【正文】 ――――――――――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。液泛速度已求相應(yīng)的氣體流量和液體流量：第二點(diǎn)取液汽質(zhì)量流率比液泛百分率為96％，由和HT＝，C20=算出液泛速度 即由以上兩點(diǎn)可得過(guò)量霧沫夾帶線所以，由以上各步計(jì)算可以作出下圖 ⅴ、塔板數(shù)和回流比的確定已知條件：XD≥％ Xw≤5％ XF=45%根據(jù)XD＝％ Xw＝5％進(jìn)行圖解A、回流比的確定q線為過(guò)f點(diǎn)的垂直線，q線與平衡線的交點(diǎn)為e，則xe=，則ye＝由公式取回流比＝＝圖56 液沫夾帶關(guān)聯(lián)圖B、理論塔板數(shù)的確定采用和液體進(jìn)料a) 在xy坐標(biāo)中作出環(huán)氧丙烷水的平衡線和對(duì)角線b) 在對(duì)角線上定出a、f、b；c) 作精餾段操作線ac,計(jì)算yc，在y軸得c點(diǎn)，連接a、c即得；d) 作q線，對(duì)飽和進(jìn)料，q線為通過(guò)f點(diǎn)的垂直線；e) 提餾段操作線bd。 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。初選板間距為HT=塔徑計(jì)算⑴泛速度uf:計(jì)算式uf＝C20()() (1)由物料衡算知 Ls=查表得：ρv =㎏/m3 ρL=921㎏/m3 σ=20dyne/cm所以，F(xiàn)LV=(ρL/ρV)=查圖得，C20＝液泛速度：uf＝C20＝＝2 塔徑取泛點(diǎn)百分率為80％，可求出設(shè)計(jì)氣速u(mài)nˊ和所需氣體流通面積Anˊunˊ＝＝Anˊ＝Vs/ unˊ=圖5－1 篩板塔的泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖根據(jù)表51選擇單流行塔板，并取堰長(zhǎng)Lw=。在其他參數(shù)都選定后還要進(jìn)行流體力學(xué)驗(yàn)算。n = + + = 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℃。 反應(yīng)焓變： ΔHro=Σ生成物UlΔHf216。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。標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，單位：T熱力學(xué)溫度，單位，開(kāi)爾文t攝氏溫度，單位，℃Q=ΣniCpiT T=273+tΔrHm176。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。其組成如下表：序號(hào)組分Kmol/hWt﹪1Cl22H2O 3CH3OCH34CH3OH5HCl由揮發(fā)度的大小選定甲醚為重關(guān)鍵組分，水蒸氣為輕關(guān)鍵組分，假設(shè)要求脫重塔的塔頂，塔釜的組成為：95﹪和2﹪。100%=% HCl： 247。100%=% CH3OCH3：247。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。第四章 工藝計(jì)算書(shū) 物料衡算對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程進(jìn)行的物料衡算,可得：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：： kmol/hCHCl3的出料量為： kmol/h CCl4的出料量為： kmol/h設(shè)CH3OH的進(jìn)料量為X；Cl2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=++++ 可解得： X= kmol/h 對(duì)氫氯化單元進(jìn)行物料衡算：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的進(jìn)料量為： kmol/h 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率為：V=主反應(yīng)發(fā)生的選擇率為： CH3Cl的出料量為： kmol/h由式45可得：CH3Cl的出料量為：= kmol/hH2O的出料量為：= kmol/h由式46可得：CH3OCH3的出料量為：（）= kmol/h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： +=1347 kmol/h各組分進(jìn)料百分含量： CH3OH：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。甲醇回收塔是一填料塔，直接安放在回收塔釜罐上，(G)，℃蒸餾出其中的氯甲烷，(G)，℃，蒸餾出其中的甲醇。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。在激冷塔中冷凝分離出的22％的鹽酸先依靠重力進(jìn)入激冷槽，然后依靠系統(tǒng)壓力送入氣提塔回收其中的氯甲烷、甲醇和其它有機(jī)物。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)?！妫?G)，經(jīng)脫重塔頂冷凝器冷卻至12℃，經(jīng)氣液分離罐分離出冷凝的液體，液體回流至脫重塔。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。氫氯化單元原料甲醇經(jīng)甲醇汽化器在150℃氣化，并由1＃甲醇過(guò)熱器加熱至180℃、再經(jīng)2＃甲醇過(guò)熱器加熱至220℃；來(lái)自氯化單元的氯化氫氣體由氯化氫過(guò)熱器加熱至220℃，(G)，混合后進(jìn)入裝有活性Al2O3固體催化劑的列管式固定床氫氯化反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行氫氯化反應(yīng)生成一氯甲烷和水，反應(yīng)溫度300℃，(G)。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。為了減少副產(chǎn)物且提高甲醇利用率，本工藝使氯化氫過(guò)量約15％。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。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。通過(guò)改變進(jìn)料比，可得到不同產(chǎn)物產(chǎn)量分布。圖21 甲醇制甲烷氯化物流程圖1氯化器；2驟冷塔；3精制；4汽提塔；5氫氯化反應(yīng)器；6洗滌塔；7干燥塔；8壓縮機(jī)；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(guò)程中的二甲醚，并干燥一氯甲烷，（1）。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。這兩種方法，除了反應(yīng)器外，其它過(guò)程非常相似。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。（1）液相法液相法是甲醇與鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)式如下：CH3OH + HClCH3Cl + H2O反應(yīng)過(guò)程中有少量二甲醚生成：CH3OH（CH3）2O + H2O一氯甲烷可制得二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，即：CH3Cl + Cl2CH2Cl2 + HClCH2Cl2 + Cl2CHCl3 + HClCHCl3 + Cl2CCl4 + HCl（2）氣相法氣相法是氣化后的甲醇與氫氣在氯化器中反應(yīng)，反應(yīng)式為：CH3OH + Cl2 + H2CH3Cl + H2O + HCl一氯甲烷再與氯氣反應(yīng)制二氯甲烷、三氯甲烷及四氯化碳。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。本裝置采用甲醇法生產(chǎn)甲烷氯化物。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。甲醇法是以甲醇為原料與氯化氫反應(yīng)生成一氯甲烷，一氯甲烷再進(jìn)行氯化反應(yīng)生成多氯甲烷，氯化反應(yīng)副產(chǎn)的氯化氫再作為甲醇?xì)渎然脑?，其原料?lái)源方便，可長(zhǎng)距離運(yùn)輸。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、。此后，浙江巨化引進(jìn)德山技術(shù)的第二套甲烷氯化物裝置(規(guī)模為45kt/a)、江蘇梅蘭采用Stauffer技術(shù)的30kt/a和40kt/a兩套甲烷氯化物裝置相繼投產(chǎn)；以四川鴻鶴化工廠為代表的甲烷法甲烷氯化物裝置進(jìn)行了改擴(kuò)建并在技術(shù)上取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步；瀘州化工廠對(duì)以甲醇為原料采用液相催化氫氯化法及熱氯化法生產(chǎn)氯仿和四氯化碳的國(guó)內(nèi)工業(yè)化技術(shù)開(kāi)發(fā)也取得了成功；江西星火化工廠采用甲醇液相催化氫氯化生產(chǎn)技術(shù)為有機(jī)硅配套的50kt/a氯甲烷裝置于2001年底投產(chǎn)，單臺(tái)反應(yīng)器能力達(dá)到了25kt/a，其總體水平達(dá)到國(guó)際水平。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。我國(guó)甲烷氯化物生產(chǎn)始于1965年，生產(chǎn)方法主要是甲烷熱氯化法