【甲醇液相催化法生產(chǎn)一氯甲烷的工藝設(shè)計13000字（論文）】

甲醇液相催化法生產(chǎn)一氯甲烷的工藝設(shè)計目錄TOC\o"1-2"\h\u10045第一篇設(shè)計說明書 230677第1章一氯甲烷的概述 2305341.1一氯甲烷的性質(zhì) 2281471.2一氯甲烷的用途 243151.3生產(chǎn)廠家 385841.4國內(nèi)外研究進(jìn)展 46334第2章工藝技術(shù)方案 5141052.1生產(chǎn)方法概述 543572.2工藝技術(shù)方案確定 8249522.3生產(chǎn)條件 876572.4催化劑 9178982.5工藝過程 10168632.6原材料及產(chǎn)物的規(guī)格 1236512.7合成一氯甲烷的主要設(shè)備 1221437第3章非工藝部分 132753.1注意事項 13180983.2運輸安全 14307543.3應(yīng)急措施 15233883.4三廢排放 154032第二篇工藝計算說明 1519017第4章物料衡算工藝部分 15321924.1物料衡算的參考量 16152554.2一氯甲烷的產(chǎn)量 16135844.3甲醇的消耗量 16155154.4HCl的消耗量 17254204.5H2O的生成量 17111854.6反應(yīng)器的物料表 17327094.7甲醇汽化器 1750344.8甲醇過熱器 1881404.9氯化氫過熱器 1831590第5章熱量衡算工藝部分 1987695.1甲醇汽化器 1953015.2甲醇過熱器 20154045.3HCl過熱器 2117105.4氫氯化反應(yīng)器 22251905.5冷凝器 2325529第6章工藝設(shè)計計算部分 2440256.1甲醇汽化器 24295646.2甲醇過熱器 25271046.2.2選型 26222416.3HCl過熱器 26163256.3.2選型 26215206.4氫氧化反應(yīng)器 27200236.4.2選型 2738036.5冷凝器 277856.5.2選型 28第一篇設(shè)計說明書第1章一氯甲烷的概述1.1一氯甲烷的性質(zhì)它別名也被稱為甲基氯和氯甲烷。它可以壓縮為無色液體，在壓力下可以液化，然后存儲在鋼瓶中。易燃[1]。表1一氯甲烷的理化性質(zhì)表名稱一氯甲烷化學(xué)式CH3Cl分子量50.4875密度，g/cm30.894蒸汽壓，mmHgat25℃4070折射率1.33外觀與性狀無色氣體，具有醚臭和微甜氣味。熔點，℃-97.7沸點，℃-23.73相對密度1.74折射率1.0007閃點，℃＜0產(chǎn)品用途主要用作有機硅的原料，也可用作溶劑、冷凍劑、香料等。上游原料甲醇、甲醇、久效磷、氯氣、鹽酸、鹽酸。1.2一氯甲烷的用途它過去被用作麻醉劑，其氣體的麻痹作用對我們?nèi)梭w的中樞神經(jīng)產(chǎn)生影響，但是因為對身體有不好的作用，已經(jīng)被淘汰了。它也是極好的溶劑和甲基化劑，大多數(shù)的一氯甲烷都被用于生產(chǎn)有機硅[3]。有機硅及其相關(guān)產(chǎn)品被多數(shù)用于電子、航空航天和私營行業(yè)，并且還是世界范圍內(nèi)的新化學(xué)品。它也是我國比較重視的產(chǎn)業(yè)。近年來，有機硅的發(fā)展相當(dāng)迅速，一氯甲烷也得到了快速的發(fā)展，有機硅的發(fā)展和一氯甲烷的生產(chǎn)密不可分[4]。它也可以用作橡膠，制冷劑[5]以及其它溶劑。它在醫(yī)藥行業(yè)還有很大的空間可以研究和發(fā)展。1.3生產(chǎn)廠家1.3.1淄博匯寶化工有限公司該企業(yè)是一家專門生產(chǎn)一氯甲烷，乙二醛，甲酸，環(huán)氧丙烷，醋酸，醋酐等產(chǎn)品的銷售、運輸和出口產(chǎn)品的公司。1.3.2南通騰旭化工有限公司南通騰旭化工有限公司主要經(jīng)營的是一氯甲烷，甲縮醛，二氯甲烷，鹽酸和甲苯等的產(chǎn)品。1.3.3寧波珂源化工有限公司寧波珂源化工有限公司于2013年成立。公司主要銷售氯甲烷、甲基丙烯酸甲酯、吸水樹脂、甲縮醛和甘氨酸，并擁有自己的甲基氯生產(chǎn)設(shè)施作為合資企業(yè)的一部分。1.3.4衢州市江洲堿業(yè)有限公司衢州市是浙江省片堿生產(chǎn)的重要工業(yè)基地，自2003年成立以來，江洲堿業(yè)的年生產(chǎn)能力為2萬噸，巨化集團(tuán)公司檢測中心檢測為國標(biāo)產(chǎn)品，氫氧化鈉含量為96%，并有四項質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)級品率為100%。該管理機制與巨化品牌有關(guān)，并以一個知名品牌進(jìn)入市場，以增強和擴大衢州片堿，通過將其“朝化牌”片堿投放市場的同時，該公司還獲得了巨化集團(tuán)公司貼牌“巨化牌”片堿許可。產(chǎn)品銷往江蘇、上海、福建、江西、安徽和本省各地區(qū)。衢州市江洲堿業(yè)有限公司借力對接巨化，并致力于不斷擴大生產(chǎn)。1.3.5深圳市巨化華南投資發(fā)展有限公司該公司的母公司，其成立于1958年，被稱為“十里化工城”的巨化集團(tuán)公司，是由全民所有制企業(yè)改為的國有獨資有限責(zé)任公司，是全國特大型的化工聯(lián)合企業(yè)，巨化集團(tuán)公司目前總資產(chǎn)為110億元，巨化公司它涵蓋了氟化工、氯堿化工、精細(xì)化工等多種化工行業(yè)，“巨化”牌產(chǎn)品不僅在華南地區(qū)暢銷，而且在歐美、東南亞國家和港澳臺地區(qū)也暢銷，極大地提高了“巨化”牌產(chǎn)品的知名度。目前，巨化華南公司在深圳擁有資產(chǎn)近億元，年銷售額超過2億元。1.4國內(nèi)外研究進(jìn)展1.4.1國內(nèi)一氯甲烷的研究進(jìn)展國內(nèi)早期的生產(chǎn)技術(shù)落后，設(shè)備簡陋，無法對一氯甲烷進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。技術(shù)的落后導(dǎo)致產(chǎn)品利用率低，生產(chǎn)方法不完善，反應(yīng)過程雜質(zhì)多，設(shè)備需要投入成本太高等都影響了當(dāng)時的氯甲烷工藝的發(fā)展。在早期的泰安氯堿工程項目中，引進(jìn)了法國阿托（ATO）公司技術(shù)，這種技術(shù)是利用甲醇?xì)渎然▉砩a(chǎn)氯甲烷。由于氯甲烷和有機硅之間的密切聯(lián)系，國內(nèi)有些有機硅單體的制造商也用了這種方法[6]。巨化氟化化學(xué)公司，它的生產(chǎn)裝置采用的就是日本德山曹達(dá)技術(shù)，該技術(shù)已投入運行，它采用的工藝是氣—固相催化法；江蘇梅蘭集團(tuán)，它的生產(chǎn)裝置采用的是美國斯托福公司的一項技術(shù)，它的工藝同樣采用的是這種生產(chǎn)工藝[7]。中國從日本、法國和美國陸續(xù)引進(jìn)了先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，這些生產(chǎn)工藝使得國內(nèi)的氯甲烷行業(yè)大大的提升，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量也有了明顯的進(jìn)步。國內(nèi)生產(chǎn)氯甲烷企業(yè)的進(jìn)步能使我國降低對國外產(chǎn)品的需求，并且企業(yè)間相互學(xué)習(xí)，相互競爭。目前國內(nèi)大概有28家企業(yè)生產(chǎn)氯甲烷，萬噸級生產(chǎn)能力的企業(yè)也有7家。這能說明我國的氯甲烷行業(yè)發(fā)展相當(dāng)迅速，基本能滿足國內(nèi)大多的氯甲烷需求[8]。1.4.2國外一氯甲烷的研究進(jìn)展早期的西德赫希斯特公司和美國，都采用了甲烷熱氯化工業(yè)裝置進(jìn)行甲烷氯化物生產(chǎn)運營。到了1954年，日本也開始使用甲烷作為原料來生產(chǎn)甲烷氯化物。自70年代初以來，當(dāng)時的能源價格很高，而使用甲醇生產(chǎn)甲烷氯化物，得到的甲烷氯化物能得到高效益，所以美國發(fā)現(xiàn)了這個特點，開始使用甲醇作為原料來代替甲烷。到后來，在美國就只剩下一家公司，還在堅持使用甲烷作為原料來生產(chǎn)甲烷氯化物，當(dāng)時它的年產(chǎn)量也只占美國甲烷氯化物總產(chǎn)能的一小部分。1978年，日本德山曹達(dá)也發(fā)現(xiàn)了一種新方法，也是利用甲醇作為原料，但它是通過低溫液相催化氯化的方法來生產(chǎn)甲烷氯化物的，這種方法可以直接取代兩套制備甲烷氯化裝置的使用，減少設(shè)備成本的投入。后來美國也采用了這種方法?，F(xiàn)在，全球的甲烷氯化物生產(chǎn)商慢慢地都采用了以甲醇為原料的生產(chǎn)方法，這種方法使生產(chǎn)投資降低，產(chǎn)量也提升了，換句話說，其生產(chǎn)效益都得到了顯著的上升，這與未來的能源發(fā)展趨勢是一致的[7]。1998年，在世界一氯甲烷的總生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)上，美國占了將近42%的產(chǎn)量，西歐占了差不多一半產(chǎn)量，日本占了超過8%的產(chǎn)量。1997年，全球一氯甲烷的總產(chǎn)量基本都用于有機硅的行業(yè)。1996年至2001年，全球?qū)σ宦燃淄榈男枨罅块_始變大，1996年至2007年，一氯甲烷的需求量也還在增加，主要還是用于生產(chǎn)有機硅[9]。第2章工藝技術(shù)方案2.1生產(chǎn)方法概述近年來，在國內(nèi)有兩種生產(chǎn)一氯甲烷的方法：一種是液相催化法，另一種是氣相氫氯化法[7]。（1）甲醇液相催化法原料甲醇與鹽酸的反應(yīng)式如下：CH3OH+HCl→CH3Cl+H2O在反應(yīng)過程中會產(chǎn)生少量的二甲醚：CH3OH→（CH3）2O+H2O將原料CH3OH氣體和HCl氣體混合后，然后將它們引入裝有液相催化劑的反應(yīng)器中，在恒溫恒壓的條件下反應(yīng)。反應(yīng)器中的氣體會通過回流冷凝器，而它冷凝后的冷凝液會返回到反應(yīng)器中，在這過程中反應(yīng)的溫度是由回流冷凝器中的冷凝液量來控制。氣相在經(jīng)過回流冷凝器后將再進(jìn)一步進(jìn)行冷卻，然后進(jìn)入到HCl吸收器中。在HCl吸收器中，變濕的一氯甲烷氣體將會在水洗塔中和稀鹽酸接觸，而濕的一氯甲烷氣體會進(jìn)一步地吸收未冷凝的HCl。為了除掉遺留在濕的一氯甲烷氣體中的鹽酸，吸收后的氣體會進(jìn)入到水洗塔和堿洗塔中，然后再進(jìn)入硫酸干燥系統(tǒng)。來自堿洗塔的氣體依次進(jìn)入一級硫酸干燥塔、二級硫酸干燥塔、三級硫酸干燥塔中，并用這三級硫酸干燥系統(tǒng)來除掉氣體中所帶有的微量水分、甲醇和副產(chǎn)物二甲醚。干燥的氣體會通過除霧器來除掉伴隨著的霧氣，然后進(jìn)入壓縮機前面的緩沖罐中，緩沖過后，它再進(jìn)入氯甲烷壓縮機，壓縮到0.7MPa（g），再進(jìn)入氯甲烷冷凝器中進(jìn)行冷凝，最后存儲在氯甲烷貯槽中[10]。圖1甲醇液相催化法制一氯甲烷流程圖（2）甲醇?xì)庀鄽渎然ㄔ跉渎然磻?yīng)器中，氣化的甲醇和氫氣的反應(yīng)式如下： CH3OH+Cl2+H2→CH3Cl+H2O+HCl在恒溫恒壓的條件下，將HCl氣體和新鮮的CH3OH蒸氣將在氫氯化反應(yīng)器（該反應(yīng)器是管內(nèi)帶有催化劑的列管固定床式）中混合，在催化劑的作用下，HCl和CH3OH會反應(yīng)生成一氯甲烷和水。反應(yīng)熱是通過在管之間流動的熱媒導(dǎo)熱油來除去的，在除去反應(yīng)熱的導(dǎo)熱油后，將原料系統(tǒng)預(yù)熱，然后返回到氫氯化反應(yīng)器中再循環(huán)使用，用來維持反應(yīng)系統(tǒng)的溫度。帶有一氯甲烷、水、過量的HCl和少量未反應(yīng)的CH3OH以及其副產(chǎn)物二甲醚的混合物進(jìn)入激冷塔中，激冷液為21%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀鹽酸，再進(jìn)入汽提塔中，通過汽提塔將它們提純并取出。來自激冷塔的濕的一氯甲烷氣體會被酸冷凝器冷凝，然后再進(jìn)入反應(yīng)產(chǎn)物分離器。重力使得冷凝液又回到激冷塔中，而濕的一氯甲烷氣體則會通過除霧器進(jìn)入硫酸干燥塔。這個塔是用于除去氣體中含有的少量水、CH3OH和二甲醚的。離開硫酸干燥塔后，干燥后的一氯甲烷氣體進(jìn)入壓縮機中，被壓縮至0.95MPa，在通過冷凝器冷凝，最后儲存在氯甲烷貯槽中。從硫酸干燥塔底部流出的88%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸將被泵用可以控制的液位，將其送至界區(qū)外的稀硫酸貯槽中儲存[10]。圖2甲醇?xì)庀鄽渎然ㄖ埔宦燃淄榱鞒虉D在本次工藝的選擇中，將采用甲醇?xì)渎然▉碜鳛楹铣梢宦燃淄榈姆椒ǎ摲椒ò?液相非催化法、氣-液相催化法和氣-固相催化法這三種[9]。2.1.1氣-液相非催化法在該方法中，CH3OH和HCl在鹽酸相中，用120℃和0.2MPa的條件進(jìn)行，反應(yīng)生成氯甲烷。由于無法完成CH3OH和HCl的單向反應(yīng)，因此一定要把反應(yīng)物料分開，并多次使用?，F(xiàn)在僅僅是日本信越化學(xué)公司采用了它。此外，由于沒有催化劑的加入，HCl和CH3OH的反應(yīng)速度較慢（反應(yīng)的時空產(chǎn)率也非常低，為50kg/h·m3），從而需要使用更多的反應(yīng)時間來提高轉(zhuǎn)化速度。DowChemical已發(fā)布了一種非催化法的專利，該方法可在由主反應(yīng)器、汽提塔和回流塔組成的三聯(lián)反應(yīng)器中運行。該反應(yīng)過程短，氯甲烷的選擇性也變高。2.1.2氣-液相催化法該方法是用過量的HCl和CH3OH用以ZnCl2（含75%~80%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的水溶液作為催化劑的反應(yīng)器，它們的反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力分別為140~180℃，0.1~0.6MPa。最大的甲烷氯化物生產(chǎn)商DowChemical公司和法國的ATOCHEM等公司都采用了這種方法，國內(nèi)自行開發(fā)的技術(shù)也采用了這種方法。該方法的優(yōu)點是操作步驟簡略，反應(yīng)過程溫和，操作過程穩(wěn)定，可長期廣泛使用。但是，自承載能力小，要使用的面積大，對設(shè)備不友好，并且DME的副產(chǎn)物會比氣-液相非催化法生產(chǎn)過程中更多，需要用另外的設(shè)備來回收反應(yīng)過程沒反應(yīng)的HCl和帶有水氣化的CH3OH。2.1.3氣-固相催化法氣-固相催化法是于60年代初的時候，發(fā)現(xiàn)并研究成功的。使用γ-A12O3作為催化劑，在固定床的氣固相中，稍微過量的干燥HCl和氣態(tài)的CH3OH引起催化反應(yīng)，CH3OH的反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度設(shè)置為250~350℃，壓力設(shè)置為0.1~0.2MPa。2.2工藝技術(shù)方案確定甲醇?xì)庀鄽渎然ㄅc甲醇液相催化法的比較：（1）原料甲醇的運輸：使用甲醇作為原料，只需要通過普通的運槽車運輸，該過程簡單并且成本低。（2）反應(yīng)中消耗的氯：使用甲醇液相催化法在反應(yīng)中消耗較少的氯，而使用甲醇?xì)庀鄽渎然ú粌H需要氯原子的反應(yīng)，而且還有副反應(yīng)消耗氯原子。（3）副產(chǎn)物的量：在甲醇?xì)庀鄽渎然ǚ磻?yīng)的過程中發(fā)生副反應(yīng)，并產(chǎn)生大量的氯化氫氣體，這使廢氣的處理復(fù)雜并消耗大量的氯。甲醇液相催化法與甲醇?xì)庀鄽渎然▋煞N方法比較合成一氯甲烷，前者具有較高的甲醇轉(zhuǎn)化率、較高的氯利用率、較低的氯化氫副產(chǎn)物量、較高的產(chǎn)品質(zhì)量及操作過程簡單等特點。缺點是所用的催化劑成本高、對原料氣中的游離原子含量要求嚴(yán)格，容易導(dǎo)致催化劑中毒[11]。該設(shè)計將選擇生產(chǎn)一氯甲烷的甲醇液相催化法來作為工藝路線。2.3生產(chǎn)條件2.3.1反應(yīng)溫度甲醇在液相催化法反應(yīng)中，它是影響甲醇利用率的重要影響因素。該反應(yīng)中用的反應(yīng)器是固定床反應(yīng)器，它是放熱反應(yīng)，而反應(yīng)器的反應(yīng)熱點溫度，也按照固定床反應(yīng)器反應(yīng)熱點的溫度分布的一般規(guī)則。催化劑的使用時間越長，列管中熱點的溫度也會上下移動；列管中的徑向溫度分布，是從管的中心向管的壁逐漸減小。氫氯化反應(yīng)的溫度越高，甲醇的利用率就越高，而氫氯化反應(yīng)的催化劑的持續(xù)時間就越短。催化劑壽命的縮短是由于催化劑的裂解，而反應(yīng)溫度越高，催化劑分解越容易，氫氯化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率就越低，甲醇的利用率也就越低。所以，控制好反應(yīng)溫度是非常有必要的，這樣才能得到高甲醇利用率，延長催化劑的使用壽命[12]。2.3.2反應(yīng)壓力氫氯化反應(yīng)的入口壓力、催化劑層的阻力降以及后系統(tǒng)的控制壓力三者之間密切相關(guān)。氫氯化反應(yīng)壓力越高，致使甲醇的利用率就越高，然而反應(yīng)壓力對于催化劑的壽命有不良反應(yīng)，反應(yīng)的壓力越高，催化劑就越容易分解，所以，適當(dāng)?shù)卦黾臃磻?yīng)壓力是有利于催化劑的壽命的，也能極大地利用甲醇，由此可知，控制合適的反應(yīng)壓力對反應(yīng)有較大的好處的，能更促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。0.229Mpa（表壓）是本次設(shè)計最佳的反應(yīng)壓力，可以會稍有偏動。2.3.3反應(yīng)停留時間在固定床反應(yīng)器中，反應(yīng)所需的停留時間與其空速是有關(guān)的，可以說催化劑上的空速的量直接反映它的生產(chǎn)能力，換句話說，反應(yīng)器里的承受的負(fù)荷越大，它的停留時間就越短，從而降低甲醇利用率。將反應(yīng)器的負(fù)荷維持在105%至110%內(nèi)最合適，這也有助于反應(yīng)。2.3.4氯化氫與甲醇之間的配比根據(jù)氫氯化反應(yīng)的機理：甲醇和氯化氫，它們可以在特定的條件下生成一氯甲烷和二甲醚。所以，要控制甲醇和氯化氫之間的物質(zhì)量之比，這也是能提高甲醇利用率的?？紤]到資源量和能量的消耗，盡量將甲醇和氯化氫之間的物質(zhì)的量之比控制在（1.10至1.15），1.0在該范圍內(nèi)，并且反應(yīng)原料的量和功耗是相對合理的。2.4催化劑Al203催化劑是在生產(chǎn)過程中，用甲醇為原料的前提下，具有的最有用的催化劑。甲醇液相催化法反應(yīng)過程中使用的催化劑是活性氧化鋁γ-Al203[13]，它外表為白色，質(zhì)地可能是膠體，可能是液體，也可能是固體[14]。工業(yè)產(chǎn)品通常是無色或略帶粉紅色的圓柱形顆粒，具有出色的耐壓性。活性氧化鋁它具有化學(xué)穩(wěn)定性好，比表面積大，機械強度高，良好的抗腐蝕性，耐高溫，白色顆粒外表，低磨耗、大容量和高吸水率的多孔材料等的特點。催化劑和使用時間兩者之間是有關(guān)的，使用時間越長，催化劑的活性越差，反之，使用時間越短，催化劑活性越好。這從熱點溫度會隨著列管的變化而變化，呈現(xiàn)出恒定的下降趨勢中可以看出，并且在列管的某些區(qū)域有規(guī)律地降低。反應(yīng)溫度的升高，會促使原料的利用率變高，然而催化劑的持續(xù)時間變短。從這規(guī)律中可以看出，縮短壽命的主要因素就是催化劑發(fā)生了分解，而溫度正好相反，在此過程中，甲醇的利用率也發(fā)生下降。因此，控制反應(yīng)溫度，可以使得甲醇利用率提高，催化劑的使用壽命也變長[15]。2.5工藝過程2.5.1崗位基本任務(wù)1、將甲醇崗位送過來的甲醇，正確地送到E-702和2E702，為了確保甲醇汽化的需求量。2、從車間接收的濃硫酸，以滿足硫酸干燥系統(tǒng)的需求。3、T-703和2T-703送過來的低濃度硫酸，將它直接送到車間的180崗位去。4、接收30%的離子交換膜堿并將其及時提供給T-702、2T-702、D-807、2D-807。5、配置好30%的亞硫酸氫鈉，為確保崗位和2、3CM裝置的需求。6、氫氯化單元需要熱量，而熱媒將會提供，讓它在開車階段，提供反應(yīng)所需要的活化能，并且保證在正常操作期間，能從反應(yīng)中釋放出熱量。7、將送過來的甲醇原料，和甲醇提純崗位收集回來的甲醇，兩者進(jìn)行汽化，再將汽化后的甲醇和氣態(tài)的氯化氫，以恒定的比例混合，再利用氫氯化反應(yīng)，將反應(yīng)氣體進(jìn)行冷卻，然后按順序通過水洗、堿洗和利用濃硫酸來除去一氯甲烷中的副產(chǎn)物（二甲醚和水），并將一氯甲烷氣體在氟利昂熱交換器中進(jìn)行液化，然后就能得到高純度的一氯甲烷，在進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳郎刂?，將它送到氯化單元或是一氯甲烷檢驗槽中。8、要將1、2CM900單元送過來的廢水清除，還要回收廢水中的甲烷氯化物到該單元，已經(jīng)合格的廢水則排放到Z-701，還要能保證該單元內(nèi)排放到Z-701的廢水是被正常送到車間。2.5.2工藝流程甲醇先進(jìn)入甲醇進(jìn)料槽（TK-651A/B），利用甲醇進(jìn)料泵（P-651A/B），再供給到甲醇汽化器（E-702）中，回收了的甲醇和原料甲醇一起，供給到甲醇汽化器（E-702）中，然后在甲醇汽化器（E-702）中，甲醇又被低壓蒸汽加熱并氣化，氣態(tài)的甲醇在甲醇過熱器（E-704）中進(jìn)行過熱，它過熱是經(jīng)由熱媒的，然后提供給氫氯化反應(yīng)器（R-701）。氯化氫在氯化氫過熱器（E-703）中，被熱媒過熱后，進(jìn)入反應(yīng)器。1、氫氯化反應(yīng)在氫氯化反應(yīng)器（R-701）的進(jìn)口管中，混合由氣相獲得的氯化氫氣體和甲醇，然后送入氫氯化反應(yīng)器（R-701）中。氫氯化反應(yīng)是在有催化劑的情況下進(jìn)行的，例如在三氧化二鋁的存在下發(fā)生，反應(yīng)同時也是在氣相中進(jìn)行的，反應(yīng)熱利用導(dǎo)熱油傳遞出去的，它產(chǎn)生的一些氣體，利用反應(yīng)物冷卻器（E-705）來進(jìn)行冷卻，并將被部分冷凝，然后進(jìn)入到下一工序的水洗塔（T-701）中。2、除去一氯甲烷氣體中的氯化氫氣體離開氫氯化反應(yīng)器（R-701）后，通過反應(yīng)物冷卻器（E-705）進(jìn)行冷卻。冷凝后的氣體進(jìn)入水洗塔（T-701）中，通過水洗塔泵（P-703A/B）的循環(huán)作用，吸收反應(yīng)物中的氯化氫，從而產(chǎn)生鹽酸，其通過吸收產(chǎn)生的熱量，利用安裝在循環(huán)管道線上的水洗塔冷卻器（E-706），通過循環(huán)水給帶走。塔釜的液位是利用通過調(diào)節(jié)水洗塔循環(huán)泵（P-703A/B）的出口里廢硫酸，它的流量來控制。CH3Cl氣體在利用水洗塔（T-701）進(jìn)行洗滌后，進(jìn)入到堿洗塔（T-702）塔的底部，它會和塔頂下來的堿循環(huán)液形成對流，吸收的熱量是通過安裝在循環(huán)管線上的堿洗塔冷凝器（E-707），將它帶走。堿洗塔釜(T-702)的液位，由堿洗循環(huán)泵（P-704A/B）的出口廢堿液，它的流量來控制。3、除去一氯甲烷氣體中的水分通過堿洗后，利用堿洗除霧器（S-702）進(jìn)行除霧，然后得到一氯甲烷，它的氣體由于壓力差的影響，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，為了去掉氣體產(chǎn)物中帶有的水分和副產(chǎn)物。將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸從泵（P-654A/B）輸送到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，而運用同理利用液位差的作用將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#硫酸干燥塔均為獨立式的循環(huán)系統(tǒng)，它們分別通過各自的塔底循環(huán)泵（P-706、P-707、P-708）進(jìn)行單獨循環(huán)，它們的吸收熱都將通過各自的循環(huán)管線上的冷卻器（E-708、E-709、E-710），利用冷卻水帶走，稀硫酸利用1#干燥塔底泵直接送到車間去。3#塔頂出來的CH3Cl氣體，它被干燥過后，通過干燥塔除霧器（S-703）來去除酸霧，再利用除霧器（S-704）來進(jìn)行進(jìn)一步的除酸。4、一氯甲烷液化一氯甲烷通過液化除霧后，成為一氯甲烷氣體，然后進(jìn)入CH3Cl冷卻器（E-713），該冷卻器是經(jīng)過制冷劑R22進(jìn)行冷凝過的，而制冷劑R22的流量則是由冷凝器的液位來控制。冷凝過的CH3Cl，進(jìn)入CH3Cl接收槽。帶有CH3Cl的不可冷凝氣體，就被送到脫污塔（T-601）進(jìn)行處理，通過泵（P-712A/B）輸送液態(tài)的一氯甲烷，通過加熱后的CH3Cl被送到CH3Cl進(jìn)料槽中，被作為氯化單元的原料。2.6原材料及產(chǎn)物的規(guī)格甲醇≥99.9%（wt）其規(guī)格符合GB-338-2004標(biāo)準(zhǔn)液氯≥99.6%（wt）氧氣：400-500ppm二氧化碳：300ppm水分≤0.05%（wt）氫氧化鈉≥30%碳酸鈉≤0.6%氯化鈉≤5.0%三氧化二鐵≤0.01%2.7合成一氯甲烷的主要設(shè)備表2合成一氯甲烷設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱規(guī)格材料數(shù)量1氫氯化反應(yīng)器不銹鋼12甲醇汽化器碳鋼13甲醇過熱器14氯化氫過熱器15反應(yīng)物冷卻器16堿洗塔17水洗塔18硫酸干燥器碳鋼襯膠19氯甲烷冷凝器合金110氯甲烷精餾塔碳鋼襯膠1第3章非工藝部分3.1注意事項1、工作場所中的每個人都必須穿戴工作防護(hù)用品，在輪班前后參加會議，并帶好防毒面具接管工作。2、CH3OH原料和CH3Cl產(chǎn)品均為危險品，它們易燃易爆，還帶有劇毒。不管是吸入，呼出還是皮膚接觸，都會影響人體的健康。3、有些氣體吸入會影響人體健康，嚴(yán)重時可能致命。所以，要嚴(yán)格控制空氣中的濃度，不能讓它超出國家的標(biāo)準(zhǔn)，需要控制的氣體如下：CH3OH：5mg/m3；H2SO4：1mg/m3；HCl：7.5mg/m3。4、98％的硫酸、堿液和亞硫酸氫鈉都是容易腐蝕的介質(zhì)，如有接觸，應(yīng)該立刻進(jìn)行處理，嚴(yán)重的話要將患者送到醫(yī)院。每種物質(zhì)的最值如下：NaOH：2mg/m3；H2SO4：1mg/m3；NaHSO3：115mg/m3。5、在堿制備或采樣和分析過程中，請戴好防護(hù)眼鏡，以防止堿灼傷。6、貯槽加料時，要保證用水清洗干凈，貯槽要求沒有水，沒有灰，沒有雜質(zhì)。7、在單臺泵（間歇）供應(yīng)期間，操作員不得離開現(xiàn)場。8、在巡邏檢查設(shè)備時，要檢查設(shè)備有沒有腐蝕，有沒有不適，有沒有裂紋，有沒有變形，有沒有振動和泄漏，還要特別關(guān)注設(shè)備的焊接部位有沒有什么問題。9、在生產(chǎn)過程中，會接觸到強堿性的氯化氫氣體、20％廢鹽酸、98％硫酸以及氫氧化鈉溶液，因此要特別小心酸堿的腐蝕性，在操作過程中，一定要戴上橡膠手套和護(hù)目鏡，避免操作人員的皮膚和眼睛不小心灼傷，如果有接觸到，要立刻用水沖洗，在嚴(yán)重的情況下應(yīng)立即進(jìn)行搶救。10、密切注意系統(tǒng)報警并適當(dāng)?shù)靥幚硭鼈?。所有報警系統(tǒng)應(yīng)至少每年檢查一次，每個報警系統(tǒng)都需要在設(shè)定值的+2％之內(nèi)采取行動，如果它在允許范圍內(nèi)不起作用，請進(jìn)行檢查、修理、調(diào)整和再試驗。11、嚴(yán)格遵守工廠級工廠法律和所有安全法規(guī)，并在工廠、車間和小組安全員的監(jiān)督下進(jìn)行。輪班前做到班前布置安全，輪班后總結(jié)安全，生產(chǎn)受安全保護(hù)，每周進(jìn)行一次安全活動。12、禁止在高溫管道上用易燃材料包裹和烘烤東西，或在高溫設(shè)備檢查附近有無易燃材料，如果找到，請及時清除。13、不能用濕布擦拭電氣設(shè)備，也不能用水沖洗電氣設(shè)備，也禁止敲擊搪瓷、鋼玻璃、石墨等的相關(guān)設(shè)備或管道。14、必須對事故進(jìn)行報告，包括因為粗心造成的微小事故或未發(fā)生的事故，該報告包括事故的起因和防止再次發(fā)生的具體措施。15、脫污塔和事故塔是一定要有事故電源的，如果電源關(guān)閉，要趕快按事故電源并且還要啟動泵P-601A/B。3.2運輸安全（1）運輸車輛上必須要有衛(wèi)星定位的裝置，還要帶有行車記錄功能。車上還需要帶有危險品運輸標(biāo)志，讓其它行駛車輛知道車上帶有危險品。沒有公安機關(guān)的批準(zhǔn)，運輸車輛事不能開進(jìn)限制危險品車通行的區(qū)域。（2）在運輸鋼瓶前，要先戴好安全帽。通常將鋼瓶平放，而鋼瓶的瓶口要指向車輛的右側(cè)，并且鋼瓶堆放的高度也有要求，它不能超過車輛上的防護(hù)圍欄，還要用三角木墊來固定，避免運輸途中滾動。（3）在化學(xué)品運輸?shù)耐局?，運輸?shù)能囕v上必須要有相應(yīng)類型和數(shù)量的滅火設(shè)備，并且車輛還必須配備滅火裝置在車的排氣管上，車上的機械設(shè)備不能有帶火花的，不然運輸途中會有意外產(chǎn)生，我們要避免這種意外。車輛停止時，要遠(yuǎn)離火種和熱源，避免和車上的化學(xué)品發(fā)生反應(yīng)。在夏季，應(yīng)該選在早上和晚上運輸，以免暴露在陽光下。3.3應(yīng)急措施1.吸入：如果吸入體內(nèi)，應(yīng)該立刻離開現(xiàn)場，到空氣清新且人員稀少的地方。一定保持冷靜，讓自己的呼吸道順暢。假如遇到呼吸困難的情況，一定要給氧氣。如果遇到更嚴(yán)重的情況，例如呼吸停止，那一定要趕快進(jìn)行人工呼吸，并聯(lián)系醫(yī)生。2.皮膚接觸：如果是被凍傷的，立刻將凍傷的地方置于38~42℃的溫水中，讓患處盡快恢復(fù)溫度，千萬不能使用熱水或輻射熱。并且在患處應(yīng)該要用使用干凈且干燥的敷料包扎。假如還是身體不舒服，還是需要去醫(yī)院看看。3.滅火：一定要先切斷氣源，只有氣源切斷后，才能夠撲滅泄漏處的火焰。4.泄漏：要先消除所有的點火源，還要切斷所有的泄漏源。根據(jù)風(fēng)向和氣體擴散的情況來判斷需要警戒的區(qū)域。氣體可能泄露的距離先定為100m，如果氣體泄露嚴(yán)重，那就要劃800m，或者劃更大的區(qū)域。液化氣體泄漏的話，必須要注意防止凍傷。操作的時候所有的使用設(shè)備必須要接地。請勿接觸或交叉泄漏物。3.4三廢排放對于三廢的處理，一般需要在工廠設(shè)計的時候要先考慮到三廢的排放，盡可能的減少排放。在進(jìn)行排放的時候，需要提前了解三廢里帶有什么物質(zhì)，再按照該物質(zhì)的特性將其收集并回收。在回收三廢時，盡量用比較先進(jìn)的工藝方法和好的設(shè)備來處理三廢，這樣可以高效率高回收率的工作，減少三廢排放的問題。比方說，可以采用不使用溶劑的先進(jìn)聚合方法，也可以采用密閉的循環(huán)系統(tǒng)。工業(yè)上常用的處理廢水和廢渣的方法如下：運用密度的不同的原理，密度小的油會浮在溶液表面，利用設(shè)備頂部的擋板，讓浮在溶液表面的油利用生物氧化的方法來處理。讓帶有固體顆粒的廢水流到沉降池，利用顆粒本身的質(zhì)量下沉，而廢水中的顆粒就被去除了，這樣廢水就能送往處理中心了。如果廢水中帶有多種有機溶劑，就不能進(jìn)行生化處理，這就需要用焚燒來處理廢水[16]。第二篇工藝計算說明第4章物料衡算工藝部分4.1物料衡算的參考量1、以每年運行330天為基礎(chǔ)，計算年產(chǎn)4萬噸一氯甲烷。2、原料甲醇的總轉(zhuǎn)化率為：CH3OH：97.7%；H2O：2.3%。3、供給比例：甲醇和HCl的配比為1：1.1，時空產(chǎn)率為820Kg/m3·h。4、產(chǎn)生的二甲醚含量小于1%。不考慮二甲醚的存在。5、進(jìn)料的HCl氣體中水含量非常低，被認(rèn)為是無水HCl氣體。4.2一氯甲烷的產(chǎn)量設(shè)備正常運行時間：330天*24h=7920h一氯甲烷的分子量：50.5kg/mol一氯甲烷的產(chǎn)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由于產(chǎn)生的一氯甲烷量為100.01mol/h，CH3OH的轉(zhuǎn)化率為97.7%，H2O的轉(zhuǎn)化率為2.3%，因此不考慮水的量，甲醇的消耗量也為100.01mol/h。甲醇的總消耗量：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由于供給比例為1：1.1，因此甲醇的總消耗量為102.36mol/h，氯化氫的分子量為36.5kg/mol，氯化氫的總消耗量為102.36*1.1=112.60mol/h，消耗的氯化氫量為112.60*36.5*7920=32,550,408kg=32550.41t。根據(jù)反應(yīng)公式，氯化氫的消耗量為100.01mol/h，換句話說，氯化氫的總轉(zhuǎn)化率為100.01/112.60=88.82％。4.5H2O的生成量CH3OH+HCl→CH3Cl+H2O根據(jù)反應(yīng)公式，產(chǎn)生的水蒸氣量為100.01mol/h，而H2O的分子量為18kg/mol，因此產(chǎn)生的H2O量為100.01*18*7920=14,257,425.6kg=14,257.43t。4.6反應(yīng)器的物料表表3合成一氯甲烷反應(yīng)器的物料表反應(yīng)器進(jìn)口反應(yīng)器出口組分摩爾流量摩爾組成質(zhì)量流量質(zhì)量組成摩爾流量摩爾組成質(zhì)量流量質(zhì)量組成CH3OH102.3647.63,275.5244.42.3HCl112.6052.44,109.9055.612.595.9459.546.2CH3Cl0000100.0146.55050.5068.4H2O0000100.0146.51800.1824.3總計214.961007385.42100214.961007385.421004.7甲醇汽化器進(jìn)料：T=20℃P=0.2MPaCH3OH：102.36mol/h水蒸氣溫度：T=150℃出料：T=100℃P=0.2MpaCH3OH：50.69mol/h水蒸氣溫度：T=120℃甲醇供應(yīng)量（l）：102.36mol/h甲醇輸出量（g）：102.36mol/h4.8甲醇過熱器進(jìn)料：T=100℃P=0.2MpaCH3OH：102.36mol/h導(dǎo)熱油：T=250℃出料：T=200℃P=0.2MpaCH3OH：102.36mol/h導(dǎo)熱油溫度：T=245℃甲醇供應(yīng)量（g）：102.36mol/h甲醇輸出量（g）：102.36mol/h4.9氯化氫過熱器進(jìn)料：T=20℃P=0.2MpaHCl：112.60mol/h導(dǎo)熱油溫度：250℃出料：T=200℃P=0.2MpaHCl：112.60mol/h導(dǎo)熱油溫度：245℃氯化氫供應(yīng)量：112.60mol/h氯化氫輸出量：112.60mol/h第5章熱量衡算工藝部分5.1甲醇汽化器進(jìn)料：T=20℃P=0.2Mpa液態(tài)甲醇：102.36mol/h水蒸氣溫度：150℃出料：T=100℃P=0.2Mpa氣態(tài)甲醇：102.36mol/h水蒸氣溫度：120℃熱平衡方程式：Q熱=Q冷熱負(fù)荷Q=Q熱=Q冷Q=Whcph（T1-T2）=Wccpc（t2-t1）式中，cp——流體的平均比熱容，kJ/（kg·℃）t——冷流體的溫度，℃T——熱流體的溫度，℃5.1.1Q熱計算參見水和水蒸汽表：P=0.2Mpa，水蒸氣溫度：150℃，焓h1=2750.7kJ/kg。P=0.2Mpa，水的溫度：120℃，焓h2=503.67kJ/kg。5.1.2Q冷計算Q冷=nCH3OH·Cplm（tb-t1）+nCH3OH·△Hv（t’b）+nCH3OH·Cpgm(100-t’b)在該方程式中t’b——甲醇在0.2Mpa下的沸點，△Hv（t’b）——在t’b沸點下的摩爾蒸發(fā)焓。計算Cp’m：甲醇查找表：Cp’m=-258.25+3358.2×10-3T-11638.8×10-6T+14051.6×10-9T3通過查閱表格，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隨溫度變化不大，故△Hv（t’b）為37344J/mol·k。因此定性溫度為（t’b+20）/2+273.15（K）=（84+20）/2+273.15=52℃+273.15=324.15K。當(dāng)t=352.15K時，甲醇的液體比熱容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的計算，查CH3OH在氣態(tài)下的熱容項式：Cpgm=18.4+101.57×10-3T。1)先求P=0.1MPa時，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時的比熱容△Cpm校正：Tr=T/Tc=373.15/513.15=0.73Pr=P/Pc=0.2/7.95=0.025查熱容校正圖得△Cpm=3.2J/mol·k，故當(dāng)P=0.2MPa，T=100℃時，甲醇?xì)怏w真實熱容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熱=Q冷Q熱=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)熱負(fù)荷Q=Q冷=2.21×106kJ/h5.2甲醇過熱器進(jìn)料：T=100℃P=0.2MpaCH3OH：102.36mol/h導(dǎo)熱油：T=250℃出料：T=200℃P=0.2MpaCH3OH：102.36mol/h導(dǎo)熱油溫度：T=245℃計算條件：甲醇供給量（g）：102.36mol/h甲醇輸出量（g）：102.36mol/hT=100℃，P=0.2Mpa，導(dǎo)熱油：T=250℃T=200℃，P=0.2Mpa，導(dǎo)熱油溫度：T=245℃熱平衡方程式：熱負(fù)荷Q=Q熱=Q冷Q冷=nCpgm（T2-T1）=nCpgm（200-100）根據(jù)相關(guān)公式和數(shù)據(jù)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導(dǎo)熱油的用量：溫度降低5℃，Cp250℃=2.03kJ/kg·kW=Q/Cp△t=6.02×105/2.03×5=5.93×104kg/h5.3HCl過熱器進(jìn)料：T=20℃P=0.2MpaHCl：112.60mol/h導(dǎo)熱油溫度：250℃出料：T=20℃P=0.2MpaHCl：112.60mol/h導(dǎo)熱油溫度：245℃氯化氫供給量：112.60mol/h氯化氫輸出量：112.60mol/h熱平衡方程式：熱負(fù)荷Q=Q熱=Q冷（不考慮過程中的損失）計算過程：氣體升溫時所需的熱量Q冷=nHCl·Cp’m（200-20）HCl的比熱容Cp’m=26.5+4.6×0.001T+1.1×100000/T2臨界Tc=324.5K，pc=8.26Mpa1）P=324.5K，T=383.15K時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，所以當(dāng)P=0.2Mpa，T=110℃時HCl=真實氣體熱熔Cpgm=△Cpm+Cp0m=29.01+0.32=29.33J/mol·kQ熱負(fù)荷=Q冷=112.60×Cpgm（200-20）=112.60×29.33×100=3.30×105kJ/h導(dǎo)熱油的熱量參數(shù)：Cp250℃=2.03kJ/kg·k導(dǎo)熱油用量：W=Q/Cp△t=3.30×105/2.03×5=3.25×104kg/h5.4氫氯化反應(yīng)器進(jìn)料：CH3OH：102.36mol/h，T=200℃，P=0.2MpaHCl：112.60mol/h，T=200℃，P=0.2Mpa導(dǎo)熱油：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熱平衡方程式∑Q氣體+Q導(dǎo)熱油+∑Qr=∑Q出氣體+Q導(dǎo)熱油出+∑Q熱損失∑Q熱損失可忽略不計∑Q入氣體-∑Q出氣體+∑Qr=Q導(dǎo)熱油出-Q導(dǎo)熱油進(jìn)計算過程：查氣體熱導(dǎo)校正圖得△Cpm=0.62J/mol·kCpgm=Cp0m+△Cpm=50.83+0.62=51.45J/mol·k當(dāng)P=0.1MPa，T=273.15+（25+300）/2=435.65K時，Cp0m=26.5+4.6×10-3×435.65+1.1×105/435.65×10.03=53.68J/mol·k。查氣體熱導(dǎo)校正圖可得△Cpm=0.28J/mol·kCpgm=Cp0m+△Cpm=53.69+0.28=53.97J/mol·k當(dāng)P=0.1MPa，T=273.15+（25+300）/2=435.65K時，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為一氯甲烷的生成進(jìn)率，為49.51mol/h。由于生成CH3OCH3副反應(yīng)物可以忽略不計，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氣出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的熱負(fù)荷=∑Qr+∑Q入-∑Q出=7.68×105+8.63×105-1.40×106kJ/h=2.31×105kJ/h該熱量是由導(dǎo)熱油帶來的，選用導(dǎo)熱油溫度250℃，導(dǎo)熱油溫度降5℃，從手冊中查導(dǎo)熱油物性參數(shù)為Cp250℃=2.03kJ/kg·k則導(dǎo)熱油W=Q/Cp△t=2.31×105/2.03×5=2.28×104kg/h5.5冷凝器進(jìn)料：T=300℃，P=0.2Mpa，循環(huán)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，循環(huán)水：T=35℃CH3OH：2.35mol/h，HCl：12.59mol/h，CH3Cl：100.01mol/h，H2O：100.01mol/h熱平衡方程式：Q吸=Q放Q=Qcw出-Qcw進(jìn)=W·CpH2O·△tC’pH2O=4.18kJ/kg·K=75.24J/mol·kQ放=∑Q氣入-∑Q氣出–∑Q液出+∑Q冷凝+∑Q溶解度計算過程：入口氣體∑Q氣入=反應(yīng)器∑Q氣出=1.40×106kJ/h出口氣體∑Q氣出HCl=4382.04kJ/hCH3Cl=5.286×104kmol/hCpmCH3Cl=42.7J/mol·k出口液體∑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冷凝能量計算=2.35×35.23=82.79kJ/h水蒸氣的冷凝能量計算=100.01×40.63=4063.41kJ/h生成溶液中H2O和HCl的摩爾比=100.01/12.59=7.94HCl的溶解熱=483.48kJ/molQ放=1.40×106-9.57×104+4146.20+483.48=1.31×106kJ/h第6章工藝設(shè)計計算部分6.1甲醇汽化器表4甲醇汽化器設(shè)計條件表物質(zhì)液態(tài)甲醇T（20℃）P（0.2Mpa）流量（50.69kmol/h）水蒸氣150℃0.2980.6kg/h甲醇?xì)鈶B(tài)100℃0.250.69kmol/h冷凝水120℃0.2980.6kg/h6.1.1傳熱溫差△tm熱流體：T1：150℃→T2：120℃。冷流體：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℃因此需要在外殼加補償圈。6.1.2選型選擇具有冷液分離空間的列管式釜式汽化器，工作介質(zhì)使用甲醇汽化蒸汽在殼程移動，熱負(fù)荷Q=2.21×106kJ/h，考慮到運行過程中的能量損失，熱負(fù)荷水平為10%，設(shè)計熱負(fù)荷Q=1.1kJ/h，Q計算=1.1×2.21×106=2.43×106kg/h。傳熱面積：K估=500Kcal/m3·h·℃?zhèn)鳠崦娣e：A=Q設(shè)計/K估·△tm=2.43×106/500×4.186×59=19.69m2甲醇汽化器的設(shè)計傳熱面積：A=1.2×19.69=23.63m26.2甲醇過熱器進(jìn)料：CH3OH：102.36mol/h，t：100℃，P=0.2Mpa。導(dǎo)熱油：2.94×105kg/h，T=250℃。出料：CH3OH：102.36mol/h，t：200℃，P=0.2Mpa。導(dǎo)熱油：2.94×105kg/h，T=245℃。6.2.1傳熱溫差△tm熱流體：T1：250℃→T2：245℃冷流體：t2：200℃←t1：100℃△t1=T2-t1=245-100=145℃，△t2=T1–t2=250-200=50℃?！鱰m=（△t1-△t2）/(ln△t1/△t2)=（145-50）/（ln145/50）=95/1.07=89℃Tm-tm=（250+245）/2-（100+200）/2=97.5℃＞50℃因此需要在外殼加補償圈。6.2.2選型選擇固定管板式的列管換熱器，甲醇蒸汽走管程，導(dǎo)熱油走殼程，熱負(fù)荷Q=6.02×105kg/h?？紤]15%的熱負(fù)荷，同時考慮了計算誤差和過熱器實際運行引起的熱量損失，設(shè)計熱負(fù)荷Q=1.15kJ/h，Q計算=1.15×6.02×105=6.92×