TWRS制冷流程
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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