合成氯苯精馏工序工艺设计开题报告

1. 研究目的与意义

氯苯又称氯代苯，是一种有机化合物，常温下是无色液体，性质稳定，不易受空气、水分和光的作用，长时间煮沸也不发生分解，其分子式为c₆h₅cl，熔点为-45.6℃，沸点是132.2℃，相对密度为1.107（20/4℃），折光率为1.5248，闪点为23℃，自燃点637.83℃，具有苦杏仁气味又带有轻微的麻醉性，易燃，在空气中的爆炸极限为1.83-9.23%（体积）。氯苯对人体又不小的危害性，尤其是对皮肤和上呼吸道有刺激作用，可以抑制中枢神经，同时对肝脏、肾脏及造血系统有不良影响。若氯苯慢性中毒，会引起头痛、头晕、精神不振、消化不良等症状。所以对工作场所有特殊要求，其最高容许浓度为350mg/m，通风设计浓度50ppm，嗅觉阀浓度0.21ppm，最大排放浓度为150 mg/m³。

在第一次世界大战期间，氯苯主要用来生产军用炸药所需的原料苦味酸。在1940年到1960年间，氯代苯大量用于生产滴滴涕(ddt)杀虫剂。然而在1960年后，因ddt化学性质稳定常温下不易分解，对环境污染过于严重，逐渐被高效低残毒的其他农药所取代，这导致氯苯的需求量日趋下降。目前，氯苯作为基础的工业试剂，主要用做乙基纤维素和许多树脂的溶剂，并且多用于生产各种其他苯系的中间体，例如邻硝基氯苯、2，4-二硝基氯苯、对硝基氯苯、1，4-二氯苯、邻二氯苯、酚、苯胺等，这些化合物在颜料、染料、医药、橡胶添加剂等工业生产中发挥重要作用。同时，氯苯类化合物（氯苯、二氯苯、三氯苯、四氯苯、五氯苯和六氯苯等）是非天然化合物，物理化学性质稳定，不易分解，常应用于农药、染料、医药、塑料及日用化工产品的生产产业，同时还可用于白蚁的防治、脱油脂溶剂、润滑油添加剂、特种工程塑料的功能性助剂等方面。其中比较重要的是具有同分异构体二氯苯，对二氯苯和邻二氯苯，均被广泛应用于农药、染料、医药、塑料及日用化工产品的生产中，也能作特殊目的溶剂、抗锈剂等。此外，氯苯还可以作为廉价而有效的氧化剂，在不含氧原子的氧化剂研究领域，用“钯/配体催化活化氯苯”把乙醇选择性氧化为羰基化合物的研究已取得成果，在这一领域的工业应用也必将进一步推动氯苯工业的发展。目前，全球主要的氯化苯生产国分别是：中国、美国、法国、德国、意大利和日本，其中中国氯化苯生产能力最大，约为50万吨，占全球氯化苯总产能的一半以上。

目前较为主流的氯苯生产工艺主要有2种，分为氧氯化法和直接氯化法：

2. 研究内容与预期目标

本设计采用苯与氯气在FeCl3催化、较高反应温度下，连续氯化得氯化液，再经水洗、中和、粗馏、精馏除去过量苯和多氯苯而得到成品氯化苯。反应放出的氯化氢用水吸收制成盐酸；多氯苯回收为邻、对二氯苯。

预期目标：完成有关该产品的生产方法的文献综述，通过对不同生产方法的论证寻找合适的生产方式，并对确定的设计方案予以充分的叙述和说明；同时完成工艺过程的物料、能量衡算及工艺计算，并根据计算结果进行设备选型，并制定各单元设备的自控方案；并绘制工程图纸，对车间及设备进行布置。

3. 研究方法与步骤

通过查阅文献资料，了解氯苯产品生产方法，以及其产品的提纯工艺。通过对比分析的不同的工艺方案，确定本设计的工艺为直接氯化法生产氯苯。计算苯与氯苯分离的物料衡算、热量衡算、管路设计等工艺计算；根据计算结果进行设备选型，并确定精馏塔及其辅助设备（存储罐、泵）的尺寸和类型，以及连接管路的直径、安装高度和安装位置以及车间和厂房的建筑尺寸等。根据工艺操作条件制定单元设备的自控方案。依据苯-氯苯精馏段的设备布置要求确定车间布置方案。依据工艺计算的结果，通过手绘画出苯-氯苯精馏车间物料流程图、带控制点的工艺流程图、设备设计条件图、设备平面及立面布置图、车间设备布置图等。

4. 参考文献

[1] 时均，汪家鼎，余国琮等. 化学工程手册.北京：化学工业出版社，1996

[2] 梁凤凯，舒均杰. 有机化工生产技术.化学工业出版社，2003

[3] 潭蔚. 化工设备设计基础. 天津: 天津大学出版社，2000

5. 工作计划

（1）2022年12月27日-2022年3月11日：查阅资料，汇总氯苯在农药、染料、医药、塑料等方面中的应用，以及涉及化合物的物性参数，编写文献综述，寻找最为合适的生产方式，完成开题报告；

（2）2022年3月14日-2022年3月25日：通过确定生产方法，计算苯与氯苯分离的物料衡算、热量衡算、管路设计等工艺计算，进行反应及精馏阶段的初步工艺设计；

（3）2022年3月28日-2022年4月22日：依据初步设计的工艺参数，进行详细的物料、热量衡算及工艺计算，并通过计算结果进行设备选型；