第6頁/共6頁沈陽化工學院畢業(yè)設計(論文)開題報告

畢業(yè)設計題目：年產4200噸環(huán)氧氯丙烷車間氯丙烯合成工段工藝設計

指導教師：

院系：科亞學院

專業(yè)班級：科化工0401班

學號：

姓名：

日期：20__年3月7日

1、環(huán)氧氯丙烷的物理、化學性質

環(huán)氧氯丙烷(EC)英文名：3-Chloro-1，2-epo_ypropane;Epichlorohydrin。分子式：C3H5ClO，分子量：92.52，熔點-25.6℃，沸點117.9℃，相對密度(水=1)：1.18(20℃)，相對密度(空氣=1):3.29，飽和蒸汽壓(kPa)：1.8(20℃)，自燃點415℃，折射率(nD20)1。438。微溶于水，可混溶于醇、醚、4氯化碳、苯。無色油狀液體，有氯仿樣刺激氣味。用于制環(huán)氧樹脂，也是1種含氧物質的穩(wěn)定劑和化學中間體易燃其蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，遇明火、高溫能引起分解爆炸和燃燒。若遇高熱可發(fā)生劇烈分解，引起容器破裂或爆炸事故。

2、環(huán)氧氯丙烷的生產原料及主要產品

環(huán)氧氯丙烷是1種重要的有機化工原料和精細化工產品，用途10分廣泛。以它為原料制得的環(huán)氧樹脂具有粘結性強，耐化學介質腐蝕、收縮率低、化學穩(wěn)定性好、抗沖擊強度高以及介電性能優(yōu)異等特點，在涂料、膠粘劑、增強材料、澆鑄材料和電子層壓制品等行業(yè)具有廣泛的應用。此外，環(huán)氧氯丙烷還可用于合成甘油、甘油炸藥、玻璃鋼、電絕緣品、表面活性劑、醫(yī)藥、農藥、涂料、膠料、離子交換樹脂、增塑劑、(縮)水甘油衍生物、氯醇橡膠等多種產品，用作纖維素酯、樹脂、纖維素醚的溶劑，用于生產化學穩(wěn)定劑、化工染料和水處理劑等。

1原料：丙烯

丙烯的化學結構式：CH2=CHCH2OH。物理性質:：無色透明液體，熔點：-129，沸點：97。1，閃點：28，密度(20)：0。854，折光率：1。4135。。

用途:：丙烯醇是醫(yī)藥，農藥和香料的中間體。主要的衍生物及其用途為:用于合成環(huán)氧氯丙烷、甘油、1，4-丁2醇以及烯丙基酮，生產增塑劑和工程塑料等重要有機合成原料。此外，其碳酸鹽可以做光學樹脂、安全玻璃和顯示屏，其醚可以做聚合物的增黏劑等。

2主要產品：環(huán)氧樹脂

目前我國的環(huán)氧氯丙烷主要用于生產環(huán)氧樹脂，其消費比例為環(huán)氧樹脂占85%，合成甘油占7%，氯醇橡膠占2%，其他如溶劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑、阻燃劑、油田化學品、水處理劑等占6%

3、環(huán)氧氯丙烷工藝生產方法及選擇

目前，工業(yè)上環(huán)氧氯丙烷的生產方法主要有丙烯高溫氯化法和乙酸丙烯酯法兩種。

丙烯高溫氯化法是工業(yè)上生產環(huán)氧氯丙烷的經典方法，由美國Shell公司于1948年首次開發(fā)成功并應用于工業(yè)化生產。目前，世界上90%以上的環(huán)氧氯丙烷采用此法進行生產。其工藝過程主要包括丙烯高溫氯化制氯丙烯，氯丙烯與次氯酸化合成2氯丙醇，2氯丙醇皂化合成環(huán)氧氯丙烷3個反應單元。

4、工藝流程敘述

(1)丙烯高溫氯化法：

(1)丙烯高溫氯化制氯丙烯

丙烯與氯氣經干燥、預熱后以摩爾比4～5:1混合進入高溫氯化反應器，短時間(約3s)內進行反應，生成氯丙烯和氯化氫氣體。精制后得氯丙烯產品，同時副產D-D混劑(1，2-2氯丙烷和1，3-2氯丙烯)，氯化氫氣體經水吸收后得到工業(yè)鹽酸。

CH2=CHCH2+Cl2→CH2=CHCH2Cl+HCl

(2)氯丙烯次氯酸化合成2氯丙醇

氯氣在水中生成次氯酸(或采用介質叔丁醇和氯氣在NaOH溶液中反應生成叔丁基次氯酸鹽，該鹽水解生成次氯酸，叔丁醇循環(huán)使用)，次氯酸與氯丙烯反應生成2氯丙醇(過程中2氯丙醇濃度1般控制在4%左右)。

2CH2=CHCH2Cl+2HOCl→ClCH2CHClCH2OH+ClCH2CHOHCH2Cl

2，3-2氯丙醇，70%)(1，3-2氯丙醇，30%)

(3)2氯丙醇皂化合成環(huán)氧氯丙烷

2氯丙醇水溶液與Ca(OH)2或NaOH反應生成環(huán)氧氯丙烷。

(3)2氯丙醇皂化合成環(huán)氧氯丙烷

2氯丙醇水溶液與Ca(OH)2或NaOH反應生成環(huán)氧氯丙烷。

ClCH2CHClCH2OH+ClCH2CHOHCH2Cl+1/2Ca(OH)2→

ClCH2CHClCH2OH+ClCH2CHOHCH2Cl+1/2Ca(OH)2→

丙烯高溫氯化法的特點是生產過程靈活，工藝成熟，操作穩(wěn)定，除了生產環(huán)氧氯丙烷外，還可生產甘油、氯丙烯等重要的有機合成中間體，副產D-D混劑(1，3-2氯丙烯和1，2-2氯丙烷)也是合成農藥的重要中間體。缺點是原料氯氣引起的設備腐蝕嚴重，對丙烯純度和反應器的材質要求高，能耗大，氯耗量高，副產物多，產品收率低。生產過程產生的含氯化鈣和有機氯化物污水量大，處理費用高，清焦周期短。

(2)乙酸丙烯酯法

前蘇聯(lián)科學院與日本昭和電工均開發(fā)了利用乙酸丙烯酯為原料生產環(huán)氧氯丙烷的生產工藝。前蘇聯(lián)是采用先氯化后水解工藝，昭和電工則采用先水解后氯化工藝。其工藝過程主要包括合成乙酸丙烯酯，乙酸丙烯酯水解制烯丙醇，合成2氯丙醇以及2氯丙醇皂化生成環(huán)氧氯丙烷4個反應單元。

(1)在鈀和助催化劑作用下，丙烯與氧在溫度160～180℃、壓力0。5～1。0MPa，乙酸存在下反應生成乙酸丙烯酯。

CH2=CHCH2+1/2O2+CH3COOH→CH2=CHCH2OCOCH3+H2O

(2)在溫度60～80℃、壓力0。1～1。0MPa下，以強酸性陽離子交換樹脂為催化劑，乙酸丙烯酯經水解反應生成烯丙醇。

CH2=CHCH2OCOCH3+H2O→CH2=CHCH2OH+CH3COOH

(3)在溫度0～10℃，壓力0。1～0。3MPa條件下，烯丙醇與氯通過加成反應生成2氯丙醇。

CH2=CHCH2OH+Cl2→CH2ClCHClCH2OH

(4)2氯丙醇與氫氧化鈣發(fā)生皂化反應生成環(huán)氧氯丙烷。

CH2ClCHClCH2OH+1/2Ca(OH)2→CH2—CHCH2Cl+1/2CaCl2+H2O

與傳統(tǒng)的丙烯高溫氯化法相比較，乙酸丙烯酯法具有以下優(yōu)點：(1)避免了高溫氯化反應，反應條件溫和，易于控制，不結焦、操作穩(wěn)定，丙烯、氫氧化鈣和氯氣的用量大大減少，反應副產物和含氯化鈣廢水的排放量也大大減少。(2)開發(fā)了丙烯醇的氯化加成反應系統(tǒng)，成功地將氧引入環(huán)氧化物中，首次實現(xiàn)了由氧氧化代替氯氧化的技術，減少了醚化副反應，提高了系統(tǒng)的收率。(3)工藝過程無副產鹽酸產生。(4)可以較容易獲得目前技術還不能得到的高純度烯丙醇。主要缺點是工藝流程長，催化劑壽命短，投資費用相對較高。

丙烯高溫氯化法和乙酸丙烯酯法各有優(yōu)缺點，其主要技術指標比較見表1。

表1高溫氯化法與乙酸丙烯酯法的主要技術指標比較

名稱

高溫氯化法

乙酸丙烯酯法

原料消耗(以100%計)/t·t-1

丙烯

0。66

氯氣

2。10

0。89

氫氧化鈣

1。12

0。6