2万吨/年丙烯基氯 项目设计报告人：张 扬 仵 浩 指导教师： 李秀喜0606博博主要内容一、 项目背景 二、 烯丙基氯的生产工艺及技术分析 三、 工艺过程流程模拟与优化 四、 项目经济核算与评价 五、 项目设计综合评价与建议一、项目背景产品：氯丙烯n名称：3-氯-1-丙烯（3-chloro-1-propene）3-氯丙烯（3-chloropropene）烯丙基氯（Allyl chloride）n化学式：CH2=CHCH2Cln分子量：76.50n理化性质：常温为无色液体，有腐蚀性和刺激性气 味，易燃，有毒 性质活泼，能发生氧化、加成、 聚合、水解、氨化、氰化、酯化等反应 微溶于水 ，与乙醇、氯仿、乙醚和石油醚混溶烯丙基氯的主要用途n烯丙基氯是一种重要的化学原料，属于烯烃衍生物 ，虽然氯原子与双键能够形成p-π共轭，使之活泼 度降低，但性质仍较活泼，能发生氧化、加成、聚 合、水解、氨化、氰化、酯化等反应，被广泛应用 于医药、农药、香料、塑料阻燃剂等化工产品的重 要原料，尤其是生产环氧氯丙烷的重要中间体原料 图1给出了以氯丙烯为反应原料，生产不同产品 的示意图，由图1中可以看出，利用氯丙烯可以制 备重要化工产品环氧氯丙烷。
其他应用市场容量和占有状况我国生产氯丙烯的总能力为12.6万t/a，主要 生产厂家及能力为：n齐鲁石化股份有限公司氯碱厂 3.2万t/a ；n巴陵石化有限责任公司环氧树脂事业部 4.4 万t/a ；n东营市联成化工公司 3.0万t/a ；n东营金岭集团 2.0万t/a产品等级与价格差产品名称 规格型号 生产企业出厂价 单位 氯丙烯 一级 巴陵石化 12000 元/吨 氯丙烯 二级 巴陵石化 11000 元/吨 氯丙烯 优级 巴陵石化 12200元/吨 （（1 1））高温氯化法高温氯化法 （（2 2））丙烯氧氯化法丙烯氧氯化法二、烯丙基氯的主要生产工艺（1）丙烯高温氯化法丙烯高温氯化生成氯丙烯的工艺也是30年 代末由美国Shell公司首先开发成功的，其 反应原理为在温度在470～510℃之间，氯 气与丙烯反应，氯主要取代丙烯β位上的 氢原子，而几乎不发生双键上的加成反应 ，反应基理如下所示：n主反应： CH2=CHCH3+Cl2→CH2=CHCH2Cl+HCl ΔH1= -112kJ/mol n副反应： CH2=CHCH2Cl+Cl2→CHClC=CHCH2Cl+HCl CH2=CHCH3+Cl2→CH2ClCHClCH3 CH2=CHCHCl+Cl2→CH2=CClCH2Cl+HCl CH2=CHCH3+Cl2→CHCl=CH-CH3+HCl CH2=CHCH3+Cl2→CH2=CClCH3+HCl CH2=CHCH3+3Cl2→3C+6HCl （1）丙烯高温氯化法（2）丙烯氧氯化法丙烯氧氯化法是以丙烯、氯化氢和氧在碲 催化剂存在下，进行气相反应制取。
n合成反应式： CH2=CHCH3+HCl+HCl+1/2O2→CH2=CHCH2Cl+H2O △H=- 218kJ/mol（3）两种生产方法的优缺点比较n高温氯化法（90％的装置采用此法）原料：丙烯、氯气优点：生产过程灵活，工艺成熟，操作稳定，腐蚀小缺点：要求原料纯度高，单程转化率低， 能耗高n氧氯化法原料：丙烯、氯化氢和氧 优点：可用90%粗丙烯，转化率高，能耗低缺点：使用碲、五氧化二矾作催化剂，腐蚀大，材质要 求高n本设计采用的工艺对比上面两种生产方法，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 备的腐蚀较小而丙烯氧氯化法虽然转化率高，能耗 低，但是要求使用碲、五氧化二矾等作催 化剂，腐蚀大，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三、工艺流程模拟和优化n生产方法：高温氯化法n原料： 丙烯 氯气n产品: 氯丙烯>99.9%2-氯丙烯>95%，2,3-二氯丙烯>95%，盐酸31.5wt%n反应条件(1) 反应温度: 500℃左右(2) 丙烯/氯气摩尔比（约4：1） (3) 反应压力 3.58bar反应部分工艺流程图反应过程关键物流模拟结果一览表 分离部分工艺流程图 分离过程关键物流模拟结果一览表a分离过程关键物流模拟结果一览表b塔设备关键工艺模拟结果一览表 深冷部分工艺流程图 (Refrigeration Loop）深冷过程关键物流模拟结果一览表 反应段热集成（节能方案）模拟视图 四、项目经济核算与评价四、项目经济核算与评价• 设备费用估算 • 基建费用估算 • 生产成本估算 • 赢利估算反应工艺设备清单 分离工艺设备清单深冷工艺设备清单单元设备价格估算• 基本方法：根据设备的特性参数，决定设 备的基准价格 • 塔设备、热交换器和泵的估算方法来源于 Chemical Engineering，其他设备的价格估 算公式来源于Douglas，这些公式系 Douglas回归了Guthrie的数据所得。
• 所有公式得到的单价为美元 单元设备价格估算－以换热器和精馏塔为例热交换器的价格CE为基准价格Cb和型式因子FT，压力因 子Fp，材料因子Fm的乘积，即CE=CbFTFpFm1.Cb是碳钢浮头式管壳式热交换器，设计压力为700kPa时的 基准价格（A为换热面积）Cb=exp（8.202+0.01506（lnA）+0.06811（lnA）2）2.热交换器型式因子FT取浮头式换热器，FT=1.03.压力因子Fp，压力p=700~2100kPa，Fp=0.8955+0.04981lnA4.材料因子FmFm=g1+g2（lnA）g1、g2为热交换器材质因子系数，材质取不锈钢18-8， g1=1.991，g2=0.159841.精馏塔塔体及平台扶梯 ①塔体若已知精馏塔塔体质量，可用下式估算塔体的基准价格，即材质 为碳钢时的设备价格Cb： Cb=exp[6.950+0.1808(lnWs)+0.02468(lnWs)2+0.01580(Lt/Di)*ln(Tb/Tp)]②平台及扶梯平台和扶梯在设备内径Di为0.91~7.32m，切线长度Lt为 17.53~51.82m范围内，其价格C0为：C0=834.86Di0.63316Lt0.801612．塔内件在塔径Di为0.6~4.8m范围内，每块塔板的基准价格Cbt按下式计算Cbt=278.38exp（0.5705Di）3.塔设备总价Ct 为塔体、平台及扶梯和内件的价格之和，因此 Ct= Cb Fm+NTCbtFTTFNT+ C0 材质碳钢，Fm =1，塔板类型浮阀，FTT=1.00， 当塔板数NT小于20时，每块塔板的制造费有所增加，要用板数因子FNT校 正。
FNT=2.25/（1.0414）NT NT20基建费用估算 • Lang因子法：使用Lang因子可以由设备购 置费估算总的建厂投资针对该流程估算 出了每一项直接和间接费用相对于设备费 的百分数额外增加了一部分费用用于仪 表和电气，以实现全厂范围的先进控制 这样计算出的总因子（即Lang因子）为 5.15 ，于是总投资便为3907.10万美元生产成本估算 总成本估算赢利分析• 按照1053.41 万美元/y的成本以及1521.33 万 美元/年的销售，当烯丙基氯工厂满负荷运转时 项目的投资回收期为24个月在此期间，税前 投资收益率（RIO）为21.2%，该值高于现行 （贴现）利率，前景良好 • 在上述基准经济条件下项目是可行的，考虑到 产品价格预计的上升趋势和经济衡算中有较大 的裕度，从目前的评估来看，该项目是具有一 定的吸引力的五、 项目设计综合评价与建议• 通过上述分析和估算对本工程得出如下综合评价： • 1、本工程得以实施，需总投资约1053.41 万美元 • 2、本工程投产后正常年每年可实现销售收入1521.33 万美元/年，实现利润467.92 万美元/年；内部收益 388.37万美元/年（所得税后）；净现值为283.03万 美元/年（全部投资，所得税后）。
• 3、本项目采用国外成熟的工艺技术路线，主要装置 、管网、仪表、配电、储运及公用工程均可实现国产 化，从而大大提高生产企业的的经济效益 • 4、综上所述，本工程有必要实施且可行性强，考虑 全国精化产品需求特点，建议尽快筹建项目报告完毕 欢迎建议与指正。