氯丙烯装置培训教材Word格式.docx
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凝固点
－134.5
5
折光率（nD20）
1.4154
6
粘度（20℃）
0.33×
10－３
Pa·
s
7
蒸发潜热（沸点时）
29.058
kJ·
mol－1
8
比热（20℃）
1.662
J·
（g℃）－1
9
燃烧热
1849.82
10
闪点
－26.7
11
蒸汽压（20℃）
39.379
kPa
（25℃）
123.136
12
空气中爆炸极限（体积）%
下限
3.28
上限
11.15
13
溶解度氯丙烯/100份水
0.363
水/100份氯丙烯
0.08
14
表面张力δ（20℃）
2.36×
10－2
N/m
1.1.2.2产品化学性质
3－氯丙烯是氯代烯烃化合物，它的化学性质既表现为烯烃的性质，也表现出有机氯化物的性质。
1、它能加碱水解生成烯丙醇。
2、与溴化物，碘化物反应生成烯丙基溴，烯丙基碘。
3、与有机酸的钠盐等反应可生成有机酸烯丙酯。
4、在乙醇溶液中氨解生成烯丙胺。
5、3－氯丙烯结构上有双键，他在低温下能与氯加成生成1,2,3－三氯丙烷。
6、能与氯在高温下发生取代反应，生成二氯丙烯。
7、与次氯酸反应生成二氯丙醇。
8、与氯化氢反应生成1,2－二氯丙烷等。
9、能与HNO3、H2SO4、哌嗪、乙二胺、氯磺酸，NaOH发生激烈反应。
10、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。
3－氯丙烯除了以上特性以外，还有以下特性：
3－氯丙烯是易燃的液体，它的闪点很低，其蒸汽在空气中达到一定浓度遇火即能爆炸，在生产过程中，须加以注意。
1.2原材料简介
本装置主要原材料：
丙烯、氯气
1.2.1丙烯
1.2.1.1丙烯的性质、性能
名称
丙烯
外观
无色液体
分子式或组分
C3H6
42
比重
0.5139（25℃）
粘度
0.8×
10-5mPa·
s（20℃）
含量
≥99.2%
爆炸极限
2.0~11.0%
酸、碱性
中性
毒性及腐蚀性
属低毒类，但具有较强的麻醉作用，长期接触会分散注意力，无腐蚀性，液体丙烯具有冻伤力。
在常温常压下，丙烯为无色可燃性气体，有臭大蒜及甜味，高浓度对人有麻醉性，极端情况下可导致窒息死亡，与空气能形成爆炸性混合物，能溶于醇。
在常温下加压，可使丙烯成液体状态。
丙烯是典型的烯烃化合物，化学性质活泼，可发生加成反应、烷基化反应、聚合反应以及取代反应等，是重要的有机合成原料之一，大量用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷、氯丙烯等。
附表一丙烯沸点、压力关系一览表
温度，℃
15
20
25
30
压力，MPa
0.588
0.764
0.882
1.029
1.176
1.323
－50
－40
35
40
45
60
0.0882
0.136
1.47
1.666
1.803
2.646
附表二液体丙烯比重一览表
温度（℃）
－30
－20
－10
比重（kg/m3）
0.590
0.575
0.560
0.550
0.540
0.514
0.496
1.2.1.2丙烯的执行标准、实验方法
本装置所用丙烯符合GB／T7716－2002，其主要技术指标如下：
指标名称
指标
实验方法
优等品
一等品
丙烯含量，%（体积）
≥
99.6
99.2
GB／T3392
烷烃含量，%（体积）
余量
乙烯的含量（ml/m3）
≤
50
100
乙炔的含量（ml/m3）
GB／T3395
甲基乙炔和丙二烯的含量（ml/m3）
氧含量，（ml/m3）
GB／T3396
一氧化碳的含量（ml/m3）
GB／T3394
二氧化碳的含量（ml/m3）
丁烯和丁二烯的含量（ml/m3）
硫含量，（mg/kg）
GB／T11141
水含量，（mg/kg））
附录A
甲醇含量，%（mg/kg）
GB／T12701
该指标也可以由供需双方协调确定。
1.2.2氯气
1.2.2.1氯气的性质、性能
名称
氯气
黄绿色气体
Cl2
氯气
71
3.217kg/m3（标态）
0.37×
10－5Pa·
≥99.6%
5.0~87.0%（与氢气相混合）
含水强酸性
经呼吸道时对粘膜有灼伤作用使细胞缺氧中毒，出现血压偏低，心律不齐，严重时心跳反射停止。
1.2.2.2氯气的质量标准
本装置所用氯气符合GB5138-2006其主要技术指标如下：
项目
合格品
氯气含量（体积分数）%
99.8
水份含量（质量分数）%
0.01
0.03
0.04
三氯化氮含量（质量分数）%
0.002
0.004
注：
详细情况见《工业用液氯》标准。
二、主要生产原理简述
2.1工艺原理概述：
原料丙烯经预热与原料氯气按一定配比在管式反应器内进行高温反应，在反应器内生成的反应混合产物从反应器底部出来，依次经过套管换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器，与原料丙烯在换热器内进行热交换，冷却至摄氏零度左右，然后进入冷蒸塔。
氯化反应产物进入冷蒸塔，在冷蒸塔内进行气液分离。
塔釜液相组成主要为粗氯化物，塔釜用夹套蒸汽加热，控制釜温，目的是减少丙烯在粗产品中的溶解度。
塔顶混合气体为丙烯与氯化氢的混合气，塔顶用液态丙烯进行喷淋冷却，控制顶温在-30～-35℃左右，保证有机物不带入水碱洗系统。
塔顶气态物质进入水碱洗塔，混合气经过水洗吸收HCL气体后，碱洗中和，再经清水洗涤后，余下气态进入压缩机回收工序，丙烯经冷却、压缩、洗涤冷却、压縮、洗涤冷却、冷凝后进入丙烯回收罐循环使用。
塔釜粗氯化物进入精馏系统，粗氯化物先经过脱酸，然后依次经脱轻组份（脱去少量低沸物）与脱重组份（脱去高沸物）后，得到3-氯丙烯产品。
低沸物与高沸物作为副产品外销给用户。
2.2反应原理：
原料丙烯经预热与原料氯气按一定配比（体积比4.5－5：
1）在管式反应器内进行高温反应，生成氯化物，其中主要为3-氯丙烯产物。
反应式如下：
丙烯高温取代氯化反应就是自由基反应。
其主反应式如下：
CH2＝CH－CH3＋Cl2→CH2＝CH－CH2Cl＋HCl＋Q
这是一个剧烈的放热反应，Q＝112.212kJ·
由于原料丙烯、产品3-氯丙烯、HCL的化学性质都很活泼，因此，除了主反应之外，还有一系列的副反应和二次深度取代反应。
部分可能发生的副反应和二次反应如下：
（1）丙烯在低温下与氯气发生加成反应，生成1,2－二氯丙烷：
CH2＝CH－CH3＋Cl2→CH2Cl－CHCl－CH3＋184.647kJ·
mol－1
（2）在其它他位置上发生取代反应生成1－氯丙烯或2－氯丙烯：
CH2＝CH－CH3＋Cl2→CHCl＝CH－CH3＋HCl
CH2＝CH－CH3＋Cl2→CH2＝CCl－CH3＋HCl＋121.423kJ·
mol－1
（3）在氯气过量的情况下，进行深度反应，剧烈时出现燃烧现象：
CH2＝CH－CH3＋2Cl2→CHCl＝CH－CH2Cl＋2HCl＋213.537kJ·
mol－1
CH2＝CH－CH3＋2Cl2→CH2＝CCl－CH2Cl＋2HCl＋230.285kJ·
（4）氯丙烯发生二次取代反应生成1,3－二氯丙烯和三氯丙烷：
CH2＝CH－CH2Cl＋Cl2→CHCl＝CH－CH2Cl＋HCl
CH2＝CH－CH2Cl＋Cl2→CH2Cl－CHCl－CH2Cl
（5）氯丙烯与氯化氢发生二次加成反应生成1,2－二氯丙烷：
CH2＝CH－CH2Cl＋HCl→CH3－CHCl－CH2Cl
（6）氯丙烯与丙烯发生二次聚合反应生成丙烯二聚物：
CH2＝CH－CH2Cl＋CH2＝CH－CH3→CH2＝CH－CH2－CH2－CH＝CH2＋HCl
（7）丙烯与氯化氢发生加成反应生成2－氯丙烷：
CH2＝CH－CH3＋HCl→CH3－CHCl－CH3＋69.086kJ·
2.3影响因素
影响氯化反应的主要因素有：
反应温度、原料配比、反应时间、原料纯度等。
现分述如下：
2.3.1丙烯预热温度、反应温度
温度的控制是决定丙烯高温氯化收率和装置运转周期的重要因素，不同的温度会有不同的反应类型与反应结果。
根据丙烯化学性质以及取代反应机理，当反应温度小于400℃时，丙烯与氯气形成的活化分子比较少，不利于自由基的形成，此时所进行的反应以离子型反应为主，丙烯与氯气起加成反应。
反应产物中1,2－二氯丙烷含量增大，而氯丙烯含量降低。
随着反应温度升高，活化分子不断增加，自由基不断形成，反应逐渐以取代反应为主。
反应产物以3－氯丙烯为主。
当温度高于500℃以后，从取代反应机理可知：
氢原子被夺取的容易程度：
烯丙基型＞叔氢＞仲氢＞伯氢＞CH4＞乙烯型。
温度高了以后，各种活化分子的量相应增加，氯原子取代反应在仲氢与乙烯型氢的取代加快，1－氯丙烯、2－氯丙烯的量增加。
如果温度继续升高，则会发生深度取代反应，甚至氯化物裂解或严重结碳，降低氯丙烯含量，影响生产周期。
因此，在反应物料进入反应器前保持适宜的温度是极其必要的，我们在反应物料进入反应器前采用预先预热丙烯以控制反应器适宜的温度，丙烯预热的目的主要有两方面：
第一是增加反应的活化分子量，加快反应速度。
第二是保持反应器内稳定的高温。
通过经验得知，当反应温度保持在470～500℃时，反应收率较高。
粗氯化物组成较为稳定，氯丙烯含量在76～85%
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