万吨氯丙烯生产流程模拟与优化

1、11 1万吨氯丙烯生产流程模拟与优化万吨氯丙烯生产流程模拟与优化2一万吨氯丙烯生产流程设计一万吨氯丙烯生产流程设计1.项目背景项目背景2.项目分析与设计项目分析与设计3.过程模拟与优化过程模拟与优化4.经济衡算经济衡算5.总结总结3项目背景项目背景l 化学式 ch2=chch2cl，分子质量76.5。l 命名 3-氯-1-丙烯 3-chloro-1-propene 3-氯丙烯 3-chloropropene 烯丙基氯 allyl chloride l 物理化学性质 常温下为无色液体，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。4项目背景

2、项目背景氯丙烯应用l 医药l 农药l 香料l 塑料阻燃l 有机合成l 重要的石油化工中间产品，主要是用于生产环氧氯丙烷、丙烯醇、甘油、烯丙胺、烯丙酯等下游产品5项目背景项目背景l设计背景及市场分析设计背景及市场分析设计背景设计背景 氯丙烯主要需求还是在作为环氧氯丙烷环氧氯丙烷的中间体，从最近几年数据来看，国内还在进口环氧氯丙烷。这就推动了氯丙烯的需求增加。6项目背景 市场分析市场分析 齐鲁石化氯碱厂 岳阳石化环氧树脂厂 沈阳化工股份有限公司 无锡石化树脂厂 济南化工厂 上海高桥化工厂国内总产量在25-28kt/a左右，一般直接作为中间品加工得到环氧氯丙烷这一部分应用占到氯丙烯生产总量的90%左

3、右。7项目背景l市场分析结果预测 由此可见，提高氯丙烯的生产产量及质量将会大大由此可见，提高氯丙烯的生产产量及质量将会大大的提高各化工企业的竞争实力，满足市场的要求，的提高各化工企业的竞争实力，满足市场的要求，进行氯丙烯生产工艺的设计与改进对于国内外市场进行氯丙烯生产工艺的设计与改进对于国内外市场都具有重要的意义。都具有重要的意义。8项目分析与设计原料原料优点优点缺点缺点高温氯化法丙烯、氯气工艺成熟，腐蚀小要求原料纯度高，单程转化率低，能耗高丙烯氧氯化法丙烯、氯化氢、氧可用90%粗丙烯，转化率高，能耗低 使用碲、五氧化二矾作催化剂，腐蚀大，材质要求高生产方法比较生产方法比较经综合比较，本设计采

4、用高温氯化法进行氯丙烯的生产。9项目分析与设计n 丙烯高温氯化法 于470510高温下反应，氯原子主要取代丙烯位的氢原子 主反应： ch2=chch3+cl2ch2=chch2cl+hcl h1= -112 kj/mol 副反应： ch2=chch3+cl2ch2=cclch3+hcl h2= -121 kj/mol ch2=chch3+2cl2ch2=cclch2cl+2hcl h3= -222 kj/mol ch2=chch3+3cl23c+6hcl h4= -306 kj/mol 10项目分析与设计l 设计目标设计目标 年产量：1万吨 原料： 丙烯98%，氯气 产品: 氯丙烯99.9%，

5、2-氯丙烯95%，2,3-二氯丙烯95%，盐酸31.5wt%11项目分析与设计l 确定反应条件丙烯/氯气摩尔比 =4:1丙烯预热温度：545 反应温度：511 反应压力：2.77 bar12工艺流程图13数据数据14数据数据产品盐酸15数据数据2-氯丙烯氯丙烯氯丙烯2，3-二氯丙烯16流程改进方案17改进后流程图18改进后模拟结果stream id1234567temperature c25.00545.0025.00510.875.00511.00-50.00pressure bar1112.7752.12.1vapor frac1.001.001.001.001.001.000.00mol

6、e flow kmol/hr80.0080.0020.00100.0021.50100.00100.00mass flow kg/hr3366.453366.451418.114784.56792.344784.564784.56mass frac %propy-01100.000100.0000.00070.3617.97353.43053.430chlor-010.0000.000100.00029.6390.0000.0000.000allyl-010.0000.0000.0000.0000.00025.59125.5912-chl-010.0000.0000.0000.0000.000

7、3.9993.9992,3-d-010.0000.0000.0000.0000.0001.7401.740hydro-010.0000.0000.0000.00092.02715.24115.241h2o0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00019改进后模拟结果stream id891011121314temperature c-76.65-30.30-38.2158.7935.2260.79-46.00pressure bar1.51.61.51.61.51.60.5vapor frac0.000.000.000.000.000.001.00mole flow

8、kmol/hr21.5078.5060.7017.801.1016.70400.00mass flow kg/hr792.343992.222604.231387.9984.181303.8116832.26mass frac %propy-017.97362.45295.7370.0000.0000.000100.000chlor-010.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000allyl-010.00030.6700.00388.2094.85993.5790.0002-chl-010.0004.7924.2585.79595.1410.0380.0002,3-d

9、-010.0002.0850.0005.9960.0006.3830.000hydro-0192.0270.0010.0020.0000.0000.0000.000h2o0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00020改进后模拟结果stream id15161718192021temperature c92.4457.43109.2530.0063.2630.00-62.11pressure bar101.51.61019.819.80.5vapor frac1.000.000.001.001.000.000.54mole flow kmol/hr400.0015.9

10、50.75400.00400.00400.00400.00mass flow kg/hr16832.261220.5883.2316832.2616832.2616832.2616832.26mass frac %propy-01100.0000.0000.000100.000100.000100.000100.000chlor-010.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000allyl-010.00099.9603.4500.0000.0000.0000.0002-chl-010.0000.0400.0000.0000.0000.0000.0002,3-d-010.

11、0000.00096.550.0000.0000.0000.000hydro-010.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000h2o0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.00021经济衡算原料用量估算品名单价（万元/吨）用量（万吨）原料费用（万元）原料丙烯1.00.666600氯气0.111.121232总原料费用783222经济衡算建厂费用估算项目与基准设备费用比费用（万元）基准设备费用100%1825不可预见费用30%547.5公用工程设备30%547.5总计160%2920建厂总投资：4.35*2920=12702（万元） 23经济衡算

12、操作成本估算成本项费用（万元/年）成本分项费用（万元/年）操作工人850工厂管理400维护400利息及保险300销售与研发1300其他费用1700操作成本总计：4950万元/年24经济衡算产品价值估算产品名单价（万元/吨）产量（万吨）收入（万元）产品氯丙烯1.25112500副产品2-氯丙烯1.20.069827.62，3-二氯丙烯（99.9%）2.60.068176831.5%盐酸0.061.961175总收入1627125经济衡算增值税税率按17%计算，则增值税为：增值税=销项税额进项税额税率*（销售收入原料费用）/(1+17%)17（162717832）/（1+17%）=1226.2万元/年销售利润=销售收入总成本费用销售税=16271127821226.2 =2262.8万元/年所得税率按35%计算：净利润=利润总额所得税 =2262.8*(135%)=1471万元/年净利润率=净利润/总成本费用 =1471/12782=11.5%由此可见，该项目盈利能力可观，可以进一步研究26总结1. 对氯丙烯生产工艺进行了设计与计算2. 在原有工艺基础上进行了改进 （1）在设备上，闪蒸塔b2和蒸馏塔b8的目的都是把产 物中的hcl 分