甲醇氢氯化法合成甲烷氯化物的工艺设计(9)
6.1.2 设计条件
(1) 生产能力：每8000小时15000吨甲烷氯化物
(2) 反应物组成：
氯化氢（体积％）：HCl 94% 氮气1.5% 二氧化碳2.0% 水2.5%
工业甲醇组成，（体积%）：甲醇 96.5% 二氧化碳2.0% H2O 1.5%
(3) 甲烷氯化物溶液产品组成，%（质量）：
一氯甲烷 48% 二氯甲烷 35% 三氯甲烷 14% 四氯化碳 3%
(4) 反应尾气组成，%（体积）：
(5) 其他工艺参数（均按每小时计）
反应器中原料气体的配比（摩尔比）：CH3OH：HCl=0.95~1.0：1.0
反应温度：60~135℃
6.2 物料衡算（均以每小时计）
物料衡算主要是根据设计任务计算出主、副产品的产量、废物排出量或三废生成量；计算出原材料消耗定额和消耗量；为能量衡算提供依据；为设备或装置的设计或选型提供量化的依据等。本设计中涉及到的物料衡算为整个生产系统的物料衡算、物料衡算校核及各个设备如反应器、吸收塔和干燥塔等主要设备及相关辅助设备的的物料衡算。其主要的工艺参数以现有的二氯甲烷生产系统作为基准，而主要的计算依据是质量守恒定律。
6.2.1 物料流程图
1－甲醇进料 2－氯化氢进料 3－混合气进料 4－反应气进料 5－冷凝器体进料
6－循环液进料 7－塔顶气相进料 8－塔底气相输料 10－气相进料
11－气相进料12－尾气出料
图6.1 物料衡算流程图
以单位时间为基准，按年工作330天，每天24小时，每小时甲烷氯化物产量为：
6.2.2主要设备物料衡算
1．计算依据：
(1) 甲烷氯化物产量：1893.94Kg/h. 其中：
一氯甲烷=1893.94×48%=909.09Kg/h，即18.01kmol/h
(2) 原料组成：CH3OH 96.5% HCl 94.0%
(3) 反应器原料进料比（摩尔比）
CH3OH:HCl=1.0:1.1
(4) 出反应器的比例
CH2Cl2:CHCl3=1:0.4（质量比）
(CHCl3+CCl4)/CH2Cl2=0.48（摩尔比）
(5) 操作压力 0.1~0.6MPa（表压）
(6) 反应器进口气体温度 60oC，出口温度135oC
2. 甲醇氢氯化法的化学反应
甲醇蒸汽和氯化过程分离出来的氯化氢气体在氢氯化反应器内通过催化剂-ZnCl 溶液，在温度145℃下，甲醇与氯化氢反应生成一氯甲烷和水。反应方程式如下：
3. 反应器的物料衡算
（1） 氢氯化反应器物料衡算：=80%×98%=0.784
设进口甲醇a kmol/h,进口氯化氢b kmol/h
（2）氯化反应器物料衡算：
衡算方法采用元素守衡法——在化学反应前后元素的种类没有改变，各元素的原子总数也无增减。所以在化学反应前后各元素的质量保持不变，这就是说，在化学反应前后各元素质量守恒。该抓住反应前后碳元素和氯元素质量守恒这一点去进行分析、求解，就是一种行之有效的快捷解法。
图6.2 氯化工段物料衡算
设进口氯气为X kmol/h,出口氯化氢Y kmol/h
由元素守恒法，可得：
Cl元素守恒 18.37+2X=2×7.96+3×2.27+0.38×4+Y
H元素守恒 3×18.37=2×7.96+2.27+Y
可解得： X =21.4kmol/h Y=36.92 kmol/h