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1、目录毕 业 设 计1前言3第一章 设计背景41.1环氧氯丙烷概述41.1.1环氧氯丙烷的性质41.1.2环氧氯丙烷的应用41.2环氧氯丙烷的发展前景61.3产品主要应用与市场调查81.3.1轻质碳酸钙81.3.2氢氧化镁11第二章 实验设计132.1实验原理132.1.1浸取反应132.1.2碳化反应142.2实验药品及仪器设备142.2.1实验药品142.2.2仪器设备142.3实验过程142.4实验图片展示15第三章 工艺流程及设备图163.1环氧氯丙烷皂化废浆工艺流程163.2碳化釜内部结构图173.3平面布置图18第四章 工艺计算214.1技术指标214.2物料衡算214.2.1浸取与
2、碳化反应过程的物料衡算22第五章 设计总结25参考文献27前言环氧氯丙烷是一种重要的有机化工原料和精细化工产品，用途十分广泛，主要用于制备环氧树脂、硝化甘油炸弹、电绝缘品、表面活性剂、医药、农药、离子交换树脂、增塑剂、缩水甘油衍生物、氯醇橡胶等多种产品，用作纤维素酯、树脂、纤维素醚的溶剂，用于生产化学稳定剂，化工染料和水处理剂等。丙烯高温氯化法生产环氧氯丙烷(ECH)工艺成熟、操作稳定、灵活度高，但是存在“皂化废浆”排放量巨大等缺点。因此，国家已不再审批新建丙烯法装置，2013年产业结构调整指导目录(2011年本)修正版已将皂化法环氧氯丙烷生产装置列入限制类项目。ECH废浆液主要含有大量氯化钙
3、、适量氢氧化钙，少量碳酸钙、氧化铁、氧化铝、氧化硅等，以及微量氯烷或氯醇等有机物，成分复杂，白度不高，呈强碱性，通常经固液分离为固体废渣和废液，废渣付费处理，废液部分循环、部分排入废井，对环境危害较大。 环氧氯丙烷皂化废浆综合利用新技术不是很复杂，投资不大，除了废浆和二氧化碳之外，氯化铵循环利用就可以将强碱性有害废浆资源化、无害化、减量化、低碳化，实现了变废为宝，并将产生良好的经济效益、环境效益和社会效益。残液属于含盐量低、有机物微量的废水，采用二级生化处理即可达标排放，也可循环用于配制氢氧化钙浆液，由于不含氯化钙，将有利于皂化反应的化学平衡，从而减少皂化过程氢氧化钙的用量;由于去掉了现有工艺
4、中的压滤脱水环节，进一步降低了环氧氯丙烷的生产成本。28第一章 设计背景1.1环氧氯丙烷概述环氧氯丙烷，别名表氯醇，简写为ECH，化学名称为1-氯-2，3-环氧丙烷，分子式C3H5OC1,分子量为92.5，分子结构中具有不对称碳原子。环氧氯丙烷是一种有机化合物，主要用途是用于制环氧树脂，也是一种含氧物质的稳定剂和化学中间体，环氧基及苯氧基树脂之主要原料;制造甘油;熟化丙烯基橡胶;纤维素酯及醚之溶剂;纸业之高湿强度树脂。有毒，属于中等毒性，动物实验证明有潜在致癌作用，应避免长期接触。1.1.1环氧氯丙烷的性质环氧氯丙烷是无色液体，有似氯仿气味，易挥发，不稳定。能与乙醇、乙醚、氯仿、三氯乙烯和四氯
5、化碳等混溶，不溶于水，不能与石油烃混溶。相对密度(d204)1.1812，熔点-57.2，沸点 117.9，折光率(n25D)1.43585，闪点(开杯)40，易燃，中等毒，半数致死量(大鼠，经口)90210mG/kG。有麻醉性。动物实验证明有潜在致癌作用。1.1.2环氧氯丙烷的应用主要用于制备甘油、环氧树脂、氯醇橡胶、聚醚多元醇，是生产甘油及缩水甘油衍生物的重要原料，用作有机溶剂，环氧氯丙烷是杀鼠剂鼠甘伏的中间体，有机合成。有机溶剂(树脂、树胶、纤维素酯、纤维素醚等的溶剂)。是一种重要的有机合成原料与中间体。用于生产环氧树脂及用作环氧树脂的稀释剂。也用于制造甘油、硝化甘油炸药、玻璃钢、甲基丙
6、烯酸甘油酯、氯醇橡胶、缩水甘油衍生物、表面活性剂、电绝缘制品等（1）环氧氯丙烷在环氧树脂中的应用环氧树脂是环氧氯丙烷重要的下游领域，以它为原料制得的环氧树脂具有粘结性强，耐化学介质腐蚀、收缩率低、抗冲击强度高及介电性能优异等特点。环氧树脂的种类繁多，区别起见，常在环氧树脂的前面加上不同单体的名称。如二酚基丙烷(简称双酚A)环氧树脂(由双酚A和环氧氯丙烷制得);甘油环氧树脂(由甘油和环氧氯丙烷制得);丁烯环氧树脂(由聚丁烯氧化而得);环戊二烯环氧树脂(由二环戊二烯环氧化制得)。此外，对于同一类型的环氧树脂，也根据它们的黏度和环氧值的不同而分成不同的牌号，因此它们的性能和用途也有所差异。目前应用最
7、广泛的是双酚A型环氧树脂的一些牌号，通常所说的环氧树脂就是指双酚A型环氧树脂。双酚A型环氧树脂是环氧树脂中产量最大、使用最广的一种品种，因为它有很高的透明度，也是由双酚A和环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下反应生成的。根据相对分子质量大小，环氧树脂可以分成各种型号。一般低相对分子质量环氧树脂的n平均值小于2，软化点低于50，也成为软环氧树脂;中等相对分子质量环氧树脂的n值在25之间，软化点在5095之间;而n大于5的树脂(软化点在100以上)称为高相对分子质量树脂。式中n一般在025之间。（2）合成甘油由ECH水解制得合成甘油广泛用于醇酸树脂、医药、烟草、食品以及炸药等工业中。(3)生产氯醇橡胶由EC
8、H均聚或与环氧乙烷、环氧丙烷二聚、三聚生成的氯醇橡胶，兼有耐热、耐油、耐燃、耐臭氧、耐透气性、耐气候老化等性能，综合平衡性能优于丁腈橡胶、氯丁橡胶和丁基橡胶，广泛用于汽车工业和航天工业使用的密封材料和油路软管的生产。（4）制取缩水甘油醚类产品 由ECH和醇在催化剂作用下进行缩合反应，然后用氢氧化纳脱氯化氢可制得缩水甘油醚类产品主要用做环氧树脂的反应性稀释剂，可以改善和提高环氧树脂的加工性能，使其易于浇铸、灌封和涂刷。还可用于制备无溶剂漆及改性树脂，用作粘接剂以及电子工业的其他产品。2.5生产其他产品此外，ECH还可用于合成硝化甘油炸药、玻璃钢、电绝缘品、表面活性剂、医药、农药、涂料、胶料、离子
9、交换树脂、增塑剂等多种产品，用作纤维树脂、树脂、纤维素醚的溶剂，用于生产化学稳定制、化工染料和水处理剂等。1.2环氧氯丙烷的发展前景除用于制作环氧树脂外，环氧氯丙烷还可用于合成硝化甘油炸药、电绝缘品、表面活性剂、医药、农药、离子交换树脂、增塑剂、(缩)水甘油衍生物、氯醇橡胶等多种产品。未来将大力拓展基础环氧树脂之外的应用，如氯醇橡胶、甲基丙烯酸缩水甘油酯、特种胶黏剂以及聚环氧氯丙烷树脂等，以缩小目前的消费局限程度。近年来，随着国家环保力度的加强，国内化工产业持续疲软，行业竞争激烈，对氯碱生产企业来讲，以科技创新为支撑，大力回收生产过程中可以利用的能源，努力降低生产成本尤为重要。目前，中国约占世
10、界环氧氯丙烷市场份额的29%。利用生物柴油副产物甘油为原料生产环氧氯丙烷，既能减少对石油的依赖，又能促进生物质能源产业的顺利发展，具有重大的经济和社会价值。此外，随着我国城市化建设的加剧，工业建设的迅速发展，水资源污染问题也逐渐凸显出来，环氧氯丙烷属于一种有机化工原料，具备十分广泛的应用，但在其应用中会产生大量的废水，会对周围的环境造成影响。因此必须要加大环氧氯丙烷高盐有机废水处理技术的研究，深入贯彻我国绿色、环保发展理念，全面提升环氧氯丙烷高盐有机废水处理的经济效益，通过强化环氧氯丙烷高盐有机废水处理，能够降低企业的生产成本，进而提升企业的经济效益。近年来我国环氧氯丙烷的表观消费量不断增加，
11、1995年只有2。59万t，2000年达到6.55万t，1955年2000的年均增长率为20.4%2002年达到10.35万t，2007年增加到约35.26万t，同比增长约34.2%,2002-2007年的年均增长率达到约27.8%.国内产品的自给率也由2002年的57.97%增加到2007年的约79.13%， 目前，我国环氧氯丙烷主要用于生产环氧树脂，约占总消费量的90%，其次是生产合成甘油占4%，生产氢醇像胶占2%，其他领域占4%。由于国内环氧氨丙烷消费领域单一，环氧树脂需求量的增长成为推动环氧氯丙烷发展的主要动力。目前，国内环氧树脂需求量仍以较快的速度增长，尽管近年来生产能力迅猛增长。但
12、仍无法满足需求，每年需要大量进口，20052008年，环氧树脂的净进口最分别为18.2万t，18.2万t，17.5万t和13.4万t。近年来我国环氧氯丙烷的供需情况从国内环氧树脂市场缺口来看，未来国内环氧氨丙烷市场需求仍将以较快的速度增长。由于前期下游市场需求强劲，加上国内供应累张，产品利润较大，因此目前国内仍有多家企业还在建设或规划建设环氧氯丙烷装置。经过近几年的发展，国内环氧氯丙烷市场已从严重依赖进口变为国内家自产为主，2008年以后出现产能过剩的局面。2006年环氧氯丙烷的高价位引发了环氧氯丙烷装置的兴建热湖，使之进入利润暴涨行业扩产一一产能过剩的恶性循环。、总体来说国内环氧氯丙烷发展已
13、经进入饱和。1.3产品主要应用与市场调查1.3.1轻质碳酸钙（1）轻质碳酸钙的简介轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙。轻质碳酸钙是用化学加工方法制得的。由于它的沉降体积(2.4-2.8mL/g)比用机械方法生产的重质碳酸钙沉降体积(1.1-1.9mL/g)大，因此被称为轻质碳酸钙。 它的化学式为CaCO3，它与所有的强酸发生反应，生成和相应的钙盐(如氯化钙CaCl2)，同时放出二氧化碳。在常温(25)下，轻质碳酸钙在水中的浓度积为8.7/1029、溶解度为0.0014;轻质碳酸钙水溶液的pH值为9.510.2;空气饱和轻质碳酸钙水溶液的pH值为8.08.6;轻质碳酸钙无毒、无臭、无刺激性，通常为白色，相
14、对密度为2.72.9;沉降体积2.5ml/g以上，比表面积为5m2/g左右。 碳酸钙与所有的强酸发生反应,生成水和相应的钙盐(如氯化钙CaCl2) ,同时放出二氧化碳;在常温(25)下,碳酸钙在水中的浓度积为8. 7 1029、溶解度为0.0014,碳酸钙水溶液的pH值为9.510.2 ,空气饱和碳酸钙水溶液的pH 值为8.08.6。碳酸钙无毒、无臭、无刺激性,通常为白色,相对密度为2.72.9 。轻质碳酸钙的形状根据碳酸钙晶粒形状的不同,可将轻质碳酸钙分为纺锤形、立方形、针形、链形、球形、片形和四角柱形碳酸钙,这些不同晶形的碳酸钙可由控制反应条件制得。轻质碳酸钙按其原始平均粒径(d)分为:微
15、粒碳酸钙(5m)、微粉碳酸钙(15m)、微细碳酸钙(0.11m)、超细碳酸钙(0.020.1m)、超微细碳酸钙(0.02m)。是将石灰石等原料段烧生成石灰(主要成分为氧化钙)和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳(主要成分为氢氧化钙)，然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得，或者先用碳酸钠和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，然后经脱水、干燥和粉碎而制得。碳酸钙的化学式为CaCO3。轻质碳酸钙的沉降体积:2.5ml/g 以上，比表面积为5m2/g左右。轻质碳酸钙颗粒微细、表面较粗糙,比表面积大,因此吸油值较高,为6090ml/100g 左右。（2）轻质碳酸钙的主要应用轻质碳酸钙是化学工业生产中的基础原料。轻质碳酸钙广泛应用于造纸、塑胶、塑胶薄膜、化纤、橡胶、胶粘剂、密封剂、日用化工、化妆品、建材、涂料、油漆、油墨、油灰、封蜡、腻子、医药、食品、饲料中，其作用有增加产品体积、降低成本，改善加工性能，提高尺寸稳定性，补强或半补强，提高印刷性能，提高物理性能等。用轻质碳酸钙做填充剂制成的成品具有防水、绝缘、美观轻便、坚固耐用、光滑净高等独特能和优质。并能够降低生产成本，提高质量，增加收益。轻质碳酸钙在橡胶中的应用轻质碳酸钙是橡胶工业中最早量最大填充剂之一，轻质碳酸钙大量填
