EP专题之ECH(二)负压容器3

    2010年9月29日讯：环氧氯丙烷国标编号61052、CAS号106-89-8，英文名称：3-Chloro-1,2-epoxypropane；Epichlorohydrin。别名：3-氯-1,2-环氧丙烷。外观为无色油状液体，有氯仿刺激气味；分子量92.52、蒸汽压1.8kPa/20℃、闪点：34℃；熔点-25.6℃、沸点117.9℃；微溶于水，可混溶于醇、醚、四氯化碳、苯。密度：相对密度(水=1)1.18(20℃)、相对密度(空气=1)3.29。主要用于制环氧树脂，也是一种含氧物质的稳定剂和化学中间体。环氧氯丙烷最早于1854年，由Berthelot用盐酸处理粒甘油，然后用碱液水解时首先发现的。20世纪60年代前后，为适应环氧树脂生产发展的需求，环氧氯丙烷开始以氯丙烯为原料，作为主要产品进行生产。目前工业上环氧氯丙烷的生产方法，主要有丙烯高温氯化法和醋酸丙烯酯法，以及较为环保的甘油法。前者由美国Shell公司1948年，首次开发成功并应用于工业化生产，当前世界上90%以上采用该方法进行生产；中者由前苏联科学院以及日本昭和电工公司，于20世纪80年代分别开发成功；后者2007年前后工业化应用。专家表示，国内环氧氯丙烷基本用于制备环氧树脂，哪么其生产过程中如何节能减排，质量控制有何新法，其它应用拓展怎样，业内同样是十分关心的。这位专家就此对于最新进展，作了较为详细的情况介绍。　　　　2、反应运率方程与反应时间　　　　(1)皂化反应预反应　　　　在反应(2)、(3)中它们属于平行反应，1，3-二氯丙醇在预反应过程中很快反应完毕，皂化塔中的反应主要是2，3-二氯丙醇的进一步转化，因此主要考察2，3-二氯丙醇的反应转化率与反应时间的关系。据专家介绍，2，3-二氯丙醇在预反应器生成环氧氯丙烷为一级反应，其反应速度式可以写成：C=C0•exp(-kt)。其中：C为预反应器出口2，3-二氯丙醇的浓度，mol/L；C0为预反应器进口2，3-二氯丙醇的浓度，mol/L；k=A•exp(B/RT)为速度常数，L/(mol•min)；A、B为常数；T为温度，K；R为常数，,cal/(mol•K)；t为反应时间，min。预反应出口的ECH转化率为50%来设计预反应的停留时间。在温度为70℃时，停留时间t为1.34s。　　　　(2)皂化反应　　　　2，3-二氯丙醇在皂化塔生成环氧氯丙烷仍为一级反应，但是因为皂化塔有n块塔盘，实现了n次完全混合，分为n段反应，故其反应速度方程为：1-X=1/(1+kt)n。其中：X为2，3-二氯丙醇的转化率；k为速度常数，Aexp(B/RT)，L/mol•min；A、B为常数；T为温度，K；R为常数(cal/mol•K)；t为反应时间，min；n为皂化塔塔板数。据专家介绍，在转化率达到99.9%的情况下，满足方程式(1+kt)n=1000，操作温度为90.7～101.1℃，此时k=1.1557(min-1)，以31块塔板数计算，可得停留时间12.96s。　　　　(三)反应器设计　　　　在装置生产能力满足3万t/a的前提下，据专家介绍，可据反应速率方程和已知的工艺条件，确定反应器的一些其他设计数据。　　　　1、皂化反应预反应器　　　　在预反应器内主要的目的：一是氯醇溶液与石灰乳液充分混合，二是混合过程中使氯醇反应的转化率达到50%，同时减少返混现象、体现活塞流反应器的性能。预反应器进料量在200m3/h，流体粘度为1.41mPa•s，设计需要满足雷诺数>105，停留时间在1.34s左右。据专家介绍，另外因为石灰乳为泥浆物、应防止堵塞，尽量采取结构简单、易于清洗的反应结构。预反应器一般采用圆筒型的容器，直径DN250、长度为1035mm的管式反应器可满足要求，流速为1.57m/s，停留时间为1.33s。　　　　2、皂化塔　　　　皂化塔提馏段采用板式塔板塔，既有利于快速用蒸汽将ECH从皂化塔塔顶蒸出，抑制甘油的产生，又利于避免石灰乳的结垢。同时由于采用了负压操作，工艺条件与正压条件下相比发生了变化，气速、操作温度、压力的改变决定了皂化塔的设备尺寸的变化。据专家介绍，皂化塔设计的已知工艺条件为：进料量，200m3/h；操作压力：塔顶-0.04MPa，塔釜0MPa；操作温度：塔顶90℃，塔釜101℃；塔板类型，精馏段：填料塔，提留段：筛板塔；碱倍率1.2；回流比3.0；停留时间>12.96s。根据上述条件，得到3万t/aECH装置皂化塔内物料平衡表(见表1)。

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