12万吨pvc初步设计说明书.doc

第一章 工艺技术概论一、 绪论1、 产品在国民经济中的意义。 据资料表明，目前世界pvc生产能力超过3000万吨/年，美国、西欧、日本pvc生产能力占全球总能力的50%以上。据美国化工咨询公司预测到2003年全球对pvc树脂的需求将以年均4%速率增长，至2001年全世界总需求已达2700万吨. pvc需求增长主要受建筑业发展的带动，至2001年建筑对pvc树脂需求将占pvc总需求的60%以上。塑料包装业对pvc需求也在增长，另外由于pvc在循环应用及其毒性研究方面的进展，解除了人们对pvc毒性顾虑，也将促使pvc应用领域的扩大。 我国现有pvc生产能力269万吨/年，共有80多家pvc生产企业，但有3/4企业1997年实际产量均不到2万吨，电石-乙炔法仍占总生产能力的44.6%. 由于各行各业对pvc不断增长的需求，故国产pvc树脂不能满足需求，自给率呈下降趋势。虽然这几年我国pvc树指业生产发展较快，但人均占有量仅1.5kg/人年，仅是国际平均水平（15-16kg/人年）的1/10，故无论从国民经济发展各行各业对pvc树脂需求，或人均消耗pvc水平来看，我国pvc树脂发展空间都还很大。2、 pvc的发展概况。 氯乙烯是生产聚氯乙烯的单体，1835年由法国化学家regnault在实验室中发现的，并于1838年观察到了它的聚合体，这次的发现被认为是pvc的开端。1910年在德、美已开展了vc的紫外线聚合物和利用过氧化物聚合等，但没有得到工业上的应用，原因是由于聚合物的稳定性问题，后来由于vc的制法和聚合方法进行了大规模的生产，并有古老的量化法发展到电石法。随着石油化工的发展生产vc的方法又有新的发展，并继续前进。 我国从五十年代开始研究和生产聚氯乙烯，1953年由沈阳化工研究院和北京化工研究院开始小试，1956年小试成功，并在锦西建立了第一个生产厂家。 目前中国有聚氯乙烯生产企业70多家，近两年平均产量240万吨左右，居世界第3位。中国生产的聚氯乙烯品种中，通用均聚级聚氯乙烯的品种比较齐全，但专用均聚级聚氯乙烯品种较少，产品的质量与国外相比有一定的差距。业内人士指出，未来几年，聚氯乙烯行业将向以下方向发展：集约化的企业模式。 中国聚氯乙烯企业将面临越来越大的竞争压力，企业规模大小将直接影响竞争能力。未来几年，中国将发展几个大规模聚氯乙烯重点生产企业，增强企业在市场中的竞争能力。预计到2005年前，中国聚氯乙烯行业计划新增加的生产能力将达200万吨年左右。二、 生产方法的评述。 在确定工业化生产方法时，需要各方面的综合考虑，例如反映途径的选择，各种物料组分的安排、分离方法的确定、温度、压力、相态的变化等。一般来说一种产品的生产总是希望来源方便、价格便宜、工业化容易实现、经济效益最大、环境污染最小等。 vc单体合成路线，某些发展中国家如我国、南非等地区则以电石乙炔法为主，随着石油化学的发展这些地区将还会转为石油乙烯路线，降低成本是发展pvc工业的当务之急。 目前，生产氯乙烯所需的原料友乙炔、乙烯、氯气、氯化氢和扬弃的不同组合，在国外已公布一中乙烷一步氯化的方法，并且小试成功。乙烷明显比乙烯便宜，而乙烯比乙炔更为廉价。 三、产品说明（一）聚氯乙烯（pvc）分子式：-(-ch2-chcl-)-n1、物理性质比 重：1.35-1.45宏观密度：0.40-0.65比 热: 0.8372-1.465焦耳/克（0100）导热系数：0.6128瓦特/(米、k)折 光 率: nn=1.544颗粒半径: 60-150um无毒无臭白色颗粒。3、 化学性质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。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。pvc树脂在火焰上燃烧能降解并放出hcl，离开火焰立即自熄。4、 pvc分子结构 （1）无规立构型： （2）结构晶型： （3）结晶型： pvc产品结晶度随聚合混度的降低而升高。工业生产的pvc主要以无定型为主，结晶度5-15%，同沥青、玻璃一样无明显熔点。pvc树脂在75-85开始软化，大于120，时开始分解放出hcl。5、 老化性质：聚氯乙烯制品在长期受热、紫外光和氧气的作用下，会发生分解而放出hcl，而放出的hcl又对pvc的进一步分解起催化作用。若白色pvc制品，会出现白-红-浅红-棕-黑的变化，树脂变色是由于热敏性烯丙基和叔氢原子的形成，分子链断裂，从而引起多烯结构的形成而产生的。这使制品的性能变差，因此在塑料加工中，应加入相应的热稳定剂，紫外光吸收剂，抗氧剂等，以提高pvc制品的抗老性。5、产品的主要用途：可用于塑料透明瓶、过氯乙烯、硬制片注塑加工制品、硬管、墙壁纸等。表1.牌号主要用途k-57(sg-8)塑料透明瓶 塑料管件如弯头、三通等k-61(sg-7)过氯乙烯、硬制片注塑加工制品k-67(sg-5)硬管、墙壁纸、唱片、包装软硬材料k-70(sg-3.4)薄膜、电缆包皮、软管、游泳池装饰k-74(sg-2)电缆、绝缘层、保护套、鞋料、纤维等软制品四、原料中间物料1、氯化氢分子式：hcl分子量：36.5氯化氢的物理性质：氯化氢是一种无色有刺激性臭味，易溶于水的气体，溶于水中则为盐酸。在标准状况下，1升水可溶525.2升的氯化氢，1mol氯化氢，溶解于水时产生5.375千米（22.504千焦）的热量。（常压下100g水中溶hcl克数）温度030405060hcl克数82.367.363.359.656.1重度（克升）1.639（标准状况下气体）溶点：111沸点：83恒沸点：110（盐酸0.101mpa）组成：20.2临界温度：51.4临界压力：81.6大空压（82.68121105 pa）热比：气体：0.8122kj/kg（大气压13100）液体：1.7292kj/kg(-98.2)汽化热：16.161kl/m0l溶化热：2.0934kj/m0l生成热：92.3734kj/m0l盐酸比重31 1.158(15)36% 1.183导热系数：气体0.0467kj/mhk粘度：气体（12.75）0.1385mpas31%盐酸（25）1.67mpas扩散系数105（mol/e）2.110-5(厘米2秒)电导率：（9.6）1108（1/ncm）100scm-1化学性质：（1）氯化氢在干燥状况下几乎不与金属作用，在含水或溶于水中时其腐蚀性很强，与大多数金属的氯化物fe+2hcl-feci2h2ohcicaco3ca+co2+h2o（2）与乙炔等不饮和烃起反应生成加成物hclc2h2c2h3cl（3）氯化氢工艺控制指标纯度：9095（电解氯气纯度88以上）含水份：0.03%含游离氯0.002%2、氯乙烯单体的物理性质化学性质氯乙炔为无色，有麻醉性的芳香气体。常温常压下比空气重一倍并微融于水。纯氯乙烯气体加压到5个大气压以上时，可用工业水冷却得到比水略轻的液体氯乙烯。氯乙烯单位的物理性质分子式：c2h3clh h结构式 cch ci分子量：62.5物理性质：沸点（76cm泵柱）13.9熔点 159.7折光率n 1.3642表面张力 牛顿米10a100 16.61725 2.9430 1.29325 47050 130100 2.5比热cp 20液体 25气体cal/g 0.38 0.205j/g 1.5910 0.8583饱和蒸气压（k牛顿）帕斯卡温度（）压 力温度（）压 力温度（）压 力28.3752.741.57163.30733.53505.20023.0368.404.01198.74739.22598.93316.6190.3475.53210.93346.80724.53313.61102.33316.21301.06754.87890.1338.32126.53325.72400.60060.341011.406饱和蒸汽压亦可按下式计算：eogp=0.84201150.9/t+1.75togt0.002415t其中p绝对大气压t绝对温度氯乙烯密度温度密度（g/cm3）温度（）密度（g/cm3）12.960.969239.570.87331.320.944248.200.8755513.400.922359.910.831029.110.8955密度亦可按上式计算d=0.9471-0.001746t-0.00000324t来计算式中d为液体密度（gcm3）,t为温度（）氯乙烯蒸汽密度（一个大气压下）温度密度g/cm3温度密度g/cm3300.001575200.009488200.002392300.012547100.003521400.1658400.005025500.21598100.006978600.27624氯乙烯蒸发潜热温度潜热温度潜热ccl/gt/gca/gt/g-2081.7358.80382080.2335.7814-1084.1352.11003078.5328.6638063347.50444076.9320.70891081.7342.6165074.4311.4983氯乙烯粘度（液体）温度30201001020粘度（帕斯卡秒103）0.3030.2730.2480.2260.2060.190氯乙烯在水中的溶解度（常压）温度010152028vom/vh2o0.8080.5720.4330.2920.10氯乙烯某些溶液中的溶解度压 力煤 油二氯乙烷 乙醇 轻油0时 0时 0时mmhg sygg 千帕（kpa）20 0 20760 101.3247125 46 700 93.3254110 37 600 79.993285 31 60500 66.663062 25 44400 53.328843 1933300 39.9966125 29 13.524200 26.664177 18 916100 13.332237 8 4.58注：压力增高溶解度增大，温度降录溶解度增大表示可以任何比例溶解氯乙烯在气体混合物中的冷凝率气体中vcm含重（体积）冷 凝 率20253035405025.932.950.6033.553.362.37059.471.278.98016.481.875.683.387.79062.891.489.192.594.59582.496.794.296.497.49893.29898.699.0氯乙烯的爆炸极限：在空气中：3.633%在氧气中：3.672%其爆炸极限可在混合物中通入氮气或氧化氮而缩小混合物 充入氮 充入二氧化氮冲入（） 20 40 20 40爆炸极限 4.217.1 14.78.2 4.511.8 58.2当在空气氯乙烯中加入惰性气体时，临介点为：加入氮气n：45.9% v cm6% 空气48.1%加入二氧化碳co234.2% v cm6% 空气59.8%而当n246.8%和co236.4时不会发生v cm空气爆炸氯乙烯单位的毒性：具有芳香气味，急性中毒症状有：头晕，全身无力，软弱，神志逐渐不清，站立不稳，四肢痉孪，呼吸由急促到微弱，最后失去知觉，即对人体有麻醉作用。一般氯乙烯浓度在1时有麻醉感，5以上开始出现上述症状。慢性中毒：已查明氯乙烯是10种致癌有机物之一，长期呼吸带有氯乙烯的空气，可使人体肝功能损害，转胺酶增高，肝变大，并导致肝病癌的产生，一般氯乙烯致的潜伏期为115年，不易被人们所注意，但危险性也就越大，空气中允许最大浓度为5ppm，在达到该浓度时，人员要立即撤离。氯乙烯的化学性质氯乙烯分子中，有一个双键和一个氯原子，化学反应大都发生在这两上部位。fecl3a加成反应：ch2chcl+hcl - ch3chcl2clb消除反应： ch2=ch+naoh（浓）- chchnacl+h2oc聚合反应： nch2=chcl - -(-ch2chcl-)-nd 共聚合：氯乙烯和性质各异的乙烯类单体共聚合可得性质介于二者之间的聚合物以改进高聚物的各种性能。氯乙烯质量指标a新鲜氯乙烯用于聚合的氯乙烯单位要求：纯度：99.9%（重量）杂质：hcl1 ppm醛以乙醛计5ppm铁1ppm水200ppm乙炔5ppm1.1一二氯乙烷30ppm氯甲烷80ppmb回收氯乙烯未反应的氯乙烯经回收后，用于以后聚合回收氯乙烯期望值:纯度：99.3%（质量）杂质：乙烯2ppm乙炔4ppmch3c|5000ppm1. 1一二氯乙烷20ppm苯10ppm甲醇200ppm顺1.2一二氯乙烷40ppmh2o700ppm（15 186.329.31见帕斯卡表）hci1ppm铁1ppm五、氯乙烯的制备和生产方法工业上制备vcm方法很多，主要有石油乙烯法，氧氯化法，电石法，本厂采用的是电石法。电石法：c a c 2 + h 2 o h c c h + c a ( o h ) 2h g c lh c c h + h c l c h 2 c h c l发展和现状：单体合成方法:目前工业生产方法主要有电石,联合法,烯炔法,乙烯法,氧氯化法等.六十年代开始到目前,国外在原料路线上 已基本完成了以电石乙炔向石油乙烯的转化,氯乙烯单体生产方法以氧氯化法为主,并逐渐趋向大型化,连续化,自动化.目前国内仍以电石法为主,但也开始转换,北京化工二厂引进的八万吨/年装置(1977开车)就是美国古德里奇氧氯化技术.在七五期间引进建成投产的山东齐鲁年产20万吨vcm装置系日本三井东亚技术.六、生产原理及流程（一）、生产原理1、氯乙烯合成c2h2和hcl在hgcl2触媒存在下进行气相催化，加成反应生成聚乙烯； 180c2h2+hcl ch2=chcl+124.767kj/molhgcl2（1）反应历程：c2h2首先与hgcl2生成络合物氯乙烯氯汞：c2h2+hgcl2 -clch=ch-hgcl此中间产物极不稳定，在氯化氢作用下分解vc：clhg-ch=chcl+hcl-ch2=chcl+hgcl2这种反应是非均相的，分五个步骤进行：a外扩散c2h2、hcl向活性炭外表面扩散。b内扩散c表面反应c2h2和hcl 加成生成ycd内扩散通过炭微孔向外表面扩散。e外扩散向活性炭表面向气流扩散。（2） 影响因素反应温度不同温度下的化学反应热力学平衡常数 kp 如下：温度 25100130150180200kp1.1810155.6210102.7541094.6771084.2661071.289107由（1）表可知在25-200 范围内 kp均较大，均能得到较高平衡值的vc 。随着反应温度的上升，c2h2 合成 vc的速度加快，不同温度下化学反应动力学常数k （表示快慢程度）如下：温度 100140181218k329.6722.214212297一般认为氯乙烯合成的转化温度在130180最为适宜。原料气纯度原料气中水分应控制在0.06%以下，氯化氢中游离氯易和c2h2化合生成氯乙炔，在混合器及石墨冷却器内常因此而自然引起爆炸，因此合成氯化氢不能含有游离氯。氯化氢中含氧量一般控制含氧小于0.5%。乙炔气中的杂质气体（ph3,h2s,ash3）会使触媒中毒而降低活性，必须除去。摩尔比工业生产中c2h2:hcl=1:1.051.1,即hcl过量50100%。空间速度空间速度增加，气体与触媒接触时间减少，乙炔转化率降低。空间速度降低，乙炔转化率提高，但高沸物亦增加，生产能力降低。实际生产中乙炔的空间速度一般控制在3050nm3/m3h。2、 粗单体的精馏粗单体中 含有低沸点物 高沸物 偏二氯乙烯，乙醛，三氯乙烷，要通过加压精馏得以分离，一般进料低，高沸物总量分别为3%及1%以下，而成品要求有极微杂质，因此属于微量杂质的精馏。影响精馏 的主要因素：2. 1 压力vc 常压下沸点微，压力升高则沸点相应上升。压力mpa00.20.30.40.5vc 沸点c-13.916.225.733.539.7常压下将vc液化时，为保证较高的 液化率，必须大量降低冷凝温度混合物常压沸点在之间，在分馏尾气中必须降至-50的温度，同时在低温常压下粗vc中水分必须彻底消除，否则易在设备中结晶，堵塞，因此常压法已经被淘汰。当提高精馏操作压力时，由于vc-c2h2混合物沸点升高时，使制冷剂温度可以相应提高，减少制冷的动力消耗。压力太高，达到同样分离纯度理论板数增加，而对vc-c2h2反而不利，所以一般低沸点塔压力控制在0.5-0.6mpa.粗vc液化可用工业水或盐水，尾气冷凝可用35c冷冻盐水，在此压力下，分离vc-c2h2的理论板数在10以下。对于分离高沸点塔，其混合物沸点在之间，为减少分离的理论塔板数压力可适当放低些，不同压力下理论塔板数比较如下：压力（表压）mpa1234理论塔板（块）2355注：回流比r=0.1时为用工业冷却一般控制高沸点塔压力在0.3-0.4mpa（表压）22 温度低高塔的塔顶，塔釜温度是 影响精馏效果的主要因素。低塔温度低易使塔顶馏分中c2h2组分冷凝，或塔底蒸出不完全，塔底馏分c2h2含量增加，影响冷凝蒸出塔 的精馏效果。若塔釜温度过高，则塔顶馏分中vc浓度增加了尾气冷凝器压缩机的负荷。高塔塔釜温度过高，会使塔顶馏分成品中二氯乙烷等高沸物含量增加，影响单体质量，同时也会导致再沸器列管中多氯烃分解，炭化，焦化，影响传热效果。再塔板数及进料条件不变情况下，减少回流比r 则使产品质量下降。增大回流比，可使成品质量上升或再同样产品质量； 要求下可减少理论塔板数，但却使塔顶冷量和塔釜热量增加，因此，最佳回流比，低塔r=6-9 ，高塔r=0.3-0.5.（二）流程说明1、混合脱水由于乙炔车间送来的乙炔气经气液旋风分离器，与来自氯化氢工序送来的氯化氢气体，通过流量计调节分子配比进入混合器混合后气体进入列管石墨冷凝器用35冷冻盐水间接冷却除水。混合气中水分以盐酸状态从底部流出,部分则夹带于气流中,进入冷酸雾过滤器中由氟硅油玻璃棉捕集分离酸雾,再经冷凝捕集后，经予热器予热后送至前台转化器。该系统各部分分离出来的40盐酸借系统压进入废酸槽待装运外销。 2、vc工序经脱水予热后的混合气由转化器上部进入通过列管中装添的氯化汞，触媒，转化为粗氯乙烯气体；转化器分前后两组串联，每组内转化器为并联使用，转化放热通过循环热水泵循环热水移走；然后进入石墨冷却器冷却(用o盐水)，再通过泡沫水洗塔，即回收过量的氯化氢制取22以上盐酸，泡沫顶面是以工业水喷淋，一次生成的酸由塔底借位差流入盐酸贮槽气体再经水洗塔；碱洗塔除去残余的微量氯化氢，二氧化碳后送至压缩机前列管冷凝器和分离器除水，进入压缩机，列管冷凝器气体入口有一管路连接氯乙烯气柜以平衡气体由压缩机来的粗氯乙烯气体先进入全凝器大部分冷凝液化，经水分离器除永后进个粗单体贮槽，其液体氯乙烯借系统压差连续加入低沸点塔靠塔底再拂器将液体中低沸物(主要是乙炔)从塔顶蒸出，其蒸出气体经减压返回机前，全凝器未凝气体进入尾气冷凝器尾气冷凝器用-3 5盐水间接冷凝，其冷凝液进入粗单体贮槽，不凝气体减压后排空。 （三）生产工艺控制一览表：工序名称序号控制名称操作时间控制指标控制方法备注转化1混合器入口温度连续040记录2混合气脱水温度连续-142手动记录3混合器预热温度连续7080自控仪表显示4hcl/c2h2分子比连续1.041.07:1自控仪表显示5c2h2通量连续5001700m3/h自控仪表显示6热水温度间歇9599手动仪表显示7转化器反应温度连续100180手控仪表显示8热水槽液面连续1/22/3手控9乙炔转化率连续前台连续70%手控分析后台连续98.5%手控分析10碱泵出口压力连续0.1mpa手控11碱液循环槽液面连续1/22/3手控12热水泵出口压力连续0.2mpa手控压力显示13真空泵真空度间歇5366kpa手控真空表显示压缩机1vc气柜高度连续3080%手控色带显示报警2vc气柜压力连续34kpa手控u型压差计3一段入口压力连续34kpa手控压力显示4一段入口温度连续1025玻璃温度计5一段出口压力连续0.150.2mpa手控压力表显示6一段出口温度连续85手控玻璃温度计7二段入口温度连续37玻璃温度计8二段出口压力连续.550.6mpa压力表显示9二段出口温度连续110玻璃温度计10循环油压力连续0.15kpa压力表显示11压缩机电流连续180a电流表12压缩机注油器液面连续1/21/3玻璃视镜精馏1全凝器出口温度连续25-30手控记录2低溶再沸器压力连续050.55mpa自控压力表显示3低溶再沸器温度连续3842自控记录4低塔塔底液面连续1/22/3自控玻璃管仪表5低塔塔顶压力连续0.450.5mpa自控记录压力表6低塔塔顶湿度连续2025自控记录7低塔加料量连续110m3/h自控记录8高塔再沸器温度连续2535自控9高塔再沸器压力连续0.300.35mpa10高塔再沸器液面连续1/22/3自控记录11高塔塔顶压力连续0.250.35mpa自控记录12高塔塔顶温度连续2530自控记录13成品冷凝器入口压力连续0.250.30手动记录14残液塔塔釜温度间歇3540手动记录15残液塔塔釜压力连续0.150.2mpa手动压力表显示16残液塔塔顶温度连续1015手动记录17残液塔塔顶压力连续0.10.15mpa手动压力表显示18尾凝器压力连续0.5.6mpa自控记录19尾凝器出口温度连续-1525自控记录20高沸物槽液面连续1/22/3手动玻璃液面计21残液槽液面间歇1/22/3手动玻璃液面计22尾凝器切换周期连续每周二次手动玻璃液面计(四)防火和防爆防火防爆是互相关联的。着火和爆炸在很多情况下是同时发生，所以防爆大部分措施也适用于是防火。1、爆炸的分类和原因因反应激烈或受压容器；设备、管道和机械强度降低，使压力超过了设备所能承受的限度，而使之造成爆炸，称为物理爆炸。由于一种或几种物质，并在极短的时间内产生大量的热的气体产物，伴随着产生破坏力极大的冲击波，称之为化学性爆炸。爆炸范围是指与空气组成的混合物，易燃易炸物质的浓度范围其最高浓度称之为爆炸上限，最低浓度称为爆炸下限。在此范围内遇有明火或火花，或温度升高到火点即行爆炸，在此浓度以外，气体不会爆炸。形成的原因大致分为如下几项： 1操作原因：由于操作控制不严细，造成反应激烈使设备超压。2 设备缺陷：设备制造上带来的隐患(如裂纹，砂眼)，安全装置不全，安全阀不灵，使用日久化学腐蚀等，使用压力降低，而又未及时发现。3设备管道的泄漏使易爆气体逸出和外部的空气混合形成爆炸气体。此时如遇明火或火花则是产生爆炸的导火线。火灾原因及防止。由于明火和火花极易成为爆炸的导火线，故火灾的防止关系有了特殊之，其原因和防止列举如下：现场动火现场动火和焊接易引起火灾和爆炸，应尽力避免现场动火，如必须动火时，应远离设备30m以外并经各有关安全技术部门批准，而且动火必须分析可燃气含合格(2)经点火试燃取样样品后方能进行，须要有专人监督，注意风高保证安全生产。电气设备接触不良产生火源：应定期检查设备，凡接触到易燃易爆物；设备应采用防爆型。磨擦与撞击：设备撞击磨擦极易产生火花，所以进入车间不允许穿不允许用铁锤敲打设备及管道，应使用铜(70以下)制品。静电：当介电液体、固体、气体在管道内很快流动或从管道中排出能促使静电荷产生。静电荷的多少与骨内介质流动的速度有关，流速产生静电荷越多，所以一般要求液体在管道内的流速不超过45气体不超过815ms，同时设备及管道应有接地设施，使产生的静电荷很快导入地下。转动设备应尽量减少皮带传动。不得己采用时应适当尽量减少皮带传动，不得己采用时应适当使用皮带油，以减少摩擦静电。5加强岗位操作的安全责任制，岗位操作不严或失误是重大爆炸和火灾事故的直接原因。如hcl含游离氧，氯乙烯压缩机泄漏vc贮槽玻璃液面计破裂等。6c2h2、vc设备，管道开车前必须进行气密性试验，并以n2将空气排至o280，o205可将vc压缩送精馏。爆炸事故的防止1防止火源的产生：见上述2密闭设备：加强管理，杜绝设备的跑、冒滴、漏，注意各设备和管道不得超过允许压力，氯乙烯压缩机入口不允许产生负压，以防空气漏入而形成爆炸混合物。3分析、置换和通风：对易燃、易爆、有毒气体的控制都有赖于分析气体，它是化工生产中保证安全的重要手段。生产系统检修时。必须对设备管道中可能残存的可燃性气体，用氮气或蒸汽排除置换干净后分析合格，方可进行。良好的通风可以保证厂房内易燃易爆气体的吹净，减少或消灭爆炸的因素。4设备应有安全装置(1)压力计：凡超过一个大气压以上的设备均应设置压力计，以便检查。(2)安全阀，一但设备超过预定压力时，安全伐自行打开，将压力排放，保证设备安全。安全阀应定期校正，并应保持无堵现象保证灵活好用。(3)防爆膜：一般设在没有安全阀又须防爆的地方。(4)报警信号：当带压设备超过一定压力值时，报警信号发出警告，以便操作人员及时采取措施。毒物与防止中毒。几种物料的毒性。氯乙烯：有麻醉性。吸入0.1以上的vc时，表现为困倦，注意力不集中，手脚麻木，失去知觉。吸收0.5以上造成头晕、头痛、心神错乱，不辨方向。2040浓度下使人产生急性中毒失去知觉，呼吸渐缓以致死亡。氯气：刺激粘膜，肺水肿灼伤。人体100mgm3半小时致死2s00mgm3立即致死。氨：刺激粘膜，流延，肺水肿，喉头水肿；可窒息，人体0.5半小时死亡。中毒的防止密封设备：检修后必须对设备管道进行气密性检查。正确选择密封形式和填料质量。排风通风：采用混合通风即自门窗通风和鼓风结合使用，降低厂房内有毒气体的含量。齐全的劳保用具：有毒物品称量时应带口罩或防毒面具。进入有毒气体贮槽容器作业时，应事前排空置换合格，令专人监视，并设有安全梯，安全带等。 氯乙烯的燃烧爆炸性能。氯乙烯双链决定它具有较强化学反应能力，它与空气加氧气可形成爆炸混合物，氯乙烯与空气混合的爆炸极限是422，与氧气混合的爆炸极限是3672，在氢乙烯一空气混合物中充入n2或c02可缩小爆炸浓度范围。安全设施为了保证安全生产，本装置采用如下措施：(1)采用fisher计算机，分散控制系统(dcs)对聚合变量进行工艺监测，联锁、予测分折、判断和报警实现安全保护。(2)采用不间断电源ups，确保缓电时控制系统不停电，以免软件文件丢失。(3)设有事故终止剂，在紧急情况下，可以使反应迅速停止，以避免因聚合反应直行无法撤除聚合反应热而发生的爆裂或爆炸事故。(4)聚合釜及其它压力容器均装有安全阀及防爆膜，当压力超过设定值时，防爆膜破裂，可以保证聚合釜的安全。(5)装置设有15点带有报警指示的可燃气体气测器，对操作环境中可燃气体的浓度自动进行检测和报警，聚合釜打开入孔盖时，要求釜，内vcm浓度不高于25ppm。(6)在溶液配制；聚合底层操作层，设有安全淋浴和洗眼器设施。(7)装置配有足数量有防护面具，橡皮手套，橡皮围裙和皮鞋，以避化学品与人体直接接触。(8)为了确保安全，在本装置界区的设置了大流量水喷装置和足够量的干粉灭火器。(9)所有安全防护用品都是专用的，按规定要求，应确保清洁无毒，不合要求应立即更换。(10)本装置设有专用通迅系统，在操作过程中按规定每班都要试验查，发现不符合规定应立即更换。(11)本装置设计中日本窒素工程公司按美国专利厂b、：goodrich公司要求，对聚合装置内部可燃气体检测，厂房通风，设管道静电接地都有相应的规定。(12)工艺设计中对操作人员的劳动保护也相应的采取了保障措施。(13)厂房内设有呼吸空气系统，以备进行有毒操作时使用。(14)单体界区设有堤坎，防止vcm外溢时造成扩散。(15)单体界区截止阀的仪表空气管由一段聚乙烯管组成，若出现措，该管可被熔断以停止仪表空气供应，使截止阀自行关闭。(16)单体界区截止阀的仪表由堤坎外的一组手动阀来控制，若出现急措施，操作工可手动切断仪表空气，使截止阀自动关闭。说明闪点：指危险品蒸汽一空气与火接触，初次发生兰色火燃的闪光时，温度(闪燃时的最低温度)，是表示可燃性液体火灾危险性的重要指标。自燃点：指危险品未与火源(火或火星)接触而着火时的温度。（五）工业污染现状及处理1、污染现状氯碱行业整体污染比较严重，如隔膜法生产烧碱；电石法生产聚氯乙烯。目前，世界上发达地国家或地区，全部采用乙烯法生产聚氯乙烯。我国乙烯法pvc生产能力占总能力的1/3，电石法仍占2/3。电石法pvc生产装置规模小，厂点多、分布散、能耗高，电石渣和含汞、含硫废水等污染物未能根本治理。目前，我国pvc的产量尚不能满足国内需求，因此电石法pvc生产将维持一段较长时期。1996年，乙烯法生产pvc，每生产1吨pvc需要乙烯502公斤。乙炔法生产pvc，整个行业每生产一吨pvc需要消耗1768公斤电石，标准为1515公斤电石；10000吨/年或以上的企业，每生产一吨pvc需要消耗1744公斤电石，标准为1493公斤电石；6000到10000吨/年的企业，每生产一吨pvc需要消耗1827公斤电石，标准为1578公斤电石；小于6000吨/年的企业，每生产一吨pvc需要消耗1997公斤电石，标准为1724公斤电石。由此可以看出，氯碱行业的清洁生产潜力较大。1996年，采用乙烯氧氯化法生产pvc共461.5万吨，占33.23%；电石法生产pvc共927.5万吨，占66.77%。2、清洁生产的方法氯碱工业清洁生产的机会很多，这里仅列举以下几点：离子膜法是当今世界最先进的烧碱生产技术，1998年离子膜法烧碱生产能力仅占全国总能力的20。污染较为严重的隔膜法仍占主导地位。隔膜法烧碱改造为离子膜法。电石法pvc法改为氧氯化法生产pvc。电石法pvc技术改造。电石渣综合利用。氯乙烯合成精馏尾气及聚合单体的回收利用技术。七、厂址选择 厂址选择的原则 原料来选容易 水电资源丰富 交通方便 选厂址还要考虑以下因素。 机修、储运、公用工程和生活设施等方面有良好的协作条件，建厂要注意合理用地、厂区面积、形状应满足工艺流程不值得合理需要，厂区要适当留有发展余地，适当的自然环境条件以及工厂投资后对于环境可能造成的影响作出预算价，工厂的生产区和生活区的建设应同时考虑，厂址应避免低于供水位或在采用措施后仍不能确保不受水淹的地区，厂址的自然地形应有利于厂房和管线的布置、交通联系和场地排水。八、流程的选择及流程的叙述。1、流程的选择 合格的原料气经混合冷冻，预热后在催化剂作用下合成粗氯乙烯，经脱水、水洗后，送到压缩机并冷却，除去油水后，送到分馏精制的岗位，经二次精馏除去低、高沸物，而的精制vc。从低沸塔排出的气体经吸附器，回收vc并将净化后的气体定压排空，回收的vc经解析送至气柜。2、工艺流程的叙述 来自乙炔站的湿乙炔气经乙炔水分与来自hcl工序的hcl气体以1：1.051：1.1的比例进入混合器中进行混合，然后进入石墨冷却器中用冷冻盐水冷却混合气体，除掉混合区中的水分，以盐酸的形式凝结下来，之后，经酸雾过滤器除掉混合器中夹带的酸雾，而后进入预热器。用循环热水间接将气体升温至80左右，再进入装有活性接触媒的转化器中进行反应，反应中所放出的热量借列管循环冷却水带走。冷却水用热水泵子热水槽打至转化器，并将反应热带走、转化后的粗vc气体经脱汞气用活性炭除汞后进入泡沫脱酸塔，用井水逆流吸收，除掉气体中过量的hcl气体，回收盐贮槽，合成气体经碱洗塔洗涤。粗vc经气柜、水分离器进入气柜，送到机前冷却器进行冷却脱水，之后进入压缩机，将气体压缩到55.5kg/cm2,压缩后的气体经机后冷却器将气体冷却到45左右，进入油分离器后，气体进入全凝器，用0盐水将大部分粗vc气体凝成液体，经水分离器除去水分，全凝器没凝的气体可去尾凝器，经-35盐水冷却，粗vc液体进入水分离器除去水，没凝气体去尾气吸附器经活性炭将vc、c2h2吸附，没被吸附的惰性气体京定压阀排空，尾气吸附器饱和后，用解吸真空泵经过滤器将氯乙烯抽搐，经解吸油分离器送入气柜。 九、主要设备概述 转化器: 由于反应是在催化剂作用下的放热反应，为提高催化剂的寿命和提高传热效果，首先要使催化剂有足够的装填提及，同时要有较大的传热面积，因此选择刚烈馆的固定床转化器。转化器下部为防止脱水不纯，而产生盐酸的腐蚀，安装有防腐层，一层胶层、二层瓷管、一层陶瓷壁制版、转化器上部有插热电偶的管，还有手孔用来装催化剂，保证装热电偶的管内反映正常，排气孔用于排放蒸汽，转化器伤口没有气体分布盘，以使物料流速稳定，使产品收率和转化率稳定。第二章 物料衡算一、 物料衡算依据：1.1 设计任务：12万吨 pvc/年1.2 开工率：取8000小时1.3 收率：合成工段 98.0%；精馏工段 99%；聚合工段 98% 聚合率：80%1.4 质量要求：vc99.9% vc单体指标（wt%） c2h25ppmch3cho20ppmedc30ppm1.5 原料配比： c2h2:hcl=1:1.07(摩尔比)1.6 原料组成1.6.1 乙炔（干基摩尔%）组分c2h2n2o2yi990.70.31001.6.2 hcl气（干基摩尔%）组分hclh2co2yi954.50.51001.6.3 全凝器进料（摩尔%）组分h2n2c2h2vcch3choedch2oyi4.32.00.891.10.10.51.21001.6.4 气柜来料未聚合的vc返回气柜，经气柜机前冷压缩机机后冷全凝器1.7 转化率及分配c2h2转化率为99%，这其中包括乙烯转化为高沸物（以edc、二氯乙烷计算）的0.6%和原料气所夹带水全部转化为乙醛的量。其余转化为vc。原料所夹带o2全部转化为co2。1.8 符号说明：w总质量流率 /hrw组分质量流率 /hrg总摩尔流率 kmol/hrg组分摩尔流率 kmol/hrm(下标)干基1.9 混合冷冻脱水凝酸浓度： 40%hcl（wt%）二、混合器计算：21、混合器计算依据：c2h2气：常温 25，532mmhg（表压，含饱和水）70kpahcl气：常温 25，380mmhg（表压，含饱和水）50kpa出口温度：常温 25，出口压力：380mmhg50kpa22、进料量计算： 221、原料乙炔通入量：、纯氯乙烯(vc)量=(12100001000/8000)/(0.9898%99%)=15776.25/hr 15450/hr、乙炔干基总量=15776.25/(62.5099%)=254.97kmol/hr 249.69 kmol/hr、各组分量： n2：254.970.7%=1.78kmol/hr 1.74 kmol/