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1、1万吨烯丙基氯生产过程模拟与优化,化工学院 07硕 闫晓满 梁华杰 指 导老 师 李秀喜 副研究员,2007.1.5,主要内容,一、项目概要二、项目分析与设计三、过程工艺及模拟优化四、经济分析五、总结,一、项目概要,1.氯丙烯的性质与应用（1）性质：氯丙烯的中文名称有3-氯-1-丙烯、3-氯丙烯、烯丙基氯，英文名称有3-chloro-1-propene、3-chloropropene、Allyl chloride，化学式为CH2=CHCH2Cl，分子质量76.50。常温下为无色液体，有腐蚀性和刺激性气味，易燃，有毒。它的性质活泼，能发生氧化、加成、聚合、水解、氨化、氰化、酯化等反应。微溶于水，
2、与乙醇、氯仿、乙醚和石油醚混溶。,（2）氯丙烯的应用,氯丙烯作为一种重要的石油化工中间产品，主要用于生产环氧氯丙烷、丙烯醇、甘油、烯丙胺、烯丙酯等下游产品，也是农药、医药的原料。还可用作合成树脂、涂料、胶黏剂、增塑剂、稳定剂、表面活性剂、润滑剂、土壤改良剂和香料的原料。,2.项目背景,2.1 设计背景 氯丙烯有很多重要的用途 基于我国环氧氯丙烷目前的生产能力，可以看出未来5年内，我国氯丙烯处于严重供不应求的局面，有强大的市场价值。因此，应扩大生产规模，来满足市场需要。,2.2 市场分析,随着科技的发展和氯丙烯下游产品的不断开发，氯丙烯在精细化工方面的用途越来越广，产品缺口也在不断增大，氯丙烯价
3、格不断上涨，处于供不应求状态。由此可见，提高氯丙烯的生产产量及质量，进行氯丙烯生产工艺的设计与改进对于国内外市场都具有重要的意义。,二、项目分析与设计,1.氯丙烯的生产方法 目前，氯丙烯的工业生产方法主要有三种：（1）丙烯高温氯化法（2）丙烯氧氯化法（3）烯丙醇氯化法,（1）丙烯高温氯化法,丙烯高温氯化制取氯丙烯的工艺原理为丙烯和氯在高温（470510）下反应，氯主要取代丙烯位的氢原子，而几乎不发生双键上的加成反应，其反应式如下：主反应：CH2=CHCH3+Cl2CH2=CHCH2Cl+HCl H1=-112kJ/mol(1)副反应：CH2=CHCH2Cl+Cl2CHClC=CHCH2Cl+H
4、Cl CH2=CHCH3+Cl2CH2=CClCH3+HCl CH2=CHCH3+3Cl23C+6HCl,（2）丙烯氧氯化法,丙烯氧氯化法是以丙烯、氯化氢和氧在碲催化剂存在下，进行气相反应制取。合成反应式：CH2=CHCH3+HCl+HCl+1/2O2CH2=CHCH2Cl+H2O H=-218kJ/mol,（3）烯丙醇氯化法,该方法的反应式为：CH2=CHCH2OH+Cl2CH2=CHCH2Cl+H2O。工艺过程为于10-20将H2SO4滴入烯丙醇氯化铜和盐酸中，滴加完毕后，保温反应5h，静置分层，分去下层混酸，上层液用水洗一次，5%Na2CO3溶液洗一次，在用水洗一次，分尽水后，蒸馏收集4
5、0以上的馏分，即3-氯丙烯，收率为73%。此方法适用小批量生产采用。,2.生产工艺的选择,高温氯化法（90的装置采用此法）原料：丙烯、氯气 优点：生产过程灵活，工艺成熟，操作 稳定，腐蚀，小转化率高，能耗 低 缺点：要求原料纯度高，单程转化率低，能耗高,2.1 设计目标,生产方法：高温氯化法原料：丙烯98%，氯气产品：氯丙烯99.9%，2，3-二氯丙烯 95%，盐酸31.5wt%；反应条件(1)反应温度：500左右，反应收率较高(2)丙烯/氯气摩尔比：3.85(3)反应压力：3.04bar(5)丙烯、氯气预热温度511c,第一步 合成部分,2.2 工艺过程,2.2.1 原有工艺设计,第二步 分
6、离部分,2.2.2.改进后的反应工段工艺设计,第一步 合成部分,把高温产物通到换热器与丙烯原料进行热交换，减少了两个换热器，这样既可以节省冷公用工程，又可以减少预热原料丙烯的燃料，大大节省公用工程费用和操作费用。,第二步 分离部分,调整了每个塔的的塔板数、回流比、进料位置 灵敏度分析（例 T3）:R减到1.8 PROPENE摩尔浓度 95.02,Values of manipulated parameters and declared results,调整了每个塔的的塔板数、回流比、进料位置，情况如下：,第三步 深冷部分,循环利用丙烯，经两次压缩一次闪蒸让其降到低温，再通到各个塔的塔顶冷凝器E
7、1,E2,E3,E4以进行热交换，节约冷公用工程和所需的冷量。,三、过程模拟结果,1 合成部分,循环利用了反应后的高温物流，用以加热进口物料，减少了0.9310 M*KCAL/HR的能量。并且减少了两个换热器，大大节省燃料,降低操作费用。,第二步 分离部分,产品均很好的达到要求，部分塔的塔板数降低了，降低了成本。,塔釜再沸器的能量节约了0.2592 M*KCAL/HR。塔顶冷凝器的能量由制冷部分提供，节约了0.2567 M*KCAL/HR。,四、经济分析,1、设备成本估算,设备的费用还包括不可预见费用和公用工程费用。不可预见费用30设备费用 0.32450 1295公用工程费用25设备费用 0
8、.252450 560总的设备费用设备费用不可预见费用 公用工程费用 2450+1295+560 4305(万元),2、生产成本的估算,3、建厂费用估算,4、总操作费用,5、效益分析,设备使用年限按10年计算。经济效益销售收入年操作费用（建厂费用/10）原料费用 18291 6720(18296/10)7595 2150.5万元/年,五、总结,本设计从以下几个方面进行优化：（1）循环利用了反应后的高温物流，用以加热进口物料，降低能耗。（2）调整了每个塔的的塔板数、回流比、进料位置，并作了灵敏度分析等。（3）应用了制冷工艺，用低温的丙烯通到各塔的顶部用于冷凝，降低能耗。通过以上优化节约了燃料费用、电费和设备费。由此可知，本项目的优化结果达到了预期效果，为氯丙烯工业生产流程的设计提供了一定的参考价值。,Thank you!,
