万吨年氯丙烯生产过程设计

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解决方案
5.是不是能甩掉制冷系统，原因是该制冷 系统造价高，运行成本高，能耗高。
可以甩掉目前的制冷系统，但是 新的流程也是需要进行制冷来补充部 分装置需要的冷，相比起来，新的制 冷设备冷能品位要低很多，而且考虑 用废热制冷，节约能源。 尝试使用低温水制冷，使用溴化锂 吸收式制冷得8℃左右冷水。
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TWRS制冷流程
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设计目标
生产方法：高温氯化法 ; 产量：1万吨/年； 原料：丙烯>98%，氯气 ; 产品: 氯丙烯>99.9%，2-氯丙烯>95%，2,3-二 氯丙烯>95%， 盐酸 31.5wt%。
分析近几年数据，市场对于环氯丙烷的需求在不久的将来 将达到饱和，而且国内对于环氧氯丙烷生产发明了甘油法。国 内丙烯高温氯化法比国外丙烯高温氯化法的总收率低，丙烯消 耗定额普遍高，一般高出30%左右。这就要求我们再设计好流 程的同时，更要注意优化和革新，使得设计有竞争力。
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解决方案
6.反应器高温反应物没有利用，可否可以为进料提供热量？ 反应器反应热量衡算 生成氯丙烯的反应热为112.21 kJ/mo1; 2- 氯丙烯的反应热为121.42 kJ/mol; 2, 3 - 二氯丙烯的反应热为213.54 kJ/mol。 反应产物中粗氯丙烯为 HCL 17 kmol/hr PROPY-01 70.7 kmol/hr ALLYL-01 11.9 kmol/hr 2-CHL-01 1.7 kmol/hr 2,3-D-01 1.7 kmol/hr 反应器的反应温度为500 ℃, 选基准温度为0 ℃。
塔顶部分冷凝器
0.35MMkcal/hr
节能
塔顶温度 -8.7℃ 全冷凝需要-50℃进料 塔底温度 103.9℃
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解决方案
2.进入分馏系统，使用深冷分离，是不是有必要？
项目 氯化氢 丙烯 进料(kg/hr) 619.8 2795.1 塔顶出料(kg/hr) 塔底出料(kg/hr) 619.8 2975.1 trace trace
6.反应器高温反应物没有利用，可否可以为进料提供热量？
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解决方案
1.对丙烯预分是不是一定需要三个塔（包括一 个闪蒸塔）？
将原来两个预分塔和一个闪蒸罐合并成一个塔，即预分塔， 其塔顶蒸出丙烯和氯化氢。
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解决方案
2.进入分馏系统，使用深冷分离，是不是有必 要？
塔操作参数 塔板数 20 进料板 12 回流比 0.5 操作压力 5bar 塔底用釜式再沸器 -0.19MMkcal/hr
制冷
液氯 丙烯
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解决方案
4.回流丙烯，是否需要一定要液化才可以保证其质量？ 文献认为，丙烯在冷却到-5℃以后可以利用分子筛脱 水，使得丙烯进料中的水含量足够低，（数值）。故 将其液化是没有必要的。但是冷却到-5℃依然是不容 易的。但是大股丙烯要冷却到-5度依然是不容易的。
回流丙烯流程如下（先冷却到0度闪蒸，再和丙烯 低温料混合）
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项目背景
3.生产方法？
选定高温氯化法
高温氯化法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 设备的腐蚀相对较小，90％的装置采用这种生产 方法，而丙烯氧氯化法虽然转化率高，温度低， 但是要求使用碲、五氧化二矾等作催化剂，反应 压力高，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。
氯丙烯
2-氯丙烯
910.7
130.1
0.1
22.9 trace
9wenku.baidu.com0.6
107.1 188.6
2，3-二氯 188.6 丙烯
核算预分馏塔顶操作温度，决定塔顶采用 部分冷凝回流，可以得出塔顶氯丙烯几乎 无跑损。其塔进料和塔顶操作温度都不算 低。故认为没有必要进行深冷。
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解决方案
2.进入分馏系统，使用深冷分离，是不 是有必要？
但是这样会给我们带来一个新的问题。 就是塔顶出料很大，需要用水来吸收盐酸变 得很难，需要盐酸吸收塔30块理论板。但是 我们认为，相对超高的制冷费用，对吸收塔 的初期投资较大是可以接受的，因为他带来 的是节省大量制冷费用和购买压缩机的费用。
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解决方案
3.利用进料丙烯和液体氯气的冷量具体流 程如下
丙烯出料-17℃去与 回流丙烯混合
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第二部分 流程分析
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2.出料热量没 有得到利用
6.先冷后加热为了 配合吸收盐酸，不 合理(-56到25℃)
1.低温冷能没有 得到充分利用
4.低温分离 (-50℃)能耗高
3.将返回料 液化，耗能
5.没有必要一定要三个塔
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问题的提出
1.对丙烯预分是不是一定需要三个塔（包括一个闪蒸塔）？ 2.进入分馏系统，使用深冷分离，是不是有必要？ 3. 由于丙烯和氯气都是液态进料，携带大量冷量。原流程中，直 接进料不但没有利用其冷量，反而增加了炉子加热负荷； 4.回流丙烯，是否需要一定要液化才可以保证其质量？ 5.是不是能甩掉制冷系统，原因是该制冷系统造价高，运行成本 高，能耗高。
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项目背景
2.为什么？
市场有需求。 氯丙烯主要需求还是在作为环氧氯丙烷的中间 体，从最近几年数据来看，国内还在进口环氧氯 丙烷。这就推动了氯丙烯的需求增加。
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项目背景
3.生产方法？
a.高温氯化法 过量的丙烯和氯气，在无催化剂、高温500℃左右条件下，氯 直接置换丙烯甲基上的氢原子而得氯丙烯。反应方程式为： CH2＝CH-CH3 + Cl2 → CH2=CH-CH2Cl + HCl 纯度在98%以上的丙烯经干燥、预热至280～320℃，与冷氯 气按量比为(4～5)：1送入混合器进行混合后进入反应器。
b.丙烯氧化氯化法 丙烯、氯化氢和氧气在碲催化剂存在下反应生成氯丙烯。反应 方程式为： CH2CHCH3 + HCl +0.5O2=CH2CHCH2Cl + H2O。 新鲜丙烯、氧气、氯化氢和循环气体(二氯丙烷反应器产物)按 量比n(丙烯)∶n(氯化氢)∶n(氧气) =2.5∶1∶1 混合后，在反应温 度为200～260℃，压力0～196.14Mpa的条件下，通过载有Te2O3、 V2O5、H3PO4组分的流化床催化剂反应生成氯丙烯。
1万吨/年氯丙烯生产过程设计
第一组 2010-01-20
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目录
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 项目背景 流程分析 新流程核算 经济核算
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第一部分 项目背景
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项目背景
1.生产什么？
氯丙烯(3-chloro-1-propene)，化学式： CH2=CHCH2Cl。作为有机合成中间体， 广泛用于合成树脂，香料，医药，农药等。 其主要用途为生产环氧氯丙烷，用作合成 甘油和合成树脂的原料，其余用于生产丙 烯醇，丙烯胺和药物。