化工设计第7章化工过程分析,安全工程与生态工业系统(已改无错字)
2022-10-14 12:28:01 本页面
【正文】 统 ） 集成网络的建立的案例与基本方法。 工业生态系统 化工过程设计概论 一、化工内部工业生态系统及其集成网络的建立（产业内部 子系统过程集成 网络） • 现以氯元素利用高效化为例 ， 说明如何按原子经济性（或资源节约型）准则，去确定化工产业内部生态系统的过程集成的方法。 首先由一个典型的 氯元素的循环利用 案例 —— 以氯乙烯的生产开始讨论研究 。 • （一 ). 由简单过程集成达到提高氯原子的应用效率的事例 目前每年需生产 数十亿磅的氯乙烯 ， 大约一半的产品是通过乙烯的直接氯化产生的。 乙烯与氯分子反应生成二氯乙烯（ EDC）， EDC再热解，生成氯乙烯和盐酸 。 化工过程设计概论 典型的 氯元素的循环利用案例 —— 首先以氯乙烯的生产开始讨论研究。 在这个合成路线中， 每生成 1mol的氯乙烯，便有 1mol盐酸生成 。也就是说， 单由这工艺生产氯乙烯， 约有一半最初的氯反应后，没有进入期望的产品中，而是在废酸中。 ClH2CCH2Cl Cl2 + H2C=CH2 ClH2CCH2Cl H2C=CHCl+HCl 化工过程设计概论 典型的 氯元素的循环利用案例 —— 首先以氯乙烯的生产开始 讨论研究。 通过上述这二个反应途径集成 ， 废盐酸被作为原料加以利用，达到了所有的氯分子均被利用 ， 与乙烯结合生成了氯乙烯。这两个工序的集成得到了乙烯生产的有效设计方案。 如果将乙烯的直接氯化过程中得到的 废盐酸作为乙烯氧氯化的原料 ， 继续进入第二个工艺中，盐酸、乙烯和氧气一起 又生成氯乙烯 。 HCl+H2C=CH2+ H2C=CHCl + H2O 化工过程设计概论 直接氯化 Cl2 + H2C=CH2→ClH 2C－ CH2Cl ClH2C－ CH2Cl →H 2C=CHCl + HCl 氧氯化 HCl + H2C=CH2 + → H2C=CHCl + H2O 乙烯 乙烯 H2C=CHCl H2C=CHCl HCl Cl2 图 .乙烯直接氯化的 副产物氯化氢 可作为 氧氯化反应 的原料； 将两过程耦合操作可高效使用氯 (没有废酸 ,清洁生产 ) 化工过程设计概论 通过将几个 异氰酸酯生产过程结合到氯乙烯生产网络中 ，形成了更为广泛的氯元素高效利用网络的案例 • 在异氰酸酯生产 中，氯分子与一氧化碳反应生成碳酰氯 （ 光气 ）， RNH2+COCl2 CO+Cl2 然后， 光气与胺类反应生成异氰酸酯 ，同时 生成盐酸 ： COCl2 RNCO+2HCl 化工过程设计概论 • 异氰酸酯 常用于氨基甲酸乙酯的生产， 盐酸可以循环利用。 异氰酸酯工序反应的关键特征是在于氯并未出现在最终产物 中。 • 因此，氯可以无消耗地经历整个系统， 氯气转变为盐酸，又可继续转化为含有氯的最终产品如氯乙烯。 这样类似的一个含异氰酸酯和氯乙烯的氯化氢生产网络已经在美国的墨西哥湾地区建立起来， 这个网络如图所示。 （二 )、 氯乙烯 与异氰酸酯 联合生产过程 中氯的利用 化工过程设计概论 图 氯乙烯 与 异氰酸酯联合生产
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