生產(chǎn)甲烷氯化物的氯化反應(yīng)器設(shè)計(jì)研究

【摘要】：中國(guó)傳統(tǒng)的甲烷氯化物生產(chǎn)工藝是甲烷法，即由甲烷熱氯化生成四種甲烷氯化物。其生產(chǎn)工藝消耗高，CH_3Cl、CH_2Cl_2的產(chǎn)品比例不易調(diào)節(jié)，四氯化碳產(chǎn)品的比例高，用途受限制，而目前國(guó)內(nèi)外大多采用甲醇法甲烷氯化物生產(chǎn)工藝，甲烷法面臨著淘汰的危險(xiǎn)。正因?yàn)槿绱?，四川鴻鶴化工股份有限公司引進(jìn)西班牙阿拉貢公司(實(shí)為杜邦)的甲醇法甲烷氯化物生產(chǎn)技工藝技術(shù)，該技術(shù)分為兩步，第一步甲醇與氯化氫反應(yīng)生成一氯甲烷和水，第二步一氯甲烷和氯在高溫高壓下反應(yīng)生成二氯甲烷、三氯甲烷和少量的四氯化碳。由于對(duì)反應(yīng)器的反應(yīng)機(jī)理及反應(yīng)器的計(jì)算長(zhǎng)度存在爭(zhēng)議，所以本文先對(duì)該反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)過程及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析，最后著重對(duì)高壓氯化反應(yīng)進(jìn)行研究核算，對(duì)高壓氯化反應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算，計(jì)算出反應(yīng)器的長(zhǎng)度。經(jīng)過計(jì)算證明反應(yīng)器的長(zhǎng)度是足夠的，反應(yīng)是安全的。同時(shí)也正證明本文的計(jì)算方法是正確的。 本文采用MdE公司推薦的動(dòng)力學(xué)模型，用于高壓管式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)，經(jīng)過計(jì)算證實(shí)所有加入反應(yīng)器的氯大約在反應(yīng)器最初幾米處已完全反應(yīng)。而反應(yīng)器的長(zhǎng)度取為80米，這個(gè)理念是基于安全考慮，是因?yàn)槿绻形赐耆磻?yīng)的氯存在于反應(yīng)器中，則在隨后的工藝操作中有可能形成潛在的爆炸性蒸汽。 結(jié)果證明鴻化甲烷氯化物裝置選用的反應(yīng)器是合適的。 在甲烷氯化物氯化反應(yīng)過程中含有三個(gè)完全反應(yīng)。 生產(chǎn)甲烷氛化物的氛化反應(yīng)器設(shè)計(jì)研究 CI+C12一CZ+HCI(l) CZ+C12一C3+HCI(2) C3+C12一C4+HCI(3) 其中:CI=CH3CI，CZ=C HZC12，C3=CHC13，C4=CCh 推薦的動(dòng)力學(xué)模型是一個(gè)二級(jí)反應(yīng)模型，根據(jù)冪函數(shù)定律動(dòng)力學(xué)方程，即， 每個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)速率可表達(dá)如下: rl=k一[C:][C12] 幾=kZ[CZ][C12] f3=k3[C3][C12] 按阿累尼烏斯方程，kl，場(chǎng)和場(chǎng)可表達(dá)如下: ki=Ai exP[一Ei/(盯)] 關(guān)鍵詞:甲烷氯化物氯化反應(yīng)器設(shè)計(jì) 【關(guān)鍵詞】：甲烷氯化物 氯化反應(yīng)器 設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：四川大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：TQ222
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-8
• 1 引言8-10
• 2 世界甲烷氯化物生產(chǎn)工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)10-33
• 2．1 世界甲烷氯化物生產(chǎn)工藝的現(xiàn)狀10
• 2．2 市場(chǎng)預(yù)測(cè)10-29
• 2．2．1 概述10-11
• 2．2．2 產(chǎn)品用途11
• 2．2．3 國(guó)外甲烷氯化物供需狀況和發(fā)展趨勢(shì)11-21
• 2．2．4 國(guó)內(nèi)甲烷氯化物供需狀況及需求預(yù)測(cè)21-29
• 2．3 工藝技術(shù)方案29-33
• 2．3．1 原料路線確定的原則和依據(jù)29-30
• 2．3．2 甲醇法國(guó)內(nèi)外工藝概況30-33
• 3 鴻化公司30kt／a CMS裝置技術(shù)簡(jiǎn)介33-36
• 3．1 總則33
• 3．2 一氯甲烷生產(chǎn)33-34
• 3．3 一氯甲烷的精制、洗滌34
• 3．4 一氯甲烷氯化34-35
• 3．5 產(chǎn)品精制35-36
• 4 一氯甲烷高壓氯化反應(yīng)相態(tài)分析36-43
• 4．1 概述36
• 4．2 反應(yīng)混合物真實(shí)臨界參數(shù)的計(jì)算36-40
• 4．2．1 采用Chueh-Prausnitz方法計(jì)算混合物的臨界溫度—T_(CT)37-38
• 4．2．2 采用Chueh-Prausnitz方法計(jì)算混合物的臨界體積—V_(CT)38-39
• 4．2．3 采用Chueh-Prausnitz方法計(jì)算混合物的臨界壓力—P_(CT)39-40
• 4．3 管式反應(yīng)器的進(jìn)口組成及每種物質(zhì)的臨界參數(shù)40-41
• 4．4 管式反應(yīng)器的出口組成41
• 4．5 反應(yīng)器進(jìn)出口臨界點(diǎn)的比較41-42
• 4．6 相態(tài)分析42-43
• 5 對(duì)反應(yīng)器的模擬計(jì)算43-56
• 5．1 說明43-45
• 5．1．1 動(dòng)力學(xué)模型43-45
• 5．1．2 動(dòng)力學(xué)參數(shù)的估算45
• 5．2 求解反應(yīng)器45-50
• 5．2．1 動(dòng)力學(xué)參數(shù)45-48
• 5．2．2 反應(yīng)器出口反應(yīng)物濃度的計(jì)算48-50
• 5．3 反應(yīng)器出口混合物溫度的計(jì)算50-54
• 5．3．1 在0到0.4米反應(yīng)器中反應(yīng)所放出的熱量的計(jì)算50-51
• 5．3．2 0.4米處混合物的混合熱容51-54
• 5．3．3 該段反應(yīng)器出口處的溫度為54
• 5．4 在該段反應(yīng)器出口處的體積計(jì)算54-56
• 5．4．1 選擇狀態(tài)方程54-55
• 5．4．2 計(jì)算出口處的混合體積55
• 5．4．3 計(jì)算出口處的密度55
• 5．4．4 計(jì)算機(jī)迭代計(jì)算55-56
• 6 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-58
• 攻讀工程碩士期間發(fā)表論文情況58-76
• 致謝76-77
• 聲明77

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