万吨氯丙烯生产过程设计

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1、1万吨/年氯丙烯生产过程设计第一组2010-01-201目录第一部分项目背景第二部分流程分析第三部分新流程核算第四部分经济核算2第一部分项目背景3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。4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

2、。这就推动了氯丙烯的需求增加。5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、

3、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。6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

4、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。78TWRS制冷流程9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。10第二部分流程

5、分析114.低温分离(-50℃)能耗高1.低温冷能没有得到充分利用3.将返回料液化，耗能2.出料热量没有得到利用5.没有必要一定要三个塔6.先冷后加热为了配合吸收盐酸，不合理(-56到25℃)12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

6、本高，能耗高。6.反应器高温反应物没有利用，可否可以为进料提供热量？13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。14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塔顶部分冷凝器0.35MMkcal/hr塔顶温度-8.7℃全冷凝需要-50℃进料节能塔底温度103.9℃15解决方案2.进入分馏系统，使用深冷分离，是

7、不是有必要？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。项目进料(kg/hr)塔顶出料(kg/hr)塔底出料(kg/hr)氯化氢619.8619.8trace丙烯2795.12975.1trace氯丙烯910.70.1910.62-氯丙烯130.122.9107.12，3-二氯丙烯188.6trace188.616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

8、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。17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制冷液氯丙烯丙烯出料-17℃去与回流丙烯混合18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℃