氯丙烯装置培训教材

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1、氯丙烯装置岗位操作法一、 产品及原材料简介1.1产品简介1.1.1产品的名称、规格型号及生产能力本装置氯丙烯生产分796与8000吨两个装置，各有两条氯丙烯生产线。796装置建于60年代末，生产能力9500吨年，8000吨装置建于80年代末，生产能力10500吨年。近年来通过多次技改，装置生产能力有了提高，产量可达2吨/年。两套装置共用一套精馏分离系统。1.1.2产品性质1.1.2.1产品物理性质3氯丙烯也称烯丙基氯，化学构造式为：CH2CHCH2Cl，它是无色、具有刺激性、腐蚀性液体。其重要物性参数如下：序号常 数 名 称数 据单 位1分子量76.532比重（d420）0.93793沸点10

2、1.325kPa（绝）44.964凝固点134.55折光率（nD20）1.41546粘度（20）0.3310Pas7蒸发潜热（沸点时）29.058kJmol18比热（20）1.662J(g)19燃烧热1849.82kJmol110闪点26.711蒸汽压（20）39.379kPa（25）123.136kPa12空气中爆炸极限（体积）%下限3.28上限11.1513溶解度氯丙烯/100份水0.363水/100份氯丙烯0.0814表面张力（20）2.36102N/m1.1.2.2产品化学性质3氯丙烯是氯代烯烃化合物，它的化学性质既体现为烯烃的性质，也体现出有机氯化物的性质。1、它能加碱水解生成烯丙醇

3、。2、与溴化物，碘化物反映生成烯丙基溴，烯丙基碘。3、与有机酸的钠盐等反映可生成有机酸烯丙酯。4、在乙醇溶液中氨解生成烯丙胺。5、3氯丙烯构造上有双键，她在低温下能与氯加成生成1,2,3三氯丙烷。6、能与氯在高温下发生取代反映，生成二氯丙烯。7、与次氯酸反映生成二氯丙醇。8、与氯化氢反映生成1,2二氯丙烷等。9、能与HNO3、H2SO4、哌嗪、乙二胺、氯磺酸，NaOH发生剧烈反映。 10、 氯丙烯是一种重要的有机化工中间产品，它与次氯酸反映再经碱解决生成环氧氯丙烷。3氯丙烯除了以上特性以外，尚有如下特性：3氯丙烯是易燃的液体，它的闪点很低，其蒸汽在空气中达到一定浓度遇火即能爆炸，在生产过程中，

4、须加以注意。1.2 原材料简介本装置重要原材料：丙烯、氯气1.2.1 丙烯1.2.1.1丙烯的性质、性能名 称丙 烯外 观无色液体分子式或组分C3H6名 称丙 烯分子量42比 重0.5139（25）粘 度0.810-5 mPas（20）含 量99.2%爆炸极限2.011.0%酸、碱性中性毒性及腐蚀性属低毒类，但具有较强的麻醉作用，长期接触会分散注意力，无腐蚀性，液体丙烯具有冻伤力。在常温常压下，丙烯为无色可燃性气体，有臭大蒜及甜味，高浓度对人有麻醉性，极端状况下可导致窒息死亡，与空气能形成爆炸性混合物，能溶于醇。在常温下加压，可使丙烯成液体状态。丙烯是典型的烯烃化合物，化学性质活泼，可发生加成

5、反映、烷基化反映、聚合反映以及取代反映等，是重要的有机合成原料之一，大量用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷、氯丙烯等。附表一 丙烯沸点、压力关系一览表温度，01015202530压力，MPa0.5880.7640.8821.0291.1761.323温度，504035404560压力，MPa0.08820.1361.471.6661.8032.646附表二 液体丙烯比重一览表温度()3020100102030比重(kg/m3)0.5900.5750.5600.5500.5400.5140.4961.2.1.2丙烯的执行原则、实验措施本装置所用丙烯符合GBT7716，其重要技术指标如下：指 标 名

6、 称指标实验措施优等品一等品丙烯含量，%（体积）99.699.2GBT 3392烷烃含量，%（体积）余量余量GBT 3392乙烯的含量（ml/ m3）50100GBT 3392乙炔的含量（ml/ m3）25GBT 3395甲基乙炔和丙二烯的含量（ml/ m3）520GBT 3392氧含量，（ml/ m3）510GBT 3396一氧化碳的含量（ml/ m3）25GBT 3394二氧化碳的含量（ml/ m3）510GBT 3394丁烯和丁二烯的含量（ml/ m3）520GBT 3392硫含量，（mg/kg）15GBT 11141水含量，（mg/kg）1010附录A甲醇含量，%（mg/kg）10GB

7、T 12701该指标也可以由供需双方协调拟定。1.2.2氯气1.2.2.1氯气的性质、性能 名 称氯 气外 观黄绿色气体分子式或组分Cl2名 称氯 气分子量71比 重3.217kg/m3（标态）粘 度0.37105Pas含 量99.6%爆炸极限5.087.0%（与氢气相混合）酸、碱性含水强酸性毒性及腐蚀性经呼吸道时对粘膜有灼伤作用使细胞缺氧中毒，浮现血压偏低，心律不齐，严重时心跳反射停止。1.2.2.2氯气的质量原则本装置所用氯气符合GB 5138-其重要技术指标如下：项 目指标优等品一等品合格品氯气含量（体积分数）%99.899.699.6水份含量（质量分数）%0.010.030.04三氯化

8、氮含量（质量分数）%0.0020.0040.004注：具体状况见工业用液氯原则。二、重要生产原理简述2.1工艺原理概述：原料丙烯经预热与原料氯气按一定配比在管式反映器内进行高温反映，在反映器内生成的反映混合产物从反映器底部出来，依次通过套管换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器，与原料丙烯在换热器内进行热互换，冷却至摄氏零度左右，然后进入冷蒸塔。氯化反映产物进入冷蒸塔，在冷蒸塔内进行气液分离。塔釜液相构成重要为粗氯化物，塔釜用夹套蒸汽加热，控制釜温，目的是减少丙烯在粗产品中的溶解度。塔顶混合气体为丙烯与氯化氢的混合气，塔顶用液态丙烯进行喷淋冷却，控制顶温在-30-35左右，保证有机物不带入

9、水碱洗系统。塔顶气态物质进入水碱洗塔，混合气通过水洗吸取HCL气体后，碱洗中和，再经清水洗涤后，余下气态进入压缩机回收工序，丙烯经冷却、压缩、洗涤冷却、压縮、洗涤冷却、冷凝后进入丙烯回收罐循环使用。塔釜粗氯化物进入精馏系统，粗氯化物先通过脱酸，然后依次经脱轻组份（脱去少量低沸物）与脱重组份（脱去高沸物）后，得到3-氯丙烯产品。低沸物与高沸物作为副产品外销给顾客。2.2反映原理：原料丙烯经预热与原料氯气按一定配比（体积比4.55：1）在管式反映器内进行高温反映，生成氯化物，其中重要为3-氯丙烯产物。反映式如下：丙烯高温取代氯化反映就是自由基反映。其主反映式如下： CH2CHCH3Cl2 CH2C

10、HCH2ClHClQ 这是一种剧烈的放热反映，Q112.212kJmol1由于原料丙烯、产品3-氯丙烯、HCL的化学性质都很活泼，因此，除了主反映之外，尚有一系列的副反映和二次深度取代反映。部分也许发生的副反映和二次反映如下：（1）丙烯在低温下与氯气发生加成反映，生成1,2二氯丙烷：CH2CHCH3Cl2CH2ClCHClCH3184.647kJmol1 (2) 在其他她位置上发生取代反映生成1氯丙烯或2氯丙烯：CH2CHCH3Cl2CHClCHCH3HCl CH2CHCH3Cl2CH2C ClCH3HCl121.423kJmol1 (3) 在氯气过量的状况下，进行深度反映，剧烈时浮现燃烧现象

11、：CH2CHCH32Cl2CHClCHCH2Cl2HCl213.537kJmol1 CH2CHCH32Cl2CH2CClCH2Cl2HCl230.285kJmol1 (4) 氯丙烯发生二次取代反映生成1,3二氯丙烯和三氯丙烷 ：CH2CHCH2ClCl2CHClCHCH2ClHCl CH2CHCH2ClCl2CH2ClCHClCH2Cl (5) 氯丙烯与氯化氢发生二次加成反映生成1,2二氯丙烷：CH2CHCH2ClHClCH3CHClCH2Cl （6） 氯丙烯与丙烯发生二次聚合反映生成丙烯二聚物：CH2CHCH2ClCH2CHCH3 CH2CHCH2CH2CHCH2HCl （7） 丙烯与氯化氢

12、发生加成反映生成2氯丙烷：CH2CHCH3HCl CH3CHClCH369.086kJmol1 2.3影响因素影响氯化反映的重要因素有：反映温度、原料配比、反映时间、原料纯度等。现分述如下：2.3.1 丙烯预热温度、反映温度温度的控制是决定丙烯高温氯化收率和装置运转周期的重要因素，不同的温度会有不同的反映类型与反映成果。根据丙烯化学性质以及取代反映机理，当反映温度不不小于400时，丙烯与氯气形成的活化分子比较少，不利于自由基的形成，此时所进行的反映以离子型反映为主，丙烯与氯气起加成反映。反映产物中1,2二氯丙烷含量增大，而氯丙烯含量减少。随着反映温度升高，活化分子不断增长，自由基不断形成，反映

13、逐渐以取代反映为主。反映产物以3氯丙烯为主。当温度高于500后来，从取代反映机理可知：氢原子被夺取的容易限度：烯丙基型叔氢仲氢伯氢CH4乙烯型。温度高了后来，多种活化分子的量相应增长，氯原子取代反映在仲氢与乙烯型氢的取代加快，1氯丙烯、2氯丙烯的量增长。如果温度继续升高，则会发生深度取代反映，甚至氯化物裂解或严重结碳，减少氯丙烯含量，影响生产周期。因此，在反映物料进入反映器前保持合适的温度是极其必要的，我们在反映物料进入反映器前采用预先预热丙烯以控制反映器合适的温度，丙烯预热的目的重要有两方面：第一是增长反映的活化分子量，加快反映速度。第二是保持反映器内稳定的高温。通过经验得知，当反映温度保持

14、在470 500时，反映收率较高。粗氯化物构成较为稳定，氯丙烯含量在7685%之间，氯化物构成与反映温度之间的关系参看图一。2.3.2 原料配比从反映方程式可看出，一分子丙烯与一分子氯气即可反映生成一分子氯丙烯。保持丙烯过量有一种重要的作用就是控制反映温度。由于氯丙烯的生成反映是一种放热反映，且反映又是在高温下进行，反映时放出大量的热，使反映温度升高。避免剧烈燃烧放热导致爆炸着火事故，减少反映结碳，使反映器运营更加稳定。反映生成物过热会产生热裂解而使氯丙烯收率减少，运用过量的丙烯参与反映有移走反映热的作用，便于控制反映温度，以提高氯丙烯收率。同步保持丙烯合适过量，以保证反映有助于向取代方向进行

15、。但丙烯过量太多，会增长回收丙烯的能量消耗。实验中发现，丙烯与氯气之比不不小于3时，结碳现象比较严重，且3氯丙烯在氯化物中含量不不小于73%，当丙烯与氯气之比控制在4.55之间时，3氯丙烯在粗氯化物中含量为80%以上，参看图二。且这些过量的丙烯能带走合适的热量，可保证预热温度达到355395，控制反映温度为490500。2.3.3 反映时间丙烯与氯气在反映器内混合接触后，立即进行反映。为了反映完全应保持一定期间，因反映时间过短氯气不能所有与丙烯在反映器内反映，导致反映后置。成果收率较低；反映时间过长，会加剧二次反映的发生使产物发生分解，或有沉积碳生成。因此，选择反映时间在24秒为宜。2.3.4

16、 丙烯与氯气的混合条件氯丙烯的收率高下和丙烯与氯的混合条件有重要联系。如果丙烯与氯气混合不均匀，氯气局部过浓，会生成二氯丙烯等产物，甚至发生碳化燃烧现象，从而减少氯丙烯收率，甚至要停产清碳而影响正常的生产。此外，两者一经混合即起反映，因此混合气流速度应有一定的控制，从克制结碳反映角度出发，必须满足如下条件：氯气喷出速度70m/s丙烯喷出速度50m/s氯气喷出速度丙烯速度2.3.5 原料纯度丙烯与氯气的纯度对氯丙烯的收率有一定的影响。生产氯丙烯，一方面对丙烯原料规格有一种严格的规定。从反映上看，纯度越高，对生产控制和产品质量都是有利的。但对丙烯纯度规定过高，会使丙烯成本上升。如果丙烯中丙烷含量太

17、高，在反映条件下被氯化为1-氯丙烷、2-氯丙烷，多消耗氯气，并且减少氯化收率，同步它们与氯丙烯沸点很接近，增长了产品分离的困难。氯气的纯度越高，转化率就越高，消耗相应减少。高温氯化使用的氯，应为通过干燥和精制的气态氯，不能使用未经解决的氯气，由于氯气中具有大量杂质，在反映过程中，会浮现累积而增长副反映。氯的含量应为99.6%，干燥后的氯气水份含量应不不小于400ppm，对于氯的干燥剂浓硫酸等腐蚀性介质绝对不容许带入氯中，以免导致严重的后果。2.3.6 反映压力的影响从主反映来看，压力对反映的正常进行影响不大，但对引起副反映起了增进作用。当反映压力超过0.1MPa（表压）时，高沸物的组分增长。并

18、且从定性角度看，结碳现象也处在增长趋势，这表白反映压力的升高增进了聚合反映和分解反映的进行，因而反映器的压力一般在0.08MPa（表压）如下为宜。同步，值得一提的尚有氯气喷嘴压力和丙烯环隙压力保证了一定的丙烯和氯气混合速度，要以通过它们压力差的变化观测到氯化反映和系统的运转状况。三、装置流程简述及岗位划分3.1装置流程简述3.1.1氯化反映工序原料丙烯经预热与原料氯气按一定配比（体积比4.55：1）在管式反映器内进行高温反映，在反映器内生成的反映混合产物从反映器底部出来，依次通过套管换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器，与原料丙烯在换热器内进行热互换，冷却至摄氏零度左右，然后进入冷蒸塔。

19、3.1.2冷蒸工序氯化反映产物进入冷蒸塔，在冷蒸塔内进行气液分离。塔釜液相构成重要为粗氯化物，塔釜用夹套蒸汽加热，控制釜温，目的是减少丙烯在粗产品中的溶解度。塔顶混合气体为丙烯与氯化氢的混合气，塔顶用液态丙烯进行喷淋冷却，控制顶温在35 -35左右，保证有机物不带入水碱洗系统。塔顶气态物质进入水碱洗塔，混合气通过水洗吸取HCL气体后，碱洗中和，再经清水洗涤后，余下气态进入回收工序。塔釜粗氯化物进入精馏系统。3.1.3丙烯回收工序从冷蒸工序出来的丙烯经冷却、压缩、洗涤冷却、压縮、洗涤冷却、冷凝后进入丙烯回收罐循环使用。3.1.4精馏工序粗氯化物先通过脱酸，然后依次经脱轻组份（脱去少量低沸物）与脱

20、重组份（脱去高沸物）后，得到3氯丙烯产品。低沸物与高沸物作为副产品外销给顾客。3.2装置岗位划分氯丙烯生产装置按其工序作用不同分为4个生产岗位和2个辅助岗位，4个生产岗位涉及：氯化岗位、冷蒸岗位、压缩岗位、精馏岗位；2个辅助岗位涉及包装送料岗位、消防系统。其中包装送料岗位为产品包装和输送岗位，消防系统由事业部特设，为事业部各装置提供消防用水。3.2.1氯化岗位从丙烯回收工序送来的液体丙烯分为两股，一股作为反映丙烯，另一股作为控制冷蒸塔塔顶温度的喷淋丙烯。反映丙烯通过调节压力与流量后，依次进入第四、第三、第二、第一换热器，与反映器出来的反映产物进行热互换，预热至355395之间。从盐水车间送来的

21、汽化氯气通过压力调节阀进入氯气缓冲罐，稳定压力0.4Mpa左右，再通过流量调节后与预热的反映丙烯按摩尔比Cl2：C3H6=1：4.55的范畴进入反映器，在反映器内部均匀混合进行反映，控制反映温度在490500范畴的最佳值进行操作。高温下生成的产物（涉及3氯丙烯、1,2二氯丙烷、1,3二氯丙烯、氯化氢、过剩未反映的丙烯及低沸物）如不迅速冷却将发生产物的分解或聚合反映。反映产物依次进入第一、第二、第三、第四换热器，将热量传递给原料丙烯。（产物走管程、预热丙烯走壳程进行逆流换热）反映产物冷却后进入冷蒸塔。3.2.2冷蒸岗位本工序重要有5个塔，其一是冷蒸塔，重要作用是气液分离。此外四个塔的重要作用是吸

22、取氯化氢气体，得到干净的丙烯送入丙烯回收岗位。具体流程分述如下：来自第四换热器的反映产物从冷蒸塔的中部进入，塔内使用加强聚丙烯材质的鲍尔环填料，反映产物在塔内进行气液分离。冷蒸塔顶用液态丙烯进行喷淋冷却，控制塔顶温度在 -30-35左右，保证有机物不带入洗涤系统，塔顶得到丙烯与氯化氢的气态混合物。塔釜用低压蒸汽加热，控制温度在5060之间，以减少丙烯的溶解度，塔釜得到液态的粗氯化物。丙烯和氯化氢混合气体从水洗塔底部进入，经水洗一塔、水洗二塔两塔吸取后，除去大部分氯化氢气体，然后含微量酸气的丙烯气从碱洗塔底部进入进行碱洗，接着经尾洗塔除去夹带的碱液，而后去丙烯回收工序。氯化氢气体在水洗一塔用一次

23、水吸取后到盐酸中间罐，再用酸泵送至盐酸贮罐包装外销。碱洗塔所用的液体烧碱来自烧碱车间，加水配制成1016%的碱液循环吸取微量酸气，当碱液浓度低于10%时，则需将部分碱液排至污水管，再加30%的碱液重新配备成1016%的稀碱液继续循环使用。3.2.3压缩岗位从冷蒸岗位过来的丙烯气体一方面进入一级进口冷却器，经冷却后进入一级进口缓冲罐。经除渣、排水后丙烯气体自罐顶部处进入压缩机一级进口，经压缩机一级压缩后进入一级出口过滤器中，分离油滴后再送入压缩机一级出口洗涤塔，在该塔的下段填料层中与稀碱液充足接触，气体中的氯化氢被稀碱吸取中和，稀碱液通过换热器冷却并循环使用。该系统在中和氯化氢的同步，也冷却压缩

24、气体并将气体中所含的水汽部分冷凝。丙烯气体继续上行进入该洗涤塔上一填料层，在这里气体被水进一步洗涤冷却。然后从塔顶部排出，洗涤水送入冷蒸岗位水、碱洗装置水洗二塔和尾洗塔作洗涤水用，以减少丙烯的流失和用水量。从一级出口洗涤塔塔顶来的丙烯气体进入二级进口缓冲罐分水后进入压缩机二级压缩，丙烯气体经压缩机二级压缩后送到二级出口过滤器，分离油滴后，进入二级出口洗涤塔。在塔中氯化氢被稀碱吸取，稀碱液由循环泵送入冷却器冷却后，持续打循环使用，热量由冷却水带走。丙烯气体从塔顶部排出后送入二级出口冷凝器降温，降温后的丙烯回丙烯回收罐供氯化及冷蒸循岗位环使用。3.2.4精馏岗位由反映工序送来的粗氯化物（3-氯丙烯

25、含量不小于76%）计量后送至脱酸罐，通过脱酸后送入氯精塔，塔顶馏出大部分低沸物，塔釜得到3氯丙烯和高沸物，经计量后再送至DD塔，DD塔顶部馏出含量不小于98.0%的3-氯丙烯产品，放入成品罐。塔釜残液即为DD混剂，间歇排入DD混剂槽，包装外销。3.2.5包装送料岗位从精馏岗位送过来的合格产品，先在贮罐内静止24小时以上，从底部排水排酸至脱酸罐，然后送至氯丙烷车间贮罐，由氯丙烷车间进行成品包装。此外本岗位负责精馏工序的副产品低沸物和DD混剂的包装。3.2.6 消防系统消防系统负责全事业部的消防水供应，一次水自动补水进1700m3的消防水池后，送给4台消防水泵和2台稳压泵自动加压，再经两台电动阀分多路送给全厂各装置备用，当有火警发生时，一打开消防炮和消防栓，消防泵就会自动启动，系统增压到1.2MPa，可有效地扑救火灾，无火警时两台稳压泵自动交替工作，可使系统压力稳压在0.81.0 MPa的压力备用。