年产5.5kt二氯甲烷的氯化吸收工艺设计[毕业论文+开题报告+文献综述].doc

1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 年产 5.5kt 二氯甲烷的氯化吸收工艺设计 所在学院 专业班级 环境工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘要 二氯甲烷是用途广泛的化工产品，它具有很高的溶解能力、沸点低，不燃和毒性小等特点而广泛用作溶剂。 二氯甲烷生产工艺有多种，本设计采用甲烷热氯化法。尽管二氯甲烷生产工艺成熟，本课题目的是从工程角度对即将毕业的本科生进行一次全面的综合训练过程。本次设计的设计产量为年产 5.5kt 二氯甲烷，另外，在实际生产过程中除二氯甲烷外还有一氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳及盐酸产生，首先对甲烷热氯化反应釜、空冷器及膜吸收塔进行物料和热量

2、衡算，其中空冷器只做热量衡算，然后绘制空冷器和膜吸收塔设备图、带控制节点的工艺流程图及厂区布置图。 关键词 ： 二氯甲烷，空冷器，膜式吸收器，物料衡算，热量衡算 II The process design of methylene chloride absorption with a 5.5-ton annual output Abstract Methylene chloride is a widely used in chemical product, with high solubility, low boiling point, non-combustible and toxic ch

3、aracteristics of small and thus widely used as a solvent. While there are a variety of processes for dichloromethane production, this design uses thermal chlorination of methane. Despite a mature methylene chloride production process, the purpose of this project is a whole training process from the

4、engineering point of graduating undergraduates on a full and comprehensive view. First, we work on the material and heat balance of the thermal chlorination of methane, the reactor cooler and the membrane absorber, and then draw the cooler and the membrane absorber device map, flow chart with contro

5、l nodes and finally plant layout. Keywords: dichloromethane, air cooler, film absorber, material balance, heat balance III 目 录 摘要 . ABSTRACT . 1 总论 . 1 1.1 产品的物理性质 . 1 1.2 产品的化学性质 . 1 1.2.1 二氯甲烷 . 1 1.2.2 三氯甲烷 . 2 1.3 质量标准 . 4 1.4 产品的主要用途 . 4 1.4.1 二氯甲烷 . 4 1.4.2 三氯甲烷 . 5 1.5 产品的市场需求 . 5 1.5.1 二氯甲烷

6、. 5 1.5.2 三氯甲烷 . 7 1.5.3 其他 . 7 1.6 原材料的规格、来源及净化 . 8 2 生产工艺流程简述 . 9 2.1 二、三氯甲烷的生产原理及生产方法 . 9 2.2 二、三氯甲烷的生产方法及特点 . 11 2.2.1 （甲烷）天然气热氯化法 . 11 2.2.2 氯甲烷氯化法 . 12 2.3 生产工艺流程简述 . 12 2.3.1 甲烷综合氯化物流程 . 12 2.3.2 二氯甲烷生产工艺流程简图 . 14 3 物料衡算和热量衡算 . 16 3.1 设计目标 . 16 IV 3.2 甲烷氯化反应器的物料衡算和热量衡算 . 16 3.2.1 反应器的物料衡算 . 1

7、6 3.2.2 空冷器的热量衡算 . 22 3.3 模式吸收器的物料衡算和热量衡算 . 24 3.3.1 第一膜式吸收器 . 25 3.3.2 第二膜式吸收器 . 29 3.3.3 物料综合表 . 29 3.3.4 主要设备一览表 . 29 管路设计 . 34 设计评述 . 35 参考文献 . 36 1 1 总论 网上资料 1.1 产品的物理性质 2-611-14 二，三氯甲烷都是无色透明不分层液体，在氧气中易爆炸，其具体物理性质如下表： 表 1 1 名称 单位 产 品 二氯甲烷 三氯甲烷 分子量 84.94 119.39 外观 无色透明不分层液体 无色透明不分层液体 分子式 CH2Cl2 C

8、HCl3 沸点 40.4 61.3 液体比重 D420 1.326 1.489 蒸汽比重 2.93 4.13 蒸汽密度 g/l 3.30 4.36 汽化潜热 Cal/g 78.7 59.3 液体比热 Cal/g. 0.288 0.234 蒸汽比热 Cal/g. 0.155 0.142 在水中溶解度 g/100g 水 1.32 0.79 临界压力 Kg/cm2 60.9 53.8 临界温度 237 263.4 临界密度 0.427 0.500 冰点 -96.7 -61.3 在空气中爆炸范围 V% 13.018.0 在氧气中爆炸范围 V% 13.018.0 1.2 产品的化学性质 1.2.1 二氯

9、甲 烷 1-9 二氯甲烷在四种甲烷氯化物中对热分解和水解的稳定性仅次于一氯甲烷。在干燥空气中最低的热解温度是 120OC，热解温度随水含量增加而降低，热解主要生成氯化氢和微量光气。在 300 450oC，2 有铁和金属氯化物存在时，在气相中二氯甲烷有焦化倾向，会生成黑色的固体聚合物。二氯甲烷进一步氯化得到三氯甲烷和四氯化碳外，还具有下面一些化学性质。 （ 1） 氧化铜触媒存在下，与空气作用生成光气 触媒 CH2Cl2+O2 COCl2+H2O 450OC （ 2） 在一定条件下与水蒸气作用生成甲醇、甲酸和氯化氢 2CH2Cl2+3H2O(汽 ) CH3OH+HCOOH+4HCl （ 3） 在触

10、媒存在的条件下， 450OC 时与水蒸气作用生成甲醛 硫酸锌 CH2Cl2+H2O(汽 ) HCHO+2HCl 450OC （ 4）在碱的水溶液中加压可皂化成甲醛 CH2Cl2+2NaOH HCHO+H2O+2NaCl （ 5） 铝的存在下，与溴反应生成氯溴甲烷和二溴甲烷 5CH2Cl2+4Br2 2CH2ClBr +3CH2Br2+4Cl2 （ 6） 100125OC 下，与乙醇溶液中的氨反应生成六甲撑四胺（即乌洛托品） 乙酸溶液 6CH2Cl2+16NH3 (CH2)6N4+12NH4Cl 100125OC 1.2.2 三氯甲烷 3-6 三氯甲烷在四种氯化物中 最容易水解，水解产物是甲酸和

11、氯化氢。升高温度会大大加快水解反应，有氯化铁等金属氯化物存在回催化水解反应。三氯甲烷在 290OC 以下不会热分解，但在四种甲3 烷氯化物中对热的稳定性比二氯甲烷差。在室温下若受长时间光照会慢慢分解，有空气存在时即使在暗处也回引起分解，生成光气、氯化氢、氯气等。 2CHCl3+O2 2COCl2+2HCl 4CHCl3+5O2 4CO2+6Cl2+2H2O 氯仿除可氯化生成四氯化碳外，还具有下面一些化学性质。 （ 1） 与稀碱溶液加热，生成甲酸盐和氯化钠 CHCl3+4NaOH HCOONa+3NaCl+2H2O （ 2） 浓碱溶液加热，生成一氧化碳和氯化钠 CHCl2+3NaOH CO+3N

12、aCl+2H2O （ 3） 与赤热的铜或钠汞接触生成乙炔 2CHCl2+3Cu C2H2+3CuCl2 （ 4）有催化剂存在，与氟化氢反应生成氟里昂 CHCl3+HF HCl+CHCl2F(F_11) CHCl3+2HF 3HCl+CHClF2(F_12) CHCl3+3HF 3HCl+CHF3(F_13) （ 5）三氯甲烷加热到 450OC 以上产生热解，生成四氯乙烯，六氯乙烷，氯化氢和少量其他氯代烃 2CHCl3 C2Cl4+2HCl CHCl3 C2Cl6+HCl 4 1.3 质量标准 6 工业二氯甲烷产品的技术指标（ GB4117-92） 表 1 2 指标名称 指标 优等品 一等品 合

13、格品 纯度 (Pt-CO) % 99.5 99.0 98.0 酸度（以 HCl 计） % 0.0004 0.0008 0.0010 水份 % 0.040 0.050 0.060 色度 10 10 10 蒸发残渣 % 0.0005 0.0010 0.0030 工业三氯甲烷产品标准的技术指标（ GB4118-92） 表 1 3 指标名称 指标 优等品 一等品 合格品 纯度 % 99.5 99.0 98.0 色度 (Pt-CO) 10 15 25 四氯化碳 % 0.05 0.2 1 1 一二氯乙烷 % 0.04 0.1 酸度 % 0.001 0.001 0.003 水份（以 HCl 计） % 0.0

14、3 0.03 0.05 1.4 产品的主要用途 1.4.1 二氯甲烷 1-713-18 二氯甲烷是优良的有机溶剂，具有很高的溶解能力，沸点低，不燃和毒性很低等特点。广泛用作溶剂，大量二氯甲烷在安全胶片制造中用作醋酸纤维素的溶剂；三醋酸纤维素抽丝的溶剂和双酚A 制造聚碳酸中用作溶剂。二氯甲烷亦用于天然存在的热敏 物质的萃取，如除去咖啡、啤酒蛇麻子5 中的咖啡因；二氯甲烷还用于制药工业，在淄族化合物、抗菌素和维生素制造中的溶剂。 二氯甲烷广泛用作油漆和凡立水的脱膜剂。以二氯甲烷为主要成分的典型油漆脱膜剂可含有石蜡、有机胺、低级脂肪酸和醇、丙酮和磺化洗涤剂等。它亦可用于配制快干油漆。对金属表面漆层的

15、除去，二氯甲烷蒸汽喷雾是有效的方法。 二氯甲烷与 F 12 一起，可作为低压推进剂烟雾剂。二氯甲烷亦大量用作聚醚型尿烷泡沫辅助发泡剂，在尿烷泡沫塑料工业中，二氯甲烷还用于生产过程结束后浇口和管道的立即清洗。 二氯甲烷可作为气溶胶溶剂 包装。二氯甲烷在工业清洗操作的应用也是很多的。如金属和塑料加工工业中用作气相脱脂剂，尤其适合不耐三氯乙烯和四氯乙烯等其它高温脱脂溶剂的产品清洗。亦可与石油和其它氯代烃混合在金属制造工业中清净剂。等重量的二氯甲烷、甲苯混合物已推荐用于清洗印刷铅字。 1.4.2 三氯甲烷 1-713-18 三氯甲烷主要用于制造氟里昂（ F 22）的原料。三氯甲烷是优良的有机氯溶剂，能迅速溶解脂肪、油脂和蜡，常用于干洗和工业品的脱脂溶剂的配制。在粘结剂、食品包装塑料和树脂的调和中用作溶剂。 三氯甲烷在染料、杀蠕虫药、杀 真菌剂和烟草苗防霉剂生产中用作中间体。 三氯甲烷作为麻醉剂的应用已停止，但在一些兽药品中仍用作麻醉剂。在医药工业上的应用有：青霉素，生物碱，淄族化合物，维生素，调味品及葡萄糖等的萃取和 提纯中用作溶剂。它亦可用于痛软膏、祛痰剂、牙膏和排除肠胃剂的配制。还可用于配制熏蒸清毒剂。 1.5 产品的市场需求 1.5.1 二氯甲烷的市场需求 1-9 二氯甲烷又称甲叉二氯、氯化次甲基。二氯甲烷主要用作不燃性溶剂，如三乙酸纤维脂电影胶