【正文】 、初餾和精餾等六個(gè)主單元操作（見計(jì)算框圖 ）。在氯苯生產(chǎn)中 ,副產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為 2. 5%的二氯苯 ,回收二氯苯不僅是一個(gè)環(huán)保問題 ,也是一個(gè)降低苯消耗定額的途徑。在氯苯生產(chǎn)中 ,蒸餾蒸汽尾氣及冷凝水再利用 ,冬季用于取暖 ,夏季供其他裝置使用 ,每年可節(jié) 約大量的能源。為了降低消耗定額 ,減少環(huán)境污染 ,采用活性炭吸附精餾尾氣中的苯和氯苯 ,為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 回收精餾尾氣 中 的氯苯和苯。所述減壓蒸餾塔具有 8一 12 塊理論板的分餾精確度。氯化液被泵送入減壓蒸餾釜，減壓蒸餾釜由熱載體導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)或遠(yuǎn)紅外電熱系統(tǒng)提供熱源，可滿足于 100℃的溫度要求。 本工藝采用的氯苯精餾工藝，其特點(diǎn)是采用減壓蒸餾除高沸點(diǎn)提純工藝。本工段的操做工藝相對(duì)較復(fù)雜，應(yīng)嚴(yán)格控制其工藝參數(shù)，因?yàn)橐笏臐舛雀?，因此采用塔釜自?dòng)控制系統(tǒng)。在進(jìn)入初餾塔之前，氯化液需先進(jìn)行預(yù)熱，以降低蒸餾塔的塔板數(shù)，提高苯的濃度。 （ 1）氯苯初餾過程 干燥的氯化液中含有氯苯、二氯苯以及大量的未參加反應(yīng)的苯，要得到高純度的氯苯，需采用先分離低沸點(diǎn)的后分離高沸點(diǎn)的分離步驟進(jìn)行分離。氯苯生產(chǎn)中蒸餾系統(tǒng)冷凝器需要大量冷卻水 ,原來使用地下水 ,大量水白白流失 ,水資源利用率低 ,造成水資源嚴(yán)重浪費(fèi)。 干燥的氯化液中含有苯、氯苯、多氯苯和少量水，根據(jù)沸點(diǎn)高低不同，應(yīng)先除去低沸點(diǎn)的苯和水，所以先進(jìn)入初餾塔蒸去大量苯；初餾塔中的塔釜液再進(jìn)行精餾處理，得到的餾出液即是高純的氯化苯產(chǎn)品。 也是為了能使充分的干燥以除去其水分，本方法是采用三級(jí)是干燥工藝，本方法的優(yōu)點(diǎn)是干燥樹脂可通過回收處理，反復(fù)利用，達(dá)到了節(jié)約材料，降低生產(chǎn)成本的目的。根據(jù)資料介紹，經(jīng)內(nèi)裝結(jié)晶食鹽顆粒的反應(yīng)器干燥后，氯 PH=，含水量 W%≤%。因此，氯化液須進(jìn)行干燥。系統(tǒng)加堿量為氯化液體積流量的 5～ 8%左右。 11 （ 2）氯化液堿洗過程 氯化液在水洗過程中，由于氯化氫在水中的溶解度有限，而且在有機(jī)相中也有部分溶解，因此堿洗過程不能除去所有的氯化氫，為此還要進(jìn)行堿洗才能充分除掉全部的雜質(zhì)。該過程可得到大量鹽酸水溶液，可通過回收加以利用。氯化液的預(yù)處理主要包括水洗、堿洗和干燥三個(gè)操過程。還要加強(qiáng)工藝控制 ,降低苯中的水含量。實(shí)踐證明 ,效果非常明顯 ,沒再發(fā)生此類事故。氯化尾氣經(jīng)尾氣系統(tǒng)的兩段石墨冷卻器和噴淋塔回收苯后 ,用水降膜吸收生成鹽酸 ,尾氣中氫氣、氧氣、苯等不凝性氣體富集 ,易發(fā)生爆鳴 ,嚴(yán)重威脅生產(chǎn)的正常 進(jìn)行。尾氣中含有的苯蒸汽需進(jìn)行回收利用，將混合氣體通過冷凝器和吸收塔將液體苯和氯化氫氣體分開，本法可以充分的將混合氣體中的苯進(jìn)行回收，提高苯的利用率，回收的苯再進(jìn)入原苯罐，從而得到利用。反應(yīng)放出的大量熱會(huì)使反應(yīng)塔內(nèi)的溫度迅速升高，溫度的升高會(huì)使反應(yīng)的副反應(yīng)增加，因此反應(yīng)溫度的控制也是本工藝的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一?？梢?,氯化反應(yīng)器斷苯、氯氣繼續(xù)通入反應(yīng)器是氯化反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)高溫的兩個(gè)必不可少的條件 ,缺一個(gè)條件都不能出現(xiàn)高溫。這時(shí)反應(yīng)器的溫度已經(jīng)高到可以熔化鐵環(huán) ,并使反應(yīng)器內(nèi)襯瓷板脫落。 如果不能向反應(yīng)器連續(xù)供苯 ,出現(xiàn)反應(yīng)器斷苯的情況 ,則反應(yīng)熱不能及時(shí)排出 ,反應(yīng)器內(nèi)溫度急劇升高 ,繼續(xù)通入的氯氣在高溫情況下劇烈反應(yīng) ,苯被多次氯化 ,直至炭化。反應(yīng)器內(nèi)填充鐵環(huán) ,鐵環(huán)不僅起催化作用 ,而且增加苯和氯氣的接觸面積。參加反應(yīng)的是苯和氯氣。 氯化反應(yīng)部分 氯化反應(yīng)部分主要包括氯化塔內(nèi)的反應(yīng)和尾氣的冷凝回收處理兩個(gè)操作單元，是本工藝最關(guān)鍵的工藝環(huán)節(jié)，該階段的設(shè)計(jì)成功與否關(guān)系到整個(gè)操作工藝的成敗得失，使產(chǎn)品產(chǎn)量高低的最關(guān)鍵的部分，因此本階段的操作條件的控制也就至關(guān)重要了。 因此，苯須進(jìn)行干燥，本工藝采用的干燥方法是利用干燥樹脂對(duì)苯進(jìn)行干躁的，為了能使充分的干燥以除去其水分，本方法是采用三級(jí)是干燥工藝，本方法的優(yōu)點(diǎn)是干燥樹脂可通過回收處理，反復(fù)利用，達(dá)到了節(jié)約材料，降低生產(chǎn)成本的目的 （ 3） 氯氣的預(yù)處理 9 從氯堿工廠出來的氯氣常常含有氯化氫等雜質(zhì)氣體，這些雜質(zhì)的存在會(huì)影響氯化反應(yīng)的進(jìn) 行，因此須將這些雜質(zhì)氣體除去。 （ 2） 原料苯的干燥 在經(jīng)過固體除雜和冷凝之后，可能帶來了一定量的水分，苯在進(jìn)入氯化前還需除去其中含有的少量水，這些水分如若不進(jìn)行除掉，將 對(duì)下一步的氯化反應(yīng)有很大的影響，其中最嚴(yán)重的是會(huì)使催化劑失活而喪失催化能力，從而使氯苯的產(chǎn)量帶來很大的影響。 粗苯中由于含有少量的不溶性固體雜質(zhì)，所以在進(jìn)行冷凝之前，需經(jīng)過固體雜質(zhì)的沉降方能冷凝，因此原料苯要進(jìn)入原苯罐中靠固體雜質(zhì)自身的重力沉降除去。 原料預(yù)處理部分 原料處理部分主要包括原料苯的冷凝和干燥以及氯氣的純化三個(gè)操作單元。塔釜 采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐 [16]。 （ 5） 由于蒸汽質(zhì)量不易保證，采用間接蒸汽加熱。 （ 3） 塔板形式：根據(jù)生產(chǎn)要求，選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)低廉的篩板塔，篩板塔處理能力大，塔板效率高，壓降教低，在苯和氯苯這種黏度不大的分離工藝中有很好表現(xiàn)。由于在 苯與氯苯濃度范圍內(nèi)的揮發(fā)度相差較大，因而無須采用特殊精餾。原料液連續(xù)加入精餾塔中，并連續(xù)收集產(chǎn)物和排出殘液。 本工藝的突出優(yōu)點(diǎn)是：苯的轉(zhuǎn)化率高，回收率也高；工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備數(shù)量少；能量利用率高，耗能少；三廢排放少；有利于環(huán)境的保護(hù)等。改進(jìn)后的工藝流程圖見圖 所示。而是通過對(duì)其關(guān)鍵的操作單元進(jìn)行改進(jìn)，以提高氯苯的產(chǎn)率、簡(jiǎn)化操作工藝、降低耗能和減少三廢的排放而提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，得到在技術(shù)先進(jìn)性高、可靠性好、經(jīng)濟(jì)合理性優(yōu)的產(chǎn)品生產(chǎn)方法和工藝流程。氯苯生產(chǎn)的大致流程是經(jīng)過氯化反應(yīng)、水洗、堿洗、干燥、初餾和精餾等六個(gè)主單元操作。利用水蒸氣蒸餾、結(jié)晶、蒸餾等工藝回收提純對(duì)二氯苯和鄰二氯苯。 (7)蒸汽冷凝液回 收利用 在氯苯生產(chǎn)中 ,蒸餾蒸汽尾氣及冷凝水再利用 ,冬季用于取暖 ,夏季供其他裝置使用 ,每年可節(jié)約大量的能源。 (6)蒸餾系統(tǒng)冷卻水改用循環(huán)水 氯苯生產(chǎn)中蒸餾系統(tǒng)冷凝器需要大量冷卻水 ,原來使用地下水 ,大量水白白流失 ,水資源利用率低 ,造成水資源嚴(yán)重浪費(fèi)。 (5)回收精餾尾氣中的氯苯和苯 精餾尾氣中含有一定量的苯和氯苯及不凝性氣體 ,用冷凝方法不能加以回收 ,排入大氣非?？上?。在實(shí)際生產(chǎn)中要充入適 量氮?dú)?,防止充入過量氮?dú)庠斐缮a(chǎn)負(fù)荷波動(dòng) 。為了防止事故的發(fā)生 ,在尾氣進(jìn)入吸收塔前充入氮?dú)?,改變尾氣中各組分的含量 ,并且使尾氣迅速排出系統(tǒng)。針對(duì)這一問題 ,增加了 1 臺(tái)冷卻器(用地下水冷卻 ),降低流出氯化溫度 ,保證氯化液下料通暢 ,減少苯的流失 ,提高了生產(chǎn)的均衡穩(wěn)定性。 (2)增加苯干燥塔 在苯進(jìn)氯化槽前增加干燥塔 ,苯中含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)降到 104 以下 ,減少副反應(yīng) ,避免反應(yīng)液呈酸性對(duì)設(shè)備的腐蝕。 生產(chǎn)工藝改進(jìn) 本工藝對(duì)原有工藝做了以下改進(jìn)： (1)氯化槽前增加苯冷卻器 苯在進(jìn)入氯化槽溫度約為 40℃ ,在夏季最高達(dá)到 50℃ ,而常壓的沸點(diǎn)是 80℃ ,因此 ,在氯化反應(yīng)過程中 ,有大連量苯揮發(fā)掉而未參加反應(yīng) ,使苯的轉(zhuǎn)化率低 ,造成液中氯苯含量低 ,副產(chǎn)物增多 ,致使后續(xù)蒸餾系負(fù)擔(dān)加重 ,能耗上升 ,產(chǎn)量降低。 所以該工藝也有可改進(jìn)的地方，應(yīng)從節(jié)能減排的方向入手。該辦法具有生產(chǎn)流程短、生產(chǎn)工成熟等特點(diǎn) ,國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠家大多采用此法生產(chǎn)。盡管遼寧世星二期工程 萬(wàn)噸 /年硝基氯苯建成 (計(jì) 劃今年 5 月份投產(chǎn)試車 )可重新達(dá)到新的氯化苯產(chǎn)銷平衡點(diǎn)，但在硝基氯苯這個(gè)產(chǎn)品上，國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)過剩局面 [12]。 目前純苯市場(chǎng)企穩(wěn)，并已出現(xiàn)回暖，氯化苯市場(chǎng)也將逐漸走穩(wěn)。 國(guó)內(nèi)氯化苯生產(chǎn)廠家目前有 18 家，其中產(chǎn)能超過 1萬(wàn)噸 /年的就有 15 家，年產(chǎn)能超過萬(wàn)噸的有 4 家，分別是中石化南京化工廠 (10 萬(wàn)噸 )、蚌埠八一化工有限公司 (9 萬(wàn)噸 )、揚(yáng)農(nóng)股份有限公司 (6萬(wàn)噸 )、武漢祥龍 (7 萬(wàn)噸 )。 產(chǎn)品的市場(chǎng)發(fā)展概況 氯化苯是平衡氯堿裝置氯、堿、氫的一個(gè)重要基礎(chǔ)有機(jī)中間體，在國(guó)內(nèi)主要用于合成硝基氯苯。氯在早期作為造紙、紡織工業(yè)的漂白劑 [10]。氯混合 5％（體積）以上氫氣時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。 在水中的溶解度 ， 溶解性：微溶于水，可與乙醇、 3 乙醚、乙酸、汽油、丙酮、四氯化碳和二硫化碳等有機(jī)溶劑互溶 [9]。 蒸汽壓 ； 臨界壓力： ； 熔點(diǎn) (℃) 。苯具有的環(huán)系叫苯環(huán)，是最簡(jiǎn)單的芳環(huán) [8]。苯是一種石油化工基本原 料。苯可燃，有毒，為 IARC 第一類致癌物。與氯酸銀反應(yīng)劇烈 [7]。對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉性， LD502910mg／ kg，空氣中最高容許濃度 50mg／ m3。有毒，在體內(nèi)有積累性，逐漸損害肝、腎和其他器官。常溫下不受空氣、潮氣及光的影響，長(zhǎng)時(shí)間沸騰則脫氯。易燃，蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限 ％ 71％ (vol)。溶解度參數(shù)δ=[6]。 2 第一章 緒 論 產(chǎn)品性質(zhì) 氯化苯 ,簡(jiǎn)稱氯苯 ,分子式 C6H5Cl,分子量為 ,為無色透明油狀易揮發(fā)的有機(jī)液體 ,有杏仁味的無色透明、易揮發(fā)液體 ,密度 ，沸點(diǎn)℃ ,凝固點(diǎn) 45℃ ,折射率 (25℃ ),閃點(diǎn) ℃ ,燃點(diǎn) 637． 8℃，折射率 ，粘度 (20℃ ) 本課題采用篩板精餾塔，以常壓蒸餾的方法氯苯進(jìn)行精制 [2]， 精餾過程在能量劑驅(qū)動(dòng)下（有時(shí)加質(zhì)量劑），使氣液兩相多次直接 接觸和分離，利用液相混合物中各組分的揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。該設(shè)計(jì)的塔徑 ，塔高 17m 的精餾塔，實(shí)際塔板數(shù) 16塊，進(jìn)料板第 6 塊，并且對(duì)附屬設(shè)備進(jìn)行了設(shè)計(jì)與選型，確定了合適的塔頂冷凝器和塔底再沸器等等數(shù)據(jù)。本文主要對(duì)年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸的氯苯的精制工段進(jìn)行設(shè)計(jì)，其主要工作為設(shè)計(jì)一個(gè)精餾塔來進(jìn)行苯與氯苯混合物的分離，采用連續(xù)操作的方式的篩板精餾塔。 50 附 錄 48 致 謝 46 冷凝器和 再沸器 44 接管直徑 36 篩板塔精餾段的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果總表 28 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 22 塔和塔板主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 19 塔板數(shù)的確定 19 精餾塔的物料衡算 18 精餾塔的計(jì)算 18 精餾塔的設(shè)計(jì) 15 氯化工段物料衡算 13 精餾過程物料衡算 13 計(jì)算框圖 10 氯 苯精制部分 1 第一章 緒 論 II 引 言 I Abstract 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸氯苯精制工藝設(shè)計(jì) The Design of 150000t/a Chlorobenzene Refining Process 目 錄 摘 要 2 產(chǎn)品性質(zhì) 2 主要原、輔材料的規(guī)格及來源 2 產(chǎn)品的市場(chǎng)發(fā)展概況 3 第二章 生產(chǎn)流程和方案的確定 4 生產(chǎn)方法簡(jiǎn)述和方案論證 4 一般方法簡(jiǎn)介 4 生產(chǎn)工藝改進(jìn) 4 生產(chǎn)工藝流程確定 5 生產(chǎn)工藝流程的確定 5 工藝流程簡(jiǎn)圖 6 精制階段設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 7 第三章 生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述 8 原料預(yù)處理部分 8 氯化反應(yīng)部分 9 氯化液預(yù)處理部分 11 第四章 整個(gè)過程物料衡算 13 始算基準(zhǔn)的確定 14 初餾過程物料衡算 16 第五章 氯苯精制工藝計(jì)算 18 設(shè)計(jì)方案確定 19 精餾塔的工 藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 26 塔板工藝結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 32 塔板負(fù)荷性能圖 43 附屬設(shè)備的計(jì)算及選型 44 塔頂空間計(jì)算 47 結(jié) 論 49 參考文獻(xiàn) 51 I 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸氯苯精制工藝設(shè)計(jì) 摘 要 ： 本設(shè)計(jì)是關(guān)于年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸氯苯生產(chǎn)工藝，設(shè)計(jì)介紹氯苯生產(chǎn)的有關(guān)生產(chǎn)工程，對(duì)整個(gè)工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)單相關(guān)的物料衡算。包括物料衡算，熱量衡算，工藝尺寸的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)具體操作參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，獲得泡點(diǎn)溫 度，理論塔板數(shù)，實(shí)際塔板數(shù)以及最小回流比等信息。 關(guān)鍵詞 ： 苯 ；氯苯 ；工藝流程；篩板精餾塔 II The Design of 15000