1、化工设计实例10000 吨/ 年氯乙酸生产氯化反应装置的设计第一步：查阅资料，了解氯乙酸生产工艺，及关键工艺参数和物料参数。1、工艺过程氯乙酸生产工艺有约 10 种，最常用的工艺是乙酸催化氯化法生产氯乙酸，反应式如下：存在二氯化副反应，二氯化反应是与一氯化反应平行进行的反应。催化剂为硫磺或乙酸酐，采用乙酸酐为催化剂时，中间产物乙酰氯仅催化一氯化反应。乙酸酐催化反应历程：对文献分析决定选用乙酸酐为催化剂。2、工艺参数经文献分析得到：反应温度为 90110催化剂用量为乙酸用量的 5%（质量）氯气用量为乙酸的 110115%（物质的量）一氯化转化率为 80%二氯化转化率为 4%氯化反应时间为 22
2、小时3、物料参数乙酸：相对密度（水为 1）：1.050 凝固点（）：16.7沸点（）：118 3 粘度(mPa.s ）：122(20）20时蒸气压（KPa）：1.5外观及气味：无色液体，有刺鼻的醋味。溶解性：能溶于水、乙醇、乙醚、四氯化碳及甘油等有机溶剂。相容性：材料：稀释后对金属有强烈腐蚀性，316#和 318#不锈钢及铝可作良好的结构材料。国家产品标准号：GB/T 676-2007乙酸在常温下是一种有强烈刺激性酸味的无色液体。乙酸的熔点为 16.6（289.6 K）。沸点 117.9 (391.2 K）。相对密度1.05，闪点 39，爆炸极限 4%17%（体积）。纯的乙酸在低于熔点时会冻结
3、成冰状晶体，所以无水乙酸又称为冰醋酸。乙酸易溶于水和乙醇，其水溶液呈弱酸性。乙酸盐也易溶于水。下为中华人民共和国关于工业乙酸的国家标准：指标名称 指标优等品 一等品 合格品 色度，Hazen 单位（铂- 钴色号）10 20 30乙酸含量，% 99.8 99.0 98.0水分，% 0.15 - -甲酸含量，% 0.06 0.15 0.35乙醛含量，% 0.05 0.05 0.10蒸发残渣，% 0.01 0.02 0.03铁含量（以 Fe 计）， % 0.00004 0.0002 0.0004还原高锰酸钾物质， min 30 5 -乙酸酐：中文名：乙酸酐 外文名：Acetic anhydride
4、别名：乙酐，醋酐，无水醋酸 分子式：C4H6O3 相对分子质量：102.09 化学品类别： 酸酐 管制类型： 乙酸酐(易制毒-2) 储存： 密封阴凉干燥保存 外 观 与 性 状 ： 无 色 透 明 液 体 ， 有 刺 激 气 味 ， 其 蒸 气 为 催 泪 毒 气 。 熔 点 ( )： -73.1 相 对 密 度 （ 水 =1） ： 1.08 沸 点 ( )： 138.6 相 对 蒸 气 密 度 （ 空 气 =1） ： 3.52 分 子 式 ： C4H6O3 分 子 量 ： 102.09 饱 和 蒸 气 压 (kPa)： 1.33(36 ) 燃 烧 热 (kJ/mol)： 1804.5 临 界
5、 温 度 ( )： 326 临 界 压 力 (MPa)： 4.36 闪 点 ( )： 49 爆 炸 上 限 %(V/V)： 10.3 引 燃 温 度 ( )： 316 爆 炸 下 限 %(V/V)： 2.0 溶 解 性 ： 溶 于 乙 醇 、 乙 醚 、 苯 。 1 化 学 性 质易 燃 ， 其 蒸 气 与 空 气 可 形 成 爆 炸 性 混 合 物 ， 遇 明 火 、 高 热 能 引 起燃 烧 爆 炸 。 与 强 氧 化 剂 接 触 可 发 生 化 学 反 应 。 1能 使 醇 、 酚 、 氨和 胺 等 分 别 形 成 乙 酸 酯 和 乙 酰 胺 类 化 合 物 。 在 路 易 斯 酸 存
6、在 下 ，乙 酐 还 可 使 芳 烃 或 烯 径 发 生 乙 酰 化 反 应 。 在 乙 酸 钠 存 在 下 ， 乙 酐与 苯 甲 醛 发 生 缩 合 反 应 ， 生 成 肉 桂 酸 。 缓 慢 溶 于 水 变 成 乙 酸 。 与醇 作 用 生 成 乙 酸 乙 酯 。 2氯 气 ：物质的理化常数:国标编号 23002CAS 号 7782-50-5中文名称 氯英文名称 chlorine别 名 氯气；液氯分子式 Cl2 外观与性状黄绿色有刺激性气味的气体分子量 70.91 蒸汽压 506.62kPa(10.3)熔 点 -101 沸点： -34.5溶解性 易溶于水、碱液密 度 相对密度(水=1)1.
7、47；相对密度(空气1)2.48稳定性 稳定危险标记 6(有毒气体) 主要用途 用于漂白，制造氯化合物、盐酸、聚氯乙烯等乙酰氯：【中文名】氯乙酰氯；一氯乙酰氯【英文名】chloracetylchloride【CAS 号】79-04-9【分子式】C2H2CL2O【分子量】112.94【密度】1.4202【熔点】-21.77【沸点】107【折射率】1.4541【毒性 LD50】大鼠经口 120【性状】无色液体，有刺激气味。【溶解情况】溶于丙酮，与乙醚混溶。【用途】用于制备氨基酸和其他有机合成。多种药物如利眠宁、安定、硝基安定、利多卡因、益康唑等中间体。有机合成试剂，如氨基保护，制取 N-氯乙酰基保
8、护的氨基酸衍生物。【备注】凝固点-21.77。化学性质活泼。遇水分解。对皮肤、眼睛、粘膜和呼吸道有伤害，高浓度时可导致失明或死亡。氯乙酸：氯乙酸*简 介中文名称：氯乙酸英文名称：Chloroacetic acid别名名称：一氯醋酸 氯醋酸 一氯乙酸 无水氯乙酸 TZR-701 阻燃润滑剂 异氰尿酸蜜胺盐 氯代乙酸 氯乙酸溶液更多别名： monochloroacetic acid分 子 式：C2H3ClO2分 子 量：94.5氯乙酸编号 CAS 号：79-11-8氯乙酸物性数据1. 性状：无色或淡黄色结晶，有刺激性气味。2. 密度(g/mL,60/4)：1.5803. 相对蒸汽密度(g/mL,空
9、气=1)：3.264. 熔点(C)：63( 型)，56.2( 型)，50.2( 型)5. 沸点(C,常压)：189.46. 折射率(60C)：1.43307. 黏度(mPas,65C)：2.2258. 闪点(C)：1269. 蒸气压(kPa,71.51C)：0.6710. 蒸发热(KJ/mol,13.3kPa,130C)：54.411. 熔化热(KJ/mol,61C)：19.312. 熔化热(KJ/mol,56C)：18.813. 熔化热(KJ/mol,51C)：15.914. 燃烧热(KJ/mol,固)：726.415. 电导率(S/m,60C)：1.410-616. 爆炸下限(%,V/V)
10、：817. 溶解性：易溶于水、醇、苯、氯仿和醚等。25时在 100g 水、甲醇、*中氯乙酸的溶解度分别为 510g，350g，190g。18. 常温折射率(n25)：1.43306019. 常温折射率(n20)：1.43515520. 相对密度(25，4)：1.3776321. 相对密度(20，4)：1.40434022. 气相标准声称热(焓)( kJmol-1) ：-435.223. 晶相标准声称热(焓)( kJmol-1)：-510.5氯乙酸*毒理学数据1、急性毒性：口服- 大鼠 LD50：760 mg/kg;皮下- 小鼠 LC50：250mg/kg;豚鼠经口 LD50 为 80mg/kg
11、。2、属中等毒类。本品腐蚀性和刺激性强，有毒，附着皮肤上时能引起烧伤、坏疽、并伴有剧痛。接触本品酸雾引起眼部疼痛、流泪、羞明、结膜充血和上呼吸道刺激症状。二氯乙酸：中文名】二氯乙酸；二氯醋酸【英文名】dichloroacetic acid【分子式】C2H2Cl2O2【分子量】128.94【密度】1.5634【熔点】9.7，-4【沸点】193194【折射率】1.4658【毒性 LD50】大鼠经口 2820【性状】无色液体。【溶解情况】溶于水、乙醇和乙醚。【用途】用于有机合成和制药物、染料等。氯化氢：中文名】氯化氢【英文名】hydrogen chloride【CAS 号】【分子式】HCl【分子量】
12、36.5【密度】1.6392（0），相对密度 1.268（空气=1）【熔点】-111【沸点】-85【性状】无色气体，有刺激性气味。【溶解情况】易溶于水，也溶于乙醇和乙醚等。水溶液称为盐酸。【用途】用于制盐酸、氯化物，并用作有机化学的缩合剂等。【制备或来源】由氢气和氯气直接化合，或由食盐与浓硫酸共热而得。【备注】干燥氯化氢的性质不活泼，对锌、铁等金属无作用。第二步：过程流程图第三步：物料衡算、能量衡算氯乙酸 4160kg假定：98%4250kg=44.97kmol/a=1.87kmol/h乙酸 2.337kmol/h乙酸酐 0.1168kmol/h氯气：2.687kmol/h第四步：物料流程图第五步：带控制点的工艺流程图第六步：管道仪表流程图第七步：反应器的计算第八步：反应器的设计第九步：装配图及零件图第十步：车间布置图第十一步：管道布置图第十二步：管段图第十三步：设计说明书
