畢業(yè)設(shè)計--年產(chǎn)8萬噸二氯甲烷的氯化吸收工藝設(shè)計

1、<p>　　年產(chǎn)8萬噸二氯甲烷的氯化吸收工藝設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　二氯甲烷作為溶劑常用于脫除涂料、金屬清洗和拋光；也用于藥物、聚碳酸酯、纖維素酯和照相軟片生產(chǎn)中作為加工溶劑；還可用作氣霧推進(jìn)劑和食品加工的萃取介質(zhì)； 其他的用途包括膠粘劑、化妝品、塑料加工以及發(fā)泡等。二氯甲烷是優(yōu)良的有機溶劑，具有很高的溶解能力，

2、沸點低，不燃和毒性很低等特點。廣泛用作溶劑，大量二氯甲烷在安全膠片制造中用作醋酸纖維素的溶劑；三醋酸纖維素抽絲的溶劑和雙酚A制造聚碳酸中用作溶劑。本課題要是從工程角度對即將畢業(yè)的本科生進(jìn)行一次全面的綜合訓(xùn)練過程。主要完成工藝計算和工程圖設(shè)計，對化工生產(chǎn)過程和生產(chǎn)管理有一個比較全面的了解，達(dá)到社會對人才知識的基本要求。本設(shè)計是年產(chǎn)8萬噸二氯甲烷的氯化吸收工藝設(shè)計，主要進(jìn)行了工藝計算、設(shè)備選型，并繪制了全廠平面布置圖、工藝流程圖、物料流程圖

3、、生產(chǎn)車間的立面圖和平面圖。</p><p><b>　　第一章 總論</b></p><p><b>　　1概述</b></p><p>　　1.1.1產(chǎn)品的物理化學(xué)性質(zhì)</p><p><b>　　一.產(chǎn)品的物理性質(zhì)</b></p><p>　　二，

4、三氯甲烷都是無色透明不分層液體，在氧氣中易爆炸，其具體物理性質(zhì)如下表： </p><p><b>　　表1—1</b></p><p><b>　　二．產(chǎn)品的化學(xué)性質(zhì)</b></p><p><b>　　二氯甲烷</b></p><p>　　二氯甲烷在四種甲烷氯化物中對熱分解和

5、水解的穩(wěn)定性僅次于一氯甲烷。在干燥空氣中最低的熱解溫度是120OC，熱解溫度隨水含量增加而降低，熱解主要生成氯化氫和微量光氣。在300—450oC，有鐵和金屬氯化物存在時，在氣相中二氯甲烷有焦化傾向，會生成黑色的固體聚合物。二氯甲烷進(jìn)一步氯化得到三氯甲烷和四氯化碳外，還具有下面一些化學(xué)性質(zhì)。</p><p>　　氧化銅觸媒存在下，與空氣作用生成光氣</p><p>　　在一定條件下與水蒸氣

6、作用生成甲醇、甲酸和氯化氫 </p><p>　　在觸媒存在的條件下，450OC時與水蒸氣作用生成甲醛</p><p>　　在堿的水溶液中加壓可皂化成甲醛</p><p><b>　　三氯甲烷</b></p><p>　　三氯甲烷在四種氯化物中最容易水解，水解產(chǎn)物是甲酸和氯化氫。升高溫度會大大加快水解反應(yīng)，有氯化鐵等金

7、屬氯化物存在回催化水解反應(yīng)。三氯甲烷在290OC以下不會熱分解，但在四種甲烷氯化物中對熱的穩(wěn)定性比二氯甲烷差。在室溫下若受長時間光照會慢慢分解，有空氣存在時即使在暗處也回引起分解，生成光氣、氯化氫、氯氣等。</p><p>　　氯仿除可氯化生成四氯化碳外，還具有下面一些化學(xué)性質(zhì)。</p><p>　　與稀堿溶液加熱，生成甲酸鹽和氯化鈉</p><p>　　濃堿溶液加

8、熱，生成一氧化碳和氯化鈉</p><p>　　與赤熱的銅或鈉汞接觸生成乙炔</p><p>　　有催化劑存在，與氟化氫反應(yīng)生成氟里昂</p><p>　　三氯甲烷加熱到450OC以上產(chǎn)生熱解，生成四氯乙烯，六氯乙烷，氯化氫和少量其他氯代烴 </p><p><b>　　1.1.2質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)</b><

9、/p><p>　　1．工業(yè)二氯甲烷產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)（GB4117-92）</p><p><b>　　表1—2</b></p><p>　　2.工業(yè)三氯甲烷產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)（GB4118-92）</p><p><b>　　表1—3</b></p><p>　　1.1.3產(chǎn)品的主

10、要用途</p><p><b>　　一. 二氯甲烷</b></p><p>　　二氯甲烷是優(yōu)良的有機溶劑，具有很高的溶解能力，沸點低，不燃和毒性很低等特點。廣泛用作溶劑，大量二氯甲烷在安全膠片制造中用作醋酸纖維素的溶劑；三醋酸纖維素抽絲的溶劑和雙酚A制造聚碳酸中用作溶劑。二氯甲烷亦用于天然存在的熱敏物質(zhì)的萃取，如除去咖啡、啤酒蛇麻子中的咖啡因；二氯甲烷還用于制藥工業(yè)，

11、在淄族化合物、抗菌素和維生素制造中的溶劑。</p><p>　　二氯甲烷廣泛用作油漆和凡立水的脫膜劑。以二氯甲烷為主要成分的典型油漆脫膜劑可含有石蠟、有機胺、低級脂肪酸和醇、丙酮和磺化洗滌劑等。它亦可用于配制快干油漆。對金屬表面漆層的除去，二氯甲烷蒸汽噴霧是有效的方法。</p><p>　　二氯甲烷與F—12一起，可作為低壓推進(jìn)劑煙霧劑。二氯甲烷亦大量用作聚醚型尿烷泡沫輔助發(fā)泡劑，在尿烷泡

12、沫塑料工業(yè)中，二氯甲烷還用于生產(chǎn)過程結(jié)束后澆口和管道的立即清洗。</p><p>　　二氯甲烷可作為氣溶膠溶劑包裝。二氯甲烷在工業(yè)清洗操作的應(yīng)用也是很多的。如金屬和塑料加工工業(yè)中用作氣相脫脂劑，尤其適合不耐三氯乙烯和四氯乙烯等其它高溫脫脂溶劑的產(chǎn)品清洗。亦可與石油和其它氯代烴混合在金屬制造工業(yè)中清凈劑。等重量的二氯甲烷、甲苯混合物已推薦用于清洗印刷鉛字。</p><p>　　二氯甲烷作為溶

13、劑常用于脫除涂料、金屬清洗和拋光；也用于藥物、聚碳酸酯、纖維素酯和照相軟片生產(chǎn)中作為加工溶劑；還可用作氣霧推進(jìn)劑和食品加工的萃取介質(zhì)； 其他的用途包括膠粘劑、化妝品、塑料加工以及發(fā)泡等。二氯甲烷是優(yōu)良的有機溶劑，具有很高的溶解能力，沸點低，不燃和毒性很低等特點。廣泛用作溶劑，大量二氯甲烷在安全膠片制造中用作醋酸纖維素的溶劑；三醋酸纖維素抽絲的溶劑和雙酚A制造聚碳酸中用作溶劑。本課題要是從工程角度對即將畢業(yè)的本科生進(jìn)行一次全面的綜合訓(xùn)練過

14、程。主要完成工藝計算和工程圖設(shè)計，對化工生產(chǎn)過程和生產(chǎn)管理有一個比較全面的了解，達(dá)到社會對人才知識的基本要求。</p><p>　　二氯甲烷在亞洲將顯示出良好的增長，特別是中國，預(yù)計中國消費的年增長率約為5％。長期增長(其全球增長率約為6％)將會彌補這一損失， 而且氯仿在制藥方面的應(yīng)用也很穩(wěn)定。中國的制冷和氟聚合物行業(yè)將得到快速增長，氯仿需求的年增長率為6％～8％，甚至更高。盡管興建了許多新工廠，但生產(chǎn)能力的增長

15、還是趕不上需求的增長， 中國每年需凈進(jìn)口12萬-13萬t氯仿。估計中國不會加入蒙特利爾協(xié)議(在2015年之前逐漸取締HCFC-22)。</p><p><b>　　二．三氯甲烷</b></p><p>　　三氯甲烷主要用于制造氟里昂（F—22）的原料。三氯甲烷是優(yōu)良的有機氯溶劑，能迅速溶解脂肪、油脂和蠟，常用于干洗和工業(yè)品的脫脂溶劑的配制。在粘結(jié)劑、食品包裝塑料和樹脂

16、的調(diào)和中用作溶劑。</p><p>　　三氯甲烷在染料、殺蠕蟲藥、殺真菌劑和煙草苗防霉劑生產(chǎn)中用作中間體。</p><p>　　三氯甲烷作為麻醉劑的應(yīng)用已停止，但在一些獸藥品中仍用作麻醉劑。在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用有：青霉素，生物堿，淄族化合物，維生素，調(diào)味品及葡萄糖等的萃取和 提純中用作溶劑。它亦可用于痛軟膏、祛痰劑、牙膏和排除腸胃劑的配制。還可用于配制熏蒸清毒劑。 </p>&

17、lt;p>　　1.1．4產(chǎn)品的市場需求</p><p><b>　　二氯甲烷的市場需求</b></p><p>　　二氯甲烷又稱甲叉二氯、氯化次甲基。二氯甲烷主要用作不燃性溶劑，如三乙酸纖維脂電影膠片的溶劑、金屬表面油漆層的清洗脫膜劑、氣溶膠的推動劑、石油脫蠟溶劑、熱不穩(wěn)定性物質(zhì)的萃取劑。從羊皮提取羊肢和從椰中提取食用油的萃取劑、也用作低溫載體、礦物油的閃點升高

18、劑、滅火劑、煙霧劑的推進(jìn)劑、脲泡沫的發(fā)泡劑</p><p>　　目前，我國二氯甲烷生產(chǎn)廠家主要為巨化集團，北京農(nóng)藥二廠，天津大沽化工廠，河南男陽化工廠，四川自貢鴻鶴化工廠等。1998年我國二氯甲烷生產(chǎn)能力約為1.8萬t。而國內(nèi)表現(xiàn)消費量為5萬t。從目前國內(nèi)市場來看，二氯甲烷有很大的缺口。從二氯甲烷的國內(nèi)應(yīng)用前景分析，隨著人民生活水平不斷提高，加之國產(chǎn)膠卷的不斷發(fā)展，必將推動膠片行業(yè)的發(fā)展。</p>

19、<p>　　甲烷氯化物四種產(chǎn)品一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)和四氯化碳，可在同一裝置內(nèi)，采用不同工藝條件進(jìn)行調(diào)節(jié)生產(chǎn)。因此可根據(jù)市場需要來決定某種產(chǎn)品的產(chǎn)量。在美國，甲烷氯化物產(chǎn)業(yè)的集中度是非常高的，僅2家較大的商業(yè)性供應(yīng)商。另2家廠家只生產(chǎn)用于硅衍生物的中間體一氯甲烷。在歐洲，有9家較大的甲烷氯化物生產(chǎn)商和6家附產(chǎn)中間體一氯甲烷廠，盡管最近發(fā)生了一些合并，但仍然很分散。日本的情況相對于歐美來講，規(guī)模小，共有6家生產(chǎn)廠。

20、大多數(shù)一氯甲烷和氯仿主要作為中間體賣給大型的有機硅或HCFC一22生產(chǎn)商。二氯甲烷多為用量較小的終用戶，在不同的國家和地區(qū)，所消費的區(qū)域有所不同，大多數(shù)的消費均為罐裝或桶裝。世界1999年甲烷氯化物生產(chǎn)能力約314萬t，其4種產(chǎn)品能力分別為一氯甲烷116萬t，二氯甲烷89萬t，氯仿91萬t，四氯化碳18萬t(見表1)。</p><p>　　生產(chǎn)甲烷氯化物的原料路線主要有2種：以甲醇為原料的氫氯化法；以甲烷為原料的

21、甲烷熱氯化法。目前在美國已全部(2公司4工廠)改為甲醇法，在歐洲只有3家工廠、日本只有2家工廠采用甲烷法，其生產(chǎn)能力分別占當(dāng)?shù)乜偵a(chǎn)能力的25％和30％。我國二氯甲烷97％采用甲烷法生產(chǎn)，到2000年可降到44．5％。</p><p>　　自本世紀(jì)30年代工業(yè)化以來，甲烷氯化物已形成了氯堿工業(yè)后加工的一個重要耗氯產(chǎn)品。進(jìn)入90年代以來，受國際環(huán)境公約限制，同時，美國環(huán)保局(EPA)認(rèn)為二氯甲烷有致癌的可能性，對其

22、某些應(yīng)用領(lǐng)域(氣溶膠、電子工業(yè)等)提出限制，在發(fā)達(dá)國家的消費呈衰退趨勢，全球平均需求下降。但在東歐、中東、亞洲和非洲將會出現(xiàn)消費增長。</p><p><b>　　1．1 美國</b></p><p>　　1．1．1 生產(chǎn)廠商和能力截止2000年10月底，美國二氯甲烷生產(chǎn)能力為24．3萬t，比3年前增加3．2萬t。</p><p>　　1．1．

23、2供需與增長率</p><p>　　1999年需要117。2 kt，1998年需要122。3 kt，1999年出口63．7 kt，進(jìn)口為33．2 kt。預(yù)計2003年將需要112．7 kt(表3)。美國二氯甲烷生產(chǎn)和需求增長率，在1985～1994年間為一3％，1994—1999年間為一2．3％，預(yù)計2000～2003年間為0％，比2年前預(yù)測的增長率要高，前2年的預(yù)測增長率為一4％至一6％。美國二氯甲烷主要用于：

24、1999年(1997年)油漆剝除占30％(40％)，粘合劑20％(20％)，化工工藝10％(10％)，彈性聚氨酯泡沫5％(6％)，醫(yī)藥10％(6％)，金屬清洗10％(13％)，其它雜項(農(nóng)藥、食物加工、合成纖維)5％(5％)。</p><p><b>　　1．1．3 價格</b></p><p>　　近年來，美國二氯甲烷價格不斷下降，如在2年前的1997年第1季度，價

25、格高達(dá)950美元／t，到2000年第l季度的500美元／t。</p><p>　　1．1．4 發(fā)展優(yōu)勢</p><p>　　由于二氯甲烷不會在低層大氣中形成煙霧，因此沒有被美國EPA或國家及地方當(dāng)局列入到揮發(fā)性有機化合物(VOC)類中或煙霧源中。二氯甲烷在清除塑料中作為粘合的溶劑用。在粘合劑中，它經(jīng)常與其它溶劑混合，作溶解樹脂用。在粘合劑應(yīng)用中，它在建筑和安裝氨基甲酸酯坐墊中也是一個主要成

26、分；在大多數(shù)油漆剝除劑(商業(yè)家具油漆剝離、家用油漆剝離劑、飛行器維修產(chǎn)品)中，它是主要的活性組分。它的高溶解力、低易燃性和無與倫比的滲透性、發(fā)泡性、對大多數(shù)耐久性保護層的消除性，使它成為在這些應(yīng)用領(lǐng)域的首選。二氯甲烷已成為彈性聚氨酯泡沫彈性體發(fā)泡劑CFC一1 1的主要替代品。</p><p><b>　　1．1．5 劣勢</b></p><p>　　消費產(chǎn)品安全協(xié)會(

27、CPSC)要求所有含有二氯甲烷的消費品必須貼有“潛在毒性”的警告標(biāo)簽，國家職業(yè)安全與健康研究會(NIOSH)將二氯甲烷分類為一個潛在的職業(yè)致癌物。由于職業(yè)的關(guān)系，二氯甲烷的用戶處在有限地使用、限制排放、最大限度的循環(huán)使用、消除和減少曝露等方面的壓力。</p><p>　　1．1．6 前景展望</p><p>　　自80年代中期，猛烈的政府禁令，已降低了二氯甲烷的消費，原因是循環(huán)使用(捕獲散

28、發(fā)出的)和對于不經(jīng)處理(原始狀態(tài))的產(chǎn)品已經(jīng)有替代品。所有的延緩使用停止時問為2000年4月。沒有安裝控制二氯甲烷散發(fā)裝置的設(shè)備要停止使用二氯甲烷。如果沒有新的限制措施出臺，美國2000年以后的5年中二氯甲烷的消費將穩(wěn)定在2億磅(9萬t)左右。盡管在工業(yè)領(lǐng)域繼續(xù)應(yīng)用二氯甲烷的消費量將增長，但環(huán)境保護人士對氯化產(chǎn)品的攻擊，將進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)生新的替代品。</p><p><b>　　1．2 西歐</b&

29、gt;</p><p>　　西歐二氯甲烷生產(chǎn)主要由幾家較大的公司擁有，它們是：英國的ICI 17％、法國的Atochem 15％、Dow化學(xué)(德國)14％、德國的L1 1 Europe(LaRoche工業(yè)公司擁有)13％、法國的Solvay 9％、荷蘭的Akzo 7％、意大利的Ausimont 5％，詳見表4。其中英國、德國、法國、荷蘭4國境內(nèi)的生產(chǎn)能力占西歐二氯甲烷總能力的85％以上。</p>&

30、lt;p>　　國內(nèi)二氯甲烷、氯仿市場容量</p><p>　　在我國，二氯甲烷在80年代前主要作為膠片生產(chǎn)的溶劑，其用量一直徘徊在1萬t左右，近10多年來，才向金屬清洗、油漆剝離、電子工業(yè)、醫(yī)藥、發(fā)泡劑、氣霧劑等領(lǐng)域拓展。1992～1998年需求量以年均約12％的速度增長，到1998年的消費量達(dá)到約5萬t。而1999年，國內(nèi)二氯甲烷貨源供應(yīng)量比1998年增加了1．5倍，達(dá)10多萬噸(見表13)，這么大且突然

31、增加的供應(yīng)量如何全部消費，又是消耗到何種行業(yè)(進(jìn)口收貨地見表14)?這就為我們提出一個問題，國內(nèi)二氯甲烷、氯仿市場容量到底有多大?</p><p><b>　　消費與需求</b></p><p>　　根據(jù)歐洲氯化溶劑協(xié)會(ECSA)收集的銷售數(shù)據(jù)表明，西歐(包括土耳其)2001年二氯甲烷的銷售量為t4．37／t，比前一年下降1％。2001年，ECSA成員公司共出口12

32、．6萬t。一些綜合因素已經(jīng)使最近幾個月歐洲二氯甲烷市場吃緊： 生產(chǎn)商紛紛轉(zhuǎn)向生產(chǎn)需求量更高、利潤更好的氯仿，因此削減二氯甲烷的產(chǎn)量；疲軟的氫氧化鈉價格限制了氯氣的生產(chǎn)；生產(chǎn)問題和停產(chǎn)檢修進(jìn)一步限制了二氯甲烷的產(chǎn)量。生產(chǎn)商的庫存量很低，有的甚至沒有庫存。預(yù)計市場在三季度末可能會有所緩和。</p><p>　　由于中國對歐洲采取的反傾銷措施，美國和韓國的出口對歐洲公司的影響很小。據(jù)Hartiman化工咨詢公司介紹，中

33、國是最大的出口市場，在2001年進(jìn)口了3萬t二氯甲烷。古95％的氯仿都是用于生產(chǎn)HCFC一22，一HCFC一22主要用作制冷劑和氟聚合物(如PTFE)，前者占60％，后者占40％。還有少量的氯仿用作實驗室試劑和藥物的萃取溶劑。</p><p>　　歐洲和美國一樣有過剩的氯仿生產(chǎn)能力，是對亞洲的凈出口地區(qū)。2001年底和2002年初，歐洲生產(chǎn)商都發(fā)現(xiàn)價格和需求都在劇烈下降。2002年第一季度歐洲市場回暖，這是因為來

34、自亞洲的現(xiàn)貨需求恢復(fù)以及生產(chǎn)商庫存耗竭造成的本地需求上升。</p><p>　　目前來自制冷行業(yè)的需求非常強勁，據(jù)說這方面銷售情況良好，而來自氟聚合物的需求也有所改善。由于一些生產(chǎn)廠出現(xiàn)生產(chǎn)問題，供應(yīng)非常緊張，而氯氣方面的限制也影響了產(chǎn)量。</p><p><b>　　價 格</b></p><p>　　歐洲合同價分為季度、半年、年合同價，生產(chǎn)

35、商正打算在下一季度提高價格以彌補原料成本的上漲。6月中旬出口到亞洲的現(xiàn)貨價格比2 月份上升了150～200美元／t，達(dá)到450美元／t(Cif司；阿克蘇諾貝爾將于2003年底關(guān)閉其在荷蘭代爾夫宰爾的生產(chǎn)廠。</p><p>　　在過去的幾個月，歐洲二氯甲烷生產(chǎn)商成功地將價格提升了100~150歐元／t，在5月底達(dá)到400歐元／t，此后生產(chǎn)商還在謀求提高價格。由于供應(yīng)非常有限，生產(chǎn)商在提升價格的過程中沒有遇到多大的

36、阻力。盡管價格提高了，但歐N-氯甲烷生產(chǎn)商的利潤并沒有得到改善，因為氯氣成本也在飛漲。</p><p><b>　　技 術(shù)</b></p><p>　　二氯甲烷是甲烷或者一氯甲烷在氣相中直接進(jìn)行高溫氯化而生產(chǎn)的。該工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品混合物還包括氯仿和四氯氯仿是甲烷或一氯甲烷在氣相中直接進(jìn)行高溫氯化生產(chǎn)二氯甲烷的聯(lián)產(chǎn)品。產(chǎn)率可以通過甲烷(或一氯甲烷)對氯氣的摩爾比率來調(diào)節(jié)，

37、還可以通過反應(yīng)條件的選擇使副產(chǎn)品降到最低限度。甲烷路線的缺陷是如何處理氯化氫副產(chǎn)品的問題，一些公司已經(jīng)開發(fā)出一種脫除系統(tǒng)，氯化氫可以被一氯甲烷或氯化甲烷的混合物所吸收。</p><p><b>　　前 景</b></p><p>　　西歐二氯甲烷的增長非常平穩(wěn)，這是因為其應(yīng)用的多樣性。它在某些領(lǐng)域的使用下降了(如氣霧推進(jìn)劑)，但在另一些領(lǐng)域的使用增長(如制藥、化學(xué)合成

38、和萃取)中得到補償。東歐的需求量很低，但隨著經(jīng)濟的增長會加速發(fā)展。有關(guān)氯化物的環(huán)境問題將使越來越多的替代產(chǎn)品出現(xiàn)。ECSA認(rèn)為， 目前關(guān)于在歐盟限制用于脫除涂料的草案對二氯甲烷是個重大的打擊，但現(xiàn)在要預(yù)測它的影響還為時過早， 因為正式的文件還沒有完成。二氯甲烷因高溶解性和低可燃性成為脫除涂料的一種很好的選擇，而且即使有其他的化學(xué)品或機械方法能脫除涂料，但沒有如此好的成本／性能效益。二氯甲烷在亞洲將顯示出良好的增長，特別是中國，預(yù)計中國消

39、費的年增長率約為5％。</p><p>　　長期增長(其全球增長率約為6％)將會彌補這一損失， 而且氯仿在制藥方面的應(yīng)用也很穩(wěn)定。中國的制冷和氟聚合物行業(yè)將得到快速增長，氯仿需求的年增長率為6％～8％，甚至更高。盡管興建了許多新工廠，但生產(chǎn)能力的增長還是趕不上需求的增長， 中國每年需凈進(jìn)口12萬-13萬t氯仿。估計中國不會加入蒙特利爾協(xié)議(在2015年之前逐漸取締HCFC-22)。</p><

40、p>　　目前，世界二氯甲烷供需基本平衡，但由于產(chǎn)品和國家地區(qū)之間發(fā)展不平衡，其未來產(chǎn)量的增減也因地區(qū)而異。由于美國、西歐、日本相繼出口一些環(huán)保法規(guī)，嚴(yán)格控制排放，盡可能回收，預(yù)計美國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)消費將逐年遞減，而世界的其它國家和地區(qū)，如東歐、中東、亞洲和拉美等發(fā)展中國家對二氯甲烷的需求量將保持較快的增長速度，預(yù)計世界范圍內(nèi)2000---2005年對二氯甲烷的需求量將以2%—3%左右的速度增加。</p><

41、;p>　　二． 三氯甲烷的需求狀況</p><p>　　三氯甲烷為無色透明液體，是重要的有機合成原料，主要用于生產(chǎn)致冷劑、染料和藥品等。</p><p>　　目前在中國三氯甲烷主要用于生產(chǎn)HCFC__22（二氟一氯甲烷）其消費量占總消費量的75%以上。另外，在醫(yī)藥工業(yè)中主要用作萃取劑等。預(yù)計2005年致冷劑的三氯甲烷消費將超過10萬t。</p><p>　　

42、國外三氯甲烷也主要用于制備HCFC—22。幾十年來，HCFC——22被人們廣泛用作致冷劑及用于制備有機氟高分子材料。由于世界至今尚未開發(fā)和生產(chǎn)出完全令人滿意的CFC—11，CFC—12的替代物。所以HCFC—22被為空調(diào)和超級市場致冷劑的替代品。20世紀(jì)90年代中期HCFC—22生產(chǎn)發(fā)展迅猛，但是，HCFC——22畢竟是破壞大氣臭氧層的物質(zhì)，只是作為家用空調(diào)和商業(yè)制冷劑CFC—11和CFC—12的過渡產(chǎn)品。目前發(fā)達(dá)國家消費量已逐年3減少

43、，全球?qū)⒂?040年停止HCFC—22作為制冷劑和發(fā)泡劑使用。但其作為聚四氟乙烯等高分子有機氟材料則不受限制。由于世界范圍內(nèi)高分子有機含氟材料的需求增長非?？?，因此基本抵消了制冷劑需求下降造成的影響，預(yù)計2000~2005年，世界對三氯甲烷的需求量將保持小幅增長，增長率不超過0.5%。</p><p>　　三氯甲烷在2040年以前將以價格低廉而保持其應(yīng)有的市場占有率。在2010年只、之前其在制冷劑方面的消費允許繼

44、續(xù)增長。即使2040年停止作為制冷劑和發(fā)泡劑使用，但其作為含氟合成材料的用量將大幅增長，抵消了禁用的影響，未來十年，三氯甲烷仍處于有利的發(fā)展期，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)抓住機遇，規(guī)模化生產(chǎn)。</p><p><b>　　1.1.5其它</b></p><p>　　由于本過程產(chǎn)生大量的鹽酸，可出售。另外，中和塔排出的廢堿需進(jìn)行處理后才能排放，以免污染環(huán)境。</p>&l

45、t;p>　　1.2原材料的規(guī)格、來源及凈化</p><p><b>　　原料規(guī)格：</b></p><p><b>　　氯氣</b></p><p>　　純度 Cl2≥95.0%(V) 水份H2O≤0.05%(wt)</p><p><b>　　天然氣</b>&l

46、t;/p><p>　　純度 CH4≥96.0%(V)</p><p>　　C2和C2以上組分C2+≤0.6%(V)（凈化天然氣）</p><p>　　C2+≤0.01%(V)（凈化天然氣）</p><p><b>　　二.原料來源</b></p><p>　　1．氯氣：來自燒堿車間電解產(chǎn)生的氯氣&l

47、t;/p><p>　　2. 天然氣：因為自貢豐富的天然氣資源，因此就地取材</p><p><b>　　三.天燃?xì)鈨艋?lt;/b></p><p>　　采用變壓吸附技術(shù)(Pressure Swlng Adsorptlon.簡稱PSA)脫出天然氣中C2+以上自分，主要利用吸附劑對不同氣體自分的吸附容量隨壓力變化而呈現(xiàn)差異的特性，在吸附劑選擇吸附條件下，加

48、壓吸附原料起中C2+以上烴類組分難吸附的CH4作為產(chǎn)品起由吸附塔出口排出，減壓時吸附的C2+組分脫附，同時吸附劑獲得再生，整個過程是在環(huán)境溫度下進(jìn)行的。</p><p>　　1.3生產(chǎn)方案的確定</p><p>　　二氯甲烷的主要生產(chǎn)路線是甲烷或氯甲烷的氯化。其生產(chǎn)方法最早采用甲烷或氯甲烷高溫氣相熱氯化法, 后來發(fā)展了光化氯化法。目前廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)的是熱氯化法。反應(yīng)器形式有內(nèi)循環(huán)式、蓄熱

49、式、列管式和沸騰床等多種型式。在我國以內(nèi)循環(huán)式反應(yīng)器為主。</p><p>　　兩種工藝路線在氯消耗量、副產(chǎn)鹽酸量、原料運輸、生產(chǎn)成本等方面存在明顯差異。國內(nèi)外對此討論較多，也存在一些爭議，特別是對于萬噸級及以下的運行成本沒有一個明確的評價。甲醇法在全世界已占絕對優(yōu)勢，工藝成熟完善、氯耗低、平衡生產(chǎn)后基本無副產(chǎn)鹽酸等優(yōu)點，極具競爭力。但對于眾多國內(nèi)使用天然氣、沼氣為原料的企業(yè)，特別是對于天然氣價廉質(zhì)高、豐富的四川

50、省幾家而言，簡單地放棄工藝成熟、流程簡單、甲烷使用方便等優(yōu)勢，花費巨資引進(jìn)裝置是不現(xiàn)實的，對中小氯堿企業(yè)更是如此。我們認(rèn)為兩種工藝路線生存的根本在于產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣和生產(chǎn)成本的高低。因此，可以考慮在甲烷法裝置上引進(jìn)技術(shù)改造、降低運行成本，力爭與甲醇法旗鼓相當(dāng)，這樣，以甲烷法為生產(chǎn)路線的中小企業(yè)就找到一條順利轉(zhuǎn)產(chǎn)之路。</p><p>　　甲烷熱氯化機理和其它烷烴氯化機理相似，都是自由基連鎖反應(yīng)。氯分子的活化是通過高

51、溫來實現(xiàn)的，其自由基連鎖反應(yīng)歷程，可分三步表示：</p><p><b>　　1．鏈引發(fā)</b></p><p><b>　　2．增鏈</b></p><p><b>　　3． 鏈終止</b></p><p>　　下列情況存在都可能產(chǎn)生鏈終止</p><p&

52、gt;　　（1）活化分子與器壁碰撞</p><p>　　（2）活化分子之間碰撞</p><p>　　R．+Cl. 不活潑產(chǎn)物</p><p>　　R．+R. 不活潑產(chǎn)物</p><p>　　二氯甲烷生產(chǎn)工藝流程簡圖 </p><p>　　水 15%的氫氧化鈉<

53、/p><p><b>　　天然氣 混合器</b></p><p><b>　　循環(huán)氣</b></p><p><b>　　氯氣</b></p><p>　　98%的硫酸 循環(huán)氣 -2

54、5℃冷凍鹽水</p><p>　　第二章 生產(chǎn)工藝流程簡述</p><p>　　2．1二、三氯甲烷的生產(chǎn)原理及生產(chǎn)方法</p><p><b>　　2．1．1生產(chǎn)原理</b></p><p>　　甲烷熱氯化機理和其它烷烴氯化機理相似，都是自由基連鎖反應(yīng)。氯分子的活化是通過高溫來實現(xiàn)的，其自由基連鎖反應(yīng)歷程，可分三步表

55、示：</p><p><b>　　1．鏈引發(fā)</b></p><p><b>　　2．增鏈</b></p><p><b>　　3． 鏈終止</b></p><p>　　下列情況存在都可能產(chǎn)生鏈終止</p><p>　　（1）活化分子與器壁碰撞</

56、p><p>　?。?）活化分子之間碰撞</p><p>　　R．+Cl. 不活潑產(chǎn)物</p><p>　　R．+R. 不活潑產(chǎn)物</p><p>　　在甲烷熱氯化反應(yīng)過程中，反應(yīng)溫度不高時，反應(yīng)按自由基連鎖反應(yīng)進(jìn)行。當(dāng)反應(yīng)溫度升高到370。C時，連鎖反應(yīng)機理的相對作用隨之減低，反應(yīng)溫度超過430。C，甲烷

57、氯化反應(yīng)實際上是一逐級取代不可逆的雙分子均相反應(yīng)。反應(yīng)過</p><p>　　中四種氯化物同時生成，所以甲烷直接氯化不可能得到單一的產(chǎn)品，其反應(yīng)方程式如下：</p><p>　　甲烷氯化反應(yīng)是強放熱反應(yīng)。在反應(yīng)開始前供給熱量，當(dāng)反應(yīng)開始后所需能量可由反應(yīng)熱供給。由于放熱量大，如不采取措施控制反應(yīng)熱并及時帶走溫度會急劇升高，這樣會產(chǎn)生劇烈的燃燒反應(yīng)或氯化物產(chǎn)生裂解反應(yīng)。</p>

58、<p>　　CH4+2Cl2 C+4HCl+70千卡/克分子</p><p>　　2CHCl3 C2Cl4+2HCl</p><p>　　3CHCl3 C2Cl6+CH2Cl2+HCl</p><p>　　2CCl4 C2Cl4+Cl2</p><p>　　2CCl4 C2Cl6+Cl2

59、</p><p>　　同樣局部氯氣濃度過濃時，也會使反應(yīng)進(jìn)行極為猛烈，甚至產(chǎn)生爆炸。因此，要保證甲烷熱氯化反應(yīng)順利進(jìn)行的主要條件是：</p><p>　　保證原料氣的正確配比；</p><p>　　保證甲烷和氯氣充分均勻混合；</p><p>　　有效和及時引出反應(yīng)熱。</p><p>　　2.1 .2二、三氯甲烷的生

60、產(chǎn)方法及特點</p><p>　　二、三氯甲烷的主要生產(chǎn)路線是甲烷和氯甲烷的氯化。其生產(chǎn)方法最早采用甲烷和氯甲烷的高溫氣相熱氯化法，后來發(fā)展了光氯化法。1972年美國C-E lummus 公司和Arm-strong公司共同開發(fā)了甲烷氧氯化法，1979年日本德山曹達(dá)化學(xué)公司開發(fā)了氯甲烷低溫液相自由基引發(fā)氯化法制取氯甲烷的技術(shù)。目前廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)的是熱氯化法。最初的甲烷熱氯化以德國Hoechst公司為代表。反應(yīng)器形

61、式有內(nèi)循環(huán)式、蓄熱式、列管式和沸騰床等多種形式。我國多采用內(nèi)循環(huán)式反應(yīng)器。</p><p>　　1．（甲烷）天燃?xì)鉄崧然?lt;/p><p>　　天燃?xì)馀c氯氣反應(yīng)，經(jīng)水吸收氯化氫副產(chǎn)鹽酸后，用堿液除去殘余微量的氯化氫，再經(jīng)干燥、壓縮、冷凝、蒸餾得到產(chǎn)品。</p><p>　　甲烷氯化機理是游離基連鎖反應(yīng)，通過升高溫度或用3000—5000A的光源輻射來實現(xiàn)氯分子的活化

62、。在工業(yè)操作中，為保持一個穩(wěn)定的自由基連鎖反應(yīng)，需要將溫度維持在380—450℃。</p><p>　　甲烷氯化是強放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度的控制十分重要和困難。為解決這一問題，在工業(yè)上已成功地采用了下列反應(yīng)裝置設(shè)計：1、大量循環(huán)甲烷或產(chǎn)生的氯代甲烷使用的多級反應(yīng)器，以保證足夠的進(jìn)料比；2、采用霧化四氯化碳或較低的氯甲烷為熱載體；3、采用流化床反應(yīng)器。</p><p><b>　　2．

63、氯甲烷氯化法</b></p><p>　　將氯甲烷與氯氣氯化反應(yīng)，光氯化法在4000Kw光照下進(jìn)行，或采用熱氯化法工藝，熱氯化生產(chǎn)控制氯甲烷與氯氣之比為（2—2.5）:1，反應(yīng)溫度為420。C，反應(yīng)壓力19Kpa，反應(yīng)冷卻吸收、堿液除去氯化氫、蒸餾、壓縮精餾，分別除去三氯甲烷，四氯甲烷在塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品。</p><p>　　氯甲烷生產(chǎn)二氯甲烷時，反應(yīng)成1mol氯化氫，此時氯化氫可

64、返回甲醇?xì)浠b置作為制取氯甲烷原料，可以制造一個氯的閉路循環(huán)系統(tǒng)。這種氯化氫裝置與熱氯化系統(tǒng)結(jié)合生產(chǎn)甲烷氯代物的過程是一高效的過程。生產(chǎn)二氯甲烷時，通常產(chǎn)生出80%的二氯甲烷、15%的三氯甲烷、5%四氯化碳。</p><p>　　2．2生產(chǎn)工藝流程簡述</p><p>　　2.2.1甲烷氯化物生產(chǎn)工藝流程簡述</p><p>　　分別來自燒堿車間、配氣站和反應(yīng)裝置的

65、氯氣、天然氣和循環(huán)氣，按一定配比經(jīng)計量進(jìn)入混合器，混合均勻后進(jìn)入反應(yīng)器，進(jìn)行甲烷熱氯化反應(yīng)，反應(yīng)組成為：甲烷氯化物、氯化氫、過量的甲烷、惰性氣體和微量的游離氯。反應(yīng)氣經(jīng)空氣冷卻器冷卻后進(jìn)入碳黑分離器，除去反應(yīng)中產(chǎn)生的少量碳黑，進(jìn)入水洗系統(tǒng)除去氯化氫。</p><p>　　從碳黑分離器出來的反應(yīng)氣（70—90。C），與稀酸分離器來的酸，進(jìn)入第一膜式吸收器頂部，順流而下，進(jìn)行降膜吸收氯化氫后，反應(yīng)氣與稀鹽酸入鹽酸分離

66、器進(jìn)行氣液分離，大于16%濃度的副產(chǎn)鹽酸送至沉鈣車間。反應(yīng)氣與計量后的吸收水，入第二膜式吸收器頂部進(jìn)行第二次吸收，反應(yīng)氣與稀酸入稀酸分離器，稀酸入第一膜式吸收器，反應(yīng)氣則進(jìn)酸霧分離器除去酸霧，進(jìn)入中和塔。第一、第二膜式吸收器管間冷卻水逆流串聯(lián)使用。</p><p>　　反應(yīng)氣經(jīng)兩次水洗，除去酸霧（氯化氫含量低于1%），再進(jìn)行中和，中和塔用10%—20%的氫氧化鈉溶液除去反應(yīng)中殘余的氯化氫、游離氯、二氧化碳等。燒堿

67、車間送來的堿液，由貯槽放至堿液配制槽加入水配成規(guī)定的濃度，用泵送至堿液冷卻器冷卻，進(jìn)中和塔，當(dāng)堿液濃度降到規(guī)定值（3%—5%）后，送至廢堿處理裝置。從中和塔塔頂出來的反應(yīng)氣，進(jìn)入干燥系統(tǒng)；堿液分離器底部的液體定時排放。</p><p>　　中和后的反應(yīng)氣進(jìn)入硫酸干燥塔，從硫酸干燥塔底部進(jìn)入進(jìn)行脫水干燥；98%的濃硫酸由濃硫酸大貯槽壓入濃硫酸中間槽，用泵送至濃硫酸高位槽，計量后進(jìn)入干燥塔頂部，由塔中段流出的硫酸入塔

68、下段，稀硫酸（80%—90%）從塔釜排至稀硫酸中間槽，定時用稀硫酸泵送至稀硫酸大貯槽，以備出售。干燥后的反應(yīng)氣，從干燥塔頂部出來進(jìn)入固堿中和器，除去硫酸干燥過程中生成的硫酸酸霧，再經(jīng)壓縮機壓縮至0.4—0.6Mpa（表壓）。</p><p>　　壓縮后的反應(yīng)氣經(jīng)緩沖罐和機后冷卻器冷卻至40.C以下，進(jìn)入熱交換器，與冷凝器來的循環(huán)氣進(jìn)行換熱，使反應(yīng)氣溫度降至25.C左右，熱交換器中冷凝的少量甲烷氯化物進(jìn)粗氯化液貯槽

69、。冷凝器管間所需的-25。C—-30。C的冷凍鹽水由冷凍崗位送給。冷凝器中未冷凝的氣體稱為循環(huán)氣（其中大部分為甲烷、少量的甲烷氯化物和惰性氣體）。循環(huán)氣經(jīng)熱交換器后，匯同二氯甲烷蒸餾一塔頂部來的一氯甲烷（該一氯甲烷經(jīng)過了氣液分離器，液體流回粗氯化液貯槽）氣體，一部分作為生產(chǎn)四氯化碳原料氣，另一部分經(jīng)減壓至0.2—0.3Mpa（表壓）返回氯化反應(yīng)器和調(diào)節(jié)硫酸干燥塔氣量。粗氯化液作精餾二氯甲烷、三氯甲烷成品用。 <

70、;/p><p>　　2．2．2二、三氯甲烷生產(chǎn)工藝流程簡圖 </p><p>　　水 15%的氫氧化鈉</p><p>　　天然氣 混合器</p><p><b>　　循環(huán)氣</b></p><p><b>　　氯氣</b></p><p

71、>　　98%的硫酸 循環(huán)氣 -25℃冷凍鹽水</p><p>　　第三章 物料衡算和熱量衡算</p><p><b>　　3．1 計算基準(zhǔn)</b></p><p>　　以單位時間為基準(zhǔn)，按年工作330天，每天24小時，二氯甲烷小時生產(chǎn)量<

72、/p><p><b>　　Kg/h</b></p><p>　　3．2 物料衡算和熱量衡算</p><p>　　3.2.1反應(yīng)器的物料衡算和熱量衡算</p><p>　　本反應(yīng)過程是強放熱反應(yīng)，由于放熱量大，如不采取措施控制反應(yīng)熱并及時移走，溫度會急劇升高，這樣會產(chǎn)生強烈的燃燒反應(yīng)，使反應(yīng)或使氯化物產(chǎn)生裂解反應(yīng)。因此利用加入

73、過量甲烷得到的循環(huán)氣為稀釋劑而移走反應(yīng)熱量。</p><p><b>　　計算依據(jù)</b></p><p>　　二氯甲烷產(chǎn)量10101Kg/h. 即118.8Kmol/h.</p><p>　　原料組成 含Cl2 96%, CH495%.</p><p>　　進(jìn)反應(yīng)器的原料配比（摩爾比） Cl2：CH4：循環(huán)氣=1：

74、0.68：3.0</p><p><b>　　出反應(yīng)器的比例</b></p><p>　　CH2Cl2：CHCl3=1：0.5（質(zhì)量比）</p><p>　　(CHCl3+CCl4)/CH2Cl3=0.38（摩爾比）</p><p>　　操作壓力 0.08MPa（表壓）</p><p>　　反應(yīng)

75、器進(jìn)口氣體溫度 25oC,出口溫度420oC</p><p><b>　　2．物料衡算 </b></p><p>　　Cl2 反CH3Cl</p><p>　　應(yīng) CH2Cl2</p><p>　　CH4 器 CHCl3</p>

76、;<p><b>　　CCl4</b></p><p><b>　　HCl</b></p><p>　　假設(shè)循環(huán)氣不參與反應(yīng)，只起帶走熱量的作用。設(shè)進(jìn)口甲烷X kmol/h,出反應(yīng)器一氯甲烷Ykmol/h,氯化氫Zkmol/h</p><p>　　由CH2Cl2:CHCl3=1:0.5（質(zhì)量比）</p&

77、gt;<p>　　CHCl3時產(chǎn)量：10101×0.5=505.05Kg/h=42.2kmol/h</p><p>　　(CHCl3+CCl4)/CH2Cl2=0.38（質(zhì)量比）</p><p>　　CCl4的量：2.94kmol/h</p><p>　　由于反應(yīng)復(fù)雜，用元素守衡法：</p><p>　　則 Cl元

78、素守衡 59.2X=20Y+118.8×2+42.2×3+2.94×4 (1)</p><p>　　H元素守衡 80X=60Y+Z+118.8×2+42.2 (2)</p><p>　　C 元素守衡 20X=20Y+118.8+42.2+2.94 (3)</p>&

79、lt;p>　　解方程（1）（2）（3）得 X=441.8 kmol/h</p><p>　　Y=277.8 kmol/h</p><p>　　Z=653.6kmol/h</p><p>　　所以反應(yīng)器進(jìn)口原料中各組分的流量</p><p>　　Cl2: 441.8×1.48=653.8kmol/h=14645.2Nm3/h（

80、純）</p><p>　　653.8/0.96=681.2kmol/h=15258.8Nm3/h（含雜）</p><p>　　CH4:441.8kmol/h(純), 441.8/0.95=465kmol/h =10416 Nm3/h（含雜）</p><p>　　循環(huán)氣流量：45781.2Nm3/h</p><p>　　其中CH3Cl:227.

81、8</p><p>　　N2:41.16kmol/h</p><p>　　CO2:9.3kmol/h</p><p>　　CH4:1715.2kmol/h</p><p>　　進(jìn)口氣體總量：2861.4kmol/h</p><p>　　反應(yīng)器出口中各組分流量</p><p>　　CH3Cl:

82、277.8kmol/h</p><p>　　CH2Cl2: 188.8kmol/h</p><p>　　CHCl3: 42.2kmol/h</p><p>　　CCl4: 2.94 kmol/h</p><p>　　循環(huán)氣：2043.8kmol/h</p><p>　　出口氣體總量：2861.4kmol/h</p

83、><p>　　出口氣體中各組分的含量</p><p>　　CHCl3: 9.71%</p><p>　　CH2Cl2: 4.15%</p><p>　　CHCl3: 1.47%</p><p>　　CCl4: 0.10%</p><p>　　HCl: 33.84%</p><p&

84、gt;<b>　　N2: 1.46%</b></p><p>　　CO2: 0.33%</p><p>　　CH4: 59.94%</p><p><b>　　反應(yīng)器物料平衡表 </b></p><p><b>　　表2—1</b></p><p>　　

85、2.熱量衡算（以1h，25oC為基準(zhǔn)）</p><p>　　參加反應(yīng)的各物料的ΔHfØ(KJ/kmol)</p><p>　　輸入 CH4 Cl2 CO2 輸出 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl </p><p>　　量(kmol)441.8 653. 8 9.3 2

86、77.8 118.4 42.2 2.94 653.6</p><p>　　ΔHfØ -74.85 0 -393.51 -81.92 -87.86 -100 -106.76 –92.3</p><p>　　ΔHro=Σ生成物UlΔHfØ-Σ反應(yīng)物UlΔHfØ

87、 （3—1）</p><p>　　=-61.4×106KJ</p><p>　　420℃各物質(zhì)的（J/mol.k）</p><p>　　物質(zhì) CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl CO2 N2</p><p>　　（J/mol.k）6

88、6.07 45.975 88.287 98.887 29.96 52.27 30.65</p><p>　　輸出焓：∑輸出H=∑nΔt （3—2）</p><p>　　=19.6×105KJ</p><p>　　輸入焓：∑輸入H=0</p><

89、;p>　　Q放出=ΔH （3—3）</p><p>　　=ΔHro+∑輸出H+∑輸入H</p><p>　　=-41.8×106KJ</p><p>　　222.50℃各物質(zhì)的（J/mol.k）</p><p>　　物質(zhì)

90、 CH3Cl N2 CH4 CO2</p><p>　　（J/mol.k） 54.83 30.81 49.62 53.43</p><p>　　循環(huán)氣帶出的熱量為：</p><p><b>　　Q帶走=mΔt</b></p><p>　　=39.6×106KJ</p>

91、;<p>　　考慮5%熱損失，則39.6×106KJ</p><p>　　即 Q放出= Q帶走</p><p>　　循環(huán)氣能帶走的熱量恰好為反應(yīng)氣放出的熱量，使反應(yīng)溫度保持在420℃左右，維持反應(yīng)順利進(jìn)行。</p><p>　　3.2.2空冷器的物料衡算和熱量衡算</p><p>　　由于氣體溫度太高，直接進(jìn)入吸收器不

92、利于氯化氫氣體吸收。因此，先用空冷器冷卻降溫，保證吸收的順利進(jìn)行。</p><p><b>　　計算依據(jù)</b></p><p>　　進(jìn)口氣體420℃，組成和流量與反應(yīng)器出口相同；出口氣體80℃，操作壓力0.06MPa（表壓）</p><p><b>　　熱量衡算</b></p><p>　　定性溫

93、度t=(420+80)/2=250℃</p><p>　　250℃各物質(zhì)的（J/mol.k）</p><p>　　物質(zhì) CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 CO2 N2 HCl CH4</p><p>　　（J/mol.k）56.361 69.639 81.920 96.558 45.06 29.611

94、 29.293 47.752</p><p>　　熱負(fù)荷Q=W(T2-T1) （3—4）</p><p>　　=47.4×106KJ/h</p><p>　　3.2.3膜式吸收器的物料衡算和熱量衡算</p><p>　　Lx2 Vy

95、2 Vy2 Lx2 本設(shè)計用兩個石墨降膜吸收器串聯(lián)吸收，氣體經(jīng)一</p><p>　　膜吸收后再經(jīng)二膜吸收，吸收劑水先經(jīng)二膜吸收成稀酸</p><p>　　一二 再去一膜吸收成高濃度酸。兩膜吸收劑用量相同，惰氣</p><p>　　膜膜流量也相同，因此液氣比l/V也相同。</p><p>　　Lx1 Vy1 Lx1

96、 Vy1</p><p><b>　　第一膜式吸收器</b></p><p><b>　　1.計算依據(jù)</b></p><p>　　(1).一膜進(jìn)口氣體中氯化氫含量22.84%（摩爾）,出口氣體氯化氫含量8%,二膜出口氣體氯化氫含量0.6% </p><p>　　(2)一膜進(jìn)口氣體溫度80℃, 出

97、口氣體溫度70℃, 二膜出口氣體溫度60℃</p><p>　　(3).吸收水溫42℃</p><p>　　(4).進(jìn)口氣體組成同反應(yīng)器出口</p><p>　　(5).操作壓力0.6MPa（表壓）</p><p>　　(6).出口酸濃度28%（質(zhì)量），即16%（摩爾）</p><p>　　(7).冷卻水進(jìn)口溫度25℃

98、</p><p><b>　　2.物料衡算</b></p><p>　　對并流高濃度氣體吸收，操作線方程為：</p><p>　　L()=V(-) （3—5）</p><p>　　解得：x2=0.051</p><p>　　即一

99、膜進(jìn)口酸，二膜出口酸濃度為0.051</p><p><b>　　需要的吸收劑用量：</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　=3344Kmol/h</p><p>　　副產(chǎn)鹽酸的量：l0=V0（y2-y1）/(x1-x2 )</p><p&g

100、t;　　=3978Kmol/h</p><p>　　吸收劑的單位耗用量（氣體入口處） l=L/V=30.2</p><p>　　被吸收的氯化氫氣體的量：wA=424.6Kmol/h</p><p>　　剩余氣體總量：2436.8Kmol/h</p><p>　　各氣體的含量：CH3Cl 11.4%</p><p>

101、　　CH2Cl2 4.9%</p><p>　　CHCl2 1.7%</p><p>　　CCl4 0.12%</p><p>　　HCl 9.4%</p><p>　　N2 1.69%</p><p>　　CH4 70.39%</p><p>

102、　　CO2 0.38%</p><p><b>　　3.熱量衡算</b></p><p>　　42℃氯化氫溶解成16%的鹽酸的溶解熱Φ=9172.65KJ/Kmol</p><p>　　Q溶解=34×106KJ/h</p><p>　　在定性溫度t=(80+70)/2=75℃下的等壓熱容CP(KJ/K

103、mol.℃)</p><p>　　CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl CH4 N2 CO2</p><p>　　44.55 56.11 71.25 88.93 28.86 37.21 28.77 38.32</p><p><b>　　Q=CP.m.Δt</b></p

104、><p><b>　　代入數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　=1×106KJ/h</p><p>　　Q總=35×106KJ/h</p><p>　　假設(shè)冷卻水溫升8℃，則冷卻水耗用量</p><p>　　水的Cw=4.18KJ/Kg.K=75.42KJ/Kmol.k</p

105、><p>　　WW=59×103Kmol/h</p><p><b>　　第二膜式吸收器</b></p><p><b>　　計算依據(jù)</b></p><p>　　(1)進(jìn)口氣體組成同一膜出口氣體組成</p><p>　　(2)進(jìn)口氣體溫度70℃，出口氣體溫度60℃&l

106、t;/p><p>　　(3)出口酸濃度5.1%</p><p>　　(4)吸收水溫42℃，冷卻水溫33℃</p><p>　　(5)操作壓力0.036MPa(表壓)</p><p><b>　　物料衡算</b></p><p>　　需要吸收劑的量同一膜l=324Kmol/h</p>&l

107、t;p>　　得到稀酸的量 l0=V0(y2-y1)/(x2-x1)</p><p>　　=3536Kmol/h</p><p>　　吸收劑的單位耗用量l=30.2</p><p>　　被吸收的氯化氫氣體量：wa=211.8</p><p>　　剩余氣體總量：2225</p><p>　　各氣體含量：CH3Cl

108、 12.49%</p><p>　　CH2Cl 5.34%</p><p>　　CHCl3 1.90%</p><p>　　CCl4 0.13%</p><p>　　HCl 0.77%</p><p>　　N2 1.85%</p><p>　　CO2 0.42%<

109、;/p><p>　　CH4 77.09%</p><p><b>　　熱量衡算</b></p><p>　　42℃氯化氫溶解成5.1%的鹽酸的溶解熱Φ=3303.18</p><p>　　Q溶解=120×105KJ/h</p><p>　　在定性溫度t=(70+60)/65℃下物質(zhì)的等

110、壓熱容Cp(KJ/kmol.℃)</p><p>　　CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl CH4 CO2 N2</p><p>　　43.87 55.49 70.81 87.99 28.5 37.05 38.22 28.46 </p><p><b&g

111、t;　　Q=CP.m.Δt</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)：</b></p><p><b>　　=1×105</b></p><p><b>　　Q總=13×105</b></p><p>　　從一膜出來的冷卻水逆流進(jìn)入二膜，進(jìn)口

112、溫度33℃</p><p>　　其溫升：Δt=0.65×105/(75.42×2.95×103)=2.87</p><p>　　出口水溫：33+2.87=35.87℃</p><p>　　3．2．4 中和塔（填料塔）</p><p><b>　　1．計算依據(jù)</b></p>&

113、lt;p>　?。?）進(jìn)塔氣體組成同二膜出口氣體組成</p><p>　?。?）用20℃，15%的稀氫氧化鈉溶液吸收,出塔堿濃度4%（質(zhì)量）</p><p>　?。?）出塔氣體溫度60℃</p><p>　　（4）出口氣體中無氯化氫和二氧化碳?xì)怏w</p><p><b>　　2.物料衡算</b></p>

114、<p>　　入塔氣摩爾流量：WV=2225Kmol/h</p><p>　　惰氣流量：G0=2198.5Kmol/h</p><p>　　平均分子量：M=50.5×12.49%+85x5.34%+119,51.90%+154×0.13%+36.5×0.77%+44×0.42%+16×77.09%+28×1.85%<

115、;/p><p><b>　　=26.64</b></p><p>　　則入塔氣質(zhì)量流量：5927.4kg/h</p><p>　　入塔氣密度：ρV=1.19kg/m3</p><p>　　15%和4%的氫氧化鈉溶液化為摩爾濃度：</p><p>　　15%（質(zhì)量）=×100%=7.35%（摩

116、爾）</p><p>　　4%（質(zhì)量）=×100%=1.84%（摩爾）</p><p>　　氫氧化鈉溶液耗用量：Wl=649.8Kmol/h</p><p>　　出塔氣中無氯化氫氣體和二氧化碳?xì)怏w，但帶出60Kmol/h的水蒸氣，則總量為G0=112.925Kmol/h</p><p>　　各氣體含量：CH3Cl 12.3%

117、</p><p>　　CH2Cl2 5.3%</p><p>　　CHCl3 1.9%</p><p>　　CCl4 0.13%</p><p>　　N2 1.82%</p><p>　　CH4 75.9%</p><p>　　H2O

118、 2.66%</p><p>　　第四章 主要設(shè)備的工藝計算及選型</p><p><b>　　4．1 空冷器</b></p><p>　　本過程傳熱量大，一般的換熱器不能達(dá)到換熱效果?？绽淦鲹Q熱效果好，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約水資源，沒有水污染等問題，比水冷更經(jīng)濟，故選用空冷器。</p><p><b>　　計算依據(jù)