【正文】 青霉素、羥芐青霉素和先鋒霉素等。二氯甲烷在中國(guó)主要用于膠片生產(chǎn)和醫(yī)藥領(lǐng)域。．4產(chǎn)品的市場(chǎng)需求二氯甲烷又稱甲叉二氯、氯化次甲基。從羊皮提取羊肢和從椰中提取食用油的萃取劑、也用作低溫載體、礦物油的閃點(diǎn)升高劑、滅火劑、煙霧劑的推進(jìn)劑、脲泡沫的發(fā)泡劑目前，世界二氯甲烷供需基本平衡，但由于產(chǎn)品和國(guó)家地區(qū)之間發(fā)展不平衡，其未來(lái)產(chǎn)量的增減也因地區(qū)而異。、來(lái)源及凈化一． 原料規(guī)格：1． 氯氣純度 Cl2≥%(V) 水份H2O≤%(wt)2． 天然氣純度 CH4≥%(V)C2和C2以上組分C2+≤%(V)（凈化天然氣）C2+≤%(V)（凈化天然氣）1．氯氣：來(lái)自燒堿車間電解產(chǎn)生的氯氣 2. 天然氣：因?yàn)樽载曍S富的天然氣資源，因此就地取材第二章 生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述2．1二氯甲烷的生產(chǎn)原理及生產(chǎn)方法2．1．1生產(chǎn)原理甲烷熱氯化機(jī)理和其它烷烴氯化機(jī)理相似，都是自由基連鎖反應(yīng)。 不活潑產(chǎn)物（3）原料氣中氧的存在能阻礙反應(yīng)。 在甲烷熱氯化反應(yīng)過程中，反應(yīng)溫度不高時(shí)，反應(yīng)按自由基連鎖反應(yīng)進(jìn)行。C時(shí)，連鎖反應(yīng)機(jī)理的相對(duì)作用隨之減低，反應(yīng)溫度超過430。反應(yīng)過程中四種氯化物同時(shí)生成，所以甲烷直接氯化不可能得到單一的產(chǎn)品，其反應(yīng)方程式如下： CH4+Cl2 CH3Cl+HCl+ CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl+ CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl+ CHCl3+Cl2 CCl4+HCl+ 甲烷氯化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)。由于放熱量大，如不采取措施控制反應(yīng)熱并及時(shí)帶走溫度會(huì)急劇升高，這樣會(huì)產(chǎn)生劇烈的燃燒反應(yīng)或氯化物產(chǎn)生裂解反應(yīng)。因此，要保證甲烷熱氯化反應(yīng)順利進(jìn)行的主要條件是：a. 保證原料氣的正確配比；b. 保證甲烷和氯氣充分均勻混合；c. 有效和及時(shí)引出反應(yīng)熱。其生產(chǎn)方法最早采用甲烷和氯甲烷的高溫氣相熱氯化法，后來(lái)發(fā)展了光氯化法。目前廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)的是熱氯化法。反應(yīng)器形式有內(nèi)循環(huán)式、蓄熱式、列管式和沸騰床等多種形式。1．（甲烷）天燃?xì)鉄崧然ㄌ烊細(xì)馀c氯氣反應(yīng)，經(jīng)水吸收氯化氫副產(chǎn)鹽酸后，用堿液除去殘余微量的氯化氫，再經(jīng)干燥、壓縮、冷凝、蒸餾得到產(chǎn)品。在工業(yè)操作中，為保持一個(gè)穩(wěn)定的自由基連鎖反應(yīng)，需要將溫度維持在380—450℃。為解決這一問題，在工業(yè)上已成功地采用了下列反應(yīng)裝置設(shè)計(jì)：大量循環(huán)甲烷或產(chǎn)生的氯代甲烷使用的多級(jí)反應(yīng)器，以保證足夠的進(jìn)料比；采用霧化四氯化碳或較低的氯甲烷為熱載體；采用流化床反應(yīng)器。C，反應(yīng)壓力19Kpa，反應(yīng)冷卻吸收、堿液除去氯化氫、蒸餾、壓縮精餾，分別除去三氯甲烷，四氯甲烷在塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品。這種氯化氫裝置與熱氯化系統(tǒng)結(jié)合生產(chǎn)甲烷氯代物的過程是一高效的過程。2．2生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述 分別來(lái)自燒堿車間、配氣站和反應(yīng)裝置的氯氣、天然氣和循環(huán)氣，按一定配比經(jīng)計(jì)量進(jìn)入混合器，混合均勻后進(jìn)入反應(yīng)器，進(jìn)行甲烷熱氯化反應(yīng)，反應(yīng)組成為：甲烷氯化物、氯化氫、過量的甲烷、惰性氣體和微量的游離氯。從碳黑分離器出來(lái)的反應(yīng)氣（70—90。反應(yīng)氣與計(jì)量后的吸收水，入第二膜式吸收器頂部進(jìn)行第二次吸收，反應(yīng)氣與稀酸入稀酸分離器，稀酸入第一膜式吸收器，反應(yīng)氣則進(jìn)酸霧分離器除去酸霧，進(jìn)入中和塔。反應(yīng)氣經(jīng)兩次水洗，除去酸霧（氯化氫含量低于1%），再進(jìn)行中和，中和塔用10%—20%的氫氧化鈉溶液除去反應(yīng)中殘余的氯化氫、游離氯、二氧化碳等。從中和塔塔頂出來(lái)的反應(yīng)氣，進(jìn)入干燥系統(tǒng)；堿液分離器底部的液體定時(shí)排放。干燥后的反應(yīng)氣，從干燥塔頂部出來(lái)進(jìn)入固堿中和器，除去硫酸干燥過程中生成的硫酸酸霧，—（表壓）。冷凝器管間所需的25。C的冷凍鹽水由冷凍崗位送給。循環(huán)氣經(jīng)熱交換器后，匯同二氯甲烷蒸餾一塔頂部來(lái)的一氯甲烷（該一氯甲烷經(jīng)過了氣液分離器，液體流回粗氯化液貯槽）氣體，一部分作為生產(chǎn)四氯化碳原料氣，—（表壓）返回氯化反應(yīng)器和調(diào)節(jié)硫酸干燥塔氣量。 2．2．2二氯甲烷生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖 水 15%的氫氧化鈉 第二膜式吸收器空冷器第一膜式吸收器中和塔稀酸分離器 天然氣 混合器 反應(yīng)器鹽酸分離器循環(huán)氣氯氣 98%的硫酸 循環(huán)氣 25℃冷凍鹽水粗氯化液貯槽冷凝器熱交換 器機(jī)后冷凝器緩沖罐壓縮機(jī)干燥塔 第三章 物料衡算和熱量衡算3．1 計(jì)算基準(zhǔn)以單位時(shí)間為基準(zhǔn)，按年工作330天，每天24小時(shí)，二氯甲烷小時(shí)生產(chǎn)量 Kg/h3．2 物料衡算和熱量衡算本反應(yīng)過程是強(qiáng)放熱反應(yīng)，由于放熱量大，如不采取措施控制反應(yīng)熱并及時(shí)移走，溫度會(huì)急劇升高，這樣會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的燃燒反應(yīng)，使反應(yīng)或使氯化物產(chǎn)生裂解反應(yīng)。1． 計(jì)算依據(jù)（1） （2） 原料組成 含Cl2 96%, CH495%.（3） 進(jìn)反應(yīng)器的原料配比（摩爾比） Cl2：CH4：循環(huán)氣=1：：（4） 出反應(yīng)器的比例CH2Cl2：CHCl3=1：（質(zhì)量比）(CHCl3+CCl4)/CH2Cl3=（摩爾比）（5） 操作壓力 （表壓）（6） 反應(yīng)器進(jìn)口氣體溫度 25oC,出口溫度420oC2．物料衡算 Cl2 反 CH3Cl 應(yīng) CH2Cl2CH4 器 CHCl3 CCl4HCl 假設(shè)循環(huán)氣不參與反應(yīng)，只起帶走熱量的作用。(KJ/kmol)輸入 CH4 Cl2 CO2 輸出 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl 量(kmol) ΔHf216。Σ反應(yīng)物UlΔHf216。 由于氣體溫度太高，直接進(jìn)入吸收器不利于氯化氫氣體吸收。1． 計(jì)算依據(jù) 進(jìn)口氣體420℃，組成和流量與反應(yīng)器出口相同；出口氣體80℃，（表壓）2． 熱量衡算定性溫度t=(420+80)/2=250℃250℃各物質(zhì)的（J/）物質(zhì) CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 CO2 N2 HCl CH4（J/） 熱負(fù)荷Q=W(T2T1) （3—4）=(+++++++)(42080) =106KJ/hLx2 Vy2 Vy2 Lx2 本設(shè)計(jì)用兩個(gè)石墨降膜吸收器串聯(lián)吸收，氣體經(jīng)一 膜吸收后再經(jīng)二膜吸收，吸收劑水先經(jīng)二膜吸收成稀酸 一 二 再去一膜吸收成高濃度酸。 Lx1 Vy1 Lx1 Vy1第一膜式吸收器(1).%（摩爾）,出口氣體氯化氫含量8%,% (2)一膜進(jìn)口氣體溫度80℃, 出口氣體溫度70℃, 二膜出口氣體溫度60℃(3).吸收水溫42℃(4).進(jìn)口氣體組成同反應(yīng)器出口(5).（表壓）(6).出口酸濃度28%（質(zhì)量），即16%（摩爾）(7).冷卻水進(jìn)口溫度25℃ 對(duì)并流高濃度氣體吸收，操作線方程為： L()=V() （3—5）解得：x2=即一膜進(jìn)口酸，需要的吸收劑用量： = =副產(chǎn)鹽酸的量：l0=V0（y2y1）/(x1x2 ) =()/ =吸收劑的單位耗用量（氣體入口處） l=L/V=()=被吸收的氯化氫氣體的量：wA=()=剩余氣體總量：=各氣體的含量：CH3Cl 100%=%CH2Cl2 100%=%CHCl2 100%=%CCl4 100%=%HCl ()/100%=%N2 100%=%CH4 100%=%CO2 100%=% 42℃氯化氫溶解成16%的鹽酸的溶解熱Φ=Q溶解==106KJ/h 在定性溫度t=(80+70)/2=75℃下的等壓熱容CP(KJ/Kmol.℃)CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl CH4 N2 CO2 Q= =(+++++++)(8070) =106KJ/h Q總=106+106=106KJ/h 假設(shè)冷卻水溫升8℃，則冷卻水耗用量 水的Cw= WW=106/8=103Kmol/h 第二膜式吸收器1． 計(jì)算依據(jù) (1)進(jìn)口氣體組成同一膜出口氣體組成 (2)進(jìn)口氣體溫度70℃，出口氣體溫度60℃ (3)% (4)吸收水溫42℃，冷卻水溫33℃ (5)(表壓)2． 物料衡算 需要吸收劑的量同一膜l= 得到稀酸的量 l0=V0(y2y1)/(x2x1) =()/() =吸收劑的單位耗用量l=被吸收的氯化氫氣體量：wa=()=剩余氣體總量：=各氣體含量：CH3Cl 100%=%CH2Cl 100%=%CHCl3 100%=%CCl4 100%=%HCl 100%=%N2 100%=%CO2 100%=%CH4 100%=%1. 熱量衡算42℃%的鹽酸的溶解熱Φ=Q溶解==6105KJ/h在定性溫度t=(70+60)/65℃下物質(zhì)的等壓熱容Cp(KJ/kmol.℃)CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl CH4 CO2 N2 Q= =(+++++++)(7060) =105Q總=105+105=105從一膜出來(lái)的冷卻水逆流進(jìn)入二膜，進(jìn)口溫度33℃其溫升：Δt=105/(103)=出口水溫：33+=℃3．2．4 中和塔（填料塔）1．計(jì)算依據(jù)（1）進(jìn)塔氣體組成同二膜出口氣體組成（2）用20℃，15%的稀氫氧化鈉溶液吸收,出塔堿濃度4%（質(zhì)量）（3）出塔氣體溫度60℃（4）出口氣體中無(wú)氯化氫和二氧化碳?xì)怏w入塔氣摩爾流量：WV=惰氣流量：G0==平均分子量：M=%+%+119,%+154%+%+44%+16%+28% =則入塔氣質(zhì)量流量：=入塔氣密度：ρV=()=15%和4%的氫氧化鈉溶液化為摩爾濃度：15%（質(zhì)量）=100%=%（摩爾）4%（質(zhì)量）=100%=%（摩爾）氫氧化鈉溶液耗用量：Wl=(+2)/(%%)=出塔氣中無(wú)氯化氫氣體和二氧化碳?xì)怏w，但帶出3