三十万吨聚氯乙烯项目乙炔精制工段的工艺设计及中和塔的设计.doc

三十万吨聚氯乙烯项目乙炔精制工段的工艺设计及中和塔的设计第一步：查阅资料，了解氯乙酸生产工艺，及关键工艺参数和物料参数。1、工艺过程 乙炔气从水封进入冷却塔进行洗涤冷却，冷却后的乙炔气进入水洗塔，出来的气体一路进入气柜，一路经水环泵加压都进入水洗二塔。后在浓硫酸清净塔中除去气体中的杂质。经清净后的乙炔气呈酸性，进入中和塔被碱中和，中和塔出来的乙炔气纯度达到98.5%以上，达到下一工段的使用要求，出来的气体去乙炔沙封罐。浓硫酸清静塔乙炔清净主要是除去乙炔中对后面工序正常生产有害的杂质气体，即PH3 、H2S 、 NH3 、SiH4 、AsH3 、水、二氧化碳。采用次氯酸钠的净化原理也就是采用强氧化剂次氯酸钠把还原性化合物PH3 、H2S 、SiH4 、AsH3 等氧化成相应的酸，然后用碱液中和酸并除去二氧化碳，最后用低温水洗除去碱沫和乙炔中的水分。其反应式为：4NaOCl + H2S H2SO4 + 4NaCl4NaOCl + H3P H3PO4 + 4NaCl4NaOCl + AsH3 H3AsO4 + 4NaCl4NaOCl + SiH4 SiO2 + H2O + 4NaCl其反应产物磷酸、硫酸等由后面中和塔除去。反应式为：H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2OH3PO4 + 3NaOH Na3PO4 + 3H2OCO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O2、工艺参数年产30万吨PVC生产时间 （年工作日）300天，每天24小时，连续操作表2.1 生产工艺控制指标序号项目名称单位工艺指标备注1贮斗冲N2时间分钟23冲N2压力5.326.652发生器温度7585排渣不低于75压力kPa48液位液面计1/33/43正水封液位mm6507504安全水封液位mm12005逆水封液位mm6507006冷却塔塔乙炔出口温度40塔乙炔出口温度45冷却塔液位液面计1/22/3不超过乙炔入口7乙炔气柜升降范围m3150300乙炔温度40乙炔压力kPa488乙炔压缩机封液温度815封液循环量m3/h1.21.8乙炔入口压力kPa48与发生系统平衡乙炔出口压力kPa4080勿负压乙炔出口温度409清净塔NaClO有效氯含量g/ l0.350.05NaClO补加量根据Cl及PH值而定酸碱度PH值36塔釜液位液面计1/2温度4010NaClO配制槽有效氯含量g/ l11.3酸碱度PH值78液位m31520交班时不低15m311氯气缓冲槽压力kPa6010012稀碱槽浓度%1513中和塔碱液浓度g/ l5010Na2CO3含量%10%一项不合格要洗塔有效氯含量%0.2液位液面计2/3不超过乙炔入口14冷却器冷却水进口温度513、物料参数氯酸钠（NaOCl）【英文名称】 Sodium Hypochlorite危险性类别：腐蚀品侵入途径：吸入、食入、经皮吸收健康危害：经常用手接触本品的工人，手掌大量出汗，指甲变薄，毛发脱落。本品有致敏作用。本品放出的氯气有可能引起中毒。环境危害：无明显污染。燃爆危险：本品不燃，具腐蚀性，可致人体灼伤，具致敏性。化学品中文名称：次氯酸钠化学品英文名称：sodium hypochlorite中文名称2：漂白水；漂水英文名称2：hypochlorous acid分子式：NaClO相对分子量：74.442（按2007年国际相对原子质量）有害物成分：次氯酸钠溶液 CAS No. 7681-52-9主要成分：含量：工业级 (以有效氯计)一级13%; 二级 10%。外观与性状：微黄色（溶液）或白色粉末（固体），有似氯气的气味。pH：6.77熔点()：-6沸点()：102.2相对密度(水=1)：1.10相对蒸气密度(空气=1)：无资料饱和蒸气压(kPa)：无资料燃烧热(kJ/mol)：无意义临界温度()： 无资料临界压力(MPa)：无资料辛醇/水分配系数的对数值：无资料闪点()：无意义引燃温度()：无意义爆炸上限%(V/V)：无意义爆炸下限%(V/V)：无意义溶解性：溶于水。主要用途：用于水的净化，以及作消毒剂、纸浆漂白等，医药工业中用制氯胺等。化学性质：和盐酸反应制取氯气：NaClO+2HCl=NaCl+Cl2+H2O（可能发生中毒现象）和草酸反应：H2C2O4+NaClO=NaCl+2CO2+H2O生成次氯酸：NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO稳定性：不稳定，见光分解。禁配物：还原剂、有机物和酸类。避免接触的条件：光照热源分解产物：2HClO=光热=2HCl+O2氯化钠（NaCl）氯化钠，无色立方结晶或白色结晶。溶于水、甘油，微溶于乙醇、液氨。不溶于浓盐酸。在空气中微有潮解性。用于制造纯碱和烧碱及其他化工产品，矿石冶炼。食品工业和渔业用于盐腌，还可用作调味料的原料和精制食盐。中文名字：氯化钠相对分子质量：58.44英文名字：Sodium Chloride化学式：NaClpH：pH为6.757.34溶解性：易溶于水，极微溶于乙醇，NaCl分散在酒精中可以形成胶体.，其水中溶解度因盐酸存在而减少，几乎不溶于浓盐酸。半数致死量(大鼠，经口)：3.750.43g/kg水中溶解度：常温（25）下每100g可溶解约36.2g碱度：18.2-21.0相对密度：2.130g/cm3熔点（）：801沸点（）：1413 （1738K）燃烧热（kj/mol）：无燃烧热闪点（）：无法燃烧爆炸上限%（V/V）：不会爆炸引燃温度（）：无法燃烧爆炸下限%（V/V）：不会爆炸氢氧化钠（NaOH）氢氧化钠(NaOH)，俗称烧碱、火碱、苛性钠，因另一名称caustic soda而在香港称为哥士的，常温下是一种白色晶体，具有强腐蚀性。易溶于水，其水溶液呈强碱性，能使酚酞变红。氢氧化钠是一种极常用的碱，是化学实验室的必备药品之一。氢氧化钠在空气中易吸收水蒸气，对其必须密封保存，且要用橡胶瓶塞。它的溶液可以用作洗涤液。中文名称：氢氧化钠化学式：NaOH相对分子质量：40.01英文名：Sodium Hydroxide密度：2.130克/立方厘米熔点：318.4水溶性：。极易溶于水，水溶液呈无色沸点：1390碱离解常数（Kb）= 3.0碱离解常数倒数对数（pKb）= -0.48致死量：40mg/kg第二步 物料衡算 1电石消耗年产300000吨PVC，以300个工作日计算，每天生产两批，产物后处理部分损失2%，产品纯度99.5%，这每批生产的吨 VCM转化率为85%，收率为96%，纯度为99.95%，则每批需VCM的量：一天以24小时计，则每小时需VCM的量：产物气冷凝，精馏等收率为96.5%，则进入精馏系统的VCM的量：转化器中乙炔的转化率为98%，氯乙烯的选择率为99.5%，则进入转化器的乙炔：故进料气中纯乙炔的量为kg/h，纯度99%的乙炔量为/0.99=23160kg/h乙炔气冷却、清净等的收率为95%,20电石发气量为250kg/L，不计回收乙炔。电石加料量2. NaClO的消耗量粗乙炔标准体积（20）：96.54250=24135 m/h粗乙炔气中H3P含量为0.08%，H2S含量为0.10%，精乙炔H3P含量为0.0037%，H2S含量为0.0039%，配制的NaClO溶液的浓度为1.2 g/L，总乙炔的流量24135m/h。要除掉的H3P实际量0.08%-0.0037%=0.0763%要除掉的H2S实际量0.10%-0.0039%=0.0961%每小时要从原料乙炔中除去的H3P体积为: 241350.0763%=18.415m=18415L根据反应式计算NaClO (100%)的消耗量 4NaClO + H3P H3PO4+ 4NaCl 22.4x 18415同理，每小时从原料乙炔中除去的H2S体为:241350.0961%=23.19 m=23190 L根据反应式计算NaClO (100%)的消耗量 4NaClO + H3P H3PO4 + 4NaCl 22.4y 23190 NaClO的分子量为 74.5 ，X 换算到每小时补加溶液量：因为在生产中不只有H3P 、H2S ,所以实际消耗要比理论量要大,取损耗系数为1.3则实际消耗NaClO =461.241.3 = 599.62 m3/h氯气的消耗： 2NaOH + Cl2 NaClO+NaCl+H2O74.5x 1.3 日耗Cl2 ： 24685.73=16457.52 kg/d若使用Cl2为 800 kg/瓶，则有一瓶氯气所使用的天数：3.碱消耗量的计算假设清净后产生的硫酸和磷酸都进入中和塔中和，则中和硫酸和磷酸的需碱量为：粗乙炔气中含CO2为0.09%，其他酸性气体不考虑CO2总量为：241350.09%=21.72 m3/hCO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O 22.4 80需碱量： Kg/h换算成6%的比重为1.045的碱液时：取碱的损耗系数为1.5，则实际消耗碱量为：5614.72 1.5=8422.0