终极版---电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程(共35页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上沧州职业技术学院毕业设计(论文)手册沧州职业技术学院教务处编印专心-专注-专业沧州职业技术学院毕业论文电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程2012 届 化学工程 系专 业 应用化工技术学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2012年 月 日毕业论文评语及成绩学生姓名XXX专业应用化工技术班级化 工XX学号毕业论文 题目电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程指导教师姓名指导教师职称指导教师评语:答辩小组意见:答辩小组组长签字: 年 月 日成绩:系主任签字: 年 月 日毕业论文任务书题目电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程专业应用化工班级化工XX学生姓名所在系化学工程系导师姓名导师职称一、论
2、文内容以学生所在实习单位为基本依据,要求学生熟练掌握本企业现行工艺状况及国内外最新发展动态,发现企业在工艺发展方面所存在的问题,提出问题的症结所在,设计并给出改进方案。可以是针对某一问题或某几个问题,提出自己的建议、措施和设计,并要求对企业在节能、自动化控制和可持续发展等方面提出自己的大胆设想。二、基本要求1、学生的论文应完全符合沧州职业技术学院毕业论文手册的要求。2、论文应有一定的篇幅和深度,不能随便应付。正文字数不少于3000字。3、论文的进度应严格按照任务书中的规定,不得无故拖延。4、学生可通过各种方式(如QQ聊天,电话,邮件,会面等)多与指导教师联系,以使老师能及时掌握学生论文写作的进
3、度和发现问题。5、学生不得以任何理由不参加毕业论文的各个环节,否则成绩一律按不及格处理。三、主要技术指标1、从清洁生产的角度,对企业中所存在的能源消耗、污染等问题进行析。2、根据我们所学习知识,对企业中所存在缺陷问题进行设计,给出切实可行的方案。3、从自动化控制角度,提出企业存在的自控水平现状及发展空间。4、上网或通过查阅一些资料,了解对企业的“三废”治理的一些整治措施。四、应收集的资料及参考文献1、应收集企业现有产品的工艺流程,从而掌握企业的整体生产情况。2、应收集企业现有节能与污染治理的现状及其治理的成效。3、查阅各种生产工艺、节能及自动化控制等方面的书籍、文献。五、进度计划1、1月15下
4、达任务书,布置任务。2、2月份为收集各种资料、查阅资料的阶段,为编写论文做准备。3、3月份是具体的研究时间。4、4月1日到4月25日为成文时间。5、5月7日返校,完成论文的最后定稿,装订,答辩等环节。教研室主任签字时间年 月 日毕业论文开题报告题目电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程专业应用化工技术班级化工XX学生姓名一、文献综述氯乙烯是生产聚氯乙烯的主要原料。在国内,考虑到石油资源不足,价格较高,而电石资源丰富,所以大部分工厂都采用电石法制取氯乙烯。本次详细阐明了电石法制取氯乙烯的工艺流程、工艺原理以及对“三废”的利用和处理等二、研究内容及预期目标论文题目分析与设计背景、工艺流程的选择与论证、工艺
5、流程的说明、物料的衡算、“三废”的处理和再利用等。根据论文题目,进行生产实际调研或查阅相关技术资料,选定合理的工艺流程方案和技术数据,并进行详细论述。三、研究方案查阅大量相关资料,从互联网上查找相关文献信息,物料的推理计算和工艺流程方案的全方位论证进行生产实际调研,向资深老员工请教经验从中弥补自己实践不足的缺憾使论文中的提议及设想具有一定的可行性等四、进度计划2012.1.17-2012.2.28:翻阅文献,查阅资料2012.2.19-2012.3.20:实地调研,流程论证2012.3.21-2012.4.25:设计提纲,编写论文2012.4.26-2012.5.11:论文修整,论文答辩指导教
6、师签字时间年 月 日摘 要本文讲述了我国氯乙烯工业生产技术的发展进程和目前状况,随着国民经济的高速发展,社会需求的增长,刺激了PVC树脂生产的迅速发展,目前全国有生产企业80余家,但规模较小,年产十万吨以上的厂家仅有上海氯碱化工股份有限公司和齐鲁石化总公司。近年我国PVC树脂产量远远不能满足市场的需求,这与我国大部分生产厂家工艺技术落后,VC原料短缺有直接关系。我国相关技术也基本处于比较落后的水平,且相关资源也不够丰富,致使我国有相当一部分生产氯乙烯厂家还是使用的比较落后的乙炔法,但是此方法对于我国目前国情还是有相当大的适应性,虽然它是最古老但最简单的商业生产路线。乙炔法合成氯乙烯曾为我国聚氯
7、乙烯工业的发展做出巨大贡献,至今仍约占我国氯乙烯总生产能力的2/3、产量的1/2以上。目前我国以电石乙炔为原料的聚氯乙烯生产厂共76家,总生产能力124万吨/年1。在能源成本愈来愈高以及国内外竞争日益激烈的今天,建立在高能耗电石基础上的乙炔法聚氯乙烯工业正面临严峻考验。关键词 乙炔;氯乙烯;氯碱;能源;高能耗目 录第一章 概述.11.1 氯乙烯的概述.11.2 氯乙烯单体合成工艺路线.11.2.1乙炔路线.11.2.2乙烯路线.2第二章 氯乙烯的理化性质.32.1 氯乙烯的理化性质.32.1.1 理化性质.32.1.2 反应方程式.32.1.3 稳定性与反应性.3 2.2 氯乙烯的储存管理.3
8、 2.3 氯乙烯的主要用途.3第三章 氯乙烯合成方法的选择.43.1 氯乙烯的各种合成方法概述.43.1.1 电石乙炔法.43.1.2 二氯乙烷法.53.1.3 乙烯氧氯化法.53.2 电石乙炔法合成氯乙烯介绍.5第四章 电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程的设计与绘制.74.1 反应热及时移出.74.2 反应器型式.74.3 发挥催化剂床层的效率,提高处理量.74.4 电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程及叙述.7第五章 电石乙炔法合成氯乙烯的工艺指标.9第六章 电石乙炔法合成氯乙烯的操作过程.116.1 系统开车及准备.116.1.1 初始开车或检修后开车前准备.116.1.2 正常开车开车前准备.1
9、26.2 开车操作步骤.126.3 系统正常操作.136.4 系统正常停车操作.146.5 系统紧急停车步骤.156.6 停车后处理.15第七章 电石乙炔法合成氯乙烯的主要设备.16第八章 电石乙炔法合成氯乙烯工艺的不正常情况及处理方法.17第九章 电石乙炔法合成氯乙烯工艺的计算.18第十章 电石乙炔法合成氯乙烯工艺流程中的应急预案.2010.1 停水、电、气等紧急现象及处理方案.2010.2 氯乙烯泄漏的应急处置方案.20第十一章 电石乙炔法合成氯乙烯工艺流程中的防危害措施2111.1 防火防爆的措施.2111.1.1 设备过热大致有以下几种.2111.1.2 应采取的救援措施.2111.2
10、 防静电,防雷的措施.21第十二章 电石乙炔法合成氯乙烯工艺流程中三废的处理情况2312.1 电石渣的处理.2312.2 电石渣上清液的处理.2312.3 热水的综合利用.2312.4 尾气的回收利用.2312.5 转化水洗塔水的回收利用.24结 论.25参考文献.26致 谢.27第一章 概论1.1 氯乙烯的概述氯乙烯又名乙烯基氯,是一种应用于高分子化工的重要的单体,为无色、易液化气体,是塑料工业的重要生产原料,是生产聚氯乙烯塑料的单体;或与醋酸乙烯、丙烯腈制成共聚物,用作粘合剂、涂料、绝缘材料和合成纤维,也用作化学中间体或溶剂。由于传统的电石乙炔法制氯乙烯需要消耗大量电能,对环境造成了严重的
11、污染, 我国在几家较大的氯乙烯生产厂引进了日本、欧洲的平衡氧氯化生产工艺, 该工艺由于具有成本低、质量高、污染小、易于大规模生产等优点是目前世界上比较通用的氯乙烯生产工艺。但是,平衡氧氯化法生产氯乙烯需要大量消耗石油中的乙烯,随着石油资源的日益短缺和对氯乙烯供不应求矛盾的日益尖锐,这一工艺也暴露出它的弊端。而新研究开发了乙烷在较低温度下,高转化率、高选择性脱氢氧化氯化生成氯乙烯的新催化剂及相应的工艺流程。该过程一旦开发成功, 可为炼气厂、油田气中乙烷生产氯乙烯提供了一条新的技术路线。最初的氯乙烯生产全部以乙炔为原料。60年代后期,随着乙烯装置大型化及乙烯氧氯化技术的成熟,乙烯法在经济和环保等方
12、面占有明显的优势,在世界范围内乙炔法迅速被乙烯法取代。迄今为止,全世界氯乙烯装置93%以上采用乙烯法,在工业发达国家如日本,以全部淘汰了乙炔法,仅在我国及其它发展中国家仍占有相当比重2。1.2 氯乙烯单体合成工艺路线1.2.1 乙炔路线原料为来自电石水解产生的乙炔和氯化氢气体,在催化剂氧化汞的作用下反应生成氯乙烯。具体工艺为:从乙炔发生器来的乙炔气经水洗一塔温度降至35以下,在保证乙炔气柜至一定高度时,进入升压机组加压至80kpaG左右,加压后的乙炔气先进入水洗二塔深度降温至10以下,再进入硫酸清净塔中除去粗乙炔气中的S、P等杂质。 最后进入中和塔中和过多的酸性气体,处理后的乙炔气经塔顶除雾器
13、除去饱和水分,制得纯度达98.5%以上,不含S、P的合格精制乙炔气送氯乙烯合成工序。 乙炔法路线VCM 工业化方法,设备工艺简单,但耗电量大,对环境污染严重。目前,该方法在国外基本上已经被淘汰,由于我国具有丰富廉价的煤炭资源,因此用煤炭和石灰石生成碳化钙电石、然后电石加水生成乙炔的生产路线具有明显的成本优势,我国的VCM 生产目前仍以乙炔法工艺路线为主。乙炔与氯化氢反应生成可采用气相或液VCM相工艺,其中气相工艺使用较多3。1.2.2 乙烯路线乙烯氧氯化法由美国公司Goodrich 首先实现工业化生产,该工艺原料来源广泛,生产工艺合理,目前世界上采用本工艺生产的产能VCM约占总产能的VCM 9
14、5%以上。乙烯氧氯化法的反应工艺分为乙烯直接氯化制二氯乙烷(EDC)、乙烯氧氯化制EDC和EDC裂解3个部分,生产装置主要由直接氯化单元、氧氯化单元、EDC裂解单元、EDC 精制单元和VCM单元精制等工艺单元组成。乙烯和氯气在直接氯化单元反应生成EDC。乙烯、氧气以及循环的HCI在氧氯化单元生成EDC。生成的粗EDC在EDC精制单元精制、提纯。然后在精EDC 裂解单元裂解生成的产物进入VCM单元,VCM精制后得到纯VCM产品,未裂解的EDC返回EDC精制单元回收,而HCI则返回氧氯化反应单元循环使用。直接氯化有低温氯化法和高温氯化法;氧氯化按反应器型式的不同有流化床法和固定床法,按所用氧源种类
15、分有空气法和纯氧法;EDC裂解按进料状态分有液相进料工艺和气相进料工艺等。具有代表性的Inovyl工艺是将乙烯氧氯化法提纯的循环 EDC和VCM直接氯化的 EDC在裂解炉中进行裂解生产VCM 。HCI经急冷和能量回收后,将产品分离出 HCI(循环用于氧氯化)、高纯度VCM和未反应的EDC(循环用于氯化和提纯)。来自VCM装置的含水物流被汽提,并送至界外处理,以减少废水的生化耗氧量(BOD)。采用该生产工艺,乙烯和氯的转化率超过98%,目前世界上已经有50多套装置采用该工艺技术,总生产能力已经超过470万吨/年4。本论文采用乙炔路线生产氯乙烯单体。第二章 氯乙烯的理化性质、储存管理和用途2.1
16、氯乙烯的理化性质2.1.1 理化性质氯乙烯 : CH2=CHCI 分子量 62.50,无色有醚样气味的气体,液体的密度0.912lgcm3。沸点-13.9,闪点-17.8,冷凝点-159.7,自燃点472,临界温度142,临界压力55.2Pa。相对密度(水=1):0.91,微溶于水,在水中的溶解度是0.001gL。易溶于乙醇、乙醚、丙酮等多数有机溶剂。易聚合,能与丁二烯、乙烯、丙烯、内烯腈、醋酸乙烯、两烯酸酯和马来酸酯等共聚。易燃易爆,与空气混合能形成爆炸性混合物,爆炸极限3.6-26.4。遇明火、高温有燃烧爆炸的危险5。2.1.2 反应方程式 乙炔和氯化氢在氯化汞催化剂作用下生成氯乙烯反应式
17、:C2H2+HCIC3H2Cl+124.8KJ/mol2.1.3 稳定性与反应性1. 化学稳定性极易燃。气体比空气重,可沿地面流动,可能造成远处着火,有湿气存在时,腐蚀铁和钢。2. 燃烧(分解)产物燃烧时,分解生成氯化氢和光气等有毒和腐蚀性烟雾。3. 避免接触条件避免受热、光照和接触空气与潮气。2.2 氯乙烯的储存管理储存于阴凉、通风的。远离火种、热源。库温不宜超过30。应与氧化剂分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的和工具。储存区应备有泄漏应急处理设备等。2.3 氯乙烯的主要用途 主要用于生产聚氯乙烯,并能与醋酸乙烯酯、(1,1-二氯乙烯)等共聚,制得各种性能的树
18、脂。此外,还可用于合成1,1,2-三氯乙烷及1,1-二氯乙烯等。第三章 氯乙烯合成方法的选择3.1 氯乙烯的各种合成方法概述目前,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 ,呈现三足鼎立之势,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原因的。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,尤其是电石法PVC 的工艺技术已十分成熟,资源有保证。近几年以来,特别是美国9. 11 事件以来,随着国际局势的
19、紧张,国际原油、天然气价格暴涨,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。2004 年我国的电石法PVC 主导了全国的PVC 市场,出现了一个暴利时代。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, 新建装置一定要防止低水平的重复建设,要广泛吸收同行业的先进技术和经验,真正做到高起点、高水平。氯乙烯是一种非常重要的化工原材料,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, 我国目前没有专门的氯乙烯生产企业, 所有的氯乙烯装置均与
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