年产50万吨甲烷氯化物的HCl吸收及盐酸解吸单元工艺设计

ABSTRACT
This design is production project design of 0.5 million tons methane chloride. At first, the methane chloride production project synopsis was introduced. Acccording to the basis condition, production scale, and raw material, and compared domestic for production present situation and each kind of production method fit or unfit quality degree, the methyl alcohol law production process of synthesis was determined. The process of this design includes: The hydrochloride responded unit, thechlorination response unit, purifies the unit, the hydrochloric acidabsorption and desorption the unit. In methyl alcohol law production process of synthesis of this design, (the hydrochloric acidabsorption and desorption the unit)its productiontechnical process, craft account book (including various craftsconstruction section main equipment bargain, thermal graduatedarm calculated) were introduced, and the sketchy computation to the mainequipment design and the lectotype has been advised. Finally the simple introduction to the raw material and the power consumption situationas well as the workshop cost estimate also has been recommend. I hope that simultaneously the trifle proposal, the solution measure to the environmentalprotection and the security aspect was put forward. The author has carried on the summary to the hydrochloric acidabsorption and desorption the unit design, to designed not to beimperfect place carries on has
敌百虫副产回收法山东轻工业学院2008届本科生毕业设计7是回收氯甲烷或作商品或再甲醇氢氯化法生产一氯甲烷是使甲醇气化后与来自氯化工序的尾气含hcl80体积分数按一定的比例混合进入氯甲烷反应器在75氧化锌水溶液的催化作用下反应生成一氯甲烷
年产 50 万吨甲烷氯化物的 HCl 吸收及盐酸 解吸单元工艺设计
6
山东轻工业学院 2008 届本科生毕业设计
是回收氯甲烷或作商品或再甲醇氢氯化法生产一氯甲烷是使甲醇气化后与来自 氯化工序的尾气[含HCl 80 %(体积分数) ]按一定的比例混合进入氯甲烷反应器, 在75 %氧化锌水溶液的催化作用下,反应生成一氯甲烷。生产物以水洗、碱洗、 干燥、压缩、液化,得成品[3 ] 。俄专利RU 2070188 介绍:在106～110 ℃、0～0. 3 MPa 下,甲醇和氯化氢进行脱氢氯化,随后将反应混合物蒸馏为氯甲烷及釜底产 物( HCl 的甲醇液) 。 本法中HCl 过量3 mol/ L ,并使母液甲醇形成饱和液,回收釜 底产品用于反应。 俄期刊中介绍了以铜- 铬尖晶石为催化剂,在含氧混合物中甲烷氯化制取氯 甲烷的有效方法。由于副产物HCl 被氯化成与甲烷反应的Cl2 ,Cl2 的利用率很高 [5 ] 。俄专利介绍了在微球面γ - 三氧化二铝存在时, 以氯化氢气相氯化甲醇制 取一氯甲烷的方法[6 ]。 生产方法主要是甲烷热氯化法，甲醇法基本是空白。经过 20 多年发展，直 至 20 世纪 90 年代初， 二氯甲烷和四氯化碳大部分采用甲烷法，氯仿则以氯油法 为主、甲烷法为辅，一氯甲烷除为农药副产品外，主要是几家有机硅厂采用甲醇 液相催化氢氯化法生产。国内甲烷氯化物生产普遍存在着规模小、布点分散、原 料路线不合理、生产技术落后、设备腐蚀严重、开工率低、产品质量差、消耗高 等缺点，大大落后于国外先进水平。1993 年后，浙江巨化引进日本德山技术的 30kt/a 甲醇法甲烷氯化物装置和上海氯碱总厂引进意大利 TECNIMONT 的以 C1～C3 废氯烃为原料生产 10kt/a 四氯化碳(联产 5kt/a 四氯乙烯)装置相继投产， 开创了我国甲烷氯化物生产水平向国际水平靠近的新纪元。此后，浙江巨化引进 德山技术的第二套甲烷氯化物装置(规模为 45kt/a)、江苏梅兰采用 Stauffer 技术 的 30kt/a 和 40kt/a 两套甲烷氯化物装置相继投产； 以四川鸿鹤化工厂为代表的甲 烷法甲烷氯化物装置进行了改扩建并在技术上取得了长足的进步； 泸州化工厂对 以甲醇为原料采用液相催化氢氯化法及热氯化法生产氯仿和四氯化碳的国内工 业化技术开发也取得了成功； 江西星火化工厂采用甲醇液相催化氢氯化生产技术 为有机硅配套的 50kt/a 氯甲烷装置于 2001 年底投产，单台反应器能力达到了 25kt/a，其总体水平达到国际水平。到 2003 上半年，我国甲烷氯化物总能力已达 到 380.65kt/a，其中一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳生产能力分别为 112.5 kt/a、90.6 kt/a、107.6 kt/a、69.95kt/a。包括正在建设和决定建设的项目（不包括 已停产、 停建及规划的项目） ，预计到 2005 年我国甲烷氯化物总生产能力将达到 889.15kt/a， 其中一氯甲烷、 二氯甲烷、 氯仿、 四氯化碳分别为 268.5kt/a、 222.1kt/a、 314.1kt/a、84.45kt/a。
5
山东轻工业学院 2008 届本科生毕业设计
第一章
1.1 甲烷氯化物简介
项目背景简介
甲烷氯化物是包括一氯甲烷（氯甲烷） 、二氯甲烷、三氯甲烷（也称氯仿） 、 四氯化碳四种产品的总称，简称 CMS。是有机产品中仅次于氯乙烯的大宗氯系 产品，为重要的化工原料和有机溶剂。甲烷氯化物包含一氯甲烷,二氯甲烷,三氯 甲烷和四氯化碳,是重要的有机化工原料和溶剂。 自 20 世纪 30 年代工业化生产以来，已成为国民经济基础产业之一,是氯碱 企业平衡氯气的一类重要产品。 近年来,随着国民经济的快速发展和甲烷氯化物应用领域的进一步拓展,国内 甲烷氯化物的生产和消费已得到高速发展。 其中： (1)一氯甲烷，俗称氯甲烷，也叫甲基氯。主要用于生产甲基氯硅烷、四甲 基铅、甲基纤维素。少量用于生产季胺化合物、农药，在异丁橡胶生产过程中做 溶剂。 四氯化碳转化一氯甲烷工程是以热氯化车间的副产物四氯化碳和氯化氢为 主要原料，与甲醇反应生成一氯甲烷。实现有害物四氯化碳的有效转化利用。 (2)二氯甲烷与氢氧化钠作用生成甲醛。工业中，二氯甲烷由天然气与氯气 反应制得，经过精馏得到纯品，是优良的有机溶剂，常用来代替易燃的石油醚、 乙醚等，并可用作牙科局部麻醉剂、制冷剂和灭火剂等。对皮肤和粘膜的刺激性 比氯仿稍强，使用高浓度二氯甲烷时应注意。 (3)三氯甲烷是四种甲烷氯化物的一种，是重要的有机氯产品，可广泛应用 于制冷剂，氟塑料，医药，染料，防火剂等生产，也是良好的溶剂和萃取剂，为 了保护大气臭氧层， (4)四氯化碳绝大部分用于生产 CFC-11 和 CFC-12， 少量用于溶剂和清洗剂。 根据《蒙特利尔议定书》伦敦修正案，我国自 2010 年 1 月 1 日起完全停止四氯 化碳的生产和消费。
作 者 姓 名 专 业 指导教师姓名 专业技术职务
李树杰 化学工程与工艺 郭 宁 副教授
目
摘
录
要……………………………………………………………1 第一章 项目背景简介 …………………………………………3
1.1 甲烷氯化物简介………………………………………………………3 1.2 甲烷氯化物生产方法简介……………………………………………3 1.3 产品的市场需求状况…………………………………………………4 1.3.1 一氯甲烷的市场需求 ………………………………………………4 1.3.2 二氯甲烷的市场需求………………………………………………5 1.3.2 三氯甲烷的市场需求 ………………………………………………5
1.2 甲烷氯化物生产方法简介
国际上拥有甲烷氯化物生产技术的有美国道化学、美国锻冶材料、日本信越 化学、法国阿托化学、英国 ICI、荷兰阿克苏、日本德山曹达公司等。原料路线 以甲醇法为主， 甲烷法为辅； 生产方法有热氯化法、 液相光氯化法、 液相催化法。 热氯化以美国道化学为代表、 液相光氯化法为法国阿托公司专有技术、液相催化 氯化法为日本德山曹达公司的专有技术。 我国甲烷氯化物生产始于1965年，主要方法是甲烷氯化法。甲烷氯化法是将 甲烷在高温下通氯气进行氯化,氯化产物经水吸收除去氯化氢,再经压缩、冷凝分 离出未反应的甲烷后,分馏即得成品氯甲烷和多氯化物[1 ] 。敌百虫副产回收法
第二章
生产方案的确定 …… …………………………………6
2.1 生产规模………………………………………………………………6 2.2 原料路线确定的原则和依据…………………………………………7 2.3 氯甲烷的生产方法……………………………………………………7 2.3.1 生产原理 ……………………………………………………………7 2.3.2 工艺流程 ……………………………………………………………7 2.4 工艺技术方案的选择…………………………………………………9
第八章 车间成本估算 ………………………………………… 29 第九章 设计体会和收获……………………………………………29
参考文献…………………………………………………………30 致谢…………………………………………………………31
山东轻工业学院 2008 届本科生毕业设计
摘
要
本设计主要是对 50 万吨甲烷氯化物生产项目的设计。首先是对甲烷氯化物 生产项目的简介，然后根据生产规模、原材料等条件，通过比较国内为生产现状 和各种生产方法的优劣程度，确定了甲醇法生产合成路线。该工艺主要分：氢氯 化反应单元、 氯化反应单元、 精制单元、HCl 吸收及盐酸解吸单元。 在此设计中， 对 HCl 吸收及盐酸解吸单元：主要介绍了其生产工艺流程、工艺计算书（包括 各工艺工段主要设备的的物料衡算、热量衡算）并对主要设备的设计及选型作了 粗略的计算。 最后还对原材料及动力消耗情况以及车间成本的估算作了简单的介 绍。同时还对环境保护与安全方面提出了些许建议和解决措施。 作者对 HCl 吸收及盐酸解吸单元进行了设计。对设计中的不完善处进行了 分析并提出了解决方案， 我希望该方案能对今后的甲烷氯化物工艺设计及甲烷氯 化物生产实践起到参考作用。 关键词 甲烷氯化物 工艺设计 解析 吸收
第五章
主要设备的工艺计算及选型…………………………18
5.1 汽提塔的设计及选型 ……………………………………………18
5.1.1 筒体厚度计算………………………………………………………18 5.1.2 封头厚度计算………………………………………………………19 5.1.3 塔体高度计算………………………………………………………19 5.1.4 塔体上各项载荷计算………………………………………………20 5.2 主要设备一览表………………………………………………………22
第六章
原材料、 动力消耗定额及消耗量………………………24
6.1 原材料、辅助材料消耗定额及消耗量………………………………24 6.2 公用工程消耗量………………………………………………………25
第七章
环境保护与安全措施……………………………………25
7.1 本装置的主要环境污染源及主要污染物……………………………25 7.1.1 废水…………………………………………………………………25 7.1.2 废气…………………………………………………………………26 7.1.3 固体废物……………………………………………………………26 7.1.4 噪声…………………………………………………………………27 7.2 环境污染及污染防治措施……………………………………………27 7.2.1 水污染防治措施……………………………………………………27 7.2.2 大气污染防治措施方案……………………………………………27 7.2.3 固体废弃物处置措施方案…………………………………………28 7.2.4 噪声防治措施………………………………………………………28 7.2.5 其他环境保护措施…………………………………………………28
第三章
生产工艺流程介绍……………………………………10
3.1 工艺流程说明…………………………………………………………10 3.1.1 工艺原理及工艺流程简述……………………………………………………………11
4.1 物料衡算………………………………………………………………11 4.1.1 对整个工艺流程进行物料计算……………………………………11 4.1.2 对 HCl 吸收及盐酸解吸单元物料衡算……………………………13 4.2 热量衡算………………………………………………………………15 4.2.1 对 HCl 吸收及盐酸解吸单元能量衡算……………………………17
4
山东轻工业学院 2008 届本科生毕业设计
analyzed and proposed the solution,this plan will be able to the next methane chloride technologicaldesign and the methane chloride production practice referencefunction. Key words: methyl chloride; process design chloromethane; absorption ； desorption.