【正文】 層壓制品等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。 環(huán)氧氯丙 烯 的工業(yè)生產(chǎn)方法及選擇 目前，工業(yè)上環(huán)氧氯丙 烯 的生產(chǎn)方法主要 有丙烯高溫氯化法和乙酸丙烯酯法兩種。目前，世界上 90%以上的環(huán)氧氯丙烷采用此法進(jìn)行生產(chǎn)。 ~2 ~ 環(huán)氧氯丙 烯 的用途 氯丙烯作為一種重要的石油化工中間產(chǎn)品，一般不直接作為商品出售，主要是 用于生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷、丙烯醇、甘油、烯丙胺、烯丙酯等下游產(chǎn)品。能與乙醇、氯仿、乙醚、丙酮、苯、 甲苯、四氯化碳和石油醚混溶。二戰(zhàn)期間得到迅速發(fā)展 , 成為有機(jī)合成的重要中間體 ,其消耗量逐年增加。其主要用途是生產(chǎn)環(huán)氧氯 丙烷 ?；瘜W(xué)式： CH2=CHCH2Cl；分子質(zhì)量： ； 性狀：常溫下為無色液體，有辛辣味，易揮發(fā)。沸點(diǎn)： ℃；熔點(diǎn)： ℃；相對(duì)密度：液態(tài) （ 20/4℃） 蒸氣壓： (25)℃；溶解度：水中： 20℃時(shí) ：℃自然溫度： 390℃爆炸極限：下限 %，上限 %；油 水分配系數(shù)：辛醇/水分配系數(shù)的對(duì)數(shù)值： ；遇熱或明火有著火危險(xiǎn)，遇明火 可爆炸，危險(xiǎn)程度中等，能與 HNO H2SO哌嗪、乙二胺、氯磺酸， NaOH 發(fā)生激 烈反應(yīng)。精制后得氯丙烯產(chǎn)品，同時(shí)副產(chǎn) DD混劑 (1,2二氯丙烷和 1,3二氯丙烯 )，氯化氫氣體經(jīng)水吸收后得到工業(yè)鹽酸。 2CH2=CHCH2Cl +2HOCl→ ClCH 2CHClCH2OH + ClCH2CHOHCH2Cl (2,3二氯丙醇， 70%) (1,3二氯丙醇， 30%) 二氯丙醇水溶液與 Ca(OH)2或 NaOH 反應(yīng)生成環(huán)氧氯丙烷。缺點(diǎn)是原料氯氣引起的設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，對(duì)丙烯純度和反應(yīng)器的材質(zhì)要求高，能耗大，氯耗量高，副產(chǎn)物 多，產(chǎn)品收率低。 ~4 ~ 數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程簡述 ：經(jīng)各部熱交換后與反應(yīng)器的氯化物逆向進(jìn)行熱交換，使丙烯預(yù)熱至 360— 380℃，進(jìn)入氯化反應(yīng)器，與氯氣按配比為 5： 1的比例在反應(yīng)器中反應(yīng)，生成氯丙烯的的混合物，反應(yīng)溫度控制在 500℃，但不能超過 510℃。從塔釜出來的高氯化物進(jìn)入粗氯化物貯罐，再抽入精餾一塔進(jìn)行精餾除去輕組分，從塔釜的高沸物進(jìn)入精餾爾塔，除 1,2— Da， 1,3— De。 （ HCl）：從反應(yīng)出來的氣體中，與氯丙烯有相當(dāng)量的 HCl 氣體，在冷蒸塔塔頂和丙烯一同蒸出；在水洗塔中，通入不同濃度的鹽酸溶液在水洗塔的不同位置進(jìn)行噴淋，使得在塔釜出來的鹽酸質(zhì)量濃度達(dá)到 25%，進(jìn)入鹽酸貯罐，作為氯丙烯的副產(chǎn)物而銷售。 ：在 Cl2中有少量的 N2， N2是不活潑的氣體，不與原料或生成的產(chǎn)物進(jìn)行反應(yīng)，所以 N2 的量沒有變，也沒有給反應(yīng)帶來危險(xiǎn)和造成分離上的困難。 “ DD 混合劑”貯罐。結(jié)構(gòu)上要求能使氯氣和進(jìn)料丙烯快速的混合；不能存死角， ~5 ~ 清碳方便。按照化工廠的型式選擇長管式反應(yīng)器，這里有反應(yīng)的生產(chǎn)能力和快速混合所決定，采用噴射式混合器；在喉管與混合器連接的角度為 32o，在椎體與反應(yīng)器連接的椎角度為 300。 冷蒸塔 據(jù)物料平衡計(jì)算塔頂要求的工藝溫度為 40℃，塔釜要求的工藝溫度為 56℃。并且該塔分為蒸出和冷凝兩部分，在冷凝部分用丙烯蒸化氣體吸收熱來冷卻，溫度很低。并且用高壓的熱水進(jìn)行加熱。 ~6 ~ 3 計(jì)算 設(shè)計(jì)任務(wù)：年產(chǎn)量 4200 噸環(huán)氧氯丙烷 /年 設(shè)計(jì)依據(jù)： 300天計(jì)，每天 24 小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，即 7200 小時(shí) /年 ： 噸液氯 /1噸環(huán)氧氯丙烷 ： ：新鮮丙烯：丙烯 98%，丙烷 2% ； 循環(huán)丙烯 100% （ mol%） 液氯：氯氣 %，氮?dú)?2% 5. 中間產(chǎn)品規(guī)格： 3氯丙烯（ AC） ≥ 98%( CH2=CHCH3mol) 6. 原料配比： 氯氣：丙烯 =1： 7. 氯化反應(yīng)方程式及粗氯化物（反應(yīng)產(chǎn)物中除 C3=， HCl,N2外）組成 Xi(mol) CH2=CHCH3+Cl2— CH3CCl=CH2 +HCl % CH2=CHCH3+HCl— CH3CHCl– CH3 % CH3CH2CH3+Cl2— CH3CHCl– CH3 +HCl % CH2=CHCH3+Cl2— CH2=CHCH2Cl+HCl % CH2=CHCH3+Cl2— CH3CHClCH2Cl % CH2=CHCH3+2Cl2— CH2ClCH=CHCl+2HCl % 忽略 C3=在氯氣中的燃燒 8．進(jìn)料 Cl2和 C3=全部反應(yīng)掉（α =100%） 氯化 氯精 環(huán)化 總收率 75% 98% 64% 47% ~7 ~ 物料衡算 管式反應(yīng)器 1. 液氯進(jìn)料量： W 液氯 =4200ⅹ 103ⅹ 247。 M=247。 =247。此處 q=1。 θ －方程的根 。 15℃井水吸收劑。 ，氮?dú)馊芙馑?，塔頂蒸汽中水蒸汽飽和? 15%（ wt%），降至 5%排出。 ~19 ~ 計(jì)算： (1) 塔 頂 出 口 干 氣 量 : VN ，干 ,=vDvD, 粗氯vD,HCl==塔頂出氣帶水量 塔頂出氣帶水量 25℃水 )/(3 9 5 1 2 )(3 3 5 8 9 9 2 222hK m o lOPHOPHVwVSSOWH?????? 3)耗堿量： 3 5 . 7 8 5 k g /h401 3 . 1 9 90 . 0 5 ??? 根據(jù)以上公式 計(jì)算物料衡算表 表 堿洗塔的物料衡算表 組分 入塔尾氣(kmol/h) 噴淋液體(kmol/h) 塔頂排氣(kmol/h) 塔釜排氣(kmol/h) N2 C3= HCl H2O NaOH NaCl 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 反應(yīng)器熱量計(jì)算 5% RHH? 1H RH 2H 氯化物 500℃ 產(chǎn)物 355K 原料355K 25℃氯氣丙烯 ~20 ~ C3= +Cl2→ 2e+HCl C3= +Cl2→ 2a = C3= +Cl2→ 2a+HCl C3= +Cl2→ AC+HCl C3= +Cl2→ 1,2Da C3= +Cl2→ 1,3De Cl2 Cp=++= 355K CP=+= CP=(+)/2= C=3 355K CP=++= 2e 355K CP== 773K CP== CP=（ +） /2= 2a 355K CP=++ = 773K CP= CP=（ +） /2= AC 355K CP=+= 773K CP= CP=（ +） /2= 1， 2Da 355K CP=+= （液體） 773K CP=+= ~21 ~ CP液 =（ +） /2= （氣體） CP=+= 773K， CP= CP=（ +） /2= 1， 3De 355K CP=+= 773K CP= CP=（ + ） /2= C3O 355K CP=++= HCl 355K CP=+= 773K CP=+= CP=（ +） /2= 2Cl ： (25+)～ 355k T = t =℃ H 2Cl == 2N :（ 25+） k～ 773 k T = t = H 2N = = kal/h 3C? :設(shè) 3C? 預(yù)熱溫度為 t = 3552T? T =(355T)K pC =+ 210? 3552T? 510? 2355()2T? + 910? 3355()2T? H = pC (355T) 反應(yīng)焓的計(jì)算 ,riH 3e: 36CH + 2Cl → 23C H C H C H C l??+HCL () () 310 = kcal/h ~22 ~ 2a: 3CH 2CH 3CH + 2Cl → 33 CH CH Cl CH +HCl () () 310 = kcal/h 2e: 36CH + 2Cl → 23CH CC l CH??+HCL() () 310 = kcal/h 1,2Da: 2CH =CH 3CH + HCl → 33 CH CH Cl CH () () 310 = kcal/h 1,3De: 2CH =CH 3CH + 2 2Cl → 2C H C lC H =CH C l+2HCl() () 310 = kcal/h 綜上所得之和 ,riH = kcal/h 部分產(chǎn)物由 355k～ 773 k 焓值的變化 T =418K t =564K HCL: pC = 210? T+ 610? 2T 910? 3T = kcal/kmol?k H = 418= kcal/kmol?k 3C? : pC =+ 210? 510? 2T + 910? 3T = kcal/kmol?k H = 418= kcal/kmol?k 2e: pC =+ 210? 410? 2T + 610? 3T = kcal/kmol?k H = 418= kcal/ 2a: pC =+ 210? 510? 2T + 810? 3T = kcal/kmol?k H = 418= kcal/kmol?k 3e: pC =+ 210? 510? 2T + 810? 3T = kcal/kmol?k H = 418=?k 39。 氣體 (g)： 1,2Da: pC =+ 210? 510? 2T + 810? 3T = kcal/ ? = CT =577 k 在 355k～ 的變化過程中： T = t = R= r CTT T?= = ,p l p gCCR? =+ 1(1 )rT ?? +w[+ 1/3(1 )rT? 1rT? + 1(1 )rT ?? ] = 代入數(shù)據(jù)后得出 ,plC = kcal/ lH = = kcal/h gH = = kcal/h 03HC = 7500= kcal/h 1,2H Da? = lH + lH + 03HC =1,3De： 沸點(diǎn) ,355k～ ～ 773 k 變化過程是由液體（ l ）變氣體 (g)的變化 氣體 : pC =+ 210? 410? 2T + 610? 3T = kcal/ bcTT?? = = 3 . . lg 171 cp?? ???? = 3 6 6 .2 5 3 6 6 .2 5582rcT T??= ~24 ~ ,p l p gCCR? =+ 1(1 )rT ?? +w[+ 1/3(1 )rT? 1rT? + 1(1 )rT ?? ] 代入數(shù)據(jù)后得出,plC= += lH = =lH = =03HC = ( ) 310 = kcal/h 1,3H De? = lH + lH + 03HC = kcal/h 計(jì)算 2H 和 丙烯預(yù)熱溫度 39。 5=（ 4 1。 5= 經(jīng)園整大約 15mm,不銹鋼耐酸無縫鋼管（ YB80470） 內(nèi)徑 17mm 外徑 20mm 壁厚 3mm (1)環(huán)隙處丙烯線速度計(jì)算： CP=+ 105 6072+ 109 3553 = CV