APSEN简述.docxVIP

第二章烯丙基氯生产工艺2.1烯丙基氯的生产方案和选取2.1.1烯丙基氯的生产方案烯丙基氯的工业生产方案主要有两种：丙烯高温氯化法和丙烯氧氯化法。2.1.1.1丙烯高温氯化法丙烯高温氯化法的原理是过量的丙烯和氯气在高温（471-510 ℃）下反应，氯主要取代丙烯甲基上的氢原子，反应方程式为：CH2＝CH-CH3 + Cl2 → CH2=CH-CH2Cl + HCl此工艺的优点是工艺相对成熟，生产工艺较灵活；缺点是原料纯度要求较高，转化率较低，能耗较大。所以丙烯高温氧化法的使用更普遍。2.2.1.2丙烯氧氯化法丙烯氧氯化法的原理是丙烯、氧气和氯化氢在碲催化剂下反应生产烯丙基氯，反应方程式为：CH2CHCH3 +HCl +0.5O2=CH2CHCH2Cl + H2O。此工艺的优点是原料纯度要求不是很高，达到90%即可，转化率较高，能耗较低；缺点是使用的催化剂碲造成较大的腐蚀，材质要求较高。因此，使用较少。2.1.2生产方案的选取烯丙基氯的两种生产方案，丙烯高温氯化法要求原料纯度较高，但是工艺成熟，操作更熟练和稳定；丙烯氧氯化法虽然原料纯度要求不高，但是其催化剂对设备腐蚀大，必定造成设备投资增加。综上所述，本次设计优先选择丙烯高温氯化法。2.2烯丙基氯生产工艺说明主反应：副反应：2CH2=CHCH3+3Cl2CH2=CHCH2Cl+3HCl +CH2=CClCH2Cl （2,3-二氯丙烯）（2-氯丙烯）（C）纯度为98%的丙烯经过干燥以后预热到350-400℃，加热后的丙烯与氯气以（氯气：丙烯）1:4的比例混合，通过喷嘴将混合物喷入反应器（反应器内温度为500℃左右）中进行反应，以得到主产品烯丙基氯，还会产生一些副产品如氯化氢、1,2-二氯丙烯、1,3-二氯丙烯、1,2,3-三氯丙烷等。反应产物经过急冷处理到50-100℃，可以除去副产品丙烯和氯化氢，在经过分馏操作即可得到目标产品烯丙基氯。产品纯度可达98%，产品收率可达80%。2.3 丙级高温氯化法工艺流程说明图2-1 反应装置流程图2-2 分离装置流程2.5原料及产品要求原料: 丙烯含量99.5 wt%、氯气含量98%，其它含量≤2 wt%产品：烯丙基氯含量99.99 wt%、2-氯丙烯95%，2,3-二氯丙烯95%，盐酸31.5 wt%2.5.1设计规模本次模拟设计中烯丙基氯的年产量为2.5 wt，烯丙基氯的纯度为99.99wt%，考虑到每年有3-4周检修，意外维修时间算一周，则生产时间为330天。2.5.2物料衡算1..物料衡算方框图图2-3物料衡算框图2.化学反应方程式主反应：副反应：2CH2=CHCH3+3Cl2CH2=CHCH2Cl+3HCl +CH2=CClCH2Cl （2,3-二氯丙烯）（2-氯丙烯）（C）3.设计要求本次设计一年的烯丙基氯产量为25000吨，生产时间为330天。2.化学反应方程式主反应：副反应：2CH2=CHCH3+3Cl2CH2=CHCH2Cl+3HCl +CH2=CClCH2Cl （2,3-二氯丙烯）（2-氯丙烯）（C）3.设计要求本次设计一年的烯丙基氯产量为25000吨，生产时间为330天。4计算依据年产25000吨烯丙基氯年操作日300天操作过程中烯丙基氯的损耗按2%计算进反应器的原料配比（摩尔比）：= 5:1反应后的单程收率：氯气的单程转化率是80%（其中烯丙基氯95%，2-氯丙烯2%，2,3-二氯丙烯2%，碳1%）有关物质的分子量：烯丙基氯76.53，丙烯42，氯气71.06，盐酸36.53，2-氯丙烯76.53，2,3-二氯丙烯111.06利用NRTL的热力学方法由计算结果得到反应器的物料衡算平衡表如下：表2-1 反应器进口气体混合物组分丙烯氯气合计kg/h11624.553933.515558%（wt）74.7225.28100Kmol/h276.7855.355322%(mol)8614100表2-2 反应器出口混合物组分丙烯氯气氯化氢2-氯丙烯2,3-二氯烯碳烯丙基氯合计kg/h9780.62747.221656.5384.7361.486.643219.7015557%（wt）62.874.810.650.540.40.0420.7100Kmol/h232.8710.5245.38441.10.55360.553642.07333%(mol)69.923.1613.630.330.170.1712.621002.6.2精馏塔T101（脱氯化氢塔）的设计与优化原材料经过反应器反应以后，出料包括大量未反应的丙烯和目标产物烯丙基氯以及副产品2-氯丙烯、2,3-二氯丙烯和氯化氢气体，所以需要对出料产品进行分离和提纯。根据相态和挥发度差异，首先除去氯化氢气体以增加产物的纯度。严格法（Radfrac）模拟根据经验和文献输入精馏塔