甲醇?xì)渎然ê铣杉淄槁然锏墓に囋O(shè)計(jì)

1、-范文最新推薦- 甲醇?xì)渎然ê铣杉淄槁然锏墓に囋O(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)項(xiàng)目：甲醇?xì)渎然ê铣杉淄槁然锏墓に囋O(shè)計(jì)甲烷氯化物是包括一氯甲烷（氯甲烷）、二氯甲烷、三氯甲烷（也稱氯仿）、四氯化碳，簡(jiǎn)稱CMS。是有機(jī)產(chǎn)品中的大宗氯系產(chǎn)品，為重要的化工原料和有機(jī)溶劑。一氯甲烷主要用于生產(chǎn)甲基氯硅烷、聚硅酮、四甲基鉛(汽油抗爆劑)、甲基纖維素；二氯甲烷在中國(guó)主要用于膠片生產(chǎn)和醫(yī)藥領(lǐng)域。在制藥工業(yè)中，用于制備氨芐青霉素、羥芐青霉素和先鋒霉素等；三氯甲烷則是青霉素、維生素、油脂及生物堿等的萃取劑；四氯化碳不會(huì)燃燒，沸點(diǎn)低，常作為滅火劑。65101. 設(shè)計(jì)任務(wù)來源工業(yè)甲醇為原料通過氫氯化法來設(shè)計(jì)年產(chǎn)1.5萬噸甲烷氯化物的

2、合成工藝。以甲醇?xì)渎然ㄖ萍淄槁然锏纳a(chǎn)裝置、生產(chǎn)流程及工藝參數(shù)為依據(jù)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。2. 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)本設(shè)計(jì)參考了與化工設(shè)計(jì)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，確定了甲烷氯化物合成的工藝路線、工藝流程和工藝參數(shù)。(1) 工藝路線選擇生產(chǎn)甲烷氯化物的原料路線主要有兩種：以甲烷為原料的甲烷熱氯化法和以甲醇為主要料的甲醇?xì)渎然?。甲烷熱氯化法是最早?shí)現(xiàn)工業(yè)化的甲烷氯化物生產(chǎn)方法，工藝技術(shù)成熟。此方法的優(yōu)點(diǎn)是成本低;缺點(diǎn)是原料甲烷氣需凈化,而且產(chǎn)品質(zhì)量不高,主成分氯仿純度只能達(dá)到99.1%99.5%。目前甲醇?xì)渎然ㄊ巧a(chǎn)甲烷氯化物最先進(jìn)的生產(chǎn)方法。大部分發(fā)達(dá)國(guó)家以甲醇為原料合成甲烷氯化物，此法中氯的利用率高，因此所

3、生產(chǎn)的產(chǎn)品純度高。因此，我選擇了甲醇?xì)渎然▉砗铣杉淄槁然铩?2) 工藝流程確定綜合氯化法工藝流程可分為兩個(gè)反應(yīng)工段、吸收工段、精餾工段。甲醇蒸汽和氯化過程分離出來的氯化氫氣體在氫氯化反應(yīng)器內(nèi)通過催化劑-ZnCl 溶液，在溫度135下，甲醇與氯化氫反應(yīng)生成一氯甲烷和水。反應(yīng)氣體通過冷凝、吸收及水洗以除去未反應(yīng)的氯化氫、甲醇及反應(yīng)生成的水。得到的含有甲醇的稀鹽酸經(jīng)甲醇回收裝置回收甲醇后再送往氯化工序。氯甲烷與氯氣在氯化反應(yīng)器中進(jìn)行熱氯化反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在400420，反應(yīng)氣經(jīng)淬冷、干燥及低溫冷凝使氯化氫與甲烷氯化物分離，冷凝下來的粗氯化液含有四種甲烷氯化物，少量的副產(chǎn)物及溶解的氯化氫等送精餾

4、工序。粗氯化液經(jīng)初餾塔蒸餾，塔頂蒸出的二氯甲烷等低沸點(diǎn)組份，以氣體狀態(tài)返回氯化反應(yīng)器進(jìn)一步氯化，初餾塔釜蒸餾合格的氯化掖(主要是三氯甲烷及四氯化碳)，送人三氯甲烷精餾塔內(nèi)精餾，從塔頂?shù)玫饺燃淄楫a(chǎn)品，塔釜液再送人四氯化碳精餾塔精餾而得到四氯化碳產(chǎn)品。 Design ManualDesign projects: Process design of methanol hydro chlorinate synthesis of methane chlorideMethane chloride is including methyl chloride (methyl chloride), dichlo

5、romethane, trichloromethane (chloroform, carbon tetrachloride, also known as CMS). CMS is an important chemical raw materials and organic solvents. Methyl chloride is mainly used for the production of methyl chlorosilane, silicone, four methyl lead (gasoline antiknock agent), methyl cellulose; methy

6、lene chloride is mainly used in the fields of film production and medicine in china. In the pharmaceutical industry, for the preparation of ampicillin, carbenicillin and cephalothin; chloroform is extracting agent penicillin, vitamin, Oils and alkaloids; carbon tetrachloride not burning, low boiling

7、 point, is often used as a fire extinguishing agent.1. Design Task SourceProcess design an annual output of 15000 tons of methane chloride synthesis of methane chloride by industrial methanol. And design the production equipment, production process and process parameters as the basis.2. Design Stand

8、ardsThis design with reference to the relevant national standards and regulations and design of chemical process, methane chloride, synthesis process and process parameters were determined. (1)Technical Route ChoiceProduction of methane chloride raw material basically has two kinds: methane thermal

9、chlorination with methane as raw material and using methanol as the main material of methanol hydro chlorinate method. Methane thermal chlorination is the earliest implementation of methane chloride production process of industrialization, mature technology. The advantage of this method is low cost;

10、 disadvantage is the raw material of methane gas to be purified, and the product quality is not high, the main component of chloroform purity can reach 99.1%99.5%.The methanol hydro chlorinates method for producing methane chloride is the most advanced. Most of the developed countries with methanol

11、as raw material for the synthesis of methane chloride, using the method of chlorine in the rate is high, therefore the production of high purity. Therefore, I chose methanol hydro chlorinate method to synthesis of methane chloride. industrial methanol (volume %)：96.5% methanol 2.0% carbon dioxide1.5

12、% water(3) Methane chloride solution product composition (quality %) :48% Chloromethane35% Dichloromethane14% Trichloromethane3% Tetrachloro-methane(4) Reaction exhaust components (volume %) :0.2% chlorine gas1.2% carbon dioxide0.88% nitrogen36.8% methane0.07% water(5) Other technical parameters (ac

13、cording per hour)Reactor gas ratio of raw materials (molar %) ：methanol：hydrogen chloride =0.951.0：1.0reaction temperature: 601354. Design PrinciplesDesign principles include: product quality control indicators，safety，easy to operate， investment，easy to install，and so on.On checking the relevant doc

14、umentation，determine the dichloromethane of the process line and production processes. Then for the task is the process line of annual output of 15,000 tons of methane chloride to the design of the material balance and energy balance，complete evaporation. The main reactor and absorption tower equipm

15、ent and related auxiliary equipment design and selection， the process by which the absorption tower to complete computer programming terms. Upon completion of selection on the basis of mapping software used AUTOCAD control points with the process map，workshop equipment layout，dichloromethane absorbe

16、r design and layout of elevation，and the preparation of the design and specification writing.目錄1設(shè)計(jì)課題的來源12 產(chǎn)品介紹12.1 原料及產(chǎn)品性質(zhì)、用途12.1.1 原料及產(chǎn)品的理化性質(zhì)12.1.2 用途及危害22.2 國(guó)內(nèi)產(chǎn)品需求狀況22.2.1 生產(chǎn)能力2 7.1 反應(yīng)器設(shè)備工藝設(shè)計(jì)247.1.1 反應(yīng)器選擇247.1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)247.1.3 反應(yīng)器計(jì)算267.2 硫酸干燥塔工藝設(shè)計(jì)287.2.1計(jì)算依據(jù)287.2.2 塔徑計(jì)算287.3 膜式石墨吸收塔307.3.1計(jì)算依據(jù)307.3.2

17、 換熱面積（逆流）的計(jì)算317.3.3吸收面積（并流）的計(jì)算327.4鹽酸分離器的選型357.5稀酸分離器的選型367.6濃酸中間槽的選型377.7濃酸泵的選型377.8壓縮機(jī)的選型387.9粗氯化液貯槽的選型388 環(huán)境與安全408.1 車間安全408.2 廢水處理419 小結(jié)4210 致謝4311 參考文獻(xiàn)451 課題來源1.1 課題的目的與要求工業(yè)甲醇為原料通過氫氯化法來設(shè)計(jì)年產(chǎn)1.5萬噸甲烷氯化物的合成工藝。以甲醇?xì)渎然ㄖ萍淄槁然锏纳a(chǎn)裝置、生產(chǎn)流程及工藝參數(shù)為依據(jù)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。1.2 課題的內(nèi)容通過查閱有關(guān)資料和結(jié)合實(shí)際甲烷氯化物的生產(chǎn)過程，確定合成的工藝路線和生產(chǎn)流程、確定工藝

18、參數(shù)、確定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，完成甲醇?xì)渎然磻?yīng)器、吸收洗滌塔、硫酸干燥塔等主要設(shè)備的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)所需設(shè)備進(jìn)行選型，用AUTOCAD繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、車間設(shè)備布置圖及主要設(shè)備設(shè)計(jì)圖等，并編制和撰寫設(shè)計(jì)說明書。2 產(chǎn)品介紹本設(shè)計(jì)主要研究甲醇?xì)渎然ê铣杉淄槁然锏暮铣晒に嚒＜淄槁然锸前ㄒ宦燃淄椋燃淄椋?、二氯甲烷、三氯甲烷（也稱氯仿）、四氯化碳，簡(jiǎn)稱CMS。是有機(jī)產(chǎn)品中的大宗氯系產(chǎn)品，為重要的化工原料和有機(jī)溶劑。 2.2 國(guó)內(nèi)產(chǎn)品需求狀況2.2.1 生產(chǎn)能力甲烷氯化物主要用于黏合劑、電子電氣行業(yè)、聚氨酯發(fā)泡行業(yè)以及生產(chǎn)新型制冷劑HFC-32的原料。目前，國(guó)內(nèi)甲烷氯化物市場(chǎng)正處于一個(gè)

19、快速上升的時(shí)期， 2011年，國(guó)內(nèi)甲烷氯化物產(chǎn)量約59萬噸，與上年同比增長(zhǎng)了18 ；表觀消費(fèi)量552萬噸，與上年同比增長(zhǎng)了15 。1圖2.1 國(guó)內(nèi)甲烷氯化物消費(fèi)情況2.2.2 產(chǎn)量、進(jìn)出口和表觀消費(fèi)量隨著我國(guó)消耗甲烷氯化物的工業(yè)企業(yè)及制藥行業(yè)繼續(xù)快速發(fā)展，目前我國(guó)有12家甲烷氯化物生產(chǎn)企業(yè)。自進(jìn)入“十一五”后兩年，由于國(guó)內(nèi)新建的甲烷氯化物生產(chǎn)裝置投產(chǎn)，年產(chǎn)總量也同比有所增長(zhǎng)，其市場(chǎng)供應(yīng)量也得到持續(xù)發(fā)展。隨著國(guó)內(nèi)甲烷氯化物產(chǎn)能的迅速釋放，其出口量大幅增長(zhǎng)，預(yù)示著甲烷氯化物市場(chǎng)需求量急速上漲。2008年，受到國(guó)際金融危機(jī)的影響，全年甲烷氯化物產(chǎn)量較前兩年有所下降。2010年

20、，隨著全球金融危機(jī)的緩解 ，我國(guó)甲烷氯化物的整體產(chǎn)量及表觀消費(fèi)量有所增長(zhǎng)。且2011年，由于其市場(chǎng)需求量的上漲，其產(chǎn)量也有大幅度的上升，與2009年相比增加了43.14%，其表觀消費(fèi)量也相比增長(zhǎng)了27.84%。2表2.1 2007-2011年我國(guó)甲烷氯化物供需情況統(tǒng)計(jì)（單位：萬噸）3年份產(chǎn)量進(jìn)口量出口量表觀消費(fèi)量開工率/%200793.3517.472.24108.678.9120089518.171.53111.688.79200910218.72.92117.882.93201013211.12.72140.491.35 甲醇?xì)渎然ㄊ怯杉状颊羝吐然^程分離出來的氯化氫氣體在氫氯化反應(yīng)器

21、內(nèi)以鼓泡方式通過催化劑-ZnCl 溶液，在溫度145及催化劑的作用下，甲醇與氯化氫反應(yīng)生成一氯甲烷和水，其產(chǎn)率可高達(dá)97.7%杜邦迪諾斯公司披露的方法是使用多相催化劑從而改變C16鹵烴的氫含量。以MnF2/β- AlF3為催化劑，在250下，用氟化氫氟化CH2Cl2 2.5h，所得產(chǎn)物含CH2Cl2 90%、CH2F2 1.3%、CH2ClF2 8.6%。日本旭硝子公司則是在230下，HCl 和MeOH(物質(zhì)量的比為1.3:1) 的混合物與ZrO2 載的ZnO接觸可使MeOH 100%轉(zhuǎn)化和對(duì)一氯甲烷100 %的選擇性。一氯甲烷轉(zhuǎn)化率為17.1%、CH2Cl2 選擇性為73.3%、C

22、HCl3 選擇性為3.3%。43.1.3 工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)裝置為了保證工藝性能參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，更好地體現(xiàn)工藝的先進(jìn)性、可靠性，同時(shí)減少設(shè)備的檢修次數(shù)，生產(chǎn)裝置的選型是十分重要的，經(jīng)過查閱文獻(xiàn)及相關(guān)資料，其主要生產(chǎn)設(shè)備如下：（1）氫氯化反應(yīng)器氫氯化反應(yīng)器是固定床反應(yīng)器。為防止反應(yīng)器上封頭過冷，使氣相達(dá)到露點(diǎn)腐蝕設(shè)備，在上封頭外設(shè)有傳熱介質(zhì)盤管。反應(yīng)器殼體采用碳鋼，列管的上下封頭選用不銹鋼材料。（2）氯化反應(yīng)器氯化反應(yīng)器采用列管式反應(yīng)器。氯甲烷生產(chǎn)二氯甲烷時(shí)，反應(yīng)成1mol氯化氫，此時(shí)氯化氫可返回甲醇?xì)浠b置作為制取氯甲烷原料，可以制造一個(gè)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

23、代物的過程是一高效的過程。（3）硫酸干燥器5立式圓筒體下錐形封頭的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)料口，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，體形小，不僅可減小制造、廠房基建和配套設(shè)備投資費(fèi)用，而且氣流阻力小、節(jié)能，適用于粒度分布不均的團(tuán)粒、結(jié)晶物料及纖維和熱敏性物料的干燥。 甲醇?xì)渎然ㄉa(chǎn)甲烷氯化物在全世界已占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，各大生產(chǎn)公司均有自己成熟、具有競(jìng)爭(zhēng)力的獨(dú)特工藝。國(guó)內(nèi)對(duì)該法的開發(fā)應(yīng)用較晚，在技術(shù)上還有一定差距。64. 設(shè)計(jì)課題的主要內(nèi)容、關(guān)鍵問題及設(shè)計(jì)方案4.1 合成甲烷氯化物反應(yīng)特點(diǎn)目前甲醇?xì)渎然ㄊ巧a(chǎn)甲烷氯化物最先進(jìn)的生產(chǎn)方法。大部分發(fā)達(dá)國(guó)家以甲醇為原料合成甲烷氯化物，此法中氯的利用率高，因此所生產(chǎn)的產(chǎn)品純度高。而

24、甲醇?xì)渎然挚煞譃闅?mdash;固相催化法、氣—液相非催化法和氣—液相催化法三種。4.1.1 氣-固相催化法氣—固相催化法是60年代初開發(fā)成功的。以r-Al2O3為催化劑，氣態(tài)甲醇與稍過量的干氯化氫在固定床中進(jìn)行氣固相催化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為250350，壓力0.10.MPa：甲醇轉(zhuǎn)化率大于98.5%。這種方法適合于大規(guī)模生產(chǎn)，甲醇單耗接近理論值，氯甲烷選擇性高。4.1.2氣-液相非催化法氣液相非催化法，即在溫度120、壓力1.06MPa下，液體甲醇和氯化氫反應(yīng)生成一氯甲烷和水。甲醇的單程轉(zhuǎn)化率不高，需分離后進(jìn)一步反應(yīng)。該法的優(yōu)點(diǎn)是適合于大規(guī)模生產(chǎn)，該工藝流程

25、短、氯甲烷選擇性高。4.1.3 氣-液相催化法氣—液相催化法是甲醇及過量的氯化氫氣相鼓泡通過以ZnCl2水溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)75%80%）為催化劑的反應(yīng)器，反應(yīng)溫度為140180，反應(yīng)壓力0.10.6MPa。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝流程簡(jiǎn)單，反應(yīng)溫和，操手穩(wěn)定。74.2 生產(chǎn)方法的確定4.2.1 甲烷氯化法甲烷氯化法生產(chǎn)氯甲烷有熱氯化法和氧氯化法，生產(chǎn)方法不同，基本原理也不同。首先甲烷與氯反應(yīng)生成一氯化物+ 100kJ/mol生成的氯甲烷還可以與氯發(fā)生取代反應(yīng)生成多氯化物，得到的產(chǎn)品往往是四種氯甲烷的混合物。其反應(yīng)式為： 方法催化劑原料相態(tài)反應(yīng)溫度/反應(yīng)壓力/液相催化法Friede-Cra

26、fts常用75%ZnCl2水溶液氣140150常壓液相非催化法無氣/液1201.06氣相催化法硅膠或氧化鋁系列氣2503000.10.2綜合考慮上述兩種制備工藝，液相催化法更符合國(guó)際環(huán)境組織的要求，其原料毒性低，反應(yīng)易于控制。并在國(guó)外采用率較高，相對(duì)比較穩(wěn)定。因此，本設(shè)計(jì)選擇甲醇?xì)渎然ㄖ苽浼淄槁然铩?. 工藝流程確定5.1 甲醇?xì)渎然a(chǎn)工藝5.1.1 生產(chǎn)工藝參數(shù)甲醇?xì)渎然▽?duì)甲醇中的乙醇含量雖有一定限制，但比較容易達(dá)到，一般用國(guó)際一級(jí)品 只要控制住甲醇中的乙醇含量，很容易從氫氯化反應(yīng)產(chǎn)物分離出高純度一氯甲烷，可滿足有機(jī)硅單體的原料要求。其主要工藝參數(shù)為：（1） 反應(yīng)物組成：氯化氫（體積

27、）：HCl94氮?dú)?1.5二氧化碳2.0H2O2.5工業(yè)甲醇組成（體積%）：甲醇 96.5二氧化碳2.0H2O1.5（2） 甲烷氯化物溶液產(chǎn)品組成，%（質(zhì)量）：一氯甲烷48二氯甲烷35三氯甲烷14四氯化碳 35.1.2 工藝流程甲醇?xì)渎然萍淄榱鞒倘鐖D4-1所示。1-氯化器；2-驟冷塔；3-精制；4-汽提塔；5-氫氯化反應(yīng)器；6-洗滌塔；7-干燥塔；8-壓縮機(jī)；9-精餾塔四氯化碳；三氯甲烷；二氯甲烷；一氯甲烷圖5.1 甲醇制甲烷氯化物流程圖本設(shè)計(jì)主要選用液相法來制備甲烷氯化物。其合成的兩個(gè)階段都是放熱反應(yīng)，并在催化劑作用下進(jìn)行。整套生產(chǎn)工藝由甲醇?xì)渎然⒁宦燃淄榈蜏匾合啻呋然a(chǎn)品精餾以及三廢

28、處理(包括回收) 等系統(tǒng)組成，如圖所示。 6.1.2設(shè)計(jì)條件(1) 生產(chǎn)能力：每8000小時(shí)15000噸甲烷氯化物(2) 反應(yīng)物組成：氯化氫（體積）：HCl94%氮?dú)?.5%二氧化碳2.0%水2.5%工業(yè)甲醇組成，（體積%）：甲醇 96.5%二氧化碳2.0%H2O 1.5%(3) 甲烷氯化物溶液產(chǎn)品組成，%（質(zhì)量）：一氯甲烷48%二氯甲烷35%三氯甲烷14%四氯化碳3%(4) 反應(yīng)尾氣組成，%（體積）：(5) 其他工藝參數(shù)（均按每小時(shí)計(jì)）反應(yīng)器中原料氣體的配比（摩爾比）：CH3OH：HCl=0.951.0：1.0反應(yīng)溫度：601356.2物料衡算（均以每小時(shí)計(jì)）物料衡算主要是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)計(jì)算出主、副產(chǎn)品的產(chǎn)量、廢物排出量或三廢生成量；計(jì)算出原材料消耗定額和消耗量；為能量衡算提供依據(jù)；為設(shè)備或裝置的設(shè)計(jì)或選型提供量化的依據(jù)等。本設(shè)計(jì)中涉及到的物料衡算為整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的物料衡算、物料衡算校核及各個(gè)設(shè)備如反應(yīng)器、吸收塔和干燥塔等主要設(shè)備及相關(guān)輔助設(shè)備的的物料衡算。其主要的工藝參數(shù)以現(xiàn)有的二氯甲烷生產(chǎn)系統(tǒng)作為基準(zhǔn)，而主要的計(jì)算依據(jù)是質(zhì)量守恒定律。6.2.1物料流程圖1甲醇進(jìn)料2氯化氫進(jìn)