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1、年产六万吨氯苯精制工段工艺流程设计Design of 6000t/a of Chlorobenzene Refining Section 45目录摘要IAbstractII引言1第1章 绪论21.1设计背景21.2氯苯性质21.3氯苯的市场价值21.4氯苯生产工艺流程简介31.5氯苯工艺优化4第2章 设计方案52.1设计原则52.2精馏过程设计方案52.2.1精馏方式52.2.2操作压力52.2.3塔板形式52.2.4进料状态62.2.5再沸器，冷凝器等附属设备的安排62.2.6热能的利用62.3全凝器设计方案62.4再沸器设计方案62.5自动控制设计方案62.5.1自动控制系统的目的62.5
2、.2自动控制系统方案7第3章 精馏塔工艺计算83.1计算任务83.2精馏塔的物料衡算83.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率83.2.2原料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量83.2.3物料衡算83.3塔板数的确定93.3.1理论板数93.3.2实际塔板数113.4精馏塔的工艺条件及有关数据113.4.1操作压强113.4.2操作温度113.4.3平均分子量123.4.4平均密度133.4.5液体的平均表面张力143.4.6液体的平液均粘度143.5塔和塔板主要工艺结构尺寸153.5.1塔径153.5.2操作气速153.5.3精馏段的塔径163.5.4精馏塔有效高度163.6塔板工艺结构尺寸1
3、73.6.1溢流装置173.6.2塔板布置183.6.3开孔数和开孔率193.7验算193.7.1塔板上的流体力学验算193.7.2液面落差的验算203.7.3雾沫夹带量的验算203.7.4漏液的验算203.7.5液泛的验算213.7.6塔板负荷性能图213.8筒体设计243.8.1计算准备243.8.2液体静压力243.8.3筒体厚度243.8.4校核水压试验强度243.9封头设计253.9.1封头厚度253.9.2应力强度校核253.9.3最大允许工作压力263.9.4进料管263.9.5塔顶蒸汽出口管263.9.6回流管273.9.7釜液出口管273.9.8气体进口管27第4章 辅助设备
4、计算304.1塔顶冷凝器设计304.1.1选择换热器的类型304.1.2总传热面积304.1.3工艺结构尺寸314.1.4换热器核算324.2塔底再沸器设计354.2.1估算再沸器的尺寸354.2.2校核总传热系数36第5章 仪表自动控制415.1化工过程自动控制的目的415.2自动控制系统分类415.3液位自动控制系统415.3.1原料液储罐液位控制系统415.3.2塔底液位自动控制系统415.4流量自动控制系统425.4.1原料液流量自动控制系统425.4.2釜液流量自动控制系统425.5温度自动控制系统425.5.1原料液温度自动控制系统425.5.2塔顶全凝器温度自动控制系统435.5
5、.3塔底温度自动控制系统43结论44致谢45参考文献46年产六万吨氯苯精制工段工艺流程设计摘要：氯苯作为一种重要的有机合成原料，在生产上应用广泛。由苯液相氯化法制得的氯苯中含有一定量的苯。本设计为一座连续精馏塔，用来分离易挥发的苯和不易挥发的氯苯。本设计主要完成了工艺计算和设备设计两个方面的内容，经物料衡算和热量衡算确定了塔高11.90m、塔径1800mm、板间距500mm、操作弹性3.647的筛板塔一座。在此基础上，对辅助设备如全凝器、再沸器进行了简单计算和核算，并初步选定规格。同时绘制了塔设备图和带控制点的工艺流程图，并设置了控制点合适的自动控制装置。关键词：氯苯 精馏 筛板塔 Desig
6、n of 6000t/a of Chlorobenzene Refining Section Abstract：As a significant synthetic organic raw material,chlorobenzene is widely used in the production.The combination of Liquefied-benzene and chlorine produces chlorobenzene,which consists a certain quantity of benzene.This paper was designed for a c
7、ontinuous sieve-plate tower which is suitable for separating volatile benzene and less volatile.Process calculate and equipment design are completed.We have made material balance and energy balance calculate.Furthermore,the tower heights is 11.9m,the tower diameter is 1800mm, bar space is 500mmand e
8、lasticity of operation is 3.67.Base on the tower,auxiliary equipments,such as condenser and reboiler,are simply calculated and dimension is selected.Additionally,column equipment drawing,as well as process flow diagram,is attached for this project and automatic control system,with a corresponding co
9、ntrol point,is set up as well.Key words：chlorobenzene; distillation; plate column引言氯苯是一种重要的基本有机合成原料，氯苯在国内的市场需求是非常可观的，氯苯市场发展空间很大。以氯化苯为原料可以生产上百种化工产品，其中直接消耗氯化苯的主要化工产品有对硝基氯化苯、邻硝基氯化苯、二硝基氯化苯和二苯醚等。其中80左右产品用于合成硝基氯苯，其余用于二氯苯、农药等有机合成工业1。随着我国对、邻硝基氯化苯工业快速发展，氯苯生产能力迅速提高。目前我国氯苯生产规模、技术水平、质量指标均达到国际先进水平，其中生产能力约占全球总产能的
10、70%左右，因此不仅满足国内市场需求，还有一定数量的出口，特别是其下游衍生物的大量出口尤其明显2。本课题以优化分离工艺，确保产品质量，最大限度的降低生产成本，提高产品的市场竞争力为目的，参考了大量文献，按照生产要求进行精馏塔设计，产品纯度可达99.8%。第1章 绪论1.1设计背景氯苯是重要的有机化工产品，是染料、医药、有机合成的中间体，用于制造苯酚，硝基氯苯，苯胺以及杀虫剂DDT，还用于制取溶剂和橡胶助剂、油漆、快干墨水及干洗剂等，用途十分广泛，已有近九十年的发展历史了3。在医药、染料、农药、工程塑料等领域是重要的中间体，用途较广的有机溶剂，合成高分子材料添加剂的重要原料，是有机氯中间体中规模
11、最大、应用领域最广泛的产品之一，也是氯碱企业进行氯平衡的重要产品之一4。1.2氯苯性质氯苯性质：杏仁味的无色透明、易挥发液体。密度为1.105g/cm3，沸点为131.6，凝固点-45，折射率1.5216(25)，闪点29.4，燃点637.8，粘度(20)0.799mPas，表面张力33.2810-3Nm5。溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多数有机溶剂，不溶于水。易燃，蒸气与空气形成爆炸性混合物。溶于大多数有机溶剂，不溶于水。常温下不受空气、潮气及光的影响，长时间沸腾则脱氯。有毒，在体内有积累性，逐渐损害肝、肾和其他器官，对皮肤和粘膜有刺激性，对神经系统有麻醉性，工作场所最高容许浓度为350mg/
12、m3。遇高温、明火、氧化剂有燃烧爆炸的危险，与氯酸银反应剧烈6。1.3氯苯的市场价值1905年首先报道用苯直接氯化制得氯苯。1909年由英国的United Alkali公司开始工业化生产。1915年Hooker电化公司的第一个8200t/a装置在美国投入运行。同年Dow化学公司在美国也开始工业化生产氯苯7。因此可以说在主要有机化工产品中氯苯是第一个大规模生产的产品。1920年Dow化学公司开发了两个大量使用氯苯的工艺。一是氯苯在溶解铜催化剂存在下用氢氧化铵水解生成苯胺，另一个是用氢氧化钠溶液在高温高压下水解氯苯制苯酚8。在之后30年中，这一直是制备苯酚及苯胺的主要生产方法。另外，氯苯经硝化制得
13、硝基氯苯和经磺化后制得氯苯磺酸等均是较重要的有机化工中间体。到40年代末期，用异丙苯法生产苯酚实现工业化。由硝基苯加氢法制苯的工艺也于1954年建成大规模生产装置，到80年代基本稳定在一定水平上。目前世界上氯苯的主要生产国家和地区有美国、西欧、中国、日本和俄罗斯。90年代初世界总生产能力为500kt/a左右，其中美国170kt/a、西欧125kt/a、中国120kt/a、俄罗斯40kt/a、日本28kt/a9。中国氯苯生产主要有10家左右工厂，其中锦西化工厂规模最大，1989年全国消费量为78kt左右，主要用于生产有机化工原料、中间体及农药10。我国从1950年开始生产氯化苯，多年来一直供不应
14、求，需从国外进口相当数量的硝基氯苯来满足国内市场的需求，由于市场需求迫切，90年代初国内各地纷纷建设或扩建氯化苯装置，目前生产厂家近20家，总生产能力达31万t/a左右11。我国氯化苯的快速发展实际上是与下游产品硝基氯苯的不断扩建和新建有关系，目前国内氯化苯消费量的80%用于合成硝基氯苯12，所有硝基氯苯生产企业都要配套建设氯化苯装置，可以说硝基氯苯市场及变化与氯化苯休戚相关。近年来，氯苯衍生物系列产品在燃料、医药、等行业中不断拓展。且近两年氯化苯国内生产业稳步增长，行业地位不断加强，位居世界生产大国地位。据行业数据统计，国内目前供需仍保持平衡，且总产能仍略低于下游总需要（下游实际生产满负荷开
15、工前提下），并没有出现过剩现象。作为氯化苯的上游产品焦化苯在国际市场已有获利空间，未来焦化苯出口增加，将形成对氯苯行业的有效支撑13。并且据各外贸企业反馈的信息显示，氯苯出口也有进一步增长趋势。因此，氯苯行业基础稳固，发展空间大。1.4氯苯生产工艺流程简介氯苯主要生产工序有苯干燥、氯化、水洗中和、粗馏、精馏、尾气吸收及多氯化物回收。其工艺路线为干燥苯与氯气在氯化铁催化下连续氯化14，得到氯化液经水洗中和、粗馏、精馏，除去其中的氯化氢、苯、多氯苯而制成氯化苯成品。氯化反应放出的尾气经冷却喷淋除苯后，用水吸收制成副产盐酸。精馏残液经多氯化物工序回收苯、氯化苯，返回生产用，回收的二氯苯作为副产品出售。生产工艺
