年产一万吨氯丙烯生产过程设计

《化工过程分析和合成设计》课题设计计算

分析优化报告书

《Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Process》Analysis and optimization Report

年产一万吨氯丙烯生产过程设计 Study on Process Flow Design of 10,000 Tones Allyl

Chloride Production

梁剑斌 陶亮

指导老师 李秀喜 副研究员

专业名称 化学工艺

年 级 2008级硕士

单位名称 化工与化工学院

2009年3月

目录

1.概述 (1)

1.1产品介绍 (1)

1.2国内外生产与消费情况 (2)

1.3市场分析及预测 (2)

2．氯丙烯的生产工艺及方案选择 (3)

2.1氯丙烯的生产工艺 (3)

2.1.1 丙烯高温氯化法 (3)

2.1.2丙烯氧氯化法 (3)

2.2 本设计生产方案的选择 (3)

2.3氯丙烯的生产设计 (4)

2.3.1 预处理阶段 (4)

2.3.2 氯丙烯生产阶段 (4)

3. 生产工艺的概念设计 (6)

3.1工艺流程分析 (6)

3.2 氯丙烯的生产流程 (7)

3.3 工艺优化及分析 (8)

3.2.1反应部分 (8)

3.2.2分离部分 (9)

3.3 流程模拟结果 (9)

4. 经济衡算 (13)

4.1 设备成本估算 (13)

4.1.1 单元设备价格估算 (13)

4.1.2精馏塔塔体及平台扶梯 (14)

4.2建厂费用的估算 (15)

4.3生产成本的估算 (16)

4.4 总操作费用的估算 (16)

4.5 赢利分析 (17)

5 结论和建议 (18)

5.1结论 (18)

5.2建议 (18)

参考文献 (19)

1.概述

1.1产品介绍

本项目的目标产品俗称氯丙烯，正式名称为3-氯丙烯(3-chloropropene)或烯丙基氯(allyl chloride)，分子式为：H2C=CH-CH2Cl，具体物性见表1.1：

表1.1 氯丙烯的理化性质

项目数据项目数据分子量76.53 密度，g/mL 0.327

相对密度d2040.9382 蒸气密度（空

气=1）

2.64

折射率n20D 1.4160 表面张力，

10-3N/m(15℃)

28.9

液体粘度，mPa·s (20℃) 0.336 介电常数（液

体，20℃）

8.2

蒸发潜热，kJ/mol (101.3kPa) 29.04 偶极矩（气体） 1.98×10-1

2

燃烧热，kJ/mol

（蒸气）

1844.31 凝固点，℃-134.5

比热容，J/(g·℃)

(蒸气，100℃)

0.962 临界温度，℃240.7

燃点，℃392 临界压力，kPa 4710

燃烧极限，%（体积）（空气中）

3.28~11.1 5

氯丙烯是一种重要的有机化工中间产品，它与次氯酸反应再经碱处理生成环氧氯丙烷。环氧氯丙烷是合成甘油的中间体，也是生产环氧树脂、氯醇橡胶、表面活性剂、稳定剂、医用药品等的重要原料。还能与乙醇、氯仿、乙醚、丙酮、苯、甲苯、四氯化碳和石油醚混溶。可发生氧化、加成、取代、烷基化等多种反应，使其在医药、农药、香料、塑料阻燃、有机合成等方面具有广泛的应用。因此氯丙烯是生产甘油、环氧氯丙烷、丙烯醇等的有机合成中间体，也是农药、医药的原料。还可用作合成树脂、涂料、胶黏剂、增塑剂、稳定剂、表面活性剂、润滑剂、土壤改良剂和香料的原料。氯丙烯自从本世纪40年代

合成以来，在有机合成、医药、农药、合成树脂等工业被广泛应用。由于氯丙烯是含氯的烯烃化合物，具有氯有机化合物和烯烃的重要特征，而且其氯原子与双键相隔一个饱和碳原子，很容易进行亲核取代反应。利用其化学性质，可制成重要的石油化工原料。

1.2国内外生产与消费情况

1945年，美国壳牌化学公司首次开发成功丙烯氯化法工业生产技术，并于1948年建成9.1万吨工业装置，开始了氯丙烯的大规模生产。1960 年以来，日本、前苏联、西欧、东欧相继建造许多氯丙烯工业装置，产量不断增加，80 年代中期，前苏联科学院与日本昭和电工公司又开发了丙烯氧氯化法的生产工艺。自20世纪80年代以来，氯丙烯因其下游产品环氧树脂的应用开发日新月异，需求快速增长，当前全球氯丙烯生产能力约112万吨，年产量90万吨。

氯丙烯自从本世纪40年代合成以来，在有机合成、医药、农药、合成树脂等工业被广泛应用。我国自70年代开始生产氯丙烯，生产厂家主要分布在沈阳、济南、岳阳、上海等地的化工厂或石油化工厂。目前，我国生产氯丙烯的总能力为12.6万t/a。主要生产厂家及能力分别为：齐鲁石化股份有限公司氯碱厂，3.2万t/a；巴陵石化有限责任公司环氧树脂事业部，4.4万t/a；东营市联成化工公司，3.0万t/a；东营金岭集团，2.0万t/a。

1.3市场分析及预测

近几年，由于我国环氧氯丙烷开工率不高，产不足需，而各行业对于环氧氯丙烷需求增长迅速，环氧氯丙烷进口量呈上升趋势。我国环氧氯丙烷2001年实际产量仅 4.5万吨，故每年需进口一定数量满足国内需求。1999～2001年进口量分别为2.46万吨、2.54万吨、3.55万吨，进口量呈逐年上升趋势。实际上环氧氯丙烷下游产品环氧树脂仅2001年就进口11.4万吨，折合成环氧氯丙烷为8万吨。近两年环氧氯丙烷进口量大幅增长，2002年我国共进口4.367万吨，比上年增长23.1％。国内环氧氯丙烷消费缺口还表现在环氧树脂的大量进口上，2002年我国共进口环氧树脂16.186万吨，比上年增长28.8％，折合环氧氯丙烷约11.32万吨。因此，大力发展我国环氧氯丙烷生产十分迫切。而且专家预计未来5年我国环氧树脂需求仍将保持相当高的增长速度。

氯丙烯是有机合成的一个重要中间体，可以用作农药、医药、涂料、丙烯醇、塑料以及合成树脂等原料。由于生产工艺流程较长和氯气严重不足等多方面原因，在国内氯丙烯的生产一直处于低谷，同时也限制了下游产品的发展。近年来下游产品特别是环氧树脂生产装置相继建成投产，国内氯丙烯市场前景乐观，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