1、毕业论文 开题报告 环境工程 二氯甲烷氯化膜式吸收器及空冷气工艺设计 一、选题的背景、意义 二氯甲烷的应用前景 1-9 二氯甲烷为无色液体，在制药工业中做反应介质，用于制备氨苄青霉素、羟苄青霉素和先锋霉素等 ;还用作胶片生产中的溶剂、石油脱蜡溶剂、气溶胶推进剂、有机合成萃取剂、聚氨酯等泡沫塑料生产用发泡剂和金属清洗剂 1-12等。 二氯甲烷在中国主要用于胶片生产和医药领域。其中用于胶片生产的消费量占总消费量的 50%，医药方面占总消费量的 20%，清洗剂及化工行业消费量占总消费量的 20%，其他方面占 10%。 1998 年中国的二氯甲烷生产能力约为 1.8 万 t，而国内表观消费量为 5 万
2、 t。从目前国内市场来看，二氯甲烷有很大的缺口。从二氯甲烷的国内应用前景分析，随着人民生活水平不断提高，加之国产胶卷的不断发展，必将推动胶片行业的发展。同时，国内医用胶片生产量也呈稳定增长的趋势，预计 2005 年该领域将消费二氯甲烷 5.5 万 t3-14。 二氯甲烷还可用作脱漆剂、聚氨酯发泡剂、金属清洗剂、试剂及在电子等行业中应用。聚氨酯发泡剂预计 2005 年消费二氯甲烷量为 1.2 万 t。随着我国汽车、航空、航天工业的发展，金属清洗和脱漆等方面对二氯 甲烷的消费将大幅增加，市场潜力巨大。因此，预计2005 年二氯甲烷的需求量将超过 10 万 t4-14。 目前，世界二氯甲烷供需基本平
3、衡，但由于产品和国家地区之间发展不平衡，其未来产量的增减也因地区而异。由于美国、西欧、日本相继出台一些环保法规，严格控制排放，尽可能回收，预计美国等工业发达国家和地区消费将逐年递减 4-9。而世界的其他国家和地区，如东欧、中东、亚洲和拉丁美洲等发展中国家对二氯甲烷的需求量将保持较快的增长速率，预计世界范围内 20002005 年对二氯甲烷的需求量将以 2% 3%左右的速度增加 1-7。 随着二氯甲烷应用领域的不断扩大，需求量会迅速增加，目前国内在新建和扩建甲烷氯化物装置时，应以生产二氯甲烷为主，尤其要注重产品质量的提高 6-9。 二、相关研究的最新成果及动态 1 在我国 ,主要用作生产三醋酸纤
4、维胶片（即电影胶片、照相片、 X 光片）的原料，其次用作脱漆剂和医药生产的萃取剂。而美国、欧洲、日本的消费构成主要是金属脱脂脱漆、粘合剂、农药、化工生产等领域 1-11。 2由于 CFC(氟里昂 )对地球臭氧层具有破坏作用，其应用将逐渐减少直至禁用 6。这对于软质 聚氨酯泡沫塑料 (以下简称软 泡 )的生产来说，将面临严峻的挑战。因为 F 一 11(一氟三氯甲烷， trieh1oro fluoromethane)一直是传统软泡生产的 发泡剂，所以目前一直在研究探索一种替代 F 一 11 的软泡生产的发泡剂。 淳泡 m 虽然各种 F 一 11 的替代品正在问世，截至目前为止，尚未发现一种代用品可
5、以完全适用各种类型的软泡生产。现今已出现了无 F 一 11 生产软泡的工艺，但往往涉及到设备的彻底更换，其代价昂贵。因而，目前最经济方便的 F 一 11 的代用品还是二氯甲烷 (methylene chloride or dichloromethane)，它是一种完全合格且安全的 F 一 11 的代用品。经研究， MC 对臭氧层的破坏可忽略不计，其臭氧消耗潜力即 ODP 值 为 0.007，远低于 0.05 的界限值。另外，二氯甲烷可生物降解，即能被自然界细菌分解。二氯甲烷的发泡机理和 F 一 11 完全相同，因此它能适用于各种类型软泡的生产，作为一种过渡，二氯甲烷是 F 一 11 的一种很好
6、的代用品 4-7。 用二氯甲烷来生产软泡也有它的局限性 12-14。经研究证实：二氯甲烷的蒸气和液体长期接触对人体产生危害。在英国，二氯甲烷的最大暴露极限 (MEL)规定为 空气中的含量 l00 l0 一。以二氯甲烷生产软泡时。作为发泡剂使用的二氯甲烷几乎全部逸人大气中。这就是 MC 只能作为一种过渡性的 F 一 11 的代用品的原因了。另一方面，生产软泡用的二氯甲烷必须 是高纯、稳定的 PU 专用二氯甲烷，否则。不稳定的二氯甲烷将造成软泡制品发黄、黄心及缺陷，同时对催化剂也将产生负面影响。因此。用二氯甲烷进行软泡生产时，必须注意生产人员的防护和二氯甲烷的纯度。 三、课题的研究内容及拟采取的研
7、究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标 内容： 1进行工段工艺流程设计； 2进行工段物料、热量衡算，并编制物 料平衡数据表； 3进行工段设备设计或选型，编制设备一览表； 4编制工段初步设计说明书。 研究方法： 1（甲烷）天燃气热氯化法 1-13 天燃气与氯气反应，经水吸收氯化氢副产盐酸后，用碱液除去残余微量的氯化氢，再经干燥、压缩、冷凝、蒸馏得到产品 14-16。 甲烷氯化机理是游离基连锁反应，通过升高温度或用 3000 5000A 的光源辐射来实现氯分子的活化。在工业操作中，为保持一个稳定的自由基连锁反应，需要将温度维持在 380450 7-8。 难点： 甲烷氯化是强放热反应，反应温度的控
8、制十分重要和困 难 5-7。为解决这一问题，在工业上已成功地采用了下列反应装置设计： 1、大量循环甲烷或产生的氯代甲烷使用的多级反应器，以保证足够的进料比； 2、采用雾化四氯化碳或较低的氯甲烷为热载体； 3、采用流化床反应器 8-11。 2氯甲烷氯化法 3-8 将氯甲烷与氯气氯化反应，光氯化法在 4000Kw 光照下进行，或采用热氯化法工艺，热氯化生产控制氯甲烷与氯气之比为（ 2 2.5） 11-16:1，反应温度为 420。 C，反应压力 19Kpa，反应冷却吸收、碱液除去氯化氢、蒸馏、压缩精馏，分别除去三氯甲烷，四氯甲烷在塔顶 得到产品 10-15。 氯甲烷生产二氯甲烷时，反应成 1mol
9、 氯化氢，此时氯化氢可返回甲醇氢化装置作为制取氯甲烷原料，可以制造一个氯的闭路循环系统。这种氯化氢装置与热氯化系统结合生产甲烷氯代物的过程是一高效的过程。生产二氯甲烷时，通常产生出 80%的二氯甲烷、 15%的三氯甲烷、 5%四氯化碳 12。 四、论文详细工作进度和安排 一、总论 1-11 1了解二氯甲烷的物理化学性质及其质量标准。 2查询并了解二氯甲烷的主要用途及市场需求情况。 3了解原材料（天然气）的规格、来源，并对其进行净化。 4确定生 产方案 二、生产工艺流程简述 6-10 1生产原理 2二氯甲烷生产方法及其特点 （ 1）（甲烷）天燃气热氯化法 （ 2）氯甲烷氯化法 3生产工艺流程简述
10、 3-5 （ 1） 甲烷氯化物生产工艺流程简述 （ 2）二氯甲烷生产工艺流程简图 三、 物料衡算和热量衡算 15-16 1计算基准 2 物料衡算和热量衡算 （ 1） 反应器的物料衡算和热量衡算 （ 2） 空冷器的物料衡算和热量衡算 （ 3） 膜式吸收器的物料衡算和热量衡算 （ 4） 中和塔（填料塔 ） 四、 主要设备的工艺计算及选型 12-15 1空冷器 2第一膜式吸收器 3第二膜式吸收器 4 中和塔（填料塔） 5硫酸干燥塔 6热交换器 7冷凝器 8盐酸分离器 9烯酸分离器 10碱液泵 11配碱槽 12浓酸中间槽 13浓酸泵 14压缩机 15粗氯化液液贮槽 五、综合表及设备表 六、管路设计 4
11、-10 1天然气进口管 2循环气进口管 3氯气进口管 4从反应器到空冷器，再到一膜式吸收器 5由一膜到二膜 6由膜式吸收器以后的管道 五、主要参考文献 1 谢梓铭 , 陈绍和 . 激光用的 1,2-二氯乙烷试剂 J. 中国激光 , 1980,(09)： 15 18 2 王永强 , 邱峰 , 张洪林 , 蒋林时 . 氯代甲烷类化合物的生物降解研究 J. 化工环保 , 2004,(S1)： 152 155 3 张索林，张光宁，刘晓地 . 对浓度影响化学平衡描述的几点补充 J. 大学化学 , 1994,(03)： 56 59 4 ElisabettaFinocchio， GuidoBusca， Ma
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