl+Cl2→CH2Cl2+ HCl……………………式42CH2Cl2+ Cl2→CHCl3+ HCl……………………式43CHCl3+ Cl2→CCl4+ HCl………………………式44由設(shè)計要求所確定的已知條件：CH3Cl的出料量為：277kmol/h CH2Cl2的出料量為：153kmol/hCHCl3的出料量為：96 kmol/h CCl4的出料量為：81kmol/h設(shè)CH3OH的進料量為X，HCl的進料量為YCl2的進料量Z,反為應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為：V=由碳原子守恒得:X=277+153+96+81+ 可解得 X=由式41可得HCl的進料量為：Y=由式4式4式44反應(yīng)可得：Z=153+96+81+ 可解得 Z= kmol/h 所以：整個工藝流程的進料總量為： ++= kmol/h各組分的進料量： CH3OH： HCl： kmol/h Cl2： kmol/h各組分的進料的百分含量： CH3OH：247。100%=%HCl： 247。 100%=% Cl2: 247。100%=%各組分出料量：CH3Cl：277kmol/hCH2Cl2：153 kmol/hCHCl3：96kmol/hCCl4： 81 kmol/h H2O：=607 kmol/h HCl：153+96+81+= CH3OH: = kmol/h Cl2: = kmol/h出料總量： 277+153+96+81+607+++= kmol/h各組分出料百分含量：CH3Cl： 277247。100%=%CH2Cl2：153247。100%=%CHCl3： 96247。100%=%CCl4： 81247。100%=%H2O： 607247。100%=% HCl： 247。100%=%CH3OH: 247。100%=%Cl2: 247。100%=%表41 整個工藝過程的物料平衡表組分進料口出料口百分含量kmol/h百分含量kmol/hCH3Cl277%CH2Cl2153%CHCl396%CCl481%H2O607%HCl%%CH3OH%%Cl2%%總計 對HCl吸收及鹽酸解析單元進行物料衡算 設(shè)氯化單元副產(chǎn)的HCl的85%返回氫氯化單元作為氫氯化反應(yīng)的原料15%的HCl送入氯化氫吸收和鹽酸解吸單元。 對降膜吸收器進行物料衡算：HCl進料量（153+96+81）（15/）/（15/+85/18）=／h16/（31/+69/18）=來自尾氣吸收塔的15%= kmol／h進料總量:+= kmol／h(31/)/(31/+69/18)= kmol／h吸收器底部分離出的尾氣中的HCl可忽略不計。 因為進料前相分離罐中分離出的尾氣中的HCl可忽略不計。 kmol／h kmol／h設(shè)水做為重關(guān)鍵組分，HCl設(shè)為非關(guān)鍵組分，微量有機物為氯甲烷設(shè)為輕關(guān)鍵組分。設(shè)塔頂氣相中水的摩爾含量不超過1%%Xf= F=／h設(shè)塔頂塔釜料液的摩爾比為1：49則D== kmol／h W== kmol／hXw=則FXf=DXd+WXw=Xd+Xd=設(shè)水作為重關(guān)鍵組分，HCl為輕關(guān)鍵組分，塔頂氣相中水的摩爾含量不超過2%塔底液相中HCl的摩爾含量為Xw=19/(19/+81/18)=Xf= FXf=DXd+WXw =+因為F=D+W解之得：D= kmol／h W= kmol／h塔底排出液溫度為98℃，經(jīng)31%鹽酸冷卻器冷卻至37℃。Cp=／()= J／()Q=nCp△t= kmol／h J／(37﹣98)=106 kJ／h塔底操作溫度160℃，冷卻至40℃19%的鹽酸溶液的Cp= kJ／()= J／()Q放=nCp△t= kmol／h () J／() =106 kJ／h塔頂操作溫度128℃冷卻至60℃水的Cp1=（+）247。2= kJ／() =18 J／()= J／()HCl的Cp2=（+）247。2= J／()Q放=∑nCp△t= kmol／h2% J／() （60﹣128）+ kmol／h98% J／() （60﹣128）= kJ再經(jīng)鹽酸冷凝器冷卻至5℃0℃下水的汽化潛熱為△H=44870 J／mol60～0℃Cp1=(+) /20～5℃ Cp2= kJ／()=18 J／()Q1=∑nCp△t+△H= kJ／h60～25℃ 氣態(tài)氯化氫Cp1= ／()25～5℃Cp2= J／()Q2=∑nCp△t= kJ／hQ放= Q2+ Q1= kJ／h 第五章 主要設(shè)備的工藝計算和核設(shè)備選型 設(shè)計條件：流體的流量： Ls =蒸汽流量： Vs= m3/s操作壓力： 蒸氣密度： Pv=287kg/ m3 液體密度： Pl= kg/ m3 液體的表面張力： 材料的選擇： 設(shè)計壓力P=,屬于低壓分離設(shè)備一類容器，介質(zhì)腐蝕
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