一氯甲烷生产工艺设计.docx

1、一氯甲烷生产工艺设计.广西工业职业技术学院一氯甲烷生产工艺设计系部： 石油与化学工程系专业： 应用化工技术班级： 化工1032学号： G2*2姓名：.序言甲烷氯化物包含一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，是一类常用的化学制剂，在化工、建材等多个领域有宽泛的应用。 此中一氯甲烷还经常作为中间体或许是反响组分应用于多个技术领域， 它的重要性和应用的宽泛型正在日趋的扩大。作为合成甲基氯硅烷的基础原料，氯甲烷成本占甲基氯硅烷成本的40%，氯甲烷生产的经济模化向来是限制我国有机硅行业发展的重点性技术之一，国内外的生产现状表示我们存在的距离。跟着我国加入 WTO，国内有机硅的生产与发展已经面对更为强烈

2、的国际竞争。怎样提升氯甲烷的生产技术水平，特别是有机硅单体生产公司利用有机硅单体副产盐酸合成氯甲烷进一步提升其工艺技术及装备水平的研究，其意义十分重要。一氯甲烷的生产方法主要有两种：甲醇氢氯化法和甲烷氯化法。本设计经过对照国内外各使用的生产方法、 经济技术上的剖析及依据国内综合状况，最后选择了甲醇氢氯化法的生产方法。.目录第一章 一氯甲烷有关介绍第一节 一氯甲烷的基天性质第二节 一氯甲烷的应用第三节 国内外甲烷氯化物的发展概略国内1.3.2外国第二章 生产工艺设计第一节 生产方法的选择气液相非催化法气液相催化法气固相催化法第二节 甲醇氢氯化法生产原理第三节 物料衡算第四节 热量衡算2.4.1.

3、进料口塔顶塔釜.第一章 一氯甲烷有关介绍第一节 一氯甲烷的基天性质外观与性状： 无色气体，拥有醚样的微甜气味。主要用途： 用作致冷剂、甲基化剂，还用于有机合成。熔点：-9773沸点：-242相对密度(水=1)：092相对密度(空气=1):178密度18C时溶解度280ml/水饱和蒸汽压(kPa)：5066222溶解性：易溶于水、氯仿、丙酮,能溶于乙醇等。临界温度()：1438临界压力(MPa)：668焚烧热(kj/mol)：6855焚烧爆炸危险性防止接触的条件：接触潮气可分解。焚烧性：易燃建规火险分级：甲闪点()：-50自燃温度()：632爆炸下限(V%)：70爆炸上限(V%)：190.危险特

4、征：与空气混淆能形成爆炸性混淆物，遇明火、高热能惹起焚烧爆炸。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。腐化某些塑料、橡胶和涂料。易燃性(红色)：4反响活性(黄色)：0焚烧(分解)产物： 一氧化碳、二氧化碳、氯化氢、光气。稳固性： 稳固聚合危害： 不可以出现禁忌物： 强氧化剂。第二节 一氯甲烷的应用甲烷氯化物是一类常用的化学制剂，在化工、建材等多个领域有宽泛的应用。甲烷氯化物能够生产加工装修贴面板， 生产防火耐热的层压板，色彩雅观、牢固耐用，还能够作为飞机、船舶以及家具的贴面板资料。甲烷氯化物还能够用于生产加工涂料，甲烷氯化物能够作为高级热固性涂料以及固体粉末涂料的胶联剂，用于生产金属涂料以

5、及车辆、电器和家具的用高档树脂装修漆，拥有色彩光明、硬度好、附着力以及耐老化耐腐化的特色。此中，氯甲烷拥有很强的溶解性 ,且拥有不燃性，被宽泛的用作溶剂的制备。氯化物一氯甲烷能够用作低温生产丁基橡胶的溶剂， 别的氯甲烷还经常作为中间体或许是反响组分应用于多个技术领域， 它的重要性和应用的宽泛型正在日趋的扩大。一氯甲烷主要用于制备有机硅聚合物和进一步氯化为其余卤代烃的原料， 也是很好的熔剂和甲基化剂，宽泛用于合成甲基氯硅烷、纤维素酯、季铵化合物、除草剂 ，还可作有机熔剂、致冷剂、发泡剂、局部麻醉剂等。.第三节 国内外甲烷氯化物的发展概略国内我国甲烷氯化物家产起步于上世纪 50年月，当时在四川进行

6、以甲烷直接氯化法为主的中试和工业规模试验。 1958 年四川永川天然气化工研究所借鉴罗马尼亚经验，建成了42吨/年天然气热氯化法生产二氯甲烷中试， 1965 年由四川自贡鸿鹤镇化工厂(当时名称，下同)建成了2200 吨/年二氯甲烷工业规模试验装置；1965 年6月，重庆天然气化工研究所建成了我国天然气热氯化法制四氯化碳500吨/年中试装置，于1979年10月在四川自贡鸿鹤镇化工厂建成 1000吨/年生产装置，并投入生产。至20世纪80年月末期，全国甲烷氯化物生产能力约为 万吨/年，产量约为万吨/年。鉴于我国甲烷氯化物的花费量逐年提升，自 19921999 年国内花费年均增加为 19.83% ，

7、且增加速度不停加速，上世纪 90 年月先期年均增加为15.42% ，后期则达到 23.25% ，促使了我国甲烷氯化物家产发展快速，上世纪90年月国内产量年均增加 15.77% 。国内甲烷氯化物产能 1988 年为万吨，到2000年为21万吨，到2004年又增加到51万吨，年产量1988 年为万吨，2000 年为15万吨，2004年为45万吨。.2000 年国内甲烷氯化物装置能力、产量产品名称装置能力产量产能比生产方法(吨/年)(吨)(%)一氯甲烷4970040300甲醇法、热氯化法、副产物回收二氯甲烷2700021600热氯化法、甲醇法三氯甲烷5970036900热氯化法、甲醇法、氯油法四氯化

8、碳7350048900热氯化法、甲醇法、氯油法共计2099001477001992-2004年国内甲烷氯化物花费量单位：吨年份1992199520002001200220032004一氯甲烷763048425570008600097000110000二氯甲烷1525630667106094111998114850163102190000三氯甲烷5455681787149172199458223362330576400000四氯化碳32140366437300157600694205311046190共计：101952156727376692426056493632643788746190而一氯

9、甲烷主要用于生产有机硅，约占一氯甲烷耗费量的 90%。我国现有生产公司10多家，生产能力约 28万吨，基本上为有机硅生产公司自备原料，只有少许供给市场。素有“工业味精”之称的有机硅，近几年发展快速，进而带动一氯甲烷的发展，2003年全国有机硅产能约为 12万吨，产量约万吨，2004年产量达到11万吨，因为部分公司采纳草甘膦生产过程的副产品来生产有机硅单体，所以国产一氯甲烷基本能知足国内有机硅单体生产之需。.1.3.2外国1923 年西德赫希斯特公司成立了世界第一座甲烷热氯化法生产甲烷氯化物的工业装置，1940 年美国的第一座甲烷热氯化工业装置建成投产， 1945 年日本也开始用甲烷生甲烷氯化物

10、。 此后，世界上多用甲烷氯化法成立甲烷氯化物生产装置。到70年月早期，美国以甲烷为原料生产甲烷氯化物 30多万吨。达到了顶峰，此后，因为能源价钱上升。而用甲醇生产甲烷氯化物拥有比较显然的经济效益和社会效益，使美国甲烷氯化物工业的原料由甲烷转为甲醇， 到1987 年美国仅有一家公司仍以甲烷为原料，年生产甲烷氯化物约 4万吨，仅占美国甲烷氯化物总生产能力的 3%。目本德山曹达于1978 年开发了以甲醇为原料的低温液相催化氯制甲烷氯化物的新工艺， 已用该技术替代了两套甲烷氯化妆置， 据报导美国也引进了该生产技术。 比较甲烷氯化法，甲醇氢氯化法制氯甲烷的生产技术拥有以下长处：既氯化氢气体利用率高，副产

11、盐酸少，产质量量高原料耗费低，原料易于运输，不受产地限制，装置选址的灵巧大等。所以当前生界甲烷氯化物原料路线的总线趋向已由甲烷转向甲醇，这个趋向 与此后代界能源发展的趋向是一致的。1998 年世界一氯甲烷总生产能力约为 万吨。此中美国 万吨，西欧 万吨，日本万吨。1997年世界一氯甲烷总产量约为 112万吨，主要用于有机硅工业。花费构成的变化表现为计 19962007 年均匀增加率为1.5%主要用于有机硅的生产。.第二章 生产工艺设计第一节 生产方法的选择氯甲烷的生产方法主要有两种： 甲醇氢氯化法和甲烷氯化法。本设计将采纳甲醇氢氯化法作为氯甲烷的生产方法，此中甲醇氢氯化法包含气液相非催化法、气

12、液相催化法随和固相催化法。气液相非催化法气液相非催化法由甲醇和氯化氢在 120、 条件下在盐酸相中进行反响生成氯甲烷。因为甲醇和氯化氢单程反响不行能完整， 所以反响物料需经分别后循环使用。当前只有日本信越化学采纳。 反响过程中生成多种共沸物， 需经汽提、蒸馏、汲取过程加以办理。；此外因没有催化剂，氯化氢和甲醇的反响速度低（反响的时空产率很低 ），为提升转变率，需较大的反响时间。DowChemical 曾发布过一种非催化法专利， 在一由主反响器、汽提塔和回流塔构成的三组合反响装置内进行。 该工艺流程短、氯甲烷选择性高，但该对设备材质的要求高未见工业化报导。气液相催化法气液相催化法是甲醇及过度的氯

13、化氢气相鼓泡经过以 znCl2水溶液（质量分数为75%80%）为催化剂的反响器，反响温度为140180，反响压力；为提升生产能力，往常采纳几个反响釜并联的反响釜群。采纳此法者以甲烷氯化物最大生产高 DowChemical 公司为代表，法国 ATOCHEM平分司以及国内自行开发的技术也用此法。这类方法的长处是工艺流程简单， 反响平和，操手稳固，工业上长久而宽泛的使用：但单机能力低，占地面积大，对设施腐化严重，副产物 DME比气液相非催化法高，为回收未反响的氯化氢和陪伴水气化的甲醇， 需此外增加额外的设施。.气固相催化法气固相催化法是 60年月初开发成功的。以 rAl2O3 为催化剂，气态甲醇与稍

14、过度的干氯化氢在固定床中进行气固相催化反响，反响温度为 250350，压力：甲醇转变率大于98%，氯甲烷选择性大于 99%。由反响器流出的产物经骤冷后，液相混淆物为含少许甲醇及 DME 的盐酸（质量分数22%），进入回收系统：气相混淆物经水洗、碱洗，再经浓流酸干燥、压缩、冷却后即为成品。这类方法合适于大规模生产，甲醇单耗靠近理论值，氯甲烷选择性高：反响过程腐化性低，反响器械质易解决。但催化剂一定代替或重生，副产物 DME较前2种方法高：整个反响操作一定在高于反响物料露点的温度下进行； 所以对操作要求严格，对原猜中水含量的要求高采纳该法的典型代表是日本德山公司。综合所述，甲醇氢氯化法生产甲烷氯化

15、物在世界已占绝对优势， 外国各大公司均拥有拥有自己的特色的、 成熟的、有竞争力的生产工艺。而且最近几年来外国各大公司对氯甲烷生产工艺的研究从没有中断，仍有很多新专利申报。当前，外国只有日本信越化学采纳气相液非催化法，国内还没有对此法的研究开发。而气液相催化法随和固相催化法最近几年来国办新建、 扩建甲烷氯化物项目均有采纳。于1999 年下半年动工建设的泰安氯碱工程引进了法国克菜布斯斯卑西姆公司 30k/tCMS （氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷及四氯化碳的总称）生产装置，采纳法国阿托（ATO）公司技术：其甲醇氢氯化法生产氯甲烷工艺采用法国ATO公司技术建设的甲烷氯化手装置正在实行：国内有机硅单体生产

16、厂家也都以该生产工艺为其配套生产有机硅单体的主要原料氯甲烷。.已投产的巨化氟化化学公司的 30K/tCMS 生产装置采纳日本德山曹达技术，其甲醇氢氯化工艺采纳气固相催化法；氯甲烷和四氯化碳的产量分别为16kt/a 和14kt/a 。正在建设中的江苏梅兰公司（泰州）的 30kt/aCMS 生产装置为美国斯托福公司技术，甲醇氢氯化工艺采纳该生产工艺。第二节 甲醇氢氯化法生产原理甲醇氢氯化法可细分为 3种技术路线：气液相非催化法：气液相催化法：气固相催化法。化学反响方程式为：主反响：CH3+OH+HCl CH3Cl+H2O副反响：2CH3OHCH3OCH2+H2O甲醇氢氯化制甲烷流程如下图。.第三节

17、 物料衡算题目：设计一个 5万吨/年（350天）一氯甲烷的生产工艺液CH3Cl反响釜（HClCH3OH）5万吨/年5万吨/年98%51075万吨/吨/h35024ZnCl280%135HCl+CH3OH CH3Cl+H2OY= s =80%CH3OH+HCl CH3Cl+H2O1 1 1设加入的 CH3OH 量为a1、HCl为bCH3OH 的摩尔质量为 32g/mol、HCl的摩尔质量为CH3Cl的摩尔质量为、CH3OH 和HCl按1：加入.a=32=4909kg/hb= =6159kg/h 反响后获得的CH3Cl：=6074kg/h98%反响后的CH3OH：20%32=982kg/h反响后的

18、HCl：20%=1232kg/hHCl精馏D,XDF,XFW,XW.塔顶XD、塔釜Xw、进料XfFxfDxdWxwFDWFDW98%Db98%D联立方程 ,求出29573D6285W23288第四节 热量衡算2.4.1.进料口CpmHCl=a+bt1+Ct121031063052CpmH2O=a+bt1+ct121033051063052.Q1=QHCl+QH2O=qHClCpmHClt1+qHCl CpmH2Ot1=6159305+6159305107塔顶CpmHCl=a+bT1+CT221031063792CpmH2O=a+bT2+cT22 1033791063792Q2=QHCl+QH2

19、O=qHClCpmHClt2+qHClCpmH2Ot2=6159379+6159379107.塔釜CpmHCl=a+bT3+CT231031064162CpmH2O=a+bT3+cT231034161064162Q3=QHCl+QH2O=qHClCpmHClt3+qHClCpmH2Ot3=6159416+6159416107Q4=Q2+Q3Q1107107107=107参照资料及文件1.杨秀琴、徐绍红编化工设计概论 ，化学工业第一版社第一版 2010年。2.丁洁、王育其、王维聪编化工工艺设计，上海科学技术第一版社第一版3.蒋维钧、雷良恒、刘茂林编化工原理（下册）清华第一版社，1993年4.陈声宗主编化工设计北京化工工业第一版社第一版，2009.5.汤金石编化工原理课程设计化学工业第一版社第一版，1989年6.化学工程手册编写委员会编，共13篇，化学工业第一版社1979年.小结.