烯丙基氯生产过程设计的项目调研

1、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，与乙醇、氯仿、乙醚和石油醚混溶。（2） 氯丙烯的应用氯丙烯的应用 氯丙烯作为一种重要的石油化工中间

2、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，

3、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、项目分析与设计项目分析与设计1.氯丙烯的生产方法氯丙烯的生产方法 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+hcl ch2=chch

4、3+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40以上的馏分，即

5、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（高温氯化法（90的装置采用此法）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%； (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 工艺过程工艺过程v1m1e

6、1e2e3e4e5e6p1r1s1s2s3s4s5s6s7s9s10s11s12s13s8第二步 分离部分e1f1m1e22345678910111213141516171819202122123t112345t2f2m2e3c1e4c2e523456789101112131415116t3p1p223456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051152t4p3234567891011121314151617181920212223242526272829303

7、1132t5s1s2s3s4s5s6s7s8s9s10s11s12s13s14s15s16s17s18s19s20s21s22s23s24s25s26s272.2.2. 改进后的反应工段工艺设计改进后的反应工段工艺设计第一步 合成部分v1m1e1e2e3e6p1r1s1s2s3s4s5s6s7s11s12s13s8s9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 95.0

8、2 cycle numberfeedrmoleq1m*kcal/hronm*kcal/hrbase8.00001.8001-7.40234e-030.017915.00001.8036-0.20320.018026.00001.7999-7.43311e-030.017937.00001.8000-7.41071e-030.017948.00001.8001-7.40419e-030.017959.00001.7999-7.40563e-030.0178610.00001.8000-7.42005e-030.0178711.00001.8001 -7.43857e-030.0177812.00

9、001.8001 -7.45784e-030.0176values 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：塔塔t塔板数塔板数回流比回流比r进料板进料板t1232.511t2相当于相当于5块板块板t3161.89t4531820t51215第三步 深冷部分c1e1c2e2v1f1e3e4e5e6sp1sp2m1s1s2s3s4s5s6s7s8s9s10s11s12s13s14s15s17s16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e1,e2,e3,e4以进行热

10、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，大大节省燃料的能量。并且减少了两个换热器，大大节省燃料, 降低降低操作费用。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 主要设备主要设备费用（费用（/万元）万元）主要设

11、备主要设备费用（费用（/万元）万元）distillation(t1)104reactor430distillation(t2)47pump103distillation(t3)89simple hx（e1）103distillation(t4)129simple hx（e2）103distillation(t5)57simple hx（e3）96flash（f1）172simple hx（e4）96compressor（c1-c2）464simple hx（e5）118小计小计2111 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

12、用25设备费用 0.252450 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、生产成本的估算生产成本的估算类别类别名称名称 单价单价（万元（万元/t） 用量用量（t/a） 价格价格（万元（万元/a ）原料丙烯1.026103.846225.9 氯气0.1211413.391369.36产品氯丙烯1.229650.7512500副产品2-氯丙烯1.20293.39360 2，3-氯丙烯2.501702.8294309.531.5%hcl0.0516656.2711223、 建厂费用估算建厂费用估算直接成本估算因子费用（/万元）间接

13、成本估算因子费用（/万元）设备费用1.003388.3工程和监理0.31016.49安装费用0.2677.66建设0.41355.32仪表0.1338.83承包商费用0.15508.245管线0.41355.32不可预见费用0.41355.32电气0.15508.245流动资金0.51694.15建筑物0.31016.49改善环境0.1338.83服务设施0.2677.66土地0.05169.415小计2.58470.75总计4.2518296.254、总操作费用总操作费用 成本分项价格(元/t)原料7595.26副产品5861.5净原料成本3552.5公用工程1079.6操作工人629.6维护359.8实验室179.9总直接成本89.7工厂管理359.8专利许可费179.9土地使用费269.9利息和保险228.5销售与研发1169.3总的固定费用2518.4不考虑资金偿还是的操作费用6160.6资金偿还1920总的操作费用67205、 效益分析效益分析 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 67