万吨年氯丙烯生产过程设计PPT参考课件
年产1万吨丙烯基氯生产流程设计.
1.3.1氯丙烯的生产方法
丙烯高温氯化法 丙烯高温氯化制取氯丙烯的工艺原
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，与乙醇、氯仿、乙醚和石油 醚混溶。
1.2氯丙烯的应用
由于氯丙烯可发生氧化、加成、取代、 烷基化等多种反应，使其在医药、农药、香料、 塑料阻燃、有机合成等方面具有广泛的应用。
理为丙烯和氯在高温（470～510℃）下 反应，氯主要取代丙烯β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: CH2=CHCH3+Cl2=CH2=CHCH2Cl+HCl
(ΔH= -112kJ/mol )
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：
摩尔组成
15.46 0.47 1.88 107.63
氯丙烯 1.000 2-氯丙烯 3.208E-05
2-氯丙烯 0.951 氯丙烯 0.049
1,3-二氯丙烯 0.961 氯丙烯 0.039
丙烯 0.0695 氯化氢 0.1830 水 0.7474
３.５过程优化
改进的工艺流程图 热量匹配后的工艺流程图
3.1设计目标
原料： 丙烯>98%，氯气 产品: 氯丙烯>99.9%，2-氯丙烯>95%，
2,3-二氯丙烯>95%，盐酸31.5wt%
烯丙基氯工艺过程设计
摘要烯丙基氯又名3－氯丙烯，无色易燃液体，有腐蚀性和刺激性臭味。
烯丙基氯作为一种重要的石油化工中间产品，一般不直接作为商品出售。
烯丙基氯的主要用途就是生产环氧氯丙烷。
在工业上主要有两种制备方法即丙烯高温氯化法和丙烯氧氯化法。
目前，世界上烯丙基氯生产能力约为90万吨／a。
Aspen Plus是生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统。
Aspen Plus软件对化工过程进行设计不仅可以准确的再现化工生产过程，而且大大缩短设计时间，降低设计消费。
Aspen Plus 在整个工艺装置的从研发、工程到生产生命周期中，提供了经过验证的巨大的经济效益。
本文使用Aspen Plus软件，对烯丙基氯的生产过程进行了概念设计。
首先，根据相关的烯丙基氯的生产过程，选择了最优的烯丙基氯的生产工艺，确定了烯丙基氯的生产流程，其中包括换热器，吸收塔，共沸塔。
根据各单元操作的工艺特点及优化操作参数，降低操作费用和公用工程的费用，对流程作经济权衡，节省生产成本。
通过对烯丙基氯的生产过程的设计以及各参数的优化，我们得到了一套比较合理的流程和参数，根据Aspen Plus的结果表明，产品的纯度和收率，达到了项目的要求。
关键词：Aspen Plus，烯丙基氯，优化设计IAbstractAllylic chlorine, also names 3- allyl chloride, appearance is colorless flammable liquid, has corrosiveness and the irritant smell. Allyl chloride as a kind of important petrochemical products, generally not directly sale. And it is the main purpose of the production of epichlorohydrin. In industry to basically have two kinds of preparation methods that LvHuaFa propylene temperature and propylene LvHuaFa oxygen. At present, the world allylic chlorine production capacity for about 90 million t/a.Aspen Plus is the production of equipment design, optimization of the steady-state simulation and universal process simulation system. Aspen Plus software design of chemical process can not only accurate representation of the chemical production process, but also greatly shorten the time, reduce the consumption of design of design. Aspen Plus in the entire craft installment from the research and development, the project to produces in the life cycle, provided underwent the confirmation the huge economic efficiency.This paper used aspen Plus software, the production of Allylic chlorine conceptual design process. Firstly, according to the relevant Allylic chlorine production process, select the optimal allylic chlorine production process, determines the allylic chlorine production processes, including heat exchanger, absorption tower, extraction. According to the technological characteristics of each unit operations and optimizing the operation parameters, lower operating costs and expenses for public works, economic weighing, save for process production cost.Through the allylic chlorine manufacture process design and optimization of parameters, we got a relatively reasonable process and parameters, according to the results, Aspen Plus the purity and yield of product, to project requirements.Key words: Aspen Plus, Allylic chlorine, optimization designII摘要 (I)Abstract ...................................................................................................................... I I 第一章引言 (1)1.1 烯丙基氯的简介 (2)1.1.1 烯丙基氯的理化性质 (2)1.1.2 烯丙基氯的生产消费情况 (3)1.1.2.1国外生产和消费情况 (3)1.1.2.2国内生产和消费情况 (4)1.2 烯丙基氯的生产技术分析 (5)1.2.1 丙烯高温氯化法[7-8] (5)1.2.2 丙烯氧氯化法 (6)1.3 Aspen Plus简介 (6)1.3.1 Aspen Plus软件的应用实例 (7)1.4 本课题研究的意义 (8)第二章烯丙基氯的生产设计要求与分析 (10)2.1 Aspen Plus工艺模拟步骤 (10)2.1.1 生产工艺模型的建立 (10)2.1.2 操作单元的设定 (10)2.1.3 精馏塔单元的设定 (11)2.2 烯丙基氯生产的设计要求 (12)2.2.1 原料及产品规格 (12)2.2.2 设计要求 (12)2.3 烯丙基氯生产过程的分析 (12)2.3.1 烯丙基氯生产的流程选用 (12)2.3.2 反应系统分析 (13)2.3.2.1 反应过程分析 (14)2.3.2.2 反应的循环结构 (14)2.3.2.3 物料平衡分析 (14)2.3.2.4 分离系统分析 (15)2.3.2.5 换热网络的合成 (16)2.4 流程叙述 (17)III第三章烯丙基氯生产流程的设计与优化 (19)3.1 流程的设计与优化 (19)3.1.1 反应器R-101反应条件的确立 (19)3.1.1.1 精榴塔T-101的设计 (19)3.1.1.2 分离参数的初步设定 (20)3.1.1.3 回流比对分离效果的影响 (20)3.1.1.4 进料板位置对分离效果的影响 (21)3.1.1.5 塔顶采出率对分离效果的影响 (22)3.1.2 精馏塔T-102操作条件确定 (23)3.1.3 精馏塔T-103操作条件确定 (24)3.1.3.1 精榴塔T-103的初步设定 (24)3.1.3.2 回流比对烯丙基氯纯度的影响 (25)3.1.3.3 采出率对烯丙基氯分离的影响 (25)3.1.3.4 进料板对烯丙基氯分离的影响 (26)3.1.4 吸收塔T-104的设定 (27)3.1.4.1 吸收剂流量对吸收效果的影响 (27)3.2 设备的设计与校核 (28)3.2.1 精馏塔T-103的设计 (28)3.2.2 热器E-101的设计 (31)3.2.2.1 换热器E－101的工艺参数 (34)3.2.2.2 换热器E－101的选型和校核 (34)结论 (37)参考文献 (38)致谢 (39)附录一：Aspen Plus 计算说明报告 (40)附录二：生产工艺流程图 (65)附录三：设备结构图 (66)IV第一章引言概念设计又称为“预设计”，是在根据开发基础研究成果、文献数据、现有类似的操作数据和工作经验基础上，按照所开发的新技术工业化规模要求而作出的预设计，用以指导过程研究及提出对开发性的基础研究进一步的要求，所以它是实验研究和过程研究的指南，是开发研究过程中十分关键的一个步骤。
万吨氯丙烯生产过程设计
能耗监测
建立能耗监测系统，实时监测各工艺环节的 能耗情况，为节能减排提供数据支持。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
氯丙烯的用途
化工原料
氯丙烯是合成多种有机化合物的重要原料，可用 于生产农药、香料、染料等。
工业添加剂
氯丙烯可作为工业添加剂，用于提高产品的性能 和稳定性。
医学领域
氯丙烯在医学领域可用于合成某些药物和医用材 料。
氯丙烯的生产方法
丙烯氯化法
丙烯在催化剂作用下与氯气发生氯化反应生成氯丙烯。
环氧丙烷氯化法
输送设备
自动化控制
选用低能耗、高效率的输送设备，确保物 料连续稳定输送。
采用先进的自动化控制系统，实现生产过 程的智能控制和优化。
节能减排措施
余热回收
利用余热进行发电或供热，提高能源利用效 率。
废气处理
采用高效废气处理技术，降低废气排放对环 境的影响。
废水处理
采用循环冷却水系统，减少新鲜水的使用量， 降低废水排放量。
人工成本
根据生产规模和工艺复杂度， 合理安排人员配置和薪资水平 。
设备折旧与维护
根据设备投资和预期使用寿命 ，计算每年的折旧费用，并预
留一定的维护费用。
经济效益分析
销售收入
根据市场调研和预测，估算万吨氯丙烯的生产销售收入。
利润空间
通过对比成本与收入，分析项目的盈利能力和利润空间。
投资回报率
计算项目的投资回收期和内部收益率，评估项目的投资价值。
纯。
废水处理
对生产过程中产生的废 水进行处理，确保达标
排放。
工艺流程图
• 由于工艺流程图较为复杂，无法在此展示， 建议查阅相关资料或咨询专业人士获取。
烯丙基氯生产流程设计
South China University of Technology
高温氯化反应过程控制条件的选择
(1) 反应温度 500℃左右，反应收率较高
(2) 丙烯/氯气摩尔比 (3) 反应时间 (4) 反应压力 (5) 丙烯、氯气预热温度
路漫漫其悠远
三、流程模拟与优化
South China University of Technology
反应原理
主反应： CH2＝CH-CH3 + Cl2 → CH2=CH-CH2Cl + HCl, ΔH1= -112kJ/mol (1) 副反应： CH2＝CH-CH3 + Cl2 → CH2=CCl-CH3 + HCl, ΔH2= -121kJ/mol (2) CH2＝CH-CH3 + 2Cl2 → CH2=CCl-CH2Cl + 2HCl, ΔH3= -222kJ/mol (3) CH2＝CH-CH3 + 3Cl2 → 3C + 6HCl, ΔH4= -306kJ/mol (4)
MolarFlowrate 95.61 6.92 88.69 18.38 70.31 77.23
(kmol/h)
Propylene
58.08 2.72 55.36 0.55 0.0 0.01
Allyl Chloride
15.56 0.01 15.55 15.55 0.0 0.01
2-Chloropropene 0.46 0.0 0.46 0.46 0.0 0.0
路漫漫其悠远
模拟结果
Stream NO
４ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２
Temperature (℃) -50 -50 -50 46 -57 -56
万吨年丙烯基氯生产项目设计
1
1-反应过程工艺
2-分离过程工艺
S19 S22
S23 S8
2-分离过程工艺
S19 S22
S23 S8
3-制冷工艺（Refrigeration Loop）
过程模拟
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
进料物流参数
组成 丙烯 氯
（１００％） １００％）
温度 压力 摩尔气 物流 ） （ ℃ ） （bar） 相分率 1 2 25 25 11.7 6.44 1.0 1.0
1
• 工艺原理 工艺原理：丙烯和氯在高温（470～500℃）下反 应，氯主要取代丙烯β位的氢原子，而几乎不发生 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 双键上的加成反应，反应式如下： • 主反应 主反应：
CH2=CHCH3+Cl2→CH2=CHCH2Cl+HCl ∆H1= -112kJ/mol
1
价格及需求
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
• 氯丙烯的价格与宏观经济形势关系密切，也 与客户的需求有关； • 由于生产工艺流程较长和氯气严重不足等多 方面原因，国内氯丙烯的生产一直处于低谷 ； • 近年来下游产品特别是环氧树脂生产装置相 继建成投产，国内氯丙烯市场前境乐观； • 据专家预测，我国环氧树脂用量今后十年以 年均25%的速度增长，给氯丙烯生产提供了 巨大的发展空间。
1
目前和未来的价格
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011
产品名称 规格型号 生产企业 氯丙烯 氯丙烯 氯丙烯 一级 二级 优级 巴陵石化 巴陵石化 巴陵石化
出厂价 单位 12000 11000 元/吨 元/吨 元/吨
万吨氯丙烯生产流程模拟与优化
Mass Frac %
PROPY-01 CHLOR-01 ALLYL-01 2-CHL-01
2,3-D-01 HYDRO-01
H2O
100.000 100.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
项目分析与设计
丙烯高温氯化法
于470~510℃高温下反应，氯原子主要取代丙烯β位的氢原子
主反应：
CH2=CHCH3+Cl2→CH2=CHCH2Cl+HCl 副反应：
ΔH1= -112 kJ/mol
CH2=CHCH3+Cl2→CH2=CClCH3+HCl
ΔH2= -121 kJ/mol
CH2=CHCH3+2Cl2→CH2=CClCH2Cl+2HCl ΔH3= -222 kJ/mol
2,3-D-01 HYDRO-01
H2O
15 92.44
10 1.00 400.00
16832.26
16 57.43
1.5 0.00 15.95
1220.58
17 109.25
1.6 0.00 0.75
83.23
18 30.00
10 1.00 400.00
16832.26
19 63.26 19.8 1.00 400.00
Pressure bar
1
1
1
2.77
5
2.1
2.1
Vapor Frac
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
0.00
Mole Flow kmol/hr 80.00
氯丙烯生产过程模拟与优化28页PPT
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
氯丙烯生产过程模拟与优化
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
45、自己的饭量自己知ห้องสมุดไป่ตู้。——苏联
年产8万吨丙烯的生产工艺设计(精馏工段)毕业设计
长江大学工程技术学院毕业设计(论文)年产8万吨丙烯的生产工艺设计题目名称（精馏工段）题目类型毕业设计系部专业班级学生姓名指导教师辅导教师时间毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：目录毕业论文(设计)任务书 (Ⅰ)开题报告 (Ⅱ)指导教师审查意见 (Ⅲ)评阅教师评语 (Ⅳ)答辩会议记录 (Ⅴ)中文摘要 (Ⅵ)英文摘要 (Ⅶ)1 前言 (1)2 选题背景 (2)2.1 课题的来源、目的和意义 (2)2.2 国内外现状、发展趋势及存在的主要问题 (2)2.3 研究的指导思想与技术路线 (6)3 方案论证 (8)3.1 低压热泵工艺流程 (8)3.2 高压丙烯精馏流程 (8)4 过程论述 (10)4.1 基本原理 (10)4.2 丙烯的性质 (10)4.3 工艺流程 (12)4.4 精馏工段工艺计算 (12)5 结果分析 (45)6 结论或总结 (46)参考文献 ............................................................................................... 46買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
TWRS制冷流程
9
设计目标
生产方法：高温氯化法 ; 产量：1万吨/年； 原料：丙烯>98%，氯气 ; 产品: 氯丙烯>99.9%，2-氯丙烯>95%，2,3-二 氯丙烯>95%， 盐酸 31.5wt%。
分析近几年数据，市场对于环氯丙烷的需求在不久的将来 将达到饱和，而且国内对于环氧氯丙烷生产发明了甘油法。国 内丙烯高温氯化法比国外丙烯高温氯化法的总收率低，丙烯消 耗定额普遍高，一般高出30%左右。这就要求我们再设计好流 程的同时，更要注意优化和革新，使得设计有竞争力。
项目背景
2.为什么？
市场有需求。
氯丙烯主要需求还是在作为环氧氯丙烷的中间 体，从最近几年数据来看，国内还在进口环氧氯 丙烷。这就推动了氯丙烯的需求增加。
项目背景
3.生产方法？
a.高温氯化法 过量的丙烯和氯气，在无催化剂、高温500℃左右条件下，氯
直接置换丙烯甲基上的氢原子而得氯丙烯。反应方程式为： CH2＝CH-CH3 + Cl2 → CH2=CH-CH2Cl + HCl
项目背景
3.生产方法？
选定高温氯化法 高温氯化法虽然要求原料纯度比较高，单程 转化率也较低，但是它的生产工艺比较成熟，对 设备的腐蚀相对较小，90％的装置采用这种生产 方法，而丙烯氧氯化法虽然转化率高，温度低， 但是要求使用碲、五氧化二矾等作催化剂，反应 压力高，对材质要求高，综合考虑各个方面的因 素，本设计采用高温氯化法进行氯丙烯的生产。
回流丙烯流程如下（先冷却到0度闪蒸，再和丙烯 低温料混合）
解决方案
5.是不是能甩掉制冷系统，原因是该制冷 系统造价高，运行成本高，能耗高。
可以甩掉目前的制冷系统，但是 新的流程也是需要进行制冷来补充部 分装置需要的冷，相比起来，新的制 冷设备冷能品位要低很多，而且考虑 用废热制冷，节约能源。
尝试使用低温水制冷，使用溴化锂 吸收式制冷得8℃左右冷水。
1万吨/年氯丙烯生产过程 设计
第一组 2010-01-20
第一部分 项目背景 第二部分 流程分析 第三部分 新流程核算
第四部分 经济核算
第一部分 项目背景
项目背景
1.生产什么？
氯丙烯(3-chloro-1-propene)，化学式： CH2=CHCH2Cl。作为有机合成中间体， 广泛用于合成树脂，香料，医药，农药等。 其主要用途为生产环氧氯丙烷，用作合成 甘油和合成树脂的原料，其余用于生产丙 烯醇，丙烯胺和药物。
解决方案
3.利用进料丙烯和液体氯气的冷量具体流 程如下
丙烯出料-17℃去与 回流丙烯混合
制冷 液氯 丙烯
解决方案
4.回流丙烯，是否需要一定要液化才可以保证其质量？
文献认为，丙烯在冷却到-5℃以后可以利用分子筛脱 水，使得丙烯进料中的水含量足够低，（数值）。故 将其液化是没有必要的。但是冷却到-5℃依然是不容 易的。但是大股丙烯要冷却到-5度依然是不容易的。
解决方案
6.反应器高温反应物没有利用，可否可以为进料提供热量？
反应器反应热量衡算
生成氯丙烯的反应热为112.21 kJ/mo1; 2- 氯丙烯的反应热为121.42 kJ/mol; 2, 3 - 二氯丙烯的反应热为213.54 kJ/mol。
反应产物中粗氯丙烯为
HCL
trace
188.6
核算预分馏塔顶操作温度，决定塔顶采用 部分冷凝回流，可以得出塔顶氯丙烯几乎 无跑损。其塔进料和塔顶操作温度都不算 低。故认为没有必要进行深冷。
解决方案
2.进入分馏系统，使用深冷分离，是不 是有必要？
但是这样会给我们带来一个新的问题。 就是塔顶出料很大，需要用水来吸收盐酸变 得很难，需要盐酸吸收塔30块理论板。但是 我们认为，相对超高的制冷费用，对吸收塔 的初期投资较大是可以接受的，因为他带来 的是节省大量制冷费用和购买压缩机的费用。
解决方案
1.对丙烯预分是不是一定需要三个塔（包括一 个闪蒸塔）？
将原来两个预分塔和一个闪蒸罐合并成一个塔，即预分塔， 其塔顶蒸出丙烯和氯化氢。
解决方案
2.进入分馏系统，使用深冷分离，是不是有必 要？
塔操作参数 塔板数 20 进料板 12 回流比 0.5 操作压力 5bar 塔底用釜式再沸器 -0.19MMkcal/hr 塔顶部分冷凝器 0.35MMkcal/hr 塔顶温度 -8.7℃ 全冷凝需要-50℃进料 节能 塔底温度 103.9℃
纯度在98%以上的丙烯经干燥、预热至280～320℃，与冷氯 气按量比为(4～5)：1送入混合器进行混合后进入反应器。
b.丙烯氧化氯化法 丙烯、氯化氢和氧气在碲催化剂存在下反应生成氯丙烯。反应
方程式为： CH2CHCH3 + HCl +0.5O2=CH2CHCH2Cl + H2O。
新鲜丙烯、氧气、氯化氢和循环气体(二氯丙烷反应器产物)按 量比n(丙烯)∶n(氯化氢)∶n(氧气) =2.5∶1∶1 混合后，在反应温度 为200～260℃，压力0～196.14Mpa的条件下，通过载有Te2O3、 V2O5、H3PO4组分的流化床催化剂反应生成氯丙烯。
第二部分 流程分析
6.先冷后加热为了 配合吸收盐酸，不 合理(-56到25℃)
4.低温分离 (-50℃)能耗高
1.低温冷能没有 得到充分利用Βιβλιοθήκη 2.出料热量没 有得到利用
3.将返回料 液化，耗能
5.没有必要一定要三个塔
问题的提出
1.对丙烯预分是不是一定需要三个塔（包括一个闪蒸塔）？ 2.进入分馏系统，使用深冷分离，是不是有必要？ 3. 由于丙烯和氯气都是液态进料，携带大量冷量。原流程中，直 接进料不但没有利用其冷量，反而增加了炉子加热负荷； 4.回流丙烯，是否需要一定要液化才可以保证其质量？ 5.是不是能甩掉制冷系统，原因是该制冷系统造价高，运行成本 高，能耗高。 6.反应器高温反应物没有利用，可否可以为进料提供热量？
解决方案
2.进入分馏系统，使用深冷分离，是不是有必要？
项目 氯化氢
进料(kg/hr) 619.8
丙烯 氯丙烯 2-氯丙烯
2795.1 910.7 130.1
2，3-二氯 188.6 丙烯
塔顶出料(kg/hr) 塔底出料(kg/hr)
619.8
trace
2975.1 0.1 22.9
trace 910.6 107.1