万吨年丙烯基氯生产项目设计

32.74
1.40
0.47
120.36
1.50
1.88
1,3-二氯丙烯 0.961 二氯丙烯 氯丙烯 0.039 丙烯 0.0695 氯化氢 0.1830 水 0.7474
1
2-氯丙烯 0.951 氯丙烯 氯丙烯 0.049
35.59
1.40
107.63
对反应过程工艺的改进
200 ℃ 50 ℃ 25 ℃ -15.5 ℃ 545 ℃ 530 ℃ 511 ℃
4-热量匹配后改进装置
经济评价
►设备费用 ►使用Lang因子法计算建厂费用 使用Lang因子法计算建厂费用 ►生产成本 ►赢利分析 ►结论
单元设备价格估算
►基本方法：根据设备的特性参数，决定
设备的基准价格； ►塔设备、热交换器和泵的估算方法来源 于Chemical Engineering，其他设备的价 Engineering，其他设备的价 格估算公式来源于Douglas，这些公式 格估算公式来源于Douglas，这些公式 系Douglas回归了Guthrie的数据所得； Douglas回归了Guthrie的数据所得； ►所有公式得到的单价为美元。
1
（2）丙烯氧氯化法
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
丙烯氧氯化法是以丙烯、氯化氢和氧在 丙烯氧氯化法是以丙烯、氯化氢和氧在 丙烯 碲催化剂存在下，进行气相反应制取。 碲催化剂存在下，进行气相反应制取。 • 合成反应式 合成反应式： CH2=CHCH3+HCl+HCl+1/2O2 →CH2=CHCH2Cl+H2O △H=- 218kJ/mol
1
背景资料
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
产品： 产品：氯丙烯 • 名称：3-氯-1-丙烯（3-chloro-1-propene） 3-氯丙烯（3-chloropropene） 烯丙基氯（Allyl chloride） • 化学式：CH2=CHCH2Cl • 分子量：76.50 • 理化性质：常温为无色液体，有腐蚀性和刺激性气 味，易燃，有毒。 性质活泼，能发生氧化、加成、 聚合、水解、氨化、氰化、酯化等反应。 微溶于水 ，与乙醇、氯仿、乙醚和石油醚混溶。
一万吨/ 一万吨/年丙烯基氯生产 项目设计
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
1
崔 健 卢英妹（2006级硕士） 卢英妹（2006级硕士 级硕士） 指导教师 李秀喜
主要内容
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
一、背景资料 二、可行性研究和市场评价 三、工艺描述和过程模拟 四、过程模拟结果 五、经济评价
设备清单-分离过程工艺 分离过程工艺
主要设备项 Pump（P1P3（A/B） Simple HX （E1-E5） Compressor （C1-C2） Distillation (T1) Distillation (T2) Distillation (T4) Distillation (T5) Distillation (T6) Flash（F1） 1.50（Top Tray Pressure） 1.30 1.40 1.40 1.40 1.50 最大操作压力 (bar) 15.00 3.50 1025 最大热负荷 (MJ/h) 其他设计参数 Power(motor)=2.5kW Heat Transfer Area=52.0 m2 C1：Outlet Pressure=12.0bar C2：Outlet Pressure=20.2bar Number of Stages=23 Feed Tray=11 Number of Stages=5 Feed Tray=1/5 Number of Stages=16 Feed Tray=7 Number of Stages=30 Feed Tray=52 Number of Stages=32 Feed Tray=16
3500 300
Heat Transfer Area=100.0 m2 Heat Transfer Area=50.0 m2 C1：Outlet Pressure=10.0bar C2：Outlet Pressure=19.8bar
单元设备价格估算－ 单元设备价格估算－以换热器和精馏塔为例
热交换器的价格CE为基准价格Cb和型式因子FT，压力因 热交换器的价格CE为基准价格Cb和型式因子FT，压力因 子Fp，材料因子Fm的乘积，即 Fp，材料因子Fm的乘积，即 CE=CbFTFpFm 1.Cb是碳钢浮头式管壳式热交换器，设计压力为700kPa时的基 1.Cb是碳钢浮头式管壳式热交换器，设计压力为700kPa时的基 准价格（A 准价格（A为换热面积） Cb=exp（8.202+0.01506（lnA）+0.06811（lnA） Cb=exp（8.202+0.01506（lnA）+0.06811（lnA）2） 2.热交换器型式因子FT 2.热交换器型式因子FT 取浮头式换热器，FT=1.0 取浮头式换热器，FT=1.0 3.压力因子Fp， 3.压力因子Fp， 压力p=700~2100kPa， 压力p=700~2100kPa，Fp=0.8955+0.04981lnA 4.材料因子Fm 4.材料因子Fm Fm=g1+g2（lnA） Fm=g1+g2（lnA） g1、g2为热交换器材质因子系数，材质取不锈钢18-8， g1、g2为热交换器材质因子系数，材质取不锈钢18g1=1.991， g1=1.991，g2=0.15984
1
氯丙烯的应用和用途
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
• 一种重要的石油化工中间产品，一般不直接 作为商品出售； • 主要用途生产环氧氯丙烷 环氧氯丙烷；合成甘油和合成 环氧氯丙烷 树脂的原料，其余用来生产丙烯醇、烯丙胺 和药物等。
1
应用
氯丙烯的生产方法
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
• 副反应：
CH2=CHCH2Cl+Cl2→ClCH=CHCH2Cl+HCl CH2=CHCH3+Cl2→CH2ClCHClCH3 CH2=CHCH2Cl+Cl2→CH2=CClCH2Cl+HCl CH2=CHCH3+Cl2→CHCl=CHCH3+HCl CH2=CHCH3+Cl2→CH2=CClCH3+HCl CH2=CHCH3+3Cl2→3C+6HCl
1
• 本设计采用的工艺 对比上面两种生产方法，高温氯化法 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 虽然要求原料纯度比较高，单程转化率也 较低，但是它的生产工艺比较成熟，对设 备的腐蚀较小。 而丙烯氧氯化法虽然转化率高，能耗 低，但是要求使用碲、五氧化二矾等作催 化剂，腐蚀大，对材质要求高。 综合考虑各个方面的因素，本设计采 用高温氯化法进行氯丙烯的生产。
（１００％） １００％）
1
质量流量 （t/h） ） 3.19 1.40
产品物流参数
温度 压力 物流 0011 0010 1010 1101 ℃ ） 0100 （bar） 1011 ） （ 0001 S22 （氯丙烯产 品流） 品流） S19 （ 2－氯丙 － 烯产品流） 烯产品流） S23 （ 二氯丙烯 产品流） 产品流） S8 (氯化氢产品 氯化氢产品 流) 55.10 1.40 摩尔流量 （Kmol/h） ） 15.46 摩尔组成 氯丙烯 1.000 2-氯丙烯 3.208E-05 氯丙烯
设备清单-反应过程工艺
主要设备项 Reactor （R1） Pump（P1） （A/B） Simple HX （E1） Simple HX （E2） Simple HX （E3） Simple HX （E4） Simple HX （E5） 最大操作压 最大热负荷 (MJ/h) 力 (bar) 4.50 15.00 3.50 3.50 3.50 3.50 4.50 1025 5400 Heat Transfer Area=52.0 m2 2850 Heat Transfer Area=57.0 m2 2188(Normal duty) Power(motor)=2.5kW 其他设计参数
设备清单设备清单-深冷工艺
主要设备项 最大操作压 力 (bar) Simple HX （E1） Simple HX （E2） Simple HX （E3-E6） Compressor （C1-C2） Flash （F1） 0.60 15.0 最大热负荷 (MJ/h) 16500 其他设计参数
25.0 1.0
1
• 工艺原理 工艺原理：丙烯和氯在高温（470～500℃）下反 应，氯主要取代丙烯β位的氢原子，而几乎不发生 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 双键上的加成反应，反应式如下： • 主反应 主反应：
CH2=CHCH3+Cl2→CH2=CHCH2Cl+HCl ∆H1= -112kJ/mol
1ຫໍສະໝຸດ Baidu
价格及需求
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
• 氯丙烯的价格与宏观经济形势关系密切，也 与客户的需求有关； • 由于生产工艺流程较长和氯气严重不足等多 方面原因，国内氯丙烯的生产一直处于低谷 ； • 近年来下游产品特别是环氧树脂生产装置相 继建成投产，国内氯丙烯市场前境乐观； • 据专家预测，我国环氧树脂用量今后十年以 年均25%的速度增长，给氯丙烯生产提供了 巨大的发展空间。
1
（3）两种生产方法的优缺点比较
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
• 高温氯化法（90％的装置采用此法） 高温氯化法（ 的装置采用此法） 的装置采用此法 原料：丙烯、氯气 优点：生产过程灵活，工艺成熟，操作稳定，腐 蚀小 缺点：要求原料纯度高，单程转化率低， 能耗高 • 氧氯化法 原料：丙烯、氯化氢和氧 优点：可用90%粗丙烯，转化率高，能耗低 缺点：使用碲、五氧化二矾作催化剂，腐蚀大， 材质要求高
1
目前和未来的价格
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
产品名称 规格型号 生产企业 氯丙烯 氯丙烯 氯丙烯 一级 二级 优级 巴陵石化 巴陵石化 巴陵石化
出厂价 单位 12000 11000 元/吨 元/吨 元/吨
12200
1
陶氏自07年 月 日起提高烯丙基氯等产品价格 日起提高烯丙基氯等产品价格， 陶氏自 年1月1日起提高烯丙基氯等产品价格， 烯丙基氯涨价0.04美元 磅 。 美元/磅 烯丙基氯涨价 美元
1
可行性研究和市场评价
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
我国生产氯丙烯 氯丙烯的总能力为12.6万t/a，主要 氯丙烯 万 生产厂家及能力为： • 齐鲁石化股份有限公司氯碱厂 3.2万t/a 万 • 巴陵石化有限责任公司环氧树脂事业部 4.4万t/a 万 • 东营市联成化工公司 3.0万t/a 万 • 东营金岭集团 2.0万t/a 万
（1）丙烯高温氯化法 （2）丙烯氧氯化法
1
（1）丙烯高温氯化法
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
• 我国生产氯丙烯的企业大多采用丙烯高温氯 化法。该法是美国Shell公司于1948年开发； • 工艺流程：丙烯与氯气经干燥处理，以(4～ 5)：1(摩尔比)的比例混合，再预热至350— 400℃后进入反应器，在470～500℃进行氯化 反应，生成氯丙烯和氯化氢气体； • 生成的混合气体经分离、精制、得到精氯丙 烯产品，同时副产品D—D混剂(1，2—二氯 丙烷和1，3—二氯丙烯的混合物)； • 反应的尾气—氯化氢气体用水吸收后得到工 业盐酸。
工艺描述和过程模拟
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
• 生产方法：高温氯化法 生产方法： • 原料： 丙烯 氯气 原料： • 产品: 氯丙烯>99.9% 产品 氯丙烯 2-氯丙烯 氯丙烯>95%，2,3-二氯丙烯 二氯丙烯>95%， 氯丙烯 ， 二氯丙烯 ， 盐酸31.5wt% 盐酸 • 反应条件 (1) 反应温度 500℃左右 反应温度: ℃ (2) 丙烯 氯气摩尔比（约4：1） 丙烯/氯气摩尔比 氯气摩尔比（ ： ） (3) 反应压力 3.58bar
1
1-反应过程工艺
2-分离过程工艺
S19 S22
S23 S8
2-分离过程工艺
S19 S22
S23 S8
3-制冷工艺（Refrigeration Loop）
过程模拟
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
进料物流参数
组成 丙烯 氯
（１００％） １００％）
温度 压力 摩尔气 物流 ） （ ℃ ） （bar） 相分率 1 2 25 25 11.7 6.44 1.0 1.0