年產(chǎn)50萬(wàn)噸甲烷氯化物氯仿的工藝單元設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-04 00:57 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 料衡算工藝過(guò)程主要進(jìn)行的化學(xué)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(jì)要求所確定的已知條件：CH3Cl的出料量為：168kmol/h CH2Cl2的出料量為：148 kmol/hCHCl3的出料量為：316 kmol/h CCl4的出料量為：27 kmol/h設(shè)CH3OH的進(jìn)料量為X，HCl的進(jìn)料量為YCl2的進(jìn)料量為Z,反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為：V=由碳原子守恒得:X=168+148+316+27+ 可解得 X= kmol/h由式41可得HCl的進(jìn)料量為：Y= kmol/h由式4式4式44反應(yīng)可得：Z=148+316+27+ 可解得 Z= kmol/h 所以：整個(gè)工藝流程的進(jìn)料總量為：++= kmol/h 各組分的進(jìn)料量： CH3OH： kmol/hHCl： Cl2： 各組分的進(jìn)料的百分含量： CH3OH：100%=%HCl：100%=% Cl2: 100%=%各組分出料量：CH3Cl： 168kmol/hCH2Cl2：148kmol/hCHCl3：316kmol/hCCl4： 27 kmol/h H2O： = HCl：148+316+27+= kmol/h CH3OH: = Cl2: = kmol/h出料總量： 168+148+316+27++++=各組分出料百分含量：CH3Cl：168/ 100%=%CH2Cl2：148/100%=%CHCl3：316/ 100%=%CCl4：27/100%=%H2O：100%=% HCl：100%=%CH3OH: 100%=%Cl2: 100%=%表41 整個(gè)工藝過(guò)程的物料平衡表組分進(jìn)料口出料口百分含量kmol/h百分含量kmol/hCH3Cl168%CH2Cl2148%CHCl3316%CCl427%H2O%HCl%%CH3OH%%Cl2%%總計(jì)該工藝過(guò)程中列管式固定床氫化反應(yīng)器發(fā)生的反應(yīng)CH3OH+HCl→CH3Cl+H2O……………………………式452CH3OH→CH3OCH3+H2O……………………………式46根據(jù)設(shè)計(jì)要求，所確定的已知條件：CH3OH的出料量為： kmol/h 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率為：V=住反應(yīng)發(fā)生的選擇率為： 由式45可得：CH3Cl的出料量為：=H2O的出料量為： =由式46可得：CH3OCH3的出料量為：（）=此時(shí)H2O的出料量為： kmol/hH2O的出料總量為：+= kmol/h所以: 在氫氯化單元中：各組分進(jìn)料量： CH3OH： kmol/h HCl： kmol/h進(jìn)料總量：+=各組分進(jìn)料百分含量： CH3OH： /100%= HCl： 100%=各組分出料量： CH3Cl： kmol/h H2O： kmol/h CH3OCH3： kmol/h CH3OH： = kmol/h HCl： = kmol/h出料總量:++++=各組分出料百分含量： Cl2: 100%=% H2O： 100%=% CH3OCH3：247。100%=% CH3OH： 247。100%=% HCl： 247。100%=%氯化反應(yīng)原料混合器進(jìn)行物料衡算：主要發(fā)生的反應(yīng)：CH3Cl+Cl2→CH2Cl2+ HCl………………………………式47CH2Cl2+ Cl2→CHCl3+ HCl………………………………式48CHCl3+ Cl2→CCl4+ HCl…………………………………式49由上面工藝計(jì)算知：Cl2的進(jìn)料量： kmol/h CH3Cl的進(jìn)料量：= kmol/h所以：混合器進(jìn)料總量：+= kmol/h各組分進(jìn)料百分含量：Cl2： 247。100%=% CH3Cl：247。100%=%出料各組分含量： CH3Cl： 168kmol/h CH2Cl2： 148kmol/h CHCl3： 316kmol/h CCl4： 27kmol/h HCl：= kmol/h Cl2： =出料總物料： 168+148+316+27++= kmol/h出料各組分百分含量：CH3Cl：168247。100%=%CH2Cl2：148247。100%=%CHCl3：316247。100%=%CCl4：27247。100%=%HCl：247。100%=% Cl2：247。100%=%對(duì)二氯甲烷塔進(jìn)行物料衡算所確定的已知條件有：塔頂CH2Cl2的摩爾分率為： 塔底為：塔頂CH2Cl2的摩爾流率為：148 kmol/h則塔頂產(chǎn)品的摩爾流率為：148247。= kmol/h塔底產(chǎn)品的摩爾流率為：148247。=592kmol/h所以：塔的進(jìn)料量為：F=+=對(duì)氯仿塔進(jìn)行物料衡算由二氯甲烷塔所確定的已知條件有：F= kmol/h, XD= D=316kmol/h XW=則有：W=FD== kmol/h所以：塔的進(jìn)料總量為： kmol/hCHCl3進(jìn)料量為：D+W XW=316+= kmol/h塔頂出料量為： 316247。= kmol/h塔頂CHCl3的含量 塔底出料量為： kmol/h塔底CHCl3的含量 ③對(duì)塔頂冷凝器進(jìn)行物料衡算由②，所以物料量不會(huì)有變化，可知塔頂冷凝起出料量與進(jìn)料量相同。 氯仿精致單元熱量衡算⑴ 對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程進(jìn)行熱量衡算參加反應(yīng)的各物料的ΔHf216。(KJ/kmol)輸入 物質(zhì) CH3OH Cl2 HCl 量(kmol) ΔHf216。 0 輸出 物質(zhì) CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl 量(kmol) 168 148 316 27 ΔHf216。 100 ΔHro=Σ生成物UlΔHf216。Σ反應(yīng)物UlΔHf216。 =148100 +++0 =420℃時(shí)各物質(zhì)的(J/)物質(zhì) CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl (J/) 輸出焓：∑輸出H=∑nΔt =(168+148+316+27+ )(42025) =107 KJ30℃時(shí)各物質(zhì)的(J/)物質(zhì) HCl CH3OH(J/) 430℃時(shí)Cl2的： J/輸入焓：∑輸入H=∑nΔt =++（42025） =107 KJQ放出=ΔH= () KJ=107 KJ循環(huán)氣帶走的熱量： Q帶走=mΔt =(42025)=106 KJ⑵ 對(duì)氫氯化反應(yīng)的列管式反應(yīng)器進(jìn)行熱量衡算 輸入物質(zhì) CH3OH HCl量(kmol) ΔHf216。 輸出物質(zhì) CH3OH HCl CH3Cl H2O CH3OCH3量(kmol) ΔHf216。 反應(yīng)焓變： ΔHro=Σ生成物UlΔHf216。Σ反應(yīng)物UlΔHf216。 =++ = 104 KJ 300℃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 =(+)(300220) = 106 KJ Q放出=ΔH =ΔHro+∑輸出H∑輸入H= 104 KJ+106 KJ= 105KJ⑶ 對(duì)氫化單元的氯化反應(yīng)原料混合器進(jìn)行熱量衡算反應(yīng)器主要進(jìn)行的反應(yīng)：CH3Cl+Cl2→CH2Cl2+ HClCH2Cl2+ Cl2→CHCl3+ HClCHCl3+ Cl2→CCl4+ HCl反應(yīng)初始溫度為75℃，反應(yīng)后溫度為430℃輸入 物質(zhì) CH3Cl Cl2 量(kmol) ΔHf216。 0 輸出物質(zhì) CH2Cl2 CHCl3 CCl4 CH3Cl Cl2 HCl 量(kmol) 148 316 27 168 ΔHf216。 100 0 反應(yīng)焓變： ΔHro=Σ生成物Ul
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