【甲醇液相催化法生产一氯甲烷的工艺设计13000字（论文）】

甲醇液相催化法生产一氯甲烷的工艺设计目录TOC\o"1-2"\h\u10045第一篇设计说明书 230677第1章一氯甲烷的概述 2305341.1一氯甲烷的性质 2281471.2一氯甲烷的用途 243151.3生产厂家 385841.4国内外研究进展 46334第2章工艺技术方案 5141052.1生产方法概述 543572.2工艺技术方案确定 8249522.3生产条件 876572.4催化剂 9178982.5工艺过程 10168632.6原材料及产物的规格 1236512.7合成一氯甲烷的主要设备 1221437第3章非工艺部分 132753.1注意事项 13180983.2运输安全 14307543.3应急措施 15233883.4三废排放 154032第二篇工艺计算说明 1519017第4章物料衡算工艺部分 15321924.1物料衡算的参考量 16152554.2一氯甲烷的产量 16135844.3甲醇的消耗量 16155154.4HCl的消耗量 17254204.5H2O的生成量 17111854.6反应器的物料表 17327094.7甲醇汽化器 1750344.8甲醇过热器 1881404.9氯化氢过热器 1831590第5章热量衡算工艺部分 1987695.1甲醇汽化器 1953015.2甲醇过热器 20154045.3HCl过热器 2117105.4氢氯化反应器 22251905.5冷凝器 2325529第6章工艺设计计算部分 2440256.1甲醇汽化器 24295646.2甲醇过热器 25271046.2.2选型 26222416.3HCl过热器 26163256.3.2选型 26215206.4氢氧化反应器 27200236.4.2选型 2738036.5冷凝器 277856.5.2选型 28第一篇设计说明书第1章一氯甲烷的概述1.1一氯甲烷的性质它别名也被称为甲基氯和氯甲烷。它可以压缩为无色液体，在压力下可以液化，然后存储在钢瓶中。易燃[1]。表1一氯甲烷的理化性质表名称一氯甲烷化学式CH3Cl分子量50.4875密度，g/cm30.894蒸汽压，mmHgat25℃4070折射率1.33外观与性状无色气体，具有醚臭和微甜气味。熔点，℃-97.7沸点，℃-23.73相对密度1.74折射率1.0007闪点，℃＜0产品用途主要用作有机硅的原料，也可用作溶剂、冷冻剂、香料等。上游原料甲醇、甲醇、久效磷、氯气、盐酸、盐酸。1.2一氯甲烷的用途它过去被用作麻醉剂，其气体的麻痹作用对我们人体的中枢神经产生影响，但是因为对身体有不好的作用，已经被淘汰了。它也是极好的溶剂和甲基化剂，大多数的一氯甲烷都被用于生产有机硅[3]。有机硅及其相关产品被多数用于电子、航空航天和私营行业，并且还是世界范围内的新化学品。它也是我国比较重视的产业。近年来，有机硅的发展相当迅速，一氯甲烷也得到了快速的发展，有机硅的发展和一氯甲烷的生产密不可分[4]。它也可以用作橡胶，制冷剂[5]以及其它溶剂。它在医药行业还有很大的空间可以研究和发展。1.3生产厂家1.3.1淄博汇宝化工有限公司该企业是一家专门生产一氯甲烷，乙二醛，甲酸，环氧丙烷，醋酸，醋酐等产品的销售、运输和出口产品的公司。1.3.2南通腾旭化工有限公司南通腾旭化工有限公司主要经营的是一氯甲烷，甲缩醛，二氯甲烷，盐酸和甲苯等的产品。1.3.3宁波珂源化工有限公司宁波珂源化工有限公司于2013年成立。公司主要销售氯甲烷、甲基丙烯酸甲酯、吸水树脂、甲缩醛和甘氨酸，并拥有自己的甲基氯生产设施作为合资企业的一部分。1.3.4衢州市江洲碱业有限公司衢州市是浙江省片碱生产的重要工业基地，自2003年成立以来，江洲碱业的年生产能力为2万吨，巨化集团公司检测中心检测为国标产品，氢氧化钠含量为96%，并有四项质量指标优级品率为100%。该管理机制与巨化品牌有关，并以一个知名品牌进入市场，以增强和扩大衢州片碱，通过将其“朝化牌”片碱投放市场的同时，该公司还获得了巨化集团公司贴牌“巨化牌”片碱许可。产品销往江苏、上海、福建、江西、安徽和本省各地区。衢州市江洲碱业有限公司借力对接巨化，并致力于不断扩大生产。1.3.5深圳市巨化华南投资发展有限公司该公司的母公司，其成立于1958年，被称为“十里化工城”的巨化集团公司，是由全民所有制企业改为的国有独资有限责任公司，是全国特大型的化工联合企业，巨化集团公司目前总资产为110亿元，巨化公司它涵盖了氟化工、氯碱化工、精细化工等多种化工行业，“巨化”牌产品不仅在华南地区畅销，而且在欧美、东南亚国家和港澳台地区也畅销，极大地提高了“巨化”牌产品的知名度。目前，巨化华南公司在深圳拥有资产近亿元，年销售额超过2亿元。1.4国内外研究进展1.4.1国内一氯甲烷的研究进展国内早期的生产技术落后，设备简陋，无法对一氯甲烷进行大规模的生产。技术的落后导致产品利用率低，生产方法不完善，反应过程杂质多，设备需要投入成本太高等都影响了当时的氯甲烷工艺的发展。在早期的泰安氯碱工程项目中，引进了法国阿托（ATO）公司技术，这种技术是利用甲醇氢氯化法来生产氯甲烷。由于氯甲烷和有机硅之间的密切联系，国内有些有机硅单体的制造商也用了这种方法[6]。巨化氟化化学公司，它的生产装置采用的就是日本德山曹达技术，该技术已投入运行，它采用的工艺是气—固相催化法；江苏梅兰集团，它的生产装置采用的是美国斯托福公司的一项技术，它的工艺同样采用的是这种生产工艺[7]。中国从日本、法国和美国陆续引进了先进的生产工艺，这些生产工艺使得国内的氯甲烷行业大大的提升，产品质量和产量也有了明显的进步。国内生产氯甲烷企业的进步能使我国降低对国外产品的需求，并且企业间相互学习，相互竞争。目前国内大概有28家企业生产氯甲烷，万吨级生产能力的企业也有7家。这能说明我国的氯甲烷行业发展相当迅速，基本能满足国内大多的氯甲烷需求[8]。1.4.2国外一氯甲烷的研究进展早期的西德赫希斯特公司和美国，都采用了甲烷热氯化工业装置进行甲烷氯化物生产运营。到了1954年，日本也开始使用甲烷作为原料来生产甲烷氯化物。自70年代初以来，当时的能源价格很高，而使用甲醇生产甲烷氯化物，得到的甲烷氯化物能得到高效益，所以美国发现了这个特点，开始使用甲醇作为原料来代替甲烷。到后来，在美国就只剩下一家公司，还在坚持使用甲烷作为原料来生产甲烷氯化物，当时它的年产量也只占美国甲烷氯化物总产能的一小部分。1978年，日本德山曹达也发现了一种新方法，也是利用甲醇作为原料，但它是通过低温液相催化氯化的方法来生产甲烷氯化物的，这种方法可以直接取代两套制备甲烷氯化装置的使用，减少设备成本的投入。后来美国也采用了这种方法。现在，全球的甲烷氯化物生产商慢慢地都采用了以甲醇为原料的生产方法，这种方法使生产投资降低，产量也提升了，换句话说，其生产效益都得到了显著的上升，这与未来的能源发展趋势是一致的[7]。1998年，在世界一氯甲烷的总生产能力的基础上，美国占了将近42%的产量，西欧占了差不多一半产量，日本占了超过8%的产量。1997年，全球一氯甲烷的总产量基本都用于有机硅的行业。1996年至2001年，全球对一氯甲烷的需求量开始变大，1996年至2007年，一氯甲烷的需求量也还在增加，主要还是用于生产有机硅[9]。第2章工艺技术方案2.1生产方法概述近年来，在国内有两种生产一氯甲烷的方法：一种是液相催化法，另一种是气相氢氯化法[7]。（1）甲醇液相催化法原料甲醇与盐酸的反应式如下：CH3OH+HCl→CH3Cl+H2O在反应过程中会产生少量的二甲醚：CH3OH→（CH3）2O+H2O将原料CH3OH气体和HCl气体混合后，然后将它们引入装有液相催化剂的反应器中，在恒温恒压的条件下反应。反应器中的气体会通过回流冷凝器，而它冷凝后的冷凝液会返回到反应器中，在这过程中反应的温度是由回流冷凝器中的冷凝液量来控制。气相在经过回流冷凝器后将再进一步进行冷却，然后进入到HCl吸收器中。在HCl吸收器中，变湿的一氯甲烷气体将会在水洗塔中和稀盐酸接触，而湿的一氯甲烷气体会进一步地吸收未冷凝的HCl。为了除掉遗留在湿的一氯甲烷气体中的盐酸，吸收后的气体会进入到水洗塔和碱洗塔中，然后再进入硫酸干燥系统。来自碱洗塔的气体依次进入一级硫酸干燥塔、二级硫酸干燥塔、三级硫酸干燥塔中，并用这三级硫酸干燥系统来除掉气体中所带有的微量水分、甲醇和副产物二甲醚。干燥的气体会通过除雾器来除掉伴随着的雾气，然后进入压缩机前面的缓冲罐中，缓冲过后，它再进入氯甲烷压缩机，压缩到0.7MPa（g），再进入氯甲烷冷凝器中进行冷凝，最后存储在氯甲烷贮槽中[10]。图1甲醇液相催化法制一氯甲烷流程图（2）甲醇气相氢氯化法在氢氯化反应器中，气化的甲醇和氢气的反应式如下： CH3OH+Cl2+H2→CH3Cl+H2O+HCl在恒温恒压的条件下，将HCl气体和新鲜的CH3OH蒸气将在氢氯化反应器（该反应器是管内带有催化剂的列管固定床式）中混合，在催化剂的作用下，HCl和CH3OH会反应生成一氯甲烷和水。反应热是通过在管之间流动的热媒导热油来除去的，在除去反应热的导热油后，将原料系统预热，然后返回到氢氯化反应器中再循环使用，用来维持反应系统的温度。带有一氯甲烷、水、过量的HCl和少量未反应的CH3OH以及其副产物二甲醚的混合物进入激冷塔中，激冷液为21%质量分数的稀盐酸，再进入汽提塔中，通过汽提塔将它们提纯并取出。来自激冷塔的湿的一氯甲烷气体会被酸冷凝器冷凝，然后再进入反应产物分离器。重力使得冷凝液又回到激冷塔中，而湿的一氯甲烷气体则会通过除雾器进入硫酸干燥塔。这个塔是用于除去气体中含有的少量水、CH3OH和二甲醚的。离开硫酸干燥塔后，干燥后的一氯甲烷气体进入压缩机中，被压缩至0.95MPa，在通过冷凝器冷凝，最后储存在氯甲烷贮槽中。从硫酸干燥塔底部流出的88%质量分数的稀硫酸将被泵用可以控制的液位，将其送至界区外的稀硫酸贮槽中储存[10]。图2甲醇气相氢氯化法制一氯甲烷流程图在本次工艺的选择中，将采用甲醇氢氯化法来作为合成一氯甲烷的方法，该方法包括气-液相非催化法、气-液相催化法和气-固相催化法这三种[9]。2.1.1气-液相非催化法在该方法中，CH3OH和HCl在盐酸相中，用120℃和0.2MPa的条件进行，反应生成氯甲烷。由于无法完成CH3OH和HCl的单向反应，因此一定要把反应物料分开，并多次使用。现在仅仅是日本信越化学公司采用了它。此外，由于没有催化剂的加入，HCl和CH3OH的反应速度较慢（反应的时空产率也非常低，为50kg/h·m3），从而需要使用更多的反应时间来提高转化速度。DowChemical已发布了一种非催化法的专利，该方法可在由主反应器、汽提塔和回流塔组成的三联反应器中运行。该反应过程短，氯甲烷的选择性也变高。2.1.2气-液相催化法该方法是用过量的HCl和CH3OH用以ZnCl2（含75%~80%的质量分数）的水溶液作为催化剂的反应器，它们的反应温度和反应压力分别为140~180℃，0.1~0.6MPa。最大的甲烷氯化物生产商DowChemical公司和法国的ATOCHEM等公司都采用了这种方法，国内自行开发的技术也采用了这种方法。该方法的优点是操作步骤简略，反应过程温和，操作过程稳定，可长期广泛使用。但是，自承载能力小，要使用的面积大，对设备不友好，并且DME的副产物会比气-液相非催化法生产过程中更多，需要用另外的设备来回收反应过程没反应的HCl和带有水气化的CH3OH。2.1.3气-固相催化法气-固相催化法是于60年代初的时候，发现并研究成功的。使用γ-A12O3作为催化剂，在固定床的气固相中，稍微过量的干燥HCl和气态的CH3OH引起催化反应，CH3OH的反应条件：反应温度设置为250~350℃，压力设置为0.1~0.2MPa。2.2工艺技术方案确定甲醇气相氢氯化法与甲醇液相催化法的比较：（1）原料甲醇的运输：使用甲醇作为原料，只需要通过普通的运槽车运输，该过程简单并且成本低。（2）反应中消耗的氯：使用甲醇液相催化法在反应中消耗较少的氯，而使用甲醇气相氢氯化法不仅需要氯原子的反应，而且还有副反应消耗氯原子。（3）副产物的量：在甲醇气相氢氯化法反应的过程中发生副反应，并产生大量的氯化氢气体，这使废气的处理复杂并消耗大量的氯。甲醇液相催化法与甲醇气相氢氯化法两种方法比较合成一氯甲烷，前者具有较高的甲醇转化率、较高的氯利用率、较低的氯化氢副产物量、较高的产品质量及操作过程简单等特点。缺点是所用的催化剂成本高、对原料气中的游离原子含量要求严格，容易导致催化剂中毒[11]。该设计将选择生产一氯甲烷的甲醇液相催化法来作为工艺路线。2.3生产条件2.3.1反应温度甲醇在液相催化法反应中，它是影响甲醇利用率的重要影响因素。该反应中用的反应器是固定床反应器，它是放热反应，而反应器的反应热点温度，也按照固定床反应器反应热点的温度分布的一般规则。催化剂的使用时间越长，列管中热点的温度也会上下移动；列管中的径向温度分布，是从管的中心向管的壁逐渐减小。氢氯化反应的温度越高，甲醇的利用率就越高，而氢氯化反应的催化剂的持续时间就越短。催化剂寿命的缩短是由于催化剂的裂解，而反应温度越高，催化剂分解越容易，氢氯化反应的转化率就越低，甲醇的利用率也就越低。所以，控制好反应温度是非常有必要的，这样才能得到高甲醇利用率，延长催化剂的使用寿命[12]。2.3.2反应压力氢氯化反应的入口压力、催化剂层的阻力降以及后系统的控制压力三者之间密切相关。氢氯化反应压力越高，致使甲醇的利用率就越高，然而反应压力对于催化剂的寿命有不良反应，反应的压力越高，催化剂就越容易分解，所以，适当地增加反应压力是有利于催化剂的寿命的，也能极大地利用甲醇，由此可知，控制合适的反应压力对反应有较大的好处的，能更促进反应进行。0.229Mpa（表压）是本次设计最佳的反应压力，可以会稍有偏动。2.3.3反应停留时间在固定床反应器中，反应所需的停留时间与其空速是有关的，可以说催化剂上的空速的量直接反映它的生产能力，换句话说，反应器里的承受的负荷越大，它的停留时间就越短，从而降低甲醇利用率。将反应器的负荷维持在105%至110%内最合适，这也有助于反应。2.3.4氯化氢与甲醇之间的配比根据氢氯化反应的机理：甲醇和氯化氢，它们可以在特定的条件下生成一氯甲烷和二甲醚。所以，要控制甲醇和氯化氢之间的物质量之比，这也是能提高甲醇利用率的。考虑到资源量和能量的消耗，尽量将甲醇和氯化氢之间的物质的量之比控制在（1.10至1.15），1.0在该范围内，并且反应原料的量和功耗是相对合理的。2.4催化剂Al203催化剂是在生产过程中，用甲醇为原料的前提下，具有的最有用的催化剂。甲醇液相催化法反应过程中使用的催化剂是活性氧化铝γ-Al203[13]，它外表为白色，质地可能是胶体，可能是液体，也可能是固体[14]。工业产品通常是无色或略带粉红色的圆柱形颗粒，具有出色的耐压性。活性氧化铝它具有化学稳定性好，比表面积大，机械强度高，良好的抗腐蚀性，耐高温，白色颗粒外表，低磨耗、大容量和高吸水率的多孔材料等的特点。催化剂和使用时间两者之间是有关的，使用时间越长，催化剂的活性越差，反之，使用时间越短，催化剂活性越好。这从热点温度会随着列管的变化而变化，呈现出恒定的下降趋势中可以看出，并且在列管的某些区域有规律地降低。反应温度的升高，会促使原料的利用率变高，然而催化剂的持续时间变短。从这规律中可以看出，缩短寿命的主要因素就是催化剂发生了分解，而温度正好相反，在此过程中，甲醇的利用率也发生下降。因此，控制反应温度，可以使得甲醇利用率提高，催化剂的使用寿命也变长[15]。2.5工艺过程2.5.1岗位基本任务1、将甲醇岗位送过来的甲醇，正确地送到E-702和2E702，为了确保甲醇汽化的需求量。2、从车间接收的浓硫酸，以满足硫酸干燥系统的需求。3、T-703和2T-703送过来的低浓度硫酸，将它直接送到车间的180岗位去。4、接收30%的离子交换膜碱并将其及时提供给T-702、2T-702、D-807、2D-807。5、配置好30%的亚硫酸氢钠，为确保岗位和2、3CM装置的需求。6、氢氯化单元需要热量，而热媒将会提供，让它在开车阶段，提供反应所需要的活化能，并且保证在正常操作期间，能从反应中释放出热量。7、将送过来的甲醇原料，和甲醇提纯岗位收集回来的甲醇，两者进行汽化，再将汽化后的甲醇和气态的氯化氢，以恒定的比例混合，再利用氢氯化反应，将反应气体进行冷却，然后按顺序通过水洗、碱洗和利用浓硫酸来除去一氯甲烷中的副产物（二甲醚和水），并将一氯甲烷气体在氟利昂热交换器中进行液化，然后就能得到高纯度的一氯甲烷，在进行适当的升温之后，将它送到氯化单元或是一氯甲烷检验槽中。8、要将1、2CM900单元送过来的废水清除，还要回收废水中的甲烷氯化物到该单元，已经合格的废水则排放到Z-701，还要能保证该单元内排放到Z-701的废水是被正常送到车间。2.5.2工艺流程甲醇先进入甲醇进料槽（TK-651A/B），利用甲醇进料泵（P-651A/B），再供给到甲醇汽化器（E-702）中，回收了的甲醇和原料甲醇一起，供给到甲醇汽化器（E-702）中，然后在甲醇汽化器（E-702）中，甲醇又被低压蒸汽加热并气化，气态的甲醇在甲醇过热器（E-704）中进行过热，它过热是经由热媒的，然后提供给氢氯化反应器（R-701）。氯化氢在氯化氢过热器（E-703）中，被热媒过热后，进入反应器。1、氢氯化反应在氢氯化反应器（R-701）的进口管中，混合由气相获得的氯化氢气体和甲醇，然后送入氢氯化反应器（R-701）中。氢氯化反应是在有催化剂的情况下进行的，例如在三氧化二铝的存在下发生，反应同时也是在气相中进行的，反应热利用导热油传递出去的，它产生的一些气体，利用反应物冷却器（E-705）来进行冷却，并将被部分冷凝，然后进入到下一工序的水洗塔（T-701）中。2、除去一氯甲烷气体中的氯化氢气体离开氢氯化反应器（R-701）后，通过反应物冷却器（E-705）进行冷却。冷凝后的气体进入水洗塔（T-701）中，通过水洗塔泵（P-703A/B）的循环作用，吸收反应物中的氯化氢，从而产生盐酸，其通过吸收产生的热量，利用安装在循环管道线上的水洗塔冷却器（E-706），通过循环水给带走。塔釜的液位是利用通过调节水洗塔循环泵（P-703A/B）的出口里废硫酸，它的流量来控制。CH3Cl气体在利用水洗塔（T-701）进行洗涤后，进入到碱洗塔（T-702）塔的底部，它会和塔顶下来的碱循环液形成对流，吸收的热量是通过安装在循环管线上的碱洗塔冷凝器（E-707），将它带走。碱洗塔釜(T-702)的液位，由碱洗循环泵（P-704A/B）的出口废碱液，它的流量来控制。3、除去一氯甲烷气体中的水分通过碱洗后，利用碱洗除雾器（S-702）进行除雾，然后得到一氯甲烷，它的气体由于压力差的影响，被送到1#硫酸干燥塔、2#硫酸干燥塔和3#硫酸干燥塔（T-703、T-704、T-705）中，为了去掉气体产物中带有的水分和副产物。将质量分数为98%的硫酸从泵（P-654A/B）输送到3#干燥塔（T-705）中，而3#干燥塔中的硫酸利用液位差的作用使硫酸溢流到2#硫酸干燥塔（T-704）中，而运用同理利用液位差的作用将2#干燥塔中的硫酸也溢流到1#干燥塔（T-703）中。1#硫酸干燥塔、2#硫酸干燥塔和3#硫酸干燥塔均为独立式的循环系统，它们分别通过各自的塔底循环泵（P-706、P-707、P-708）进行单独循环，它们的吸收热都将通过各自的循环管线上的冷却器（E-708、E-709、E-710），利用冷却水带走，稀硫酸利用1#干燥塔底泵直接送到车间去。3#塔顶出来的CH3Cl气体，它被干燥过后，通过干燥塔除雾器（S-703）来去除酸雾，再利用除雾器（S-704）来进行进一步的除酸。4、一氯甲烷液化一氯甲烷通过液化除雾后，成为一氯甲烷气体，然后进入CH3Cl冷却器（E-713），该冷却器是经过制冷剂R22进行冷凝过的，而制冷剂R22的流量则是由冷凝器的液位来控制。冷凝过的CH3Cl，进入CH3Cl接收槽。带有CH3Cl的不可冷凝气体，就被送到脱污塔（T-601）进行处理，通过泵（P-712A/B）输送液态的一氯甲烷，通过加热后的CH3Cl被送到CH3Cl进料槽中，被作为氯化单元的原料。2.6原材料及产物的规格甲醇≥99.9%（wt）其规格符合GB-338-2004标准液氯≥99.6%（wt）氧气：400-500ppm二氧化碳：300ppm水分≤0.05%（wt）氢氧化钠≥30%碳酸钠≤0.6%氯化钠≤5.0%三氧化二铁≤0.01%2.7合成一氯甲烷的主要设备表2合成一氯甲烷设备一览表序号设备名称规格材料数量1氢氯化反应器不锈钢12甲醇汽化器碳钢13甲醇过热器14氯化氢过热器15反应物冷却器16碱洗塔17水洗塔18硫酸干燥器碳钢衬胶19氯甲烷冷凝器合金110氯甲烷精馏塔碳钢衬胶1第3章非工艺部分3.1注意事项1、工作场所中的每个人都必须穿戴工作防护用品，在轮班前后参加会议，并带好防毒面具接管工作。2、CH3OH原料和CH3Cl产品均为危险品，它们易燃易爆，还带有剧毒。不管是吸入，呼出还是皮肤接触，都会影响人体的健康。3、有些气体吸入会影响人体健康，严重时可能致命。所以，要严格控制空气中的浓度，不能让它超出国家的标准，需要控制的气体如下：CH3OH：5mg/m3；H2SO4：1mg/m3；HCl：7.5mg/m3。4、98％的硫酸、碱液和亚硫酸氢钠都是容易腐蚀的介质，如有接触，应该立刻进行处理，严重的话要将患者送到医院。每种物质的最值如下：NaOH：2mg/m3；H2SO4：1mg/m3；NaHSO3：115mg/m3。5、在碱制备或采样和分析过程中，请戴好防护眼镜，以防止碱灼伤。6、贮槽加料时，要保证用水清洗干净，贮槽要求没有水，没有灰，没有杂质。7、在单台泵（间歇）供应期间，操作员不得离开现场。8、在巡逻检查设备时，要检查设备有没有腐蚀，有没有不适，有没有裂纹，有没有变形，有没有振动和泄漏，还要特别关注设备的焊接部位有没有什么问题。9、在生产过程中，会接触到强碱性的氯化氢气体、20％废盐酸、98％硫酸以及氢氧化钠溶液，因此要特别小心酸碱的腐蚀性，在操作过程中，一定要戴上橡胶手套和护目镜，避免操作人员的皮肤和眼睛不小心灼伤，如果有接触到，要立刻用水冲洗，在严重的情况下应立即进行抢救。10、密切注意系统报警并适当地处理它们。所有报警系统应至少每年检查一次，每个报警系统都需要在设定值的+2％之内采取行动，如果它在允许范围内不起作用，请进行检查、修理、调整和再试验。11、严格遵守工厂级工厂法律和所有安全法规，并在工厂、车间和小组安全员的监督下进行。轮班前做到班前布置安全，轮班后总结安全，生产受安全保护，每周进行一次安全活动。12、禁止在高温管道上用易燃材料包裹和烘烤东西，或在高温设备检查附近有无易燃材料，如果找到，请及时清除。13、不能用湿布擦拭电气设备，也不能用水冲洗电气设备，也禁止敲击搪瓷、钢玻璃、石墨等的相关设备或管道。14、必须对事故进行报告，包括因为粗心造成的微小事故或未发生的事故，该报告包括事故的起因和防止再次发生的具体措施。15、脱污塔和事故塔是一定要有事故电源的，如果电源关闭，要赶快按事故电源并且还要启动泵P-601A/B。3.2运输安全（1）运输车辆上必须要有卫星定位的装置，还要带有行车记录功能。车上还需要带有危险品运输标志，让其它行驶车辆知道车上带有危险品。没有公安机关的批准，运输车辆事不能开进限制危险品车通行的区域。（2）在运输钢瓶前，要先戴好安全帽。通常将钢瓶平放，而钢瓶的瓶口要指向车辆的右侧，并且钢瓶堆放的高度也有要求，它不能超过车辆上的防护围栏，还要用三角木垫来固定，避免运输途中滚动。（3）在化学品运输的途中，运输的车辆上必须要有相应类型和数量的灭火设备，并且车辆还必须配备灭火装置在车的排气管上，车上的机械设备不能有带火花的，不然运输途中会有意外产生，我们要避免这种意外。车辆停止时，要远离火种和热源，避免和车上的化学品发生反应。在夏季，应该选在早上和晚上运输，以免暴露在阳光下。3.3应急措施1.吸入：如果吸入体内，应该立刻离开现场，到空气清新且人员稀少的地方。一定保持冷静，让自己的呼吸道顺畅。假如遇到呼吸困难的情况，一定要给氧气。如果遇到更严重的情况，例如呼吸停止，那一定要赶快进行人工呼吸，并联系医生。2.皮肤接触：如果是被冻伤的，立刻将冻伤的地方置于38~42℃的温水中，让患处尽快恢复温度，千万不能使用热水或辐射热。并且在患处应该要用使用干净且干燥的敷料包扎。假如还是身体不舒服，还是需要去医院看看。3.灭火：一定要先切断气源，只有气源切断后，才能够扑灭泄漏处的火焰。4.泄漏：要先消除所有的点火源，还要切断所有的泄漏源。根据风向和气体扩散的情况来判断需要警戒的区域。气体可能泄露的距离先定为100m，如果气体泄露严重，那就要划800m，或者划更大的区域。液化气体泄漏的话，必须要注意防止冻伤。操作的时候所有的使用设备必须要接地。请勿接触或交叉泄漏物。3.4三废排放对于三废的处理，一般需要在工厂设计的时候要先考虑到三废的排放，尽可能的减少排放。在进行排放的时候，需要提前了解三废里带有什么物质，再按照该物质的特性将其收集并回收。在回收三废时，尽量用比较先进的工艺方法和好的设备来处理三废，这样可以高效率高回收率的工作，减少三废排放的问题。比方说，可以采用不使用溶剂的先进聚合方法，也可以采用密闭的循环系统。工业上常用的处理废水和废渣的方法如下：运用密度的不同的原理，密度小的油会浮在溶液表面，利用设备顶部的挡板，让浮在溶液表面的油利用生物氧化的方法来处理。让带有固体颗粒的废水流到沉降池，利用颗粒本身的质量下沉，而废水中的颗粒就被去除了，这样废水就能送往处理中心了。如果废水中带有多种有机溶剂，就不能进行生化处理，这就需要用焚烧来处理废水[16]。第二篇工艺计算说明第4章物料衡算工艺部分4.1物料衡算的参考量1、以每年运行330天为基础，计算年产4万吨一氯甲烷。2、原料甲醇的总转化率为：CH3OH：97.7%；H2O：2.3%。3、供给比例：甲醇和HCl的配比为1：1.1，时空产率为820Kg/m3·h。4、产生的二甲醚含量小于1%。不考虑二甲醚的存在。5、进料的HCl气体中水含量非常低，被认为是无水HCl气体。4.2一氯甲烷的产量设备正常运行时间：330天*24h=7920h一氯甲烷的分子量：50.5kg/mol一氯甲烷的产量：40000/7920=5.0505t/h=5050.5kg/h；5050.5/50.5=100.01mol/h4.3甲醇的消耗量 CH3OH+HCl→CH3Cl+H2O由于产生的一氯甲烷量为100.01mol/h，CH3OH的转化率为97.7%，H2O的转化率为2.3%，因此不考虑水的量，甲醇的消耗量也为100.01mol/h。甲醇的总消耗量：100.01/97.7%=102.36mol/h甲醇的分子量：32kg/mol甲醇的消耗量：102.36*32*7920=25,942,118.4kg=25942.12t4.4HCl的消耗量CH3OH+HCl→CH3Cl+H2O由于供给比例为1：1.1，因此甲醇的总消耗量为102.36mol/h，氯化氢的分子量为36.5kg/mol，氯化氢的总消耗量为102.36*1.1=112.60mol/h，消耗的氯化氢量为112.60*36.5*7920=32,550,408kg=32550.41t。根据反应公式，氯化氢的消耗量为100.01mol/h，换句话说，氯化氢的总转化率为100.01/112.60=88.82％。4.5H2O的生成量CH3OH+HCl→CH3Cl+H2O根据反应公式，产生的水蒸气量为100.01mol/h，而H2O的分子量为18kg/mol，因此产生的H2O量为100.01*18*7920=14,257,425.6kg=14,257.43t。4.6反应器的物料表表3合成一氯甲烷反应器的物料表反应器进口反应器出口组分摩尔流量摩尔组成质量流量质量组成摩尔流量摩尔组成质量流量质量组成CH3OH102.3647.63,275.5244.42.3HCl112.6052.44,109.9055.612.595.9459.546.2CH3Cl0000100.0146.55050.5068.4H2O0000100.0146.51800.1824.3总计214.961007385.42100214.961007385.421004.7甲醇汽化器进料：T=20℃P=0.2MPaCH3OH：102.36mol/h水蒸气温度：T=150℃出料：T=100℃P=0.2MpaCH3OH：50.69mol/h水蒸气温度：T=120℃甲醇供应量（l）：102.36mol/h甲醇输出量（g）：102.36mol/h4.8甲醇过热器进料：T=100℃P=0.2MpaCH3OH：102.36mol/h导热油：T=250℃出料：T=200℃P=0.2MpaCH3OH：102.36mol/h导热油温度：T=245℃甲醇供应量（g）：102.36mol/h甲醇输出量（g）：102.36mol/h4.9氯化氢过热器进料：T=20℃P=0.2MpaHCl：112.60mol/h导热油温度：250℃出料：T=200℃P=0.2MpaHCl：112.60mol/h导热油温度：245℃氯化氢供应量：112.60mol/h氯化氢输出量：112.60mol/h第5章热量衡算工艺部分5.1甲醇汽化器进料：T=20℃P=0.2Mpa液态甲醇：102.36mol/h水蒸气温度：150℃出料：T=100℃P=0.2Mpa气态甲醇：102.36mol/h水蒸气温度：120℃热平衡方程式：Q热=Q冷热负荷Q=Q热=Q冷Q=Whcph（T1-T2）=Wccpc（t2-t1）式中，cp——流体的平均比热容，kJ/（kg·℃）t——冷流体的温度，℃T——热流体的温度，℃5.1.1Q热计算参见水和水蒸汽表：P=0.2Mpa，水蒸气温度：150℃，焓h1=2750.7kJ/kg。P=0.2Mpa，水的温度：120℃，焓h2=503.67kJ/kg。5.1.2Q冷计算Q冷=nCH3OH·Cplm（tb-t1）+nCH3OH·△Hv（t’b）+nCH3OH·Cpgm(100-t’b)在该方程式中t’b——甲醇在0.2Mpa下的沸点，△Hv（t’b）——在t’b沸点下的摩尔蒸发焓。计算Cp’m：甲醇查找表：Cp’m=-258.25+3358.2×10-3T-11638.8×10-6T+14051.6×10-9T3通过查阅表格，得0.1MPa下甲醇tb=338.2K，△Hv（tb）=1167kJ/kg=1166×31=36142J/mol0.2MPa下甲醇t’b=84℃=357.2K，由于△Hv随温度变化不大，故△Hv（t’b）为37344J/mol·k。因此定性温度为（t’b+20）/2+273.15（K）=（84+20）/2+273.15=52℃+273.15=324.15K。当t=352.15K时，甲醇的液体比热容Cplm=-258.25+3358.2×10-3×325.15-11638.8×10-6×（325.15）2+14051.6×10-9×（325.15）3=86.3Cpgm的计算，查CH3OH在气态下的热容项式：Cpgm=18.4+101.57×10-3T。1)先求P=0.1MPa时，Cp0m=18.4+101.57×10-3×373.15-26.68×10-6×373.152=52.58J/mol·kk。2)求P=0.2MPa，T=373.15K时的比热容△Cpm校正：Tr=T/Tc=373.15/513.15=0.73Pr=P/Pc=0.2/7.95=0.025查热容校正图得△Cpm=3.2J/mol·k，故当P=0.2MPa，T=100℃时，甲醇气体真实热容Cpgm=Cp0m+△Cpm=58.58+3.2=61.78J/mol·kQ冷=nCH3OH·Cplm（tb-t1）+nCH3OH·△Hv（t’b）+nCH3OH·Cpgm(100-t’b)=50.69×86.3×（84-20）+50.69×37344+50.69×61.78×（100-84）=2.21×106KJ/h3)蒸汽用量由于Q热=Q冷Q热=G蒸汽（h2-h1）=G蒸汽（2768.8-504.7）=G蒸汽×2264.1所以G蒸汽=Q冷/（h2-h1）=2.21×106/2264=980.6kg/h4)热负荷Q=Q冷=2.21×106kJ/h5.2甲醇过热器进料：T=100℃P=0.2MpaCH3OH：102.36mol/h导热油：T=250℃出料：T=200℃P=0.2MpaCH3OH：102.36mol/h导热油温度：T=245℃计算条件：甲醇供给量（g）：102.36mol/h甲醇输出量（g）：102.36mol/hT=100℃，P=0.2Mpa，导热油：T=250℃T=200℃，P=0.2Mpa，导热油温度：T=245℃热平衡方程式：热负荷Q=Q热=Q冷Q冷=nCpgm（T2-T1）=nCpgm（200-100）根据相关公式和数据提供，得Cp0m=56.60J/mol·kCpgm=Cp0m+△Cpm=56.60+2.2=58.80J/mol·kQ=Q冷=102.36×Cpgm（200-100）=6.02×105kJ/h导热油的用量：温度降低5℃，Cp250℃=2.03kJ/kg·kW=Q/Cp△t=6.02×105/2.03×5=5.93×104kg/h5.3HCl过热器进料：T=20℃P=0.2MpaHCl：112.60mol/h导热油温度：250℃出料：T=20℃P=0.2MpaHCl：112.60mol/h导热油温度：245℃氯化氢供给量：112.60mol/h氯化氢输出量：112.60mol/h热平衡方程式：热负荷Q=Q热=Q冷（不考虑过程中的损失）计算过程：气体升温时所需的热量Q冷=nHCl·Cp’m（200-20）HCl的比热容Cp’m=26.5+4.6×0.001T+1.1×100000/T2临界Tc=324.5K，pc=8.26Mpa1）P=324.5K，T=383.15K时Cpm=29.01J/mol·k2）P=0.2Mpa，T=383.15KTr=T/Tc=383.15/324.5=1.18Pr=p/pc=0.2/8.26=0.024作差得△Cpm=0.32J/mol·k，所以当P=0.2Mpa，T=110℃时HCl=真实气体热熔Cpgm=△Cpm+Cp0m=29.01+0.32=29.33J/mol·kQ热负荷=Q冷=112.60×Cpgm（200-20）=112.60×29.33×100=3.30×105kJ/h导热油的热量参数：Cp250℃=2.03kJ/kg·k导热油用量：W=Q/Cp△t=3.30×105/2.03×5=3.25×104kg/h5.4氢氯化反应器进料：CH3OH：102.36mol/h，T=200℃，P=0.2MpaHCl：112.60mol/h，T=200℃，P=0.2Mpa导热油：T=250℃出料：T=300℃，P=0.2Mpa，CH3OH：2.35mol/h，HCl：12.59mol/h，CH3Cl：100.01mol/h，H2O：100.01mol/h热平衡方程式∑Q气体+Q导热油+∑Qr=∑Q出气体+Q导热油出+∑Q热损失∑Q热损失可忽略不计∑Q入气体-∑Q出气体+∑Qr=Q导热油出-Q导热油进计算过程：查气体热导校正图得△Cpm=0.62J/mol·kCpgm=Cp0m+△Cpm=50.83+0.62=51.45J/mol·k当P=0.1MPa，T=273.15+（25+300）/2=435.65K时，Cp0m=26.5+4.6×10-3×435.65+1.1×105/435.65×10.03=53.68J/mol·k。查气体热导校正图可得△Cpm=0.28J/mol·kCpgm=Cp0m+△Cpm=53.69+0.28=53.97J/mol·k当P=0.1MPa，T=273.15+（25+300）/2=435.65K时，Cp0m=29.16+14.49×10-3×435.65+2.02×10-6×435.642=35.76J/mol·k。Cpgm=Cp0m+△Cpm=35.86+1.8=37.66J/mol·k，所以∑rJCpmJ=（Cpgm，CH3Cl+Cpgm，H2O）-（Cpgm，CH3OH+Cpgm，HCl）=（51.45+37.66）-（59.88+53.97）=-27.74J/mol·k△Hr=△HrQ+（△H2-△H1）=-30.22+（-27.74）×275=-7.658×103kJ/molRCH3Cl为一氯甲烷的生成进率，为49.51mol/h。由于生成CH3OCH3副反应物可以忽略不计，所以∑Qr=Qr=-49.51×(-7.658×103)=-3.79×105kJ/h∑Q入=（nCH3OH+CpgCH3OH+nHClCpgHCl）·(200-25)=(50.69×64.93+55.76×29.44)×175=8.54×105kJ/h∑Q气出Cp0mCH3OH=18.40+101.56×10-3×（300+273.15）-26.88×10-6×（273.15+300）=67.83J/mol·kCpgmCH3OH=67.54+0.26=68.1J/mol·kCpgHCl=26.5+4.6×10-3×573.15+1.1×105/573.152+△Cpm=29.17+0.12=29.29J/mol·kCpgCH3Cl（g）=14.90+96.224×10-3×573.16-31.56×10-6×573.152+△Cpm=59.68J/mol·kCpgH2O(g)=29.16+14.49×10-3×573.15+2.11×106×563.142+△Cpm=38.12J/mol·k∑Q出=（n’CH3OHCpgCH3OH+n’HClCpHCl+n’CH3ClCpCH3Cl)=(2.35×68.1+12.59×29.3+100.01×59.68+100.01×38.13)×275=2.84×106kJ/hQ的热负荷=∑Qr+∑Q入-∑Q出=7.68×105+8.63×105-1.40×106kJ/h=2.31×105kJ/h该热量是由导热油带来的，选用导热油温度250℃，导热油温度降5℃，从手册中查导热油物性参数为Cp250℃=2.03kJ/kg·k则导热油W=Q/Cp△t=2.31×105/2.03×5=2.28×104kg/h5.5冷凝器进料：T=300℃，P=0.2Mpa，循环水T=30℃CH3OH：2.35mol/h，HCl：12.59mol/h，CH3Cl：100.01mol/h，H2O：100.01mol/h出料：T=200℃，P=0.2Mpa，循环水：T=35℃CH3OH：2.35mol/h，HCl：12.59mol/h，CH3Cl：100.01mol/h，H2O：100.01mol/h热平衡方程式：Q吸=Q放Q=Qcw出-Qcw进=W·CpH2O·△tC’pH2O=4.18kJ/kg·K=75.24J/mol·kQ放=∑Q气入-∑Q气出–∑Q液出+∑Q冷凝+∑Q溶解度计算过程：入口气体∑Q气入=反应器∑Q气出=1.40×106kJ/h出口气体∑Q气出HCl=4382.04kJ/hCH3Cl=5.286×104kmol/hCpmCH3Cl=42.7J/mol·k出口液体∑Q出液T=50+273.15CplmCH3OH=85.82J/mol·kCH3Cl=2.35×85.82×25=5041.93kJ/hH2O=100.01×75.24=7524.75kJ/hCH3OH冷凝能量计算=2.35×35.23=82.79kJ/h水蒸气的冷凝能量计算=100.01×40.63=4063.41kJ/h生成溶液中H2O和HCl的摩尔比=100.01/12.59=7.94HCl的溶解热=483.48kJ/molQ放=1.40×106-9.57×104+4146.20+483.48=1.31×106kJ/h第6章工艺设计计算部分6.1甲醇汽化器表4甲醇汽化器设计条件表物质液态甲醇T（20℃）P（0.2Mpa）流量（50.69kmol/h）水蒸气150℃0.2980.6kg/h甲醇气态100℃0.250.69kmol/h冷凝水120℃0.2980.6kg/h6.1.1传热温差△tm热流体：T1：150℃→T2：120℃。冷流体：t1：20℃→t2：100℃。△t1=T1-t1=150-20=130℃，△t2=T2-t2=120-100=20℃。△tm=（△t1-△t2）/(ln△t1/△t2)=（130-20）/(ln130/20)=110/1.87=59℃Tm–tm=（150+120）/2–（100+20）/2=75℃＞50℃因此需要在外壳加补偿圈。6.1.2选型选择具有冷液分离空间的列管式釜式汽化器，工作介质使用甲醇汽化蒸汽在壳程移动，热负荷Q=2.21×106kJ/h，考虑到运行过程中的能量损失，热负荷水平为10%，设计热负荷Q=1.1kJ/h，Q计算=1.1×2.21×106=2.43×106kg/h。传热面积：K估=500Kcal/m3·h·℃传热面积：A=Q设计/K估·△tm=2.43×106/500×4.186×59=19.69m2甲醇汽化器的设计传热面积：A=1.2×19.69=23.63m26.2甲醇过热器进料：CH3OH：102.36mol/h，t：100℃，P=0.2Mpa。导热油：2.94×105kg/h，T=250℃。出料：CH3OH：102.36mol/h，t：200℃，P=0.2Mpa。导热油：2.94×105kg/h，T=245℃。6.2.1传热温差△tm热流体：T1：250℃→T2：245℃冷流体：t2：200℃←t1：100℃△t1=T2-t1=245-100=145℃，△t2=T1–t2=250-200=50℃。△tm=（△t1-△t2）/(ln△t1/△t2)=（145-50）/（ln145/50）=95/1.07=89℃Tm-tm=（250+245）/2-（100+200）/2=97.5℃＞50℃因此需要在外壳加补偿圈。6.2.2选型选择固定管板式的列管换热器，甲醇蒸汽走管程，导热油走壳程，热负荷Q=6.02×105kg/h。考虑15%的热负荷，同时考虑了计算误差和过热器实际运行引起的热量损失，设计热负荷Q=1.15kJ/h，Q计算=1.15×6.02×105=6.92×