氯乙酸工艺操作规程.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除概 述本工艺说明介绍了氯乙酸工厂的氯乙酸生产工艺，包括化学反应、主要工艺控制点，工艺流程。氯乙酸装置的物料平衡是以6.25吨 MCA/小时为基础计算的，工厂的年产量是以生产时间8000小时为基础计算的：8000小时年6.25吨 MCA/小时50000吨 MCA年 相关分子式及沸点虽然不需要深入了解这些化学物质的性质，但应知道一些基本常识如：分子结构及常压下的沸点，有利于理解它们在工艺中的状态。化学名称简写分子式分子量沸点（）闪点（）熔点（）氯乙酸MCA CH2ClC(=O)OH94.518912662.4醋酸HacCH3C(=O)OH60118.53916.5醋酸酐Ac2O(CH3C(=O)2O10213949-73.1二氯乙酸DCACHCl2C(=O)OH129194110 911乙酰氯AcClCH3C(=O)Cl78.5514-112氯乙酰氯CACCH2ClC(=O)Cl113107-22.5乙醛ACACH3CH(=O)4420.85-39-121水H2OH2O100氯化氢HClHCl36.5-84.5-114.2氯乙醛CAACH2ClCH(=O)78.585.587.890-100氯气CL271-34-101氢气H22氢氧化钠NaOH40次氯酸钠NaCLO74.5必须知道的是HAc（16.5 oC）和MCA(62.4 oC) 的熔点。对于可能有HAc和MCA存在的工艺管线必须保证有足够高的温度，以防止物料在管线内凝固而引起堵塞，因此在MCA工艺中的许多管线上采用电伴热等措施防止堵塞。液氯的性质:氯气是黄绿色气体氯气有毒并有刺激性气味密度比空气大熔沸点较低，在压强为101KPa，温度-34.6易液化，温度-101时液氯变固态。1体积水常温下可溶解2体积氯气形成氯仿。氯化系统工艺技术说明一、基本反应方程在氯化反应中，HAc上的一个氢原子被氯原子取代而转化成MCA，Cl2在高压下以液态形式进料（Cl2在20的蒸汽压是5.7 bar），反应的副产物是HCl气体。HAcCl2= MCA+HCl氯化反应需要催化剂才能完成。催化剂是溶解在反应液体中的AcCl，由Ac2O与HCl在反应器中反应而生成。(CH3CO)2 O+ HCl CH3-COCl + CH3-COOHAc2O + HCl AcCl + HAc催化剂AcCl在反应中的理论消耗量应为零，生成MCA的反应过程有2步，每消耗1 mol AcCl，又相应生成1 mol AcCl。第一步反应是AcCl的氯化反应，由于AcCl活性很强，这步反应是瞬间反应，且使Cl2几乎完全转化，因此Cl2的流量（FIC6205）决定了MCA的产量。 CH3-COCl + Cl2 = CH2Cl-COCl + HClAcCl + Cl2 = CAC + HCl在该反应中生成的中间产物是CAC，在第二步反应中CAC与HAc形成平衡：CH2Cl-COCl + CH3-COOH CH2Cl-COOH + CH3-COCl CAC + HAc MCA + AcCl以上两步反应就是HAc与Cl2反应生成MCA的基本反应。 反应的不足之处在于副产品DCA的形成。因为氯化反应能进一步发生，HAc和MCA都能被氯化生成DCA。其反应过程类似于MCA的生成，第一步CAC被氯化成DCAC：CH2Cl-COCl + Cl2 = CHCl2-COCl + HCl CAC + Cl2= DCAC + HClDCAC能从两个不同的平衡反应中生成DCA： CHCl2-COCl + CH3-COOH CHCl2-COOH + CH3-COClDCAC + HAc DCA + AcCl 和CHCl2-COCl + CH2Cl-COOH CHCl2-COOH + CH2Cl-COCl DCAC + MCA DCA + CAC由此可见CAC的重要性：l 与HAc反应生成MCA；l 可被氯化生成DCAC，并最终生成DCA。一般来说，我们希望化学反应中原料能完全转化成产物， 但当大部分HAc转化为MCA时，越来越多的CAC被转化成DCA， 因此在氯化反应中HAc的转化率控制在88%，相应的反应产物主要成份为：12%HAc、84%MCA和4%DCA。HAc将在精馏过程中分离出来，并循环返回氯化反应器。88%的HAc转化率是工艺优化的结果：l 提高HAc的转化率将会增加DCA的含量。l 降低HAc的转化率将会增加HAc在生产中的循环量(降低了工厂的负荷和增加能量消耗）。当HAc (20时密度为1047kg/m3) 反应生成MCA (70时密度为1360 kg/m3), 反应物料的密度会增加，因此可用密度来控制氯化反应的转化率。 在线密度测量计DI6228设定值(根据校正)在1300 kg/m3左右。因密度变化的响应时间很长，因此通过手动调节流量来控制密度：l 提高Cl2的流量或降低HAc的流量可增加密度；l 降低Cl2的流量或提高HAc的流量可降低密度。除了密度控制外，为获得最佳的反应效果，还需要控制其它工艺变量：l 氯化反应釜压力（PIC6224）：反应压力控制在0.3MPa，较高的压力将增加Cl2的溶解度，从而加快反应速度使Cl2得到完全转化。但是氯化反应是强放热反应，在反应过程中有大量的热量产生。除使用夹套冷却器外，很大一部分热量通过蒸发带走，较高的压力会抑制蒸发散热。除PIC-6224外，为了安全在氯乙酰吸收塔（TW6106）的底部还有一个压力控制回路PIC-6215。l 氯化反应釜温度（TIC6260）：除蒸发外，反应器还通过夹套来冷却，夹套冷却系统由一整套冷却水循环系统组成(冷却水循环泵PU6114A/B和夹套换热器HE6115A/B)。氯化反应釜（RE6101）的温度必须在14010 左右，较高的反应温度可保证氯化反应快速和完全，但过高的反应温度会使沸点较低的催化剂AcCl(正常沸点51）大量蒸发而导致催化剂浓度偏低，另外过高的温度会降低Cl2的溶解度。在氯化反应中Ac2O转化成催化剂AcCl。在工艺中设定AC2O的流量为HAc流量的10%，足量的AcCl能保证Cl2的完全转化，同时也减少了DCA的生成。Ac2O的价格非常昂贵(价格为HAc的两倍)，因此减少Ac2O的消耗非常重要。二、AcCl的回收如前所述，AcCl十分昂贵。因此回收氯化反应器排出物料中的AcCl非常重要。从氯化反应器（RE-6101）顶部出来的气体，首先在冷却器HE-6102中被冷却下来，所使用的冷却介质为温度不超过35的循环水。 然后在深冷器HE-6110中被冷却至 -14，其冷却介质为含CaCl2的冻盐水，在该温度下，几乎所有的AcCl和CAC都被冷凝下来，冷凝液分别从管线回到氯化反应器（RE-6101）。氯化反应器内的液体溢流进入汽提塔（TW-6103）的顶部。 从深冷器（HE-6110）出来的纯净的HCl气体作为汽提气体。在汽提过程中，AcCl和CAC从液相汽化进入气相流，被HCl气体带出汽提塔。该过程需要较高的温度，因此深冷器（HE-6110）出来的纯净HCl气体首先在加热器HE-6111中被加热至15010(温度控制TIC-6237)。从汽提塔（TW-6103）顶部出来的HCl气体中含有一定量的AcCl和CAC，为回收催化剂，首先在冷却器（HE-6105）中冷却至425，没有被冷凝下来的气体(可能含有少量的AcCl和CAC)和冷凝液一起进入催化剂吸收塔（TW-6106）的底部。吸收塔实际上由两级组成：一级为氯乙酰吸收塔（TW-6106），另一级为冷凝器（HE-6107）。HAc作为吸收剂来吸收HCl气体，经冷却器（HE-6107）和吸收塔（TW-6106），最终进入氯化反应器。为了保证有较高的吸收效率，吸收塔的操作温度控制很低。在冷却器（HE-6107）内，HAc液体吸收HCl 气体达到饱和状态。在0.4MPa的操作压力下，HCl在HAc中的溶解度超过20%。吸收所产生的热量被降膜式冷却器去除，冷却器（HE-6107）的冷却介质为冷冻水，为防止液泛和夹带，大部分HCl气体在限流阀（HCV-6220）节流后，旁路通过冷却器（HE-6107）。 从顶部进入吸收塔（TW-6106）的HAc温度是355，可以完全吸收HCl气体中的AcCl， 因而吸收塔（TW-6106）和冷却器（HE-6107）顶排出的气体不含AcCl，其组成为99%的HCl和 1%的HAc。 三、水反应器（RE-6104）从氯化反应器（RE-6101）出来的液体中含有MCA、DCA、AcCl、CAC和溶解的HCl。AcCl和CAC被纯净的HCl气体从汽提塔（TW-6103）中汽提出来。 因为汽提的效率不可能达到100%，总有一些AcCl和CAC留在物料中，进入水反应器（RE-6104）。因为AcCl和CAC会在加氢反应中被还原为醛类产物，而醛类产物是引起MCA产品颜色问题的主要因素(其详细机理将在以后的章节中说明)， 所以在进入加氢反应器之前，必须将其从物料中除去。为了满足产品物料的要求，必须彻底除去AcCl,只须加入少许过量的水即可达到除去AcCl的目的。与水反应的方程式为：CH3-COCl + H2O CH3-COOH + HClAcCl + H2O HAc + HCl和CH2Cl-COCl + H2O CH2Cl-COOH + HClCAC + H2O MCA + HCl两个反应为平衡反应，其特点是只要保持略微过量的水，就可以除去所有的AcCl和CAC。 针对这个特点，最佳水含量(水反应器内) 应为0.40.2%，水含量的测量是通过循环管线上电导率仪(QIC-6250)来实现的，它的设定值决定了是否需要加水和加多少水,通过泵（PU-6116）打循环使水反应器内物料能充分混合均匀。如果水含量低于0.40.2%，就可能会造成颜色的问题；反之，如果含水量高于0.40.2%会造成Ac2O消耗的增加。过量的水将随着HAc返回氯化反应器（RE-6101），与AcCl和CAC反应，这样就必须补充一定量的Ac2O以生成催化剂，因而造成了Ac2O的额外消耗。水反应器（RE-6104）的液位由控制回路LIC-6245控制（40-85%）。四、氯化反应所产生HCl气体的提纯由氯化反应所产生的HCl气体从吸收塔（TW-6106）和冷却器（HE-6107）来的气体仅含有1%的杂质HAc,此气体再进入冷却器(HE-6108)被10度冷冻水冷却至10-15度，有机物基本变成液态回到氯化反应釜（RE-6101）,剩余微量HAC在洗涤塔（TW-6109）中去除, 洗涤塔（TW-6109）的液体流量很低(FIC-6241)仅为5kg/h 30 %的HCl溶液。HAc易溶于30%HCl溶液中，因此很少量的盐酸足以吸收HCl气体中的HAc。 洗涤塔底流出物直接进入水反应器（RE-6104），在水反应器中该物料中的水与AcCl反应。 这也是为什么该洗涤塔的洗涤流量如此之小的原因：在水反应器中只需很少量的水。通过这种方式，HCl气体中的杂质HAc被洗涤返回MCA工艺中。 因此可以有效降低污水量，提高HAc的利用率。主要工艺指标氯化反应釜温度14010HE-6111出口温度15010氯化反应釜压力0.350.05MPaHE-6110出口温度-14-0TW-6106温度355水解反应器含水量0.3-0.5%HE-6108出口温度10-15液氯的纯度99.8氯气中含水0.01%三氯化氮0.002蒸发残渣0.015%HCL气液分离罐压力0.3-0.45 MPa送电一、电二压力0.23-0.25 MPa氢化系统工艺技术规程一、加氢反应器RE-6201A/RE-6201B 氯化反应的副产物DCA必须从最终产品中除去，加氢反应的目的是将DCA转化为MCA，反应方程式： CHCl2-COOH + H2 = CH2Cl-COOH + HCl DCA +H2 = MCA + HCl氢化反应需要在有催化剂的情况下进行，催化剂有2个功能： 提高反应速度 提供选择性选择性很重要，因为不仅DCA参与反应而且MCA也能参与反应：CH2Cl-COOH + H2 = CH3-COOH + HClMCA + H2 = HAc + HClH2为气相，催化剂被一层薄的粗MCA产品液膜所包围，H2从气相中溶进液膜到达催化剂表面，该过程被认为是加氢反应的决定性步骤-传质是反应速度的控制性步骤，只有当H2扩散至催化剂表面时方可获得活性，从而发生加氢反应。催化剂的表面，包围着吸附的分子，主要是MCA和DCA。 MCA和DCA的吸附是一种竞争性的吸附，尽管DCA浓度只有2.5-4%，MCA浓度为88%，但催化剂的周围DCA多于MCA，因而能优先与H2反应。 但当DCA浓度降低时，就会有更多的MCA被氢化。总体上讲, 在反应器RE-6201中，等量的MCA和DCA发生了加氢反应，由此总的反应方程式可描述为：DCA + 2H2 = HAc + 2HCl同时氢化反应器中也会发生副反应生成重组份和醛类： 2 MCA ClAcHAc + HCl醛类: AcCl + H2 ACA + HCl 或 HAc + H2 ACA + H2O氯化醛类: CAC + H2 CAA + HCl 或 MCA + H2 CAA + H2O为避免醛类的生成，在水反应器中通过以下反应去除催化剂，但由于反应为可逆反应不可避免的仍会产生少量的醛类:AcCl + H2O HAc + HCl 和 CAC + H2O MCA + HCl 增加过量的水会减少醛类的产生，从而改善氯乙酸的颜色，降低加氢反应器（RE-6201）和二号盐酸洗涤塔（TW-6209）的堵塞问题，但会带来醋酐消耗的增加 。加氢反应器（RE-6201A/RE-6201B）的操作控制如下：l 加氢反应器压力（PIC-6338/PI-6364）：加氢反应压力为0.25MPa，较高的压力可以增加H2在液相中的溶解度，有利于H2向催化剂表面的传递，从而有利于以传质阻力为控制步骤的加氢反应。 但加氢系统的压力必须低于氯化系统压力，以预防H2返窜到氯化系统，这将造成H2与Cl2的爆炸反应。为确保安全，防止爆炸的发生，专门设置了联锁，且安装了另一个压力控制回路PIC-6315，该回路取压点在加氢反应器（RE-6201A/B）的底部。l 加热器出口温度（TIC-6301A/B）：反应器进料(粗MCA产品与H2混合物料进入上流式加热器HE-6204A/HE-6204B) 被加热至1505左右。 从反应动力学角度讲，温度每升高10, 反应速度的系数将提高2-3倍。 但对于我们的加氢反应，传质过程是反应的控制步骤，因此温度升高对于反应速度不产生很大影响。但温度升高会增加MCA和DCA的蒸发，从而增加了反应器内的气流速度和压降，提高了H2的传质速度。另外，在DCA浓度较低的情况下，动力学可能是反应速度的控制性步骤。l H2的流量（FIC-6337A/B）：H2的流量控制在102kg/h，H2的转化率仅为50%，这样可保证在反应器底部也有足够的H2。l N2的流量（FI-6309A/B）：在加氢反应器底部有一个与反应器一体的容器VE-6205A/B，始终有小流量的N2(105m3/h)通入。 以汽提MCA中溶解的H2，从而避免H2进入精馏系统与真空系统中和空气混和而形成爆炸的可能。l 氢化反应器液位（LIC-6316）：反应器的液位控制在40-85%。 二、氢化系统说明氢气和从氯化单元来的工艺物料一起加热到16010C 后进入氢化反应器。氢化反应器顶部的压力为0.2-0.25MPa。在正常情况下，催化剂床层会产生0.15MPa的压降，从而使底部的压力变为0.05-0.1MPa。 氢压机提供0.3-0.4MPa的氢气。由于氢气具有爆炸的危险性，因此对于氢气的处理有特殊的规定。 氢化反应器（RE-6201A/RE-6201B）均带有设定压力为0.55MPa的爆破片和安全阀。氢化反应器（RE-6201A/RE-6201B）填充有以活性炭为载体的金属钯催化剂用于将DCA 转化为MCA. 反应器带有蒸汽伴热盘管。两个加氢反应器（RE-6201A/RE-6201B）设有四种运行模式:模式1: RE6201A在线, RE6201B 离线模式2: RE6201B在线, RE6201A 离线模式3: RE6201A和RE6201B 串联运行模式4: RE6201A 和 RE6201B并联运行模式1（RE6201A在线，RE-6201B离线）工艺描述如下:从水反应器（RE-6104）来的工艺物料从加氢反应器（RE-6201A）顶部进入，使用0.9MPa蒸汽在换热器（HE-6204A）中升温，温度控制回路（TIC-6301A）控制换热器（HE-6204A）的蒸汽调节阀（TCV-6301A）控制物料的加热温度,加氢反应器（RE-6201A）顶部氢气和氮气是从换热器（HE-6204A）底部加入，经换热器（HE-6204A）加热后一起进入加氢反应器（RE-6201A）。经过加氢反应器（RE-6201A）氢化后的物料从反应器底部由泵 (PU-6202A)送入精馏塔。从加氢反应器（RE-6201A）底部出来的热气流进入汽提塔（TW-6206A）和冷却器（HE-6207A）中使用循环水冷却到 40 oC 。汽提塔（TW-6206A）的作用是去除冷凝液中的醛类(加氢反应的低沸点副产物)，从而减少了MCA产品中的醛类物质，避免MCA产品的颜色问题。从汽提塔（TW-6206A）和冷却器（HE-6207A）冷凝下来的凝液进入加氢反应器（RE-6201A）底部，流入小气提器（VE-6205A）中，在氮气的作用下汽提出MCA中溶解的少量的氢气，避免少量氢气在进入精馏系统后与空气反应产生爆炸的危险性。氮气流量通过一开关阀 （KCV- 6310A）和流量计（FI-6309A）控制。氢气与工艺物料一起进入加氢反应器（RE-6201A）后经过一分配板以帮助物料的均匀分布，在下流的过程中，DCA加氢反应转换为MCA和HCL，与氯化单元一样，氢化单元的压力控制有两个控制回路和两个控制阀门组成，（PIC-6338/PCV-6338）使用仪表风作为气源，备用回路（PIC-6315/PCV-6315）使用氮气作为控制气源，从而保证在空压机出现问题时，系统仍能正常工作。在加氢反应器（RE-6201A /B）底部安装紧急切断阀（KCV-6317A/B），同时小气提器（VE-6205A/B）带有液位低报开关自动关闭去精馏单元的出料，防止氢气串入精馏系统发生爆炸危险。 从冷却器（HE-6207A）出来的气体进入冷却器（HE-6208）用10冷冻水冷凝，该股冷凝液是加氢单元所产醛类的主要出口。在液位控制(LIC-6329)下，流至泵（PU-6313）进口再被泵（PU-6313）送到氯化反应器（RE-6101）。 在氯化单元醛类将转化为重组份。气体最后提纯是在HCl洗涤塔（TW-6209）中用30 %的HCl溶液洗涤，二号盐酸洗涤塔（TW-6209）与一号盐酸洗涤塔（TW-6109）相似，洗涤盐酸用量5kg/h(FIC-6326)。经过洗涤的主要含HCl、H2、N2的气体送入小盐酸吸收系统进行吸收， 洗涤塔底物料由双液位双阀（LCV-6333/KCV-6354）控制，通过位差进入污水处理系统。氢化反应器压力控制在0.25MPa， 该压力必须低于氯化反应的压力 (0.35MPa) 以防止氢气倒流回氯化单元， H2 和 Cl2混合发生爆炸的危险。压力控制阀（PCV-6315 和 PCV-6338） 位于冷却器（HE-6208）后，因此盐酸洗涤塔（TW-6209）仅在微正压下操作。 模式2 氢化反应器(RE6201B 在线, RE6201A离线) 该模式下工艺说明同模式1，仅在以下方面有所不同:-仪表位号的不同-设备位号不同-气相从冷却器（HE-6207B）出来后和从冷却器（HE-6207A）共用冷却器（HE-6208）和二号盐酸洗涤塔（TW-6209）。-压力控制阀需选择氢化反应器（RE-6201B）上的压力表 因此，其他不再做详细说明。模式 3氢化反应器(RE6201 A和RE6201B 串联使用)在以下场合下氢化反应器（RE6201A和RE6201B）将会串联使用:-生产非常低的DCA含量的产品-进行新的原料试验，为保证两个反应器内催化剂不至于完全损坏 工艺说明如下:从水反应器（RE-6104）出 来的工艺物料从氢化反应器（RE-6201A）顶部进入，使用0.9MPa蒸汽在换热器（HE-6204A）中升温，控制回路（TIC-6301A）控制加热器（HE-6204A）的蒸汽调节阀（TCV-6301A）控制物料的加热温度。经过氢化反应器（RE-6201A）氢化后的物料从反应器底部由泵 （PU-6202A）送入氢化反应器（RE-6201B），物料流量由调节阀（FCV-6203）控制，由于经过小气提器（VE-6205A）气提后氢化反应器（RE6201A）出料温度有所降低，因此在进入氢化反应器（RE4-6201B）之前，在换热器（HE-6204B）内使用蒸汽提升温度（TI-6301B），在氢化反应器（RE-6201B）内进一步氢化后的MCA产品由泵（PU-6202B）送入精馏塔（TW-6301）中。从氢化反应器（RE6201A和RE6201B）底部出来的热气流分别进入 汽提塔(TW-6206A/B)换热器（HE-6207A/B）中使用冷却水冷却到 40 oC，冷凝液分别进入氢化反应器(RE-6201A和RE6201B)底部,气相流合并进入冷却器（HE-6208）,再经压力调节后进入洗涤塔（TW-6209）。来自氢压机的氢气将分别进入两个反应器，氢化反应器（RE-6201A和RE-6201B ）底部将保持相同的压力，由氢化反应器（RE6201A ）顶部压力控制两个反应器的压力在0.25MPa。模式 4氢化反应器(RE6201A和RE6201B 并联运行)在产品品质DCA要求不高的情况下，氢化反应器（RE-6201A和RE-6201B）将会并联运行.工艺描述如下:从水反应器（RE-6104 ）来的工艺物料分别从氢化反应器（RE-6201A和RE-6201B）顶部进入，分别使用0.9MPa蒸汽在换热器（HE-6204A和HE-6204B） 中升温，温度控制回路（TIC-6301）通过控制换热器（HE-6204A）的蒸汽调节阀（TCV-6301A）来控制物料的加热温度，温度控制回路（TIC-6301B）控制换热器（HE-6204B ）物料的加热温度。经过氢化反应器（RE-6201A）氢化后的物料从反应器底部由泵 （PU-6202A）送入精馏塔。泵 （PU-6202A）为变频泵，当氢化反应器（RE-6201A和RE-6201B）并联运行时，泵的频率大约保持在 30HZ. 调节阀（FCV-6339）控制该股物料的流量。从氢化反应器（RE-6201A和RE-6201B）底部出来的热气流分别进入 换热器（TW-6206A/HE-6207A）和汽提塔（TW-6206B/HE-6207B）中使用冷却水冷却到 40 oC，冷凝液分别进入氢化反应器（RE-6201A和RE-6201B）底部,气相流合并进入换热器(HE-6208),再经压力调节后进入洗涤塔（TW-6209）。来自氢压机的氢气将分别进入两个氢化反应器（RE-6201A和RE-6201B） 底部将保持相同的压力，由氢化反应器（RE-6201A ）顶部压力控制两个反应器的压力在0.25MPa。三、加氢系统的HCl气体的提纯(汽提塔TW-6206至洗涤塔TW-6209)从反应器底部出来的热气流夹带了大量的蒸汽，主要是HAc和MCA。气流首先在冷却器（HE-6207A/B）中用循环水冷至40。 冷凝液自流入换热器（HE-6207A/B）下部相连的汽提塔（TW-6206A/B）中。汽提塔（TW-6206A/B）的作用是去除冷凝液中的醛类(加氢反应的低沸点副产物)，从而减少了MCA产品中的醛类物质，避免MCA产品的颜色问题。其次从换热器（HE-6207A/B）出来的气体进入冷却器（HE-6208）用10度冷冻水冷却，温度控制回路（FIC-6335）的设定值为12。由于冷凝液中有饱和溶解的HCl，使凝固点降低，因而不存在凝固的危险。 该股冷凝液是加氢单元所产醛类的主要出口。在液位控制(LIC-6329)下，冷凝液被泵（PU-6313）送至氯化反应器（RE-6101）。 在氯化单元醛类将转化为重组份。最后提纯是在HCl洗涤塔（TW-6209）中用30 %的HCl溶液洗涤，洗涤塔（TW-6209）与洗涤塔（TW-6109）相似，洗涤盐酸用量5kg/h(FIC-6326) 。 洗涤塔底物在液位（LIC-6333）的控制下被送到污水处理。主要工艺指标TW-6209洗涤盐酸流量3-5kg/hHE-6204A/B出口温度15010氢化反应釜压力0.200.05MPaHE-6208出口温度105HE-6207出口温度355氢气流量102kg/h氮气流量105 m3/h精馏系统工艺技术规程一、真空系统的工艺描述 两个精馏塔（TW-6301/6302）的真空由液环真空泵（PU-6319A/B）提供。真空泵的材质为不锈钢，为了防止腐蚀，进入真空泵的气体必须不含酸，特别是从精馏塔（TW-6301）抽出来的气体含有大量的HCl气体，因而设置了二级洗涤，每级均含有一个水洗塔、洗涤液循环泵和冷却器。 因为水在40时的蒸汽压已达0.07bara，在炎热的夏季无法达到所需的真空度0.09bara(PIC-6442)，所以需要冷却器来冷却洗涤水，冷却器用10的冷冻水作为冷却介质。在第一级洗涤器中(TW-6341/VE-6342/PU-6343和HE-6344)，循环洗涤液中的酸含量很高，约有19%HCl和8.5%HAC，这部分洗涤液在洗涤后被泵（PU-6329）送至水反应器（RE-6104），作为水反应器水的主要来源。 水洗所需的补充水在液位控制(LIC-6492)下加入到第二级水洗系统(TW-6315/VE-6316/PU-6317和HE-6337）, 再从缓冲罐（VE-6316）溢流至缓冲罐（VE-6342）。 二级水洗可以保证真空泵（PU-6319A/B）不被腐蚀。出于同样原因，液环真空泵使用的10度冷却水用冷却器（HE-6335）来冷却。 二、HAC精馏系统的工艺描述从加氢系统过来的物料中含有13.2%HAc、85.4%MCA、0.5% H2O、0.3%HCl和0.05%的重组份。 在第一个塔即轻组份精馏塔（TW-6301）中，沸点低于MCA 的组份HAc、H2O和HCl将被除去。轻组份精馏有以下控制回路：温度控制回路（TIC-6404）：塔底温度与塔底热虹吸式再沸器（HE-6303）的蒸汽加入量(FIC-6409)串联控制，塔底温度必须足够高，以蒸发所有轻组份(HAc、HCl和H2O)温度控制回路（TIC-6401）：回流温度由冷凝器（HE-6304）的出口温度来控制。一般情况下（TIC-6401）温度越低越好，有助于降低换热器（HE-6305）的热负荷，同时降低去真空系统的有机物含量,但目前的操作温度一般在70左右，这样有利于精馏塔（TW-6301）的平衡。温度控制（TIC-6411）：冷凝器（HE-6305）出口温度，一般情况下温度越低越好，但也不要低于16，为了防止冷凝器（HE-6305）冻堵。液位控制（LIC-6495）: 塔底产品在液位控制下送出。根据物料平衡，精馏塔顶气体物流成分为： 40%HAC、55%MCA、2%HCL、3%H2O,但进入冷凝器（HE-6305）的气相物料的组分大致为90%HAC、5%MCA、2%HCL、3%H2O，该股物料在冷凝器（HE-6305）中用冷冻水冷凝至18（TIC-6411）。轻组分收集在储罐（VE-6312）中，经泵（PU-6313）返回至氯化反应器。储罐（VE-6312）采用载荷元件测量(WI-6416)。 因该罐是缓冲罐，因此它的液位控制不是自动控制，但流量（FIC-6460）的设定值决定出料量。 当液位过高或过低时，由操作工手动调节其设定值。从泵（PU-6313）到储罐（VE-6312）的循环管线，只在开车时使用。 因为从加氢单元换热器（HE-6208）出来的物料是进入泵（PU-6313）入口管，其中含有很多醛类，应直接送入氢化反应器（RE-6101），以避免在储罐（VE-6312）内产生颜色。三、MCA精馏系统的工艺描述MCA与重组份在精馏塔（TW-6302）中分离。 进料含99.2%MCA、0.2%HAC、0.5% DCA和0.1%重组份，因此几乎所有物料作为MCA被热虹吸式再沸器蒸出。整个塔有3个控制回路：液位控制回路（LIC-6482）：塔釜液位由再沸器的蒸汽加入量（FIC-6440）控制(串级调节)。流量控制回路（FIC-6444）：尽管采取很多措施， 例如保持水在水反应器（RE-6104）和氢化反应器（RE-6201）中0.3%等，但仍有一些醛在MCA物料中形成，醛会造成MCA产品的颜色问题。 提高回流可以解决MCA的颜色问题，精馏塔（TW-6302）的最佳回流比为0.2，即塔顶产品量的20%循环回塔顶，以洗涤MCA产品中的颜色组份。但在目前氢化条件较好的情况下，在满足产品颜色要求的情况下，回流比越低越好，有助于装置能耗的降低温度控制回路（TIC-6429）：当温度设定值为135，塔釜压力为0.14bara时，底部物料的组成为：45%MCA和55%重组份。过低的温度导致塔底产物中的MCA含量过高，从而降低MCA的收率；过高的温度可降低塔底产物中MCA的含量，但同时降低了再沸器蒸汽和物料的温差，使再沸器负荷降低。为尽可能地回收MCA，从塔釜出来的物料还需再处理一次，塔釜出料通过阀门控制排至缓冲罐（VE-6390）, 缓冲罐（VE-6390）带有夹套, 夹套蒸汽将物料温度升到140度,MCA再次蒸发进入蒸馏塔（TW-6302）回收,剩下的残液MCA含量降到20%,间歇压到储罐（VE-6391）处理.从蒸馏塔（TW-6302）顶部得到的MCA产品，在冷凝器（HE-6309）中用68的热冷却水冷凝至73（TIC-6462），再流入回流罐（VE-6331），该罐的液位由调节阀（WIC-6448）控制。 泵（PU-6332）提供塔的回流并将MCA产品送至中间检查罐（VE-6501/VE-6502），当物料不合格时则送至返料罐（VE-6503）主要工艺指标HE-6304出口温度705HE-6305出口温度181HE-6303出口温度13010HE-6308出口温度14010HE-6309出口温度705成品MCA浓度98%盐酸吸收系统工艺技术规程从氯化单元和氢化单元来的HCl气体在盐酸吸收系统被水吸收。由于氢化单元来的盐酸气中含有未反应完全的氢气，在与氯化单元来的残余氯气混合后会产生爆炸性气体。因此为确保生产的安全，将从氯化和氢化来的HCL气体分别在两个吸收系统内分开进行。一、绝热吸收从加氢单元出来的尾气进入到小吸收塔（TW-6611），在小吸收塔（TW-6611）内，HCl气体被除盐水吸收。小吸收塔（TW-6611）有3个控制回路：流量控制回路FG-6201：另外有10kg/h N2通入小吸收塔（TW-6611）的底部, 是为了保证有连续的气体从小吸收塔（TW-6611）排入大气，防止空气倒吸入系统。因为当有空气进入系统，H2和O2混合有产生爆炸的危险。在小吸收塔（TW-6611）的底部安装有一个降膜式冷却器（HE-6613），10%的盐酸溶液被冷却到40以下后进入稀酸罐（VE-6614）。在稀酸罐（VE-6614）中16%的盐酸被稀释至5%左右，作为吸收剂去吸收氯化单元出来的HCl气体。为保征该罐液位稳定，除盐水在液位控制下直接加入到稀酸罐（VE-6614）内。 在稀酸罐（VE-6614）放空管线上安装了一个放空洗涤器（TW-6621），0.2m3/h的除盐水作为洗涤剂，洗涤液直接回到稀酸罐（VE-6614），该洗涤器的作用是消除气味。H2在加氢反应器中仅消耗50%，多余的H2从小吸收塔（TW-6611）顶部排出，经净化处理后排至大气。从小吸收塔（TW-6611）顶部排出的这部分尾气中含有HCl、H2、H2O、N2和醛类等，首先经过一个冷却器（HE-6612），将部分可冷凝的气体凝成液体，再在洗涤塔（TW-6617）中用1m3/h的除盐水洗涤，除去尾气中可溶解于水的HCl、醛等，冷却器（HE-6612）提供足够低的温度，保证醛被完全吸收。从洗涤塔（TW-6617）底部排出的洗涤液则直接送至废水处理系统。二、等温吸收从氯化单元来的HCL气体使用等温吸收从稀酸罐（VE-6614）来的稀盐酸经泵（PU-6615A/B）送入高位槽（VE-6619）, 自流进入降膜吸收塔（TW-6602），来吸收从氯化单元来的盐酸气。降膜吸收塔（TW-6602）下部出来的部分盐酸气和从汽提塔（TW-6603）中出来的盐酸气一起进入尾气洗涤塔（TW-6601），使用除盐水再次在洗涤塔（TW-6601）中吸收残余的盐酸气。从洗涤塔（TW-6601）出来的酸水在重力作用下进入降膜吸收塔（TW -6602）进一步吸收，降膜吸收塔（TW-6602）中盐酸气与水混合吸收后放出的热量被循环水带走。由于等温吸收，没有水蒸气的产生，盐酸气中的游离氯无法带出，因此安装一单独的气提塔（TW-6603）使用压缩空气进行气提，气提后的盐酸气进入尾气洗涤塔。设计规格的气提塔可以生产游离氯200 ppm的产品。等温吸收控制回路如下：流量控制回路FIC-6301: 除盐水到尾气洗涤塔（TW-6601）流量，在装置生产负荷为5t MCA/h的情况下，流量为2.2m3/h.流量控制回路FIC-6734: 高位槽（VE-6619）中5%稀盐酸到降膜吸收塔（TW -6602）流量，在装置生产负荷为5t MCA/h的情况下，流量为2.43 m3/h.温度控制回路TIC-6304: 等温吸收工作温度，虽然降膜吸收塔（TW-6602）是等温吸收，但实际上是在不等温运行条件下运行的，最大的吸收温度为HCL的饱和温度，使用冷却水降温可以提供更大的动力。温度低有利于盐酸的吸收，但温度过低不利于游离氯的脱除。在生产31.5%盐酸时，温度为505左右。尾气洗涤塔（TW-6601）: 在装置开车或出现扰动时，HCL气体通过降膜吸收塔（TW-6602）底部进入尾气洗涤塔（TW-6601）, 在尾气洗涤塔（TW-6601）内发生等温吸收，导致盐酸沸腾，这就要求盐酸气和水量的匹配，因此需要迅速提高水量，为此等温吸收以水量为主控制点，HCL密度计与水量组成串级控制 为更好地实现装置的控制，设有流动比率控制（FIC-6735），用于计算氯气加入量和吸收水量之间的关系：FIC-6735 = (FIC-6705+FIC-6734*0.95)/FIC6205。在生产31.5盐酸时，水量和氯气量的关系为1.125m3水/吨氯。如果偏离了0.1的比例，则发生高低报警，在1.025-1.225 m3/t之间。流量控制回路（FIC-6305）: 盐酸从成品酸罐（VE-6604）回流到降膜吸收塔（TW-6602）流量，该流量有两个目的： 调节成品酸罐（VE-6604）内盐酸浓度。 确保最低流量流经降膜吸收塔（TW-6602）,让所有列管湿润。目的是为了减少HCl气体通过的尾气洗涤塔（TW-6601），降膜吸收塔（TW-6602）的最小流量应为4m3/h 。这是默认开车设置（FIC-6305）循环量。流量控制回路（FI-6304）:气提用空气数量最大不超过70m3/h 。如空气太多会造成大量的HCl气体到尾气洗涤塔（TW-6601），系统出现波动。三、紧急和放空洗涤除H2经尾气吸收塔（TW-6617）处理后直接排至大气之外，所有工艺过程产生的废气都必须进入放空洗涤系统处理。 有两级放空洗涤，第一级洗涤, 在文丘里喷射洗涤器（VE-6802）内，用水吸收所有的HCl气体。当吸收过多HCl时，洗涤液罐（VE-6801）内温度(TI-6802)会上升，这时新鲜补充水的流量可从正常的2m3/h提高到6m3/h。洗涤液罐（VE-6801）内的液体溢流至废水处理系统。第二级洗涤，在文丘里喷射洗涤器（VE-6804）内，用15%的NaOH溶液洗涤从洗涤液罐（VE-6801）来的尾气。 碱液以200 L/h的量连续补充到洗涤液罐（VE-6803）。在洗涤器内，尾气中的Cl2与碱反应，生产NaClO：Cl2+2NaOH =NaCl+NaClO+H2O为了移走反应热，在洗涤碱液循环管线上安装有一个板式冷却器（HE-6807）。通过液位控制回路（LIC-6803），NaCl0溶液被送至界外。主要工艺指标TW-6621洗涤水流量0.2 m3/hTW-6601洗涤水流量20.2 m3/hTW-6602吸收流量2.50.1 m3/hTW-6603气体空气流量70 m3/h稀酸浓度50.1%游离氯含量200ppm切片包装工艺技术规程MCA的最终产品形式为片状固体， 用四条转动的钢带（M-6401A/B/C/D）来使MCA结晶，钢带的顶端有一个熔体分配器，熔融态的MCA从分配器溢流到钢带上，钢带下方喷射5的冷冻水以冷却MCA。 熔融态的MCA在皮带上结晶凝固成2-3mm厚的薄片。结片机外壳上方的几个抽气装置，将MCA蒸气抽至洗涤器（TW-6407A/B）。形成薄片的MCA温度约在30左右，被传送至切片料斗（VE-6401）内。由螺旋传送带（L-6402）将MCA切片直接传送至大袋包装机，或者至每袋25Kg的小袋包装机，再用塑料将这些袋子封包在托盘上。废气废水工艺技术规程:一、重组份残液的处理蒸馏塔（TW-6302）的底部产物重组份作为残液被收集在缓冲罐（VE-6390）中,再被间歇压到储罐（VE-6391）。储罐（VE-6391）氮气升压到0.25MPa,将物料压至4米长的管式反应器送至分解液罐（VE-6392）。 实际上，这根管线是一个柱塞流反应器，重组份和碱在这参加反应。为了获得较好的反应效果，加入蒸汽以得到反应所需的温度（TIC-6392）125。分解液罐（VE-6392）是通过溢流将物料送至中和罐（VE-6863），因而有足够的停留时间来转化重组份。经过与氢氧化钠溶液反应后，重组份内的ClAcHAc水解生成乙醇酸钠。 过量的碱可以保证分解液罐（VE-6392）出口物料的PH值在11.0-11.5之间：第一步：水解 CH2Cl-C(=O)-O-CH2-C(=O)OH+H2OCH2Cl-C(=O)OH+CH2OH-C(=O)OHClAcHAc+H2OMCA+GA（乙醇酸）第二步：中和MCA MCA+NaOHClCH2COONa(SMCA)+H2O SMCA+NaOHHOCH2COONa(乙醇酸钠)+NaCl第三步：中和GA CH2OH-C(=O)OH+NaOH HOCH2COONa(乙醇酸钠)+H2OGA+NaOHNa-glycolate +H2O二、废水的中和为了可生物降解，废水的PH值必须控制在6至8的范围内，随后废水进入体积为150m3的中和罐（VE-6863），它的体积相当于半天的废水量，因此它可以缓冲PH值的波动。对于最终流出物PH值的控制，要求平均值为7。需要中和处理的废水来源有：l 从收集池（PT-6101）来的工艺装置地面排放的污水、放空洗涤器（VE-6801/6803）以及MCA储罐的放空洗涤器（TW-6508）的排放污水；l 从重组份处理反应罐（VE-6392）来的乙醇酸钠和碱液；l 真空泵分离器（VE-6340）的排放水；l 洗涤塔（TW-6617）的洗涤污水；l 从泵（PU-6425）来的切片区的排污水和切片机洗涤器（VE-6418）的污水。 废水中和系统的缓冲量非常有限