化工工艺毕业论文

要料品种之一。由于其具有难燃、抗化学性优良和机械强度较高等优点，广泛应用于农业、石油化工、轻工PVC馏工段进行工艺设计。采用电石乙炔法制取氯乙烯。此水解生产乙炔，氯碱生产中产生的氯气和氢气直接合成法合成经净化后在转化器中合成粗氯乙烯单体，粗氯乙烯单体经精馏PVC方法之后对氯乙tractPVCistheworldsfirstindustrialproductionoftheplasticvarieties.Becauseithasdifficulttoburn,theanti-chemicaletching,wear-resisting,theelectricinsulationfineandthemechanicalstrengthhighermerit,Widelyappliesinnationaleconomyvariouslivesdepartmentsandsoonagriculturepetroleumchemicalindustry,lightindustry,spinningandweavingchemistrybuildingmaterials,electricpower,metallurgy,nationaldefensewarindustry,buildingmaterials,foodprocessing,Hasthepivotalstatusinthenationaleconomydevelopment.Thedesignofanannualoutputof60,000tonsofPVCsectionfordistillationprocessdesignPreparationoftheuseofcalciumcarbideacetyleneperchlorethyleneThismethodisbasedoncalciumcarbideasrawmaterialstheproductionofcalciumcarbidehydrolysisacetylene,chlor-alkaliproductionofchlorineandhydrogenproducedbythedirectsynthesisofhydrogenchloridesynthesisfromacetyleneandhydrogenchloridebywaterinthecoarseconverterinthesynthesisofvinylchloridemonomer,vinylchloridesingleroughAfterthebodyhasbeenrefinedbythedistillationofvinylchloridemonomerandrefinedbythesuspensionpolymerizationofvinylchloridemonomertobePVCMethodstodeterminetheproductionsectionofthesynthesisofvinylchloridedistillationsectiontothematerialbalance,heatbalancecalculationandselectionofequipment.Thisarticledesignsthecalciumcarbideacetylenelawproducesthethickvinylchloridetobepossibletosatisfytherequestinthecraft.Keyword:PVCsynthesis;vinylchlorideselectiveevaporation;Materialce 论 3 生产过程 9 算 21 21 27 32衡算 33 5 算 38 39 43 45 反应热Q反 47原料气带入热Q入 47出料带出热Q出 48热损失Q损 49 GH量GC的计算 55面积的计算 55算 59 59 系数 59 K 4 置设计 69 69 1 第七章管路布置设计 73 料品种之一。由于其具有难燃、抗化学性优良和机械强度较高等优点，广泛应用于农业、石油化工、轻工有举足轻重的地位。氯碱工业是我国基础原材料产业，产品种类多有较高的经济延伸价值，据统计，每万吨氯碱经济产值在10氯产品也是生活饮用水处理和日用化学品生产的主要原料，与于氯碱工业具有的特殊地位，建国以来，一直将主要氯碱产品产。成型加工、改性，可以制成软质、硬质品，性能优良，用途很广。聚氯乙烯是从1930年才开始作为工业已逾1100万吨，约占世界塑料总产量的五分之一，仅次于聚乙烯备不断向大型化发展。据报道目前最大的氯乙烯生产装置达的聚氯乙烯塑料应用相当广泛。通用型悬浮法聚氯乙烯树脂可以。日常生活中常见的电缆外皮、防水卷材、农用膜、密封材料等悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合及溶液聚合。树脂、糊状、溶液和清漆等。他们各自适应一定的加工工艺或使用范单体氯乙烯的合成是关键。其合成工艺路线，按基本原料来源产单体氯乙烯的老方法。它具有设备简单，工艺成熟，投资低产规模受到限制就是氯乙烯生产的热点问题。我国有非常丰富的电石资第一章绪论PVC表示一类由氯乙烯单体衍生的聚合称。1930年~1933年实现了聚氯乙烯工业规模的生产，但大规模，但其增长点主要集中在中国。由于世界经济非平衡式发展，各地PVC状况存在一定的差异，欧洲和北美市场对PVC需求的扩张主要依需求增长，亚洲经济的迅速发展带动PVC市场的产销依然旺盛。此看，除中国和极少几个国家以电石法工艺路线生产，绝大部分国家路线，生产工艺的差别导致了世界各主要地区PVC的市场价格和生PVC较2005年的万吨，增长了%，受2004年全球经济转好的，增长率达到%之多。中东地区PVC产能长期短缺，为了适应需求增后北美PVC产能增加将接近100万吨，增幅达到%。轻又坚固，适应性强且价格便宜。近几，在很大范围上替代了其它有较少问题的材料，如玻璃、金属PVC费量以年均10%~15%左右的速度增长，PVC制品一直以薄膜、人下降，而异型材、管材、板材等主要用作建筑材料的硬制品的消费业对PVC树脂的需求量将达到200万t；电子电PVC连接件以及仪器设备壳体等对PVC的需求量也将有较大幅度的t外，包装、农业、汽车、医疗、日常生活用品等领域对PVC的需PVC业发展趋势来看，聚氯乙烯消费高速的增长，同时也引PVC建设热潮，聚氯乙烯(PVC)市场竞争将更加激烈。同时，近年差别电价、出口退税调整、加工贸易调整等政策措施不断出台一年都要来得更猛烈。传统的PVC生产格局正面临新的形势和快通过技改、创新、改制等手段降本增效、化劣势为优势，将工艺。到目前为止，全球有93%以上的单体采用氧氯化法生产法氯乙烯生产成本比采用石油的氧氯化美国的生产能力和实际产量均居首位，生产工艺先进，产品力23%，产量万吨，消费量万%，门窗型材提高38%，电线电缆增长16%，地板增长8%。1993年美PVC%，1994年，美国的PVC生产能力为523万吨，到2000年，美国万吨，占世界总生产能力的27%，产量550万吨，占世界产量的30%，其消费结构为硬制品占64%，软制品占36%。近”运动的影响，使西欧的PVC产量、消费量和价格都有所下降00年间，日本PVC产品需求量年增长率在7%以上。东欧：东欧地区PVC。1994年有所增加，产量达到万吨。到2000年，生产能力的年业C，也是烧碱厂平衡氯气的主要手段。由于我国烧碱厂规VC用电石乙炔为主要原料组织生产，能耗高、污染严重和产。我国PVC生产厂生产每吨PVC树脂的能耗高达PVC石乙炔为原料的PVC生产企业仍占绝对优势，其产量约占PVC总生产量EDCVCM为原料生产FVC的企业)。企业集中度低，大于20万t／a装置总规模的24％；10万~20万t／a规模为5家，占总规模的ta由此可见，我国有68％的PVC生产企业小于5万t／a规模，并以1万~2万t／a为主。而在ta国PVC树脂生产有了很大发展，无论是树脂生产技术还是产品质路线已开始从乙炔路线向乙烯路线方向转换，产品品种不断增加本能满足制品生产的需要。随着经济的发人类步入了高分子时代。聚氯乙烯树脂作为五大合成高分子材料之到了非常重要的作用。合成高分子材料在现代生活中的地位越铁、有色金属、木材、玻璃、纸张等传游的氯碱行业、电石行业和乙烯行业，下游的加工企业生，异型材，粘接密封材料，皮革，薄膜薄片，鞋料，发双螺杆挤出机挤出制品，注塑制品；压延膜、板、弹性塑料板等；烧结成型蓄电池隔板；汽车用焊缝胶、防砂石击涂料分子式：(CH2-CHCl)n1.4.1物理性质比重：宏观密度：-0.65gcm3比热容：J/g℃(0~100℃)折光率：颗粒半径：悬浮60~150微米，本体30~80微米，糊树脂~2微米，掺混20~80微外形：无毒无臭白色颗粒；1.4.2化学性质耐酸碱性：PVC化学性质稳定，可在常温下耐最大浓度的盐酸、90%以下的硫酸、浓硝酸(50-60%)以及浓碱(20%)溶液。PVC树脂在高温下与浓碱发生脱HCl反应，而在浓硝酸或浓硫酸中发生氧化分解反应。溶解性：PVC树脂可溶于酮类(丙酮、环己酮)、酯类氯代物(二氯乙烷、氯、四氯化碳)及芳香烃(苯、二甲苯、四呋喃)，对水、汽油、酒精等特别稳定，PVC树脂不溶于乙烯单体。燃烧性：PVC树脂在火焰上燃烧能降解并放出HCl，离开火焰立即自熄。老化性：较耐老化，但在光照(尤其光波长为270~310mm时)和氧作用下会缓慢分。内，城市规划界外2km品、生产品、精密制造产品等企业周边1km烧水、电等公用工程设施配套完备，远离居民区、繁华场所及区主导风向的下风口，交通运输方便快捷，无疑是聚氯乙烯工厂案。所以，在拟建聚氯乙烯工厂项目的前期工作中，必须对拟建学的研究和论证，尤其是拟建厂对周围环境的影响，否则如果在有约30%的国情下，依靠进口乙烯、二氯乙烷或氯乙烯来生产沿海靠近港口之地，当是首选；中西部地区，由于是电石的电供应，建设电石法聚氯乙烯工厂，具有较大的成本优势和工艺，不论厂址确定在何方，聚氯乙烯装置对周围环境的影段探索、研究、采用防护措施，以求蒙古乌海市。乌海市地处中西部地区，是电石的主要生产过程石乙炔为原料进行生产，随着石油化工的发展，逐渐乙炔进行加成反应即得粗氯乙烯，经过精制后获得纯氯乙烯单体。主反应CaC2+2H2O→C2H2+Ca(OH)2+130kJ/mol(2-1)CaS+2H2O→Ca(OH)2+H2S↑Ca2N2+6H2O→3Ca(OH)2+2NH3↑Ca3P2+6H2O→3Ca(OH)2+2PH3↑Ca2Si+4H2O→2Ca(OH)2+SiH4↑(2-3)(2-4)(2-5)(2-6)H2+Cl2→2HCl+mol(2-7)反应以HgCl2为催化剂，于130~180℃下进行：图自石油乙烯，再与电石乙炔相结合来获得聚氯乙烯单体。这种方法是将石油乙烯与来自电解车间的氯反应生成1，2—氯化氢，再与电石乙炔进行加成反应，所得氯乙烯纯化(1)(2)(3)CHCHClCH2ClCH2Cl 1) 2)1.3乙烯法BICM乙烷法)乙炔，最早是美国SHLLDEVELOPMENTNETHERLAND发展的。为使生产过程中产生的氯化氢得到利用，美国采取了应用于四是很有限的。随着氯乙烯生产规模的大型化，氯化氢必(Dcacon)法，将氯化氢氧化为氯，从而使该法得到了完的有荷兰的SHELLNETHERLAND(1)乙烯氯化CH2＝CH2+Cl2→CH2ClCH2Cl(2-13)(2)二氯乙烷热解脱氯化氢CH2ClCH2Cl→CH2＝CHCl+HCl(2-14)(3)氧化氯化氢为氯2HCl+1/2O2→Cl2+H2O(2-15)MONSANTO的乙烯氯化和裂解专利与凯洛克(KELLOGG)公司的改术相结合，将二氯乙烷法制氯乙烯过程在技术、经济与安全环保方面2-3。ORDIANOR利ORNOZlODENORA公司和美国的DIAMONDALKALI共同开发的用稀乙烯制氯乙烯技术，并联产苯乙烯和其他乙烯氯化物。本法氯化氢的地区建立不同规模的生产装置。其流程是：以石脑油为泡式反应器中，以FeCl3为催化剂得到1,2-(1)电石乙炔法是最早实现工业化的方法，生产工艺成熟。(2)厂址建在内蒙古乌海市是电石的主要产地，成本低廉。PVC脂的用途，一般采用四种聚合方式：悬浮聚合、本VCM在搅拌作用下，分散成液滴状，悬俘于水中的聚合除了遵循自由基聚合机理和液-，还有其特殊性。平均分子量和颗粒特性是悬浮聚合PVC两nCH2＝CHCl→(CH2-CHCl)n+~kJ/mol(2-16)VC、聚合产物的物理和化学性质、产品质量指标、安全生产合为核心，组织与之相适应的聚合前准备和后处理等工序及设制度和工艺参数，是PVC生产的前提。悬浮法PVC生产工艺过程仍然是由原材料及助剂配制、聚合、单体回收及汽提、离心干。剂，用水作介质，聚合结束后，毋须干燥，流程简单，得到的悬浮法和本体法PVC树脂的颗粒结构、性能和用途相似，粒径约为100~150微米，属通用树脂，广泛用PVC质制品，主要用作电绝缘材料，工业、民用和农用薄膜，硬质管材等本体法和悬浮法两种聚合物都可用于硬质管本体法PVC树脂最好用于硬质注塑制品，而悬浮法PVC树脂则适合于挤出和PVC采用乳液聚合或微悬浮聚合方式生产。氯乙烯乳液聚合、乳化剂、水以及其他助剂存在下进行，而微悬浮聚合与乳液溶性引发剂。成糊性和糊粘度以及热稳定性是这类产品的主要PVC级粒径为微米级经喷雾干燥后，聚结成粒子的分布很宽(1~100微米)，主要用作糊树脂。糊树脂和增塑剂一起搅拌时形成稳定的糊，生产最终制成PVC壁纸、人造革、泡沫地板等；乳液聚合物由于凝胶化速被采用，但目前仅限于聚合物溶液直接使用的场合进行，聚合反应散热和控制容易，该涂料。在此领域内，多将氯乙烯与第二、三单体共聚，上述共聚合方法的确定法树脂产量最高，占总量的80%，乳液合反应。原因(1)工艺先进，较以前方法有很大改进。(2)应用广泛，产量高。ol的选择生产条件选择主要是选择分子比(配料比)、空速(投料速度的特征值)、催化剂好、消耗定额低、工(1)分子比(配料比)CHHCl比1：1时，反应速度可满足生产要求。当PC2H2=PHCl时与PHCl/PC2H2=和PC2H2/PHCl都相差不大，亦即对于这两种原料来说它们的摩尔比无论是采用相等一些，反应速度都能满足工业生产的要求。另外，根据热力学质量C2H2HClC2H2HClCHHCl原料的平衡分压或平衡浓度是相互制约的，当采用其中某一原料过量及过量多少对生产VC有利，选择C2H2过量如何CCH物中乙炔含量增高，将增加精馏塔的负荷，而且往往会导致VC单体中HCl量的方法可以提高C2H2的转化率，降低粗VC中的乙炔含量，利HCl洗碱洗也较易除掉。但HCl过量的太多也不合理。因HCl过量成的VC进一步与HCl反应生成多氯化物。这样，产品的收率和质工段的负担，浪费化工原料。目前一般认为合成VC时C2H2与HCl的摩尔比控制在1：~即HCl过量5~10%为宜。(2)空间速度加料速度的量度。用SV表示。对于均相反应反应混合物的体积。对非均相催化反应，反应物与催化剂接触时间较短，乙炔转化率低；反之化率达到99%左右时，空速应该控制在一定值。经过大量试验和生产结果表明，生产上当温度为130~180℃，压力为大气压时，nHCl/nC2H2Hmh(3)催化剂及催化剂的选择是：催化剂能使反应速度加快，从而使实际转化率向限度转应方向、平衡常数和限度转化率；其次催化剂具有选择性，就“衰老”，“中毒”。即催化活性会在使用中逐渐下降，或由化剂和合理地使用催化剂很重要，目前人们主要是通过实验来VCAgClThClHgClCBaCl/C、CuCl2/C、HgCl/C、PtCl4/C、BiCl3/C、CdCl2/C、ZnClC催化活性，其中以活性炭为载体的氯化汞催化剂HgCl2/C的活性和选VC认为是最好的催化剂，但HgCl2很毒，对工人的健康和环境卫生响。因此在使用时要认真注意对工人的防护；对废催化剂要做不能允许，掩埋地下也不行，因吸附在活性炭上的HgCl2会慢河里造成污染。据报道采用高温是废催化剂中的HgCl2升华回为了更优质高产和减轻环境污染今后应继续努力寻找低毒高效(4)反应温度的选择指出，由C2H2和HCl合成VC反应的理论转化率虽然随温度的升高快。实际转化率的高低是取决于反应速度的快慢的，这可由不同温现出来。下表为压力、分子比、空速等一定条件下测得的不同温度乙炔转化率的影响t(C)P(大气压)nHCl/nC2H2w/F11℃时的实际转化率比100℃时高的多。从温度升高对理论转速度却大大加快，实际转化率显着提高来看，应该是使合成反应在HgCl升华量增大而衰减加快，从而使反应速度及实际转化率显着降在130-在130-度。(5)压力的选择炔的理论转化率。利用质量作用定律可以具体计算出增高压力时转化率提高值。但在高压下乙炔易爆炸，生产上不如常压下安全设备的要求也较高。前面已经说明，在常压下合成VC，理论转化率已经达到99%以上，而且在130~180℃的温度下，常压下反应速度已可满足要求，因此合成VC不必用高压，常压即可。国内一般选用~大气压(绝压)。(6)原料气纯度混合时在光化学性质极其活泼，可与水发生加成反应；可与氧发生氧化反应反应；硫、磷等杂质可使催化剂中毒而失去活性。如N2、CO2-应，但含量多了会起稀释作用，使乙炔转化率降低；同时将增加艺流程(1)混合脱水和合成系统干氯化氢，经缓冲器通过流量计调节分子配比(乙炔/氯化氢=1/~，在混合器中充分混墨冷却器，用－35℃盐水(尾气冷凝器下水)间接冷却，混合气中水盐酸排出，部分则夹带于气流中，进入串联的酸雾过滤器小，由硅油于活性炭上升汞催化剂，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%未转化乙炔，再进入第2组转化器6b继续反应。使出口处未转化下。第Ⅱ组转化器(可由数台并联操作)填装活性较高的新催化剂，第。合成反应的热量，系通过离心泵送来的95~100℃左右的循环热水移去。在合成转化器系统，小型装置由于转化器台数少，如3~4台，也有采用可串联可并(2)净化压缩系统气中，含有因高温升华数量可观的氯化高汞化合物冷凝器将合成气冷却到15℃以下，进入化氢。泡沫塔顶是以高位槽低温水喷淋，一次(不循环)连续吸由塔底借位差流入盐酸大贮槽供灌装外销。气体再经碱洗泡沫塔，送至氯乙烯气柜，气柜中氯乙烯经冷碱塔进一步除去微量酸气体，至机前预冷器和水分离器。分离出部分冷凝水。往复式压缩机加压至~(表压)，中未示出)。以备开、停度波动较大时，通入吸收水操作，其含少量氯化氢的酸性水(3)氯乙烯精馏工艺流程8－成品冷凝器；9－单体贮槽自压缩机送来的~(表压)的粗氯乙烯，先进入全凝器，用工业水或0℃冷冻盐水进乙烯气体冷凝液化，液体氯乙烯利用位差进入水分离器，利用进入低沸塔，全凝器中未冷凝气体(主要进入尾气冷凝器，其炔组成，作为回流液返入低沸塔顶部，低沸塔底部的加热釜借加热，以将沿塔板下流的液相中的低沸上流动并与塔板上液相进行同样的热量及质量交换，最后经塔顶冷凝作为塔顶回流液，不冷凝气体亦由塔顶经全凝器通入尾℃冷冻盐水冷却)排出的不冷凝气体，经尾气吸附装置，回收加热釜将上升的蒸汽与塔板上液相进行同样的热量及质量交换，至塔顶排出精顶冷凝器以0℃冷冻盐水将其冷凝作为塔顶回流，大部分气相则进入业水或0℃冷冻盐水间接冷却将氯乙烯全部冷凝下来，利用位差流入聚合装置需要，借氯乙烯气化槽中单体气化压力，将成品单体间歇压歇排放入高沸物贮槽，并由填料塔或蒸馏塔回收其中氯乙烯或40~70℃的馏分。第三章物料衡算C2H2原料气的组成名称N2H2OV%HCl原料气的组成称V%取%~99%取%要求得/(7920××=8533.1804kg/hlhCHHCl→CH2CHl(3-1)h8533.180436.4662.500.985(1-0.005)lh.1175kg/hlhHClCHHCl为等摩尔比时的量，然而实际生产中不是用等摩lh原料气组成乙炔原料气氯化氢原料气183kg/h=kmol/h=Nm3/h681kg/h=kmol/h=Nm3/h其所含的水蒸气有一部分被冷凝成为液态水而除去，但蒸气，它的分压实际上等于水在脱水温度下的蒸气压。在CHatm即P总=152kPa(见《聚氯乙烯工艺技术》(见《聚氯乙烯工艺学》 得水在5℃时的饱和蒸汽压为kPa。xH2O=O=100%=%设水蒸气中冷凝为液态水的物质的量为nH2O，则：H2OH2O kmolh14.4126kg/h乙炔冷凝器的物料衡算表名称输入物料输出物料NmNmhNmh，所含的水蒸气也将有一部分被冷凝，但这时冷凝出来剩下的水蒸气温度有关外，还和盐酸的浓度有关。要知道他里面凝出来的盐酸浓度。这个浓度可以从盐酸中氯化氢的是：凝出的盐酸是和氯化氢建立平衡的，因此它的分l列出了盐酸的分蒸汽压数据。现利用这些数据来计算当表3-5盐酸中水的分蒸汽压(毫米汞柱)表3-6盐酸中氯化氢的分蒸汽压(毫米汞柱)(见《聚氯乙烯生产原理》P88~P89)P总=152kPa (见《氯碱化工生产工艺聚氯乙烯与有机氟(见《氯碱化工生产工艺聚氯乙烯与有机氟HCl的分压仅略小于大气压，即1140毫米汞38%，对应盐酸中氯化氢的分蒸mmHg盐酸中水的分蒸汽压mmHg。22xH2O=O=100%=%设湿HCl中冷凝为液态水的物质的量为nH2O，则解得: