万吨氯丙烯生产过程设计ppt课件

Cliquez pour modifier le style du titre,Cliquez pour modifier les styles du texte du masque,Deuxime niveau,Troisime niveau,Quatrime niveau,Cinquime niveau,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,1,万吨,/,年氯丙烯生产过程设计,第一组,2010-01-20,1万吨/年氯丙烯生产过程设计第一组,目录,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,目录第一部分 项目背景第二部分 流程分析第三部分 新,第一部分 项目背景,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。,项目背景1.生产什么？,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2.为什么？,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：,CH,2,CH-CH,3,+ Cl,2, CH,2,=CH-CH,2,Cl + HCl,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：,CH,2,CHCH,3,+ HCl +0.5O,2,=CH,2,CHCH,2,Cl + H,2,O,。,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,) =2.511,混合后，在反应温度为,200,260,，压力,0,196.14Mpa,的条件下，通过载有,Te,2,O,3,、,V,2,O,5,、,H,3,PO,4,组分的流化床催化剂反应生成氯丙烯。,项目背景3.生产方法？,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。,项目背景3.生产方法？,万吨氯丙烯生产过程设计ppt课件,TWRS,制冷流程,9,TWRS制冷流程9,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。,设计目标 生产方法：高温氯化法 ;,第二部分 流程分析,第二部分 流程分析,4.,低温分离,(-50),能耗高,1.,低温冷能没有得到充分利用,3.,将返回料液化，耗能,2.,出料热量没有得到利用,5.,没有必要一定要三个塔,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1.低温冷能没有得到充分利用3.将返回料液化，耗,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？,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,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1.对丙烯预分是不是一定需要三个塔（包括一个闪蒸塔）,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,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,解决方案,2.,进入分馏系统，使用深冷分离，是不是有必要？,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,。,项目,进料,(kg/hr),塔顶出料,(kg/hr),塔底出料,(kg/hr),氯化氢,619.8,619.8,trace,丙烯,2795.1,2975.1,trace,氯丙烯,910.7,0.1,910.6,2-,氯丙烯,130.1,22.9,107.1,2,，,3-,二氯丙烯,188.6,trace,188.6,解决方案2.进入分馏系统，使用深冷分离，是不是有必要？核算预,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2.进入分馏系统，使用深冷分离，是不是有必要？但是,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,制冷 液氯 丙烯,丙烯出料,-17,去与回流丙烯混合,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制冷,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。,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4.回流丙烯，是否需要一定要液化才可以保证其质量？文,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。,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,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 17 kmol/hr,PROPY-0170.7 kmol/hr,ALLYL-0111.9 kmol/hr,2-CHL-011.7 kmol/hr,2,3-D-01 1.7 kmol/hr,反应器的反应温度为,500 ,选基准温度为,0 ,。,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,解决方案,原料丙烯带入的热量,Q1,为,3 458.410,3,kJ/h;,原料氯气带入的热量为,Q2,为,14.710,3,kJ/h,;,反应热,Q3,为氯丙烯, 2,氯丙烯、,2, 3,二氯丙烯,反应热的总和为,1 904.710,3,kJ/h,。,出反应器热量共计,5377.8 10,3,kJ/h,。热损失取,5%,，即损失为,268.89kJ/h,。,丙烯在换热器组中由,-5,加热到,360,，所需负荷为,2742.4 10,3,kJ/h,。利用,五个,换热器串联可以将反应物料冷却到,234.8,。一般不对氯气加热，氯气温度不宜过高，否则不易控制反应速度。,反应物料仍然可以生产热水,3000kg/h,解决方案原料丙烯带入的热量Q1 为3 458.4103 k,解决方案,反应出料,500,进料丙烯,-5,360,水,产,100,热水,出料,0,去分馏,解决方案反应出料500进料丙烯360水产100热水出料,第三部分,新流程核算,第三部分 新流程核算,新流程图,丙烯,17kmol/hr,-47.72 ,液氯,17kmol/hr,-34.6,粗氯丙烯,103kmol/hr,0 5bar,丙烯返回料,68kmol/hr 0 ,103.5,粗氯丙烯,15kmol/hr 40,粗丙烯,88kmol/hr,-8.7 5bar,水,75kmol/hr,20 1bar,31.8%,（,w,）盐酸,1841kg/hr,粗丙烯,80.6kmol/hr,0 1bar,70.9,2-,氯丙烯,109kg/hr,40,氯丙烯,903kg/hr,67.2,2,，,3-,二氯丙烯,903kg/hr 113.8,25,新流程图丙烯17kmol/hr液氯17kmol/hr粗氯丙烯,全流程物料热量能量平衡,入方,出方,损失,丙烯,17kmol/hr,粗盐酸,82.4kmol/hr,丙烯,1.7kmol/hr,氯气,17kmol/hr,氯丙烯,11.8kmol/hr,水（吸收剂）,75kmol/hr,2-,氯丙烯,1.46kmol/hr,2,，,3-,二氯丙烯,1.78kmol/hr,物料衡算,能量衡算,单位（,MMkcal/hr,）,单位,(MMkcal/hr,）,丙烯进料,-0.08,反应热,1904.7x10,3,kJ/hr,液氯进料,-0.09,炉子加热,0.05,冷公用工程,-1.88,热公用工程,1.21,全流程物料热量能量平衡入方出方损失丙烯17kmol/hr粗盐,产品质量,项目,产量（吨,/,年）,产品纯度,粗盐酸,15464,质量分数,31.8%,氯丙烯,7585,摩尔分数,99.9%,2-,氯丙烯,907,摩尔分数,97.4%,2,，,3-,二氯丙烯,1634,摩尔分数,95.7%,参考设计要求，质量指标已达到。,产品质量项目产量（吨/年）产品纯度粗盐酸15464质量分数3,第四部分 经济核算,第四部分 经济核算,销售收入,项目,产量,（吨,/,年）,单价,（万元,/,吨）,总计,（万元）,粗盐酸,15464,0.06,927.8,氯丙烯,7585,1.2,9102,2-,氯丙烯,907,1.1,997.7,2,，,3-,二氯丙烯,1634,2.5,4085,15112.5,销售收入项目产量单价总计粗盐酸154640.06927.8氯,原料费用,项目,产量,（吨,/,年）,单价,（万元,/,吨）,总计,（万元）,丙烯,6080,0.95,5776,液氯,10125,0.125,1265.6,7041.6,增值税率按照,0.17,计算,一年的缴纳税费为,1172.7,万元,原料费用项目产量单价总计丙烯60800.955776液氯10,投资核算,塔设备,980,万元,换热器,1440,万元,反应器,475,万元,闪蒸罐,50,万元,泵,100,万元,炉子,80,万元,管线及控制设备,3125,万元,其他,937,万元,7187,万元,投资核算塔设备980万元换热器1440万元反应器475万元闪,操作费用,公用工程,781,万元,操作费用,830,万元,维护费,396,万元,管理费用,374,万元,保险,250,万元,其他,1660,万元,4290,万元,操作费用公用工程781万元操作费用830万元维护费396万元,投资回报表,按照资本自筹，不计银行利息。不计折旧。估算投资回报。,项目,1,年,2,年,3,年,4,年,固定投资,-7187,0,0,0,操作费用,0,-4290,-4290,-4290,税后收入,0,6898.8,6898.8,6898.8,净收入,-7187,-4578.2,-1969.4,639.4,显然，不计折旧和利息情况下可以在,4,年内回收成本。如果计算利息和折旧，,有望在,5,年内回收成本,。,33,投资回报表按照资本自筹，不计银行利息。不计折旧。估算投资回报,Thanks,Thanks,