30wtPVCa氯乙烯合成工段设计 .docx

精品名师归纳总结毕 业 设 计（论 文）冶金化工系 题目 30wtPVC/a 氯乙烯合成工段设计专业应用化工技术班级姓名学号可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结指导老师完成日期 2021 年 5 月 16 日 2021 年 10 月 10 日可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目录可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结摘 要1第一章 绪 论21.1 聚氯乙烯工业的进展简况21.2 聚氯乙烯工业在国民经济中的作用31.3 聚氯乙烯制品31.4 市场猜测 ·······································其次章 氯乙烯合成工段设计42.1 氯乙烯合成方法挑选42.1.1 电石乙炔法52.1.2 二氯乙烷法52.1.3 乙烯氧氯化法52.2 氯乙烯的性质62.2.1 氯乙烯的物理性质62.2.2 氯乙烯的化学性质82.2.3 世界各国对氯乙烯的答应浓度标准92.3 生产原料92.3.1 乙 炔92.3.2 氯化氢102.3.3 帮助材料102.4 氯乙烯混合脱水和合成的原理112.4.1 混合脱水的原理112.4.2 合成反应原理122.5 混合与合成工艺条件的确定132.5.1 混合脱水条件的挑选132.5.2 氯乙烯合成条件的挑选132.6 电石法 VC 合成工段生产工艺的工序组成142.6.1 混合脱水与合成生产工艺流程简述142.6.2 合成生产掌握指标15第三章 工艺运算163.1 物料衡算163.1.1 混合器进口气体物料衡算163.1.2 第一段混合脱水石墨冷却器物料衡算173.1.3 其次段混合脱水石墨冷却器物料衡算183.1.4 酸雾过滤器物量衡算183.1.5 转化器物量衡算193.2 热量衡算193.2.1 第一段混合脱水石墨冷却器热量衡算193.2.2 其次段混合脱水石墨冷却器热量衡算203.2.3 预热器热量衡算203.2.4 机前预冷器（总）物料热量横算21第四章 主要设备选型224.1 石墨冷却器224.2 转化器的设计234.3 主要设备一览表25附 录 一26附 录 二27致 谢28参考文献29可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结摘 要本设计是年产30 万吨聚氯乙烯的氯乙烯合成工段的初步工艺设计.简洁介绍了氯乙烯的性质和主要用途，产品的生产和消费状况，以及其市场猜测.阐述了氯乙烯在生产生活中的显著作用和重要位置.原料的组成和性质及其生产工艺流程.依据有关资料及有关文献，在生产工艺确定的基础上进行了物料衡算，热量衡算及设备选型.关键词：合成聚氯乙烯 氯乙烯可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第一章 绪 论1.1 聚氯乙烯工业的进展简况20 世纪的 30 岁月 50 岁月是塑料工业快速进展的时期.在此期间有很多合成塑料如聚氯乙烯、聚苯乙烯等形成工业化.自 1835 年法国化学家 V.Regnault 第一发觉了氯乙烯，于1838 年他又观看到聚合体，这就是最早的聚氯乙烯.1872 年包曼 Baumann 报导了氯乙烯的制备，并观看到在剧烈阳光照射后，氯乙烯逐步变成一种无定形的白色固体物.经受数十年直到1910 年德国与美国讨论了氯乙烯在紫外线和过氧化物存在下的聚合反应.1910 年， Ostromislensky在进行氯乙烯讨论时，也获得氯乙烯聚合物，称之为Cauprene chloride.1920 年，德国讨论聚氯乙烯已相当活跃，这时美国联碳化学公司与杜邦公司对氯乙烯聚合物的制备发表了专利.这标志着氯乙烯及其聚合物的制造已进入有用技术阶段.1920 年，在美国的柏寨森BURGHAUSAN的瓦克 WACKER 公司制取聚醋酸乙烯，用它与氯乙烯共聚制得一种新材料.该材料易加工， 且不再发生分解因它具有内增塑性，可用作涂料和硬模塑制品，开创了以内增塑的方法解决了聚氯乙烯的加工 .另一方面也为聚氯乙烯从共聚改性作出了开拓性的工作.对聚氯乙烯进展起到积极的推动作用.又于 1932 年发觉聚氯乙烯的低分子增塑剂.英国帝国化学公司于1937 年采纳高沸点液体如磷酸酯类增塑聚氯乙烯，得到了类似橡胶的物质，从而第一次打破了传统的橡胶市场，成为橡胶材料的代用品.德国法本公司于1932 年实行乳液聚合法生产聚氯乙烯，定名为“伊奇利特 ” Igelit， 以后于 1933 年美国碳化物和碳化学公司系统的“贝克菜特 ”BAKBLITE 公司等用溶液聚合法建立了小型工厂，商品定名为“维尼 ”利特 ViNYILITE.1聚氯乙烯自工业化问世至今，六十多年来仍处不衰之势.占目前塑料消费总量的29%以上 .到上世纪末，聚氯乙烯树脂大约以3% 的速度增长 .这第一是由于新技术不断采纳，产品性能亦不断的得到改进，品种及牌号的增加，促进用途及市场的拓宽.其次是制造原料来源广、制造工艺简洁 .产品质量好 .在耐燃性、透亮性及耐化学药品性能方面均较其它塑料优异.又它是氯碱行业耗 “氯”的大户，对氯碱平稳起着举足轻重的作用.从目前世界主要聚氯乙烯生产国来说：一般耗用量占其总量的20 30%. 特殊是 60 岁月以来，由于石油化工的进展，为聚氯乙烯工业供应廉价的乙烯资源，引起了人们极大的留意，因而促使氯乙烯合成原料路线的转换和新制法以及聚合技术不断的更新，使聚氯乙烯工业获得迅猛的进展.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结从上述期间可看出聚氯乙烯树脂在主要生产国的产量与消费量均有近2% 的增长率， 而在其余国家和的区均略高于3%.1.2 聚氯乙烯工业在国民经济中的作用聚氯乙烯在常温下为白色粉末，比重为1.392 1.4 不溶于水，汽油，酒精，氯乙烯， 可溶于酮类和氯烃类溶剂，无毒无臭.具有很高的化学稳固性和良好的介电性能.合成树脂是塑料工业的基本原料，在肯定条件下塑制成肯定外形的材料，在常温下它的势状不变，是材料工业的重要组成部分.作为热塑性塑料的原料之一的聚氯乙烯树脂，在世界各国合成树脂的生产、品种及消费上均处领先位置 .我国也是如此，聚氯乙烯塑料制品居于各树脂及加工制品之主.这主要由于以下缘由：（ 1） 聚氯乙烯材料制品性能优良.有特殊的使用功能.（ 2） 基础原料资源广，为聚氯乙烯树脂生产进展奠定了物质基础.（ 3） 以聚氯乙烯制取的合成材料可代替钢铁和木材使用，而且节能显著，每生产立方 M. 通用塑料，其能耗为148.6 千焦，而生产 1 立方 M 钢材能耗为 356.7 ×10千焦 .（ 4） 用于农业生产，如的膜、大棚等，为农业生产供应保证.（ 5） 聚氯乙烯塑料不仅在建筑、农业及包装工业上有着广泛的用途，在电子器件、交通运输、机械和人民生活等各方面，也均得到重用.1.3 聚氯乙烯制品聚氯乙烯作为世界五大通用塑料之一，今年进展特别快速，由于它综合性能优异，广泛应用于农业、工业、国防、人类日常生活等很多领域.当前高速进展的建筑行业的旺盛需求，也推动着中国聚氯乙烯产业的蓬勃进展.当今世界上，仍没有一个的区或国家的聚氯乙烯产业，有像中国今日这样拥有一个宽阔的应用市场和高速进展态势的局面呈现于世人面前.原料和能源圆满解决之际，将是迎来巨头争霸之时.届时中国的聚氯乙烯无论是产量仍是市场消费都会跃居世界第一位，中国的聚氯乙烯有着璀烂的前景.聚氯乙烯树脂广泛的用于塑料加工行业，建材，轻工等行业.可用来加工成金属线包皮，薄片，板材，软管，管道配件，皮革，软质制品和玩具，也可用来加工成食品包装膜，包装盒，食品机药物装瓶，以及硬管，透亮片，型木等.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.4 市场猜测在东欧乌克兰将投产30 万吨聚氯乙烯产能，产量着重的满意国内及周边的需求，特殊是针对俄罗斯的需求 .俄罗斯本身也有33 万吨的聚氯乙烯的装置，将在2021 年投产，产量也是满意其本国的市场.除此以外在南美，巴西将在2021 年投产 21 万吨的聚氯乙烯产能 .在金砖四国里面，印度相对来说是比较突出的一个国家，由于在四个国家里面，是唯独一个在目前没有显著新建产能方案的，这主要是跟印度本身的投资环境、能源价格以及的理位置有关 .这些因素打算了本的的聚氯乙烯市场将长期、连续、部分的依靠进口的货源.随着我国国民经济的连续高速进展以及建筑业等对聚氯乙烯消费的强劲拉动，我国聚氯乙烯的生产才能增长很快.在中国的聚氯乙烯出口中，电石法是占到了很大的数量.2005年我国聚氯乙烯的生产才能只有877.2 万吨 /年， 2021 年生产才能增加到1581 万吨/年，成为世界第一大聚氯乙烯生产国.截至 2021 年 10 月底，我国聚氯乙烯的生产才能达到约1700万吨 /年.其中天津大沽化工股份有限公司是目前我国最大的聚氯乙烯生产厂家，生产才能为70 万吨 /年，约占我国聚氯乙烯总生产才能的4.2%。其次是中国石化齐鲁石油化工股份有 限公司，生产才能为60 万吨 /年，约占国内总生产才能的3.5%.估计到 2021 年，我国聚氯乙烯的总产能将超过2400 万吨 /年.其次章 氯乙烯合成工段设计2.1 氯乙烯合成方法挑选氯乙烯是一种特别重要的化工原材料,主要用来制备聚氯乙烯 简称 PVC 树脂 ,也用于制备偏二氯乙烯、冷冻剂等. 全世界 9 % 的氯乙烯单体都用于生产聚氯乙烯, 我国目前没有特的的氯乙烯生产企业, 全部的氯乙烯装置均与聚氯乙烯装置配套建设, 完全一体化 .氯乙烯的生产工艺经受了多年的工业生产和工艺改造后, 形成了3 种主要的生产工艺 : 电石乙炔法、二氯乙烷法和乙烯氧氯化法.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.1.1 电石乙炔法电石乙炔法是最早的氯乙烯生产方法.它主要利用乙炔和氯化氢为原料,用氧化汞做催化剂进行加成反应 ,生成氯乙烯 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结CHCHHClCH 2CHCl可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其优点是工艺成熟、简洁, 设备投资低 , 但由于采纳电石作为原料, 需要消耗大量电能 , 使氯乙烯成本上升 ,反应中所用的催化剂对环境的污染严峻.电石乙炔法在世界上已基本被淘 汰, 但这是我国目前主要的氯乙烯生产方法.2.1.2 二氯乙烷法二氯乙烷法是以乙烯为原料与氯气反应生成二氯乙烷 E D C ,然后由二氯乙烷热裂化制备氯乙烯的方法 .该法的副产物是H CI , 假如不加以利用 ,生产成太高 .与电石乙炔法联合起来可以解决H CI 问题.但这种方法既不能完全向石油自然气化工方向转化,又不能完全摆脱电石乙炔法 , 所以没有进展前途.2.1.3 乙烯氧氯化法氧氯化法是对利用氯化氢合成有机物的这一类反应的总称.乙烯氧氯化法的化学反应方可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结程式为 :CH 2CH 2Cl2CH2ClCH 2Cl。 ClCH 2CH 2ClCH 2CHClHCl可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结这种方法是目前缺少氯气的的区采纳的方法.这 3 种氯乙烯生产工艺中 , 除了第一种生产工艺走的是电石路线外 ,后三种生产工艺均属于石油路线 即以石油或石油产品为原材料生产氯乙烯 . 目前在我国 , 除齐鲁石化、上海氯碱总厂、北京化工二厂和天津大沽化工厂四家较大的聚乙烯生产企业采纳了以乙烯为原料的平稳氧氯化法 ,天津乐金公司直接以进口的氯乙烯为原料外, 其余厂家均是电石乙炔法, 乙炔法生产氯乙烯占氯乙烯总生产才能的63.4 % . 电石路线由于存在耗电量大, 成本高以及环境污染严峻等问题, 正在被世界各国所剔除，而石油路线就由于成本低、质量高、污染小、易于大规模生产等优点, 成为目前世界上比较通用的生产工艺.但是 , 随着石油资源的日益枯竭以及氯乙烯的需求不断增加, 必需有新的氯乙烯生产工艺的产生.石油和自然气通常 是相伴而生 , 在石油和自然气当中,石油的应用特别广泛, 而自然气虽然有极丰富的贮藏量,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结但其在化学工业上的应用仍远远赶不上石油.如何使自然气替代或部分替代石油在国民经济中的作用 , 是人们始终关注的课题.特殊是随，着石油资源的日益削减和自然气资源的大量发觉 ,自然气的转化和利用越来越受到人们的重视.在这种情形下 , 很自然想到用自然气、油田气中的乙烷来取代石油中的乙烯, 用于氯乙烯的生产.因此,电石法 PVC 在国内仍可以生存相当长时间 .目前 ,从国内十大 PVC 生产商的工艺和原料路线的现状分析,我国 PVC 生产中乙烯法、电石法和 EDC/ VCM法基本各占 1/ 3 , 出现三足鼎立之势,是世界各大 PVC 生产国中仅有的兼有乙烯法、电石法、EDC/ VCM法 3 种装置共存的国家 .电石法 PVC 在中国能够生存是有其深刻的历史和现实缘由的.由于目前中国PVC 生产的原料路线、资源分布和环境要求的不同 ,特殊是电石法PVC 的工艺技术已特别成熟 ,资源有保证 .近几年以来 ,随着国际局势的紧急 ,国际原油、自然气价格暴涨,导致了以乙烯工艺路线的PVC 成本增加 , 从而突显了我国电石法 PVC 的成本优势 .于是国内再度掀起了电石法PVC 的投资与装置改扩建的热潮.在目前电石法 PVC 利润空间比较大的时候, 新建装置肯定要防止低水平的重复建设,要广泛吸取同行业的先进技术和体会,真正做到高起点、高水平.2.2 氯乙烯的性质2.2.1 氯乙烯的物理性质(1) 化学式： C2H3Cl 。结构简式： CH2=CHCl 。式量： 62.5. 常温常压下，是无色、微溶于水、具有麻醉性的芳香气味的气体.冷凝点： -13.9。凝固点： -159.7 . 液体氯乙烯的密度比水轻 .如下表 2-1、 2-2 为氯乙烯不同压力下的沸点、不同温度下的潜热等.沸点 /-13.95.5316.225.733.539.7表 2-2 不同温度下氯乙烯的潜热表 2-1 氯乙烯在不同压力下的沸点压力（表atm012345压kPa0101.325202.650303.975405.300506.625温度 /潜热/J/g温度 /潜热/J/g-20358.820335.8-10352.130328.70347.540320.7可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结温度 /压力/105Pa温度 /压力 /105Pa-28.370.52716.213.010-23.020.68425.724.035-16.610.90333.535.051-13.611.02339.725.998-8.321.26546.806.044-1.571.63354.878.9004.011.98760.3410.1125.532.109温度 /密度 /g/mL温度/密度 /g/mL-12.960.969239.570.87331.320.944348.200.855513.490.922359.910.831028.110.8955表 2-5 氯乙烯饱和蒸气的比容与温度的关系温度 /比容 /mL/g温度 /比容 /mL/g-3063520105.4-204183079.4-102844080.301995046.310143.36036.2温度 /010152028溶解度 /体积 VC/ 体积 H2O0.8080.5720.4330.2920.1010342.150311.5表 2-3 氯乙烯蒸气压力和温度的关系表 2-4 不同温度下氯乙烯的密度氯乙烯易溶于丙酮、乙醇和烃类，微溶于水，常压下其在水中的溶解度随温度化.表 2-6 氯乙烯在水中的溶解度随温度的变化氯乙烯易燃，与空气混合会形成爆炸性混合物，爆炸范畴为4%21.7% （体积分数），所以使用氯乙烯时要特殊留意安全.氯乙烯在空气中的爆炸范畴为含氯乙烯4 21.7% 体积 ，在氧气中的爆炸范畴为含氯乙烯 470% 体积 ， 所以使用氯乙烯时要特殊留意安全.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在氯乙烯与空气的混合物中充入氮气或二氧化碳可缩小其爆炸浓度范畴.氯乙烯和乙炔两种气体混合物的爆炸范畴，就依两者混合比氯乙烯：乙炔 的缩小而扩大 .液态氯乙烯无论从设备或管道向外泄漏，都极其危急遇到外界火源会起火爆炸燃烧热为 1198.1kJ/mol 。它是一种高绝缘性液体，在压力下快速喷射，会产生静电积聚而自发起火爆炸 ，输送氯乙烯宜选用低流速，并将设备及管道进行防静电接的.（2 ）氯乙烯的毒性：通常由呼吸道吸入人体内，较高浓度能引起急性中毒，出现麻醉前期症状，有眩晕、头痛、恶心、胸闷、步态蹒跚和丢失定向才能等，严峻时可致昏迷.车间空气中最高答应浓度为30mg/m3.2.2.2 氯乙烯的化学性质氯乙烯分子含有不饱和双键和不对称的氯原子，因而很简洁发生均聚反应，也能与其他单体发生共聚反应，仍能与多种无机或有机化合物进行加成、取代及缩合等化学反应.(1) 有关氯原子的反应CH2=CHCl+NaOH CH CH+NaCl+H2O(2) 有关双键的反应与氯化氢加成生成氯乙烷CH2=CHCl+HCl CH2Cl-CH2Cl在紫外线照耀下能与硫化氢加成生成2-氯乙硫醇CH2=CHCl+H2S HSCH2 -CH2Cl氯乙烯通过聚合反应可生成聚氯乙烯nCH2=CHCl CH2-CHCl n-产品规格由于各氯乙烯生产企业工艺过程、操作参数以及产品的应用有所不同，因而氯乙烯产品的规格也有所不同，中国聚合用氯乙烯的规格如表2-7 所示 .表 2-7 中国聚合用氯乙烯的规格工程指标 /%工程指标/%氯乙烯纯度 质量分数 乙炔色谱法 99.90.001水铁0.0250.0001HCl 0.0002高沸点物含量色谱法 0.001可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.2.3 世界各国对氯乙烯的答应浓度标准美国职业安全保健局规定，在氯乙烯生产操作环境空气中，氯乙烯在8h 内的平均浓度不得超过 1×10-6，在任何 15min 内，平均也不得超过5×10-6.假如操作环境中氯乙烯浓度超过规定，要求采纳防毒爱护器具.日本劳动省劳动基准局规定，聚氯乙烯生产操作环境空气中氯乙烯浓度平均值为（ 2±0.4） ×10-6.工人进入聚合釜时，釜内氯乙烯浓度不得超过5×10-6，并要不断向釜内补充新奇空气 .德国政府规定，新建聚氯乙烯厂操作环境的年度平均氯乙烯浓度5×10-6.英国聚氯乙烯生产者联合会和健康与安全执行委员会规定，生产聚氯乙烯环境空气中的氯乙烯浓度每班（8h）平均为 10×10-6，最高上限为 30×10-6.法国和意大利政府规定，生产聚氯乙烯操作环境空气中的氯乙烯浓度为25×10-6.荷兰政府规定，生产聚氯乙烯操作环境中的氯乙烯浓度为10×10-6.2.3 生产原料氯乙烯 VC 是由乙炔气与氯化氢反应而成的高分子化合物.2.3.1 乙 炔1、结构分子式是 C2H2 ，分子量是 26.038，结构式是： CHCH 2、物理性质常温常压下是比空气略轻、溶于水和有机溶剂的无色气体，工业生产的乙炔气因含有磷、硫等杂质而带刺激性臭味.乙炔的沸点是83.6，凝固点是 85，自燃点是305 ，闪点是 17.8 .3、化学性质与氢气、氯气、氯化氢、水等进行加成反应，仍能在适当条件下发生二聚、三聚和四聚作用，作为制备氯乙烯、乙醛、醋酸乙烯、丙烯腈、氯丁二烯的原料.4、爆炸性乙炔纯度越高、操作压力和温度越高，越简洁爆炸.但是，乙炔 :水蒸气 =1.15:1 时（接近发生器排出的湿乙炔气）通常无爆炸危急.5、满意合成质量要求可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结纯度 纯度要求 98.5%.磷硫含量 磷硫含量要求硝酸银试纸不变色.水分 含水要求 0.06%.2.3.2 氯化氢1、物理性质氯化氢在常温常压下是一种无色有刺激性气味的气体.主要物理常数：相对密度为1.268（空气 =1） .氯化氢易溶于水，也溶于乙醇和乙醚等.氯化氢溶于水中形成的溶液称为盐酸，在潮湿空气中就成白色烟雾.2、化学性质氯化氢在干燥状态下，性质不活泼，几乎不与锌、铁等金属作用.但在含水或溶解在水中时，其腐蚀性很强，与大多数的金属化合生成该金属的氯化物. 在氯化氢生产中，一般都选用陶瓷、玻璃、石英、橡胶、硬聚氯乙烯、不透性石墨等耐酸材料制造管道、设备及衬里 .氯化氢被碱液吸取而中和成盐类.氯化氢能与多种有机化合物生成有机氯化物.3、满意合成质量要求纯度 纯度要求 93%.游离氯 游离氯要求 0.002%.含氧 含氧要求 0.5%.2.3.3 帮助材料1、 氯化汞.氯化汞英文名为mercuricchoride，别名为二氯化汞、氯化高汞、升汞，分子式为HgCl2 ，相对分子质量为271.59.无色或白色结晶粉末，溶于水、乙醇、丙酮、醚.常温下微量挥发，遇光逐步分解，熔点277，剧毒，应避光密封储存.乙炔法生产氯乙烯中主要作 为合成反应的催化剂 .2、 活性炭（ active carbon ）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结颜色状态气味:是黑色粒状物或粉末，无嗅、无味.溶解性：不溶于任何溶剂.特殊性能：对气体有挑选性的吸附才能，用于色谱试剂、吸附剂、脱色剂，粒状物可用于催化剂的载体 .如下表 2-8 为氯乙烯合成所用帮助材料规格粒度2氯化汞HgCl2 H2O机械强度粒度6.5mm 以上含量 5%， 2.755.5mm 含量 40%， 1mm 以下含量 1% 10%12% 0.3%90%3×6mm2.4 氯乙烯混合脱水和合成的原理2.4.1 混合脱水的原理分压 /Pa表 2-8 帮助材料规格序号原料掌握工程工业规格炭97%水分5%机械强度90%1活性炭吸苯率比表面积30%50m2/g表2-9 温度与蒸气分压的关系温度 /-20-17-14-10水蒸气分压 /Pa123161205268盐酸溶液上水蒸气9.913.118.726.0由表知，在同一温度下，40% 左右盐酸上水蒸气的分压远小于纯水，而当进一步降低温度时，将生成更浓的盐酸，水蒸气分压更低，可获得更好的除水成效.在混合冷冻脱水过程中，冷凝的40%左右盐酸，除一部分以液膜状自石墨冷却器列管 内壁流出外，另一部分呈极微细的“酸雾 ”直径在几个微M 以下 悬浮于混合气流中，形成“气溶胶 ”，用一般气液相分别设备是捕集不到的.而采纳浸渍3 5% 憎水性有机硅树脂的 510um 细玻璃纤维，可以将其大部分分别下来.有人对此种玻璃纤维除酸雾的过程进行显 微摄影（如图 3.1.1 所示），发觉 “气溶胶 ”与垂直的玻璃棉相撞之后，大部分雾粒被截留， 借重力向下流淌的过程中逐步变大，最终滴落下来并排出.5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2-1 浸硅油玻璃棉除酸雾原理采纳乙炔与氯化氢混合冷冻脱水工艺，由于能将气体降低到-14左右，此时的水蒸气分压只有 0.145mmHg ，折算含水量可低达0.0165%.由于原料气含水量的降低，给氯乙烯合成系统带来很大效益 .乙炔与氯化氢加成生成氯乙烯的反应在氯化汞催化剂（活性炭为体）存在下，在转换器内进行 .2.4.2 合成反应原理可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结主反应：副反应CHCH+HClHgCl 2CH2CHCl+ 124 8kJ/mol可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2、反应机理乙炔与氯化氢在HgCl2 催化剂存在下的气相加成反应实际上是非均相的，反应过程分5 个步骤：（其中表面反应为掌握阶段） 外扩散 乙快、氯化氢向碳的外表面扩散。 内扩散 乙炔、氯化氢经碳的微孔通道向外表面扩散。 表面反应 乙炔、氯化氢在升汞催化剂活化中心反应发生加成反应生成氯乙烯。 内扩散 氯乙烯经碳的微孔通道向外表面扩散。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 外扩散 氯乙烯自碳外表面对气流中扩散2.5 混合与合成工艺条件的确定2.5.1 混合脱水条件的挑选1 脱水温度 -12-16 2 玻璃棉的影响过滤层用 5 10um 粗的玻璃丝做成几个微M 大小孔隙的玻璃纤维层，并用憎水性有机硅树脂浸渍 含树脂35%.浸渍层对 20%以上的盐酸耐腐蚀性较差，使用一段时间后因涂层腐蚀剥落，凝结的酸滴不易流下而随气流带走，所以需定期更换玻璃纤维一般半年更换一次 .2.5.2 氯乙烯合成条件的挑选1、 摩尔比提高原料气乙炔或氯化氢气的浓度即分压 或使一种原料气配比过量，都有利于反应速度和转化率增加 .但当乙炔过量时，易使催化剂中升汞仍原为甘汞或水银造成催化剂很快失去活性，而当氯化氢过量太高，就不但增加原料消耗定额，仍会增加已合成的氯乙烯与氯化氢加成生成1,1-二氯乙烷副产物的机会.因此，宜掌握乙炔与氯化氢摩尔比在1： 1.05 1.10 范畴，实际生产操作中，应结合合成气中转化氯化氢及乙炔含量的分析值来实现摩尔比掌握的 .2、反应温度提高反应温度有利于加快氯乙烯合成反应的速度，获得较高的转化率.但是，过高的温度易使催化剂吸附的氯化高汞升华而随气流带逸，降低催化剂活性及使用寿命。此外，在较高温度下，催化剂在乙炔气流中可收集到45 70馏分的液体，属二氯乙烯类物质，而催化剂上的升汞被仍原成甘汞或水银.因此，工业生产中尽可能将合成反应温度掌握在100 180范畴 .3、 空间流速空间流速是指单位时间内通过单位体积催化剂的气体量 气体量习惯以乙炔量来表示， 其单位为 m3 乙炔 m3 催化剂 ·h.乙炔的空间流速对氯乙烯的产率有影响，当空间流速增加时，气体与催化剂的接触时可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结间削减，乙炔的转化率随之降低 .反之，当空间流速削减时，乙炔转化率提高，但高沸点副产物量也随之增多，这时生产才能随之减小 .在实际生产中，比较恰当的乙炔空间流速为25 40m3 乙炔 m3 催化剂 ·h.此时，既能保证乙炔有较高的转化率，又能保证高沸点副产物含量削减 .4、合成反应压力的挑选由生产原理可知，该反应系统为一个气体分子数削减的反应系统，加压操作会提高转化率。但压力高，对设备、材料要求也相应提高。如系统显现负压，反应物料易燃、易 爆，一旦漏入空气，将引起爆炸.常压下转化率已经相当高，因此工业上采纳常压操作，肯定压力0.12 0.15MPa，以能克服流程阻力即可 .2.6 电石法 VC 合成工段生产工艺的工序组成缓冲器碱 洗水 洗冷却器除 汞转化器2.6.1 混合脱水与合成生产工艺流程简述混石墨多筒石 墨乙 炔 砂合器冷器却过器滤预 热器图 2-1生产工艺流程方框图由乙炔工段送来的精制乙炔气，经乙炔砂封，与氯化氢工序送来的氯化氢气体经缓冲罐通过孔板流量计调剂配比（乙炔/氯化氢 =1/1.05 1.1）在混合器中充分混合，进入石墨冷却器，用 -35盐水间接冷却，冷却到-14 ±2，乙炔氯化氢混合气在此温度下，部分水分以 40%盐酸排出，部分就夹带于气流中，进入串联的酸雾过滤器中，由硅油玻璃棉捕集器分别，然后混合气经石墨冷却器，由流量计掌握进入串联的第一组转化器，在列管中填装吸附于活性炭上的升汞催化剂，在催化剂的作用下使乙炔和氯化氢合成转化为氯乙烯，第一组出口气中尚有20 30%未转化的乙炔，再进入其次级转化器连续转化，使出口可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结处未转化的乙炔掌握在3%以下，其次组转化器填装活性较高的新催化剂，第一组就填装活性较低的，即由其次组转化器更换下来的旧催化剂即可.合成反应放出的热量通过离心泵送来的 95 100左右的循环水移去.粗氯乙烯在高温下带逸的氯化汞升华物，在填活性炭 吸附器中除去，接着粗氯乙烯进入水洗泡沫塔回收过量的氯化氢.泡沫塔顶是以高位槽低温水喷淋，一次（不循环）接触得20%盐酸，装大贮槽供罐装外销，气体再经碱洗泡沫塔， 除去残余的微量氯化氢后，送至氯乙烯气柜，最终去精馏工段.2.6.2 合成生产掌握指标石墨预热器转化器循环水进口温度循环水出口温度放酸转化率 次/小时%951101 95表 3 氯乙烯合成工艺参数设备名称指标名称单位指标压力atm 1.5乙炔流量：氯化氢流1: 1.05混合器量混合气温度25进料温度25出料温度-13石墨冷却器盐水进口温度-35盐水出口温度-20多筒过滤器混合气含水% 0.08进料温度-13出料温度75循环水进口温度110循环水出口温度95反应温度（新触媒）150反应温度（旧触媒）180卸大盖温度60可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第三章 工艺运算3.1 物料衡算设计依据生产才能：年产 30 万吨的聚氯乙烯年工作日：以300 天运算年工作时间：以 7200 小时运算日产量： 30×104×103/300=106 kg小时产量： 105/24=41666.7kg氯乙烯合成设计运算指标：HCl 和 C2H2 设定分子比1.07乙炔转化率： 97.5% ， 其中转化为二氯乙烷的为0.6%乙炔纯度 :C2H2 99% ， N2 0.7% ， O2 0.3%氯化氢纯度： HCl 94% ， H2、N2 等 6%3.1.1 混合器进口气体物料衡算（1） HCl 和 C2H2 合成的 VC 量 =38819.87578Kg/h =621.1180124kmol/h（2）合成工序收率 96%，就 合成乙炔通量 =646.9979296kmol/h ，含乙炔 99%的气体量 =653.5332622kmol/h （不含水蒸气） 合成氯化氢通量 =692.2877847kmol/h ，94%氯化氢流 736.4763667kmol/h已知 10乙炔气夹带水蒸汽量乙炔气输送压力 149.3KPa 绝压，温度 10，水蒸气分压 1.226KPa,就乙炔分压 148.07KPa,水蒸气体积百分数=0.82117%,乙炔体积百分数 =99.179% 夹带的水蒸气量 =5.