【正文】 ：環(huán)氧丙烷 kmol/h 水和其他 kmol/h 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 回收塔流程示意圖 與成品塔同理： =D99%+(FD)1% F=+= 得 D= kmol/h,W= kmol/h 表 ： 表 回收塔物料衡算表 進(jìn)料 塔頂出料 塔底出料 組分 kg/h kmol/h 組分 kg/h kmol/h kg/h kmol/h 環(huán)氧丙烷 環(huán)氧 丙烷 15.21 水和其他 水和 其他 398 150.599 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 第五章 熱量衡算 皂化第一冷凝器 環(huán)氧丙烷： kg/h kmol/h 100 ℃ 水 (g) ： kg/h kmol/h 100 ℃ 二氯丙烷 ： kg/h kmol/h 100 ℃ 工藝?yán)渌? kg/h kmol/h 25 ℃ 表 [14]： 表 各組分熱力學(xué)數(shù)據(jù)表 組分 比熱 J/(mol*K） 汽化熱（ kJ/mol） 環(huán)氧丙烷 水 二氯丙烷 298 （ 1）熱平衡 H2O 的冷凝降溫?zé)? Q1=1000+(10056) =103 kJ 環(huán)氧丙烷的降溫?zé)? Q2=1000（ 10056） =103 kJ 二氯丙烷的降溫?zé)? Q3=1000+298(10056) =103 kJ Q 總 =（ ++） 103 =103= kw 設(shè)計(jì)時(shí)取傳熱損失 5%
。 則回收塔的進(jìn)料為 環(huán)氧丙烷 20%96%+(FD) 3%= kmol 水和其他 20%4%+(FD) = kmol 回收塔精餾時(shí)要求塔頂出料環(huán)氧丙烷含量大于 99%，塔底含量小于 1%。將進(jìn)料的三組分看成兩組分處理，將二氯丙烷和其他雜質(zhì)也作為水處理。因此最后剩余 kmol/h()。 氫氧化鈣在皂化反應(yīng)中的用途： a 與氯丙醇反應(yīng)：實(shí)際與氫氧根離子反應(yīng)的氯丙醇為 kmol，因此需要的氫氧化鈣為 kmol，生成了 kmol 的氯化鈣 和 kmol 的水 ； b 與鹽酸反應(yīng)： 由于工業(yè)生產(chǎn)中是利用過(guò)量的氫氧化鈣中和 2%的鹽酸液，由第二部分的物料衡算可知鹽酸為 kmol， 在等摩爾的計(jì)算中可以得出需要?dú)溲趸} kmol， 生成了 kmol（ kg/h）的氯化 鈣和 kmol 的水 。 水和二氯丙烷總的物料衡算見下表 ： 表 水和二氯丙烷物料衡算表 單位 kg/h 進(jìn)料 出料 二氯丙烷 0 二氯丙烷 水 270000 水 皂化塔的物料衡算 ：環(huán)氧丙烷，二氯丙烷，少量的水。 第 1 部分物料衡算見如下表 ： 表 第 1 部分物料衡算 單位 kg/h 進(jìn)料 出料 氯氣 氯氣 丙烯 丙烯 氯化氫 0 氯化氫 氯丙醇 0 氯丙醇 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第 2 部分的物料衡算 第二部分的物料衡算基于塔式反應(yīng)器和氯醇塔的工藝流程 (圖 )。 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 皂化階段：（環(huán)氧丙烷收率： 95%） = kmol 氯醇化反應(yīng)時(shí)生成的氯丙 醇 純度為 96%，由主反應(yīng)方程式可知 ， 需生成的氯丙 醇為：（ kmol） 氯氣與丙烯完全反應(yīng)生成氯丙醇的實(shí)際用量為 %， 純度為 %， 所以生成的次氯酸為： = kg/h， 所以氯氣的含量為 71/= kg/h 丙烯新供給時(shí)比氯氣過(guò)量 ，按丙烯 ： 氯氣 =： 1 計(jì)算，則丙烯的流量為 = kg/h 第 1 部分的物料衡算 ： 圖 管式反應(yīng)器流程示意圖 第一部分氯醇化進(jìn)行了 45%，則反應(yīng) 生成的氯丙 醇為： = kg/h 反應(yīng)需氯氣為： 71= kg/h 反應(yīng)需丙烯為： 42= kg/h 反應(yīng)需反應(yīng)水為： 18= kg/h 反應(yīng)生成的氯化氫為： = kg/h。 從前面的工藝說(shuō)明我們可以知道， 在管式反應(yīng)器中氯醇法反應(yīng)了 45%，在塔式反應(yīng)器以及利用了 氯醇化塔的反應(yīng)產(chǎn)物的進(jìn)入，相當(dāng)于反應(yīng)了 55%，因此在計(jì)算過(guò)程中把管式反應(yīng)器作為第 1 部分，而塔式反應(yīng)器 +氯醇化塔作為第 2 部分。 增稠器底部出來(lái)的溶液在熱水加熱器 5 中回收熱量后被送到界區(qū)外。 加熱器 汽提塔 增稠器 溢流罐 濃度調(diào)整槽 圖 電石渣預(yù)處理工序流程圖 廢水預(yù)處理工序 廢水處理工序 見圖 圖 廢水預(yù)處理流程示意圖 增稠器 溢流罐 預(yù)熱器 加熱器 去界外 回收顯熱后皂化廢水 去界外 廢水槽 去皂化塔 處理后電石渣 稠電石渣 水蒸汽 空氣 乙炔、氨排放 ≥ 70℃ 電石渣 1 2 3 4 5 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 來(lái)自環(huán)氧丙烷皂化塔的廢水經(jīng)過(guò)前餾塔再沸器和電石渣預(yù)處理工序的加熱器回收其熱量后送至廢水增稠器。電石渣由加熱器 1 加熱后（ =70 ℃ ） 加入電石 渣汽提塔 2， 在汽提塔內(nèi) ， 電石渣中的乙炔和氨被從塔底吹入的大量空氣和水蒸汽汽提吹出。在塔 1 和 3 頂部餾出的環(huán)氧丙 烷經(jīng)冷凝器 7 冷卻至 10 ℃ 以下存人檢驗(yàn)槽 8，經(jīng)質(zhì)量檢查合格后送入環(huán)氧丙烷貯槽 ， 有一部分不合格的進(jìn)入回收塔精餾后再進(jìn)入貯槽 。高沸物含 PDC、 PCH、 DCIP、水等物 ， 經(jīng)油水分離器 4 分離為兩層，即油層和水層 ， 兩層物料分別貯于油貯槽 5 和水貯槽 6。環(huán)氧丙烷前餾塔的再沸器 2 用皂化廢水的熱量加熱。熱量回收后的廢水被送入廢水預(yù)處理工序。 從塔底出來(lái)的廢水溫度大約為 80 ℃ ，廢水經(jīng)經(jīng)閃蒸罐 3 閃蒸后產(chǎn)生蒸汽并回收。 由于環(huán) 氧丙烷皂化塔在減壓下操作 ， 所以廢水中化學(xué)含氧量和生物含氧量值較低。當(dāng)氧氣濃度上升時(shí) ， 則往塔內(nèi)通入氮?dú)?， 以維持塔內(nèi)壓力處于正常 ， 并確保安全。反應(yīng)產(chǎn)生的粗環(huán)氧丙烷自塔頂以 3 4 5 6 1 2 氯丙醇 處理后電石渣 水蒸氣 蒸汽 80℃廢水 廢水 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 90%～ 95%的濃度餾出 ，塔頂氣相物料先至第一冷凝器，用工藝水冷卻至約 56 ℃ ，冷凝液流入第三冷凝器用冷凍鹽水冷至 10 ℃ 左右，不凝氣體通過(guò)尾氣排入大氣，冷凝液則流入 貯槽 6。 水蒸汽由塔底吹入 ， 作為皂化反應(yīng)和蒸餾分離的熱源。 該溶液將送至下一個(gè)工序（皂化工序） 皂化工序 皂化工序流程示意圖 見圖 貯槽 皂化塔 閃蒸罐 再沸器 加熱器 貯槽 圖 皂化工序流程示意圖 氯丙醇溶液在貯槽 1 中貯存一段時(shí)間，然后從貯槽抽出規(guī)定量的氯丙醇與處理后的電石渣混合后送人環(huán)氧丙烷皂化塔 2。 氯醇化反應(yīng)產(chǎn)生的氯丙醇大約是 4%， 65 ℃ 的溶液 ， 并含有幾乎等摩爾的鹽酸。 為進(jìn)一步提高丙烯的利用率 ， 最大限度地回收排放尾氣中的丙烯氣 ， 設(shè)置了第二氯醇化塔 。排出的30%NaOH 去焚燒裝置 尾氣排放或 氯丙醇 循環(huán)氣 去皂化工序 4Wt% 65℃氯丙醇 循環(huán)氣 循環(huán)氣 工藝水 氯氣 丙烯氣 1 2 3 4 5 6 7 9 8 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 副產(chǎn)物被送至貯罐 8 中。 在塔式反應(yīng)器中進(jìn)行剩下的 55%的氯醇化反應(yīng) 。 在管式反應(yīng)器中 ， 大約進(jìn)行了全部氯醇化反應(yīng)的 45%。 氯醇法工序 氯醇法的工序 見圖 熱交換器 管式反應(yīng)器 塔式反應(yīng)器 鼓風(fēng)機(jī) 冷凝器 第二氯醇化塔 分離器 貯罐 除害器 圖 氯醇法工序流程示意圖 工藝水在熱交換器 1 中和來(lái)自皂化塔的熱廢液進(jìn)行熱交換 ， 并預(yù)熱到約 40 ℃ ， 然后 泵入管式反應(yīng)器 2， 此后將氣態(tài)氯噴入管式反應(yīng)器和工藝水混合 ， 再將丙烯氣體噴入管式反應(yīng)器與氯水反應(yīng)?，F(xiàn)介紹以丙烯、氯氣和電石渣 為原料 ， 以管式反應(yīng)器 、塔式反應(yīng)器及皂化塔為主要設(shè)備的一種氯醇化法生產(chǎn)過(guò)程。 在工業(yè)生產(chǎn)中 ， 80 ℃的皂化條件 下 ， 為防止生成較多的丙醛 ， 石 灰中 MgO 含量應(yīng)控制在 2%以下 。 在MgO 含量小于 2%時(shí) ， 二者呈近于平緩的直線關(guān)系 ， 在 5%以上 時(shí)為曲線關(guān)系。 (3)石灰 中 MgO 和溫度 的影響 [1] 朱保福 等人詳細(xì)研究了 石灰中 MgO 和溫度 對(duì)丙醛生成 的影響 ，具體見 圖 ： (a) (b) (c) (d) 圖 MgO 和溫度 對(duì)丙醛生成量 的影響 由 圖 ,d 可得出 : 石灰中含有 MgO 時(shí)對(duì)氯丙醇皂化反應(yīng)速度有一定影響 ， MgO 含 量 越 高 ,反應(yīng)速度越慢 。 常規(guī)的化學(xué)清洗方法就可以達(dá)到此目的。 (2) 裝置設(shè)備雜質(zhì)的影響 ： 新建的環(huán)氧丙烷裝置 ， 其設(shè)備管線在制造、運(yùn)輸、安裝過(guò)程中不可避 免 存在油污 、 表有 涂層如防銹漆、鐵銹 、 軋制鱗片、泥沙、焊渣、焊藥等污物 ， 這些物質(zhì)的存在不僅影響開車的順利進(jìn)行 ， 而且還影響產(chǎn)品的質(zhì)量 ，收率及設(shè)備湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 的使用壽命 [6]。 而水解作用的產(chǎn)物和溫度有關(guān) ，在低溫下 ， 主要是 HClO 和鹽酸 ； 而在高溫和堿性條件 下 ， 主要產(chǎn)物 則 是 ClO3和 Cl。 在中性條件 ， Cl2 和H2O 的作用關(guān)系實(shí)際上是比較復(fù)雜的 ， 既有 Cl2 的水合作用也有 Cl2 的水解作用 ， 這個(gè)作用和溫度有一定的關(guān)系 ， 在