氯乙烯合成工艺设计

1、青岛科技大学本科毕业设计（论文）青岛科技大学本科毕业设计（论文）论文题目论文题目 PAGE PAGE 1前言氯乙烯单体（VCM几乎全部（98以上）都用来生产聚氯乙烯（PVC。余下的则用于生产聚氯乙烯氯化物和氯化溶剂。传统工艺的电石法精馏氯乙烯质量已不能满足 PVC 树脂的生产要求，受其工艺流程及精馏塔塔型的限制，原氯乙烯精馏装置规模小，产品质60 93%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。目前国内比较先进而又经济可行的成熟工艺技术是电石乙炔法ChemStations 公司开发的流程模拟软件ChemCAD 软件对电石乙炔法制VCM PDSOFT 三维软件对车间设备进行布置

2、，为工业生产提供参考。1 总论概述意义与作用VCMPVC，也用于制备偏二氯乙烯、冷冻剂等。氯乙烯单体几乎全部（98%以上）都用来生产聚氯乙烯。余下的则用于生产聚氯乙烯氯化物和氯化溶剂。通过对二氯乙烷（EDC）PVC VCM。由于资源结构的特点，世界上只有我国的氯碱行业有VCM PVC96%VCM PVC。PVC）是五大热塑性合成树脂之一，以其价廉物美的特点，占合成树29%PVC 树脂具有优良的耐化学腐蚀PVC 制品广泛用于工业、PVC 硬质制品可代替金属制成各种工业型材、门窗、管道、阀门、绝缘板及防腐材料等，还可作收音机、电话、蓄电池外壳及家PVC 软质品可制成薄膜做雨披、台布、包装材料及农用

3、薄膜，还可制成人造树脂作为氯碱工业最大的有机耗氯产品，对氯碱工PVC 76%。其它方面的用量相对较少。包装6%4%4%10%。氯乙烯生产的国内外现状及发展前景国外发展概况氯乙烯（VCM）1835 Regnault 用氢氧化钾的乙醇溶液1838 PVC 1902 年，Biltz 1，2-二氯乙烷进行热分解也制得氯乙烯，但当时由于聚合物的Klatte1912 年通过乙炔与氯化氢的催化加成反应制得了氯乙烯，成为工业上氯乙烯合成的最初工艺，但在沿用将30 1940 2（EDC-青岛科技大学本科毕业设计（论文）青岛科技大学本科毕业设计（论文）论文题目论文题目 PAGE PAGE 31，2-二氯乙烷经热裂

4、解制成氯乙烯，日可得到高浓度的乙炔、乙烯的混合气体，而且可从副产物的芳香族的焦油、沥青的物质中制造热煤油或碳纤维等物质，具有综合的经济效益。1955-1958 年，美国的化学公司研究1，2-二氯乙烷取得成功。至此以后，乙烷全部取代乙炔成为制备氯乙烯的原料。至目前为止，大多数工厂都采用乙烯直接氯化（DC）和乙烯氧氯化（12二氯乙烷（EDCEDC （VCMDC-EDC-OXY-EDC-VCM 90%以上的氯乙烯产量是用该法生产的。VCM2004VCM3392.0万吨，20094422.83个地区，200933864.987.38%2296.951.93%657.0 14.55%万吨，约占总生产能力

5、的20.60%46.0 1.04%；中东欧地区的生产 256.15.79%129.82.93%126.0 万吨/2.85%。FormosaPlastics GroupVCM309.7万吨/ VCM7.00%Occidental Petroleum公司，生产能力为260.9 万吨/5.90%Dow Chemical 207.0 万吨/4.68%1074.6 万吨/ 2731.1 万吨/617.1 万吨/13.95%2009-2014 VCM 2.1%的速2014 4918.0 万吨。国内发展概况1954 年，沈阳化工研究院开始聚氯乙烯的研究。1958 年，锦西化工厂（现锦化化工集团公司）3000

6、 吨规模的生产装置，紧接着北京、天津、上海等地也6000吨的装置。60年代各省市又陆续新建了一批，聚氯乙烯工业得到了较快速的发展，198764.54万吨，199077.72001360万吨/年，200579家，2009年增1307.7 29.57%2004-2009 年生产能力的年均增长率约为21.06%。随着韩华（宁波、甘肃新川、陕西金泰、宁夏英力特等多套新建或扩建装置的2014VCM1508.7万吨。九十年代中期以前，原料氯乙烯单体主要采用电石乙炔法制得。七十年代中期，随着我国石油化工的迅速发展，国内开始建设乙烯氧氯化法制氯乙烯装置。1976 10 月，北8 1979 年又引进了20 20

7、04 PVC 60%PVC 2004 654 17.05%， 66.53 10.17%。氯乙烯生产工艺的发展前景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。60 93%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。随着聚氯乙烯的发展，氯乙烯的生产工艺技术也不断

8、完善，特别是乙烯工业的快速发展，VCM 的生产越来越趋向于采用大型的乙烯氧氯化法生产工艺技术。在国内，除上述5 套乙烯氧氯化法生产装置以外，上海天原化工集团公司将在上海化工园区新建,30t/a VCM20t/a VCM装置，DOW化学公司与天津20t/aVCM20t/a20t/a等等。由此可见， VCM VCM 生VCM VCM 生产的发展应该在引从而进一步提高产品的市场竞争能力。氯乙烯生产工艺概述5 （VCM）炔二氯乙烷联合法、混合烯炔法及石油(或天然气)乙炔法。HgCl2 缺点是电石耗电大，使成本上升，反应中使用的催化剂污染较严重。电石乙炔法是生产氯乙烯最早工业化的方法，设备工艺简单，投资

9、少，产品纯度高。反应基本原理：乙炔和氯化氢在以氯化汞为活性组份，以活性碳为载体的催化剂上气相反应生成氯乙烯。青岛科技大学本科毕业设计（论文）青岛科技大学本科毕业设计（论文）论文题目论文题目 PAGE PAGE 5主反应： CaC 2 +H2O=C 2H2 +Ca(OH) 22 2C H +l g2 2CH=CHC1+124.7 7kJ副反应： C2H2 + H 2O =CH 3 CHOC2H2l2l2C2 =CHCI+l3C2 CHCl乙烯氧氯化法是利用乙烯和氯化氢氯化生成二氯乙烷，二氯乙烷热裂化生成氯化氢和氯乙烯，氯气、氧气、和氯化氢反应生成二氯乙烷的方法，整个过程中氯化氢始终保持平衡，该法

10、的主要优点是利用二氯乙烷热裂解所产生的氯化氢作为氯化剂，从而使氯得到了完全利用。C H ClF e 3 C H Cl117KJ / mol242242C2 H4 2 H 1 / C 2 l3 HC 2 6 3 K J / m o l22C2 H4 C 222 3 C7 9 K J / m o l电石乙炔25-30%C3 氯乙烯。C3 氯气反应生成二氯乙烷，二氯乙烷精制、裂解得氯乙烯和氯化氢。石油(或天然气)乙炔法是将石油或天然气进行高温裂解所得含乙炔的裂解气提纯得到高浓度乙炔，然后和氯化氢合成氯乙烯，该方法己工业化。虽然基建投资费用较高，但最终产品成本比电石乙炔法及联合法都低。氯乙烯产品的性质

11、及特点氯乙烯的物理性质VCMCH2CHCl62.5。氯乙烯为无色1-1 所示。表 1-1 氯乙烯的主要物理性质Table1-1 Physical properties of n-butyl alcohol性质数值沸点-13.9(标准大气压)自燃点472闪点-17.8熔点-153.69引火点密度-780.901gml-1(25)Cp/Cv蒸汽压燃烧热1.1833027mmHg 207.9kcalmol-1(25)临界温度158.4熔解热折光率5672.8KPa1172kcalmol-1 1.4046（n=D20）爆炸上限3.6%爆炸下限26.4%氯乙烯的化学性质氯乙烯是分子内包含氯原子的不饱和化

12、合物。由于双键的存在，氯乙烯能发生一系列化学反应，工业应用最重要的化学反应是其均聚与共聚反应。均聚反应氯乙烯分子内的双键很活泼，在光照、受热、有机过氧化物等引发剂存在条件下，双键打开发生均聚反应。共聚反应为了改进氯乙烯树脂的性能，可在氯乙烯聚合过程中加入其它单体形成共聚产物。氯乙烯能和多种单体进行共聚反应。设计依据（1）2013 年青岛科技大学设计指导书。化工工厂厂初步设计文件内容深度规定HG/T20688-2000。化工装置设备布置设计规定HG20546-92。化工装置管道布置设计规定HG/T20549-1988。厂址的选择厂址选择的原则厂址选择对于整个设计工作来说，是十分重要的环节。它是基

13、本建设前期工作的重要组成部分，是根据国名经济建设计划和工业布局的要求选择和确定工厂的建设位置。一个工厂的厂址选择是否合理，将对建厂的速度，建设投资，对项目建成后的经济效益，社会青岛科技大学本科毕业设计（论文）青岛科技大学本科毕业设计（论文）论文题目论文题目 PAGE PAGE 7效益和环境效益的发挥，对轻化工业的合理布局有深远影响。在厂址的选择中，不仅要考虑自然条件还需要顾及原料合成品的供销，运输情况，燃料、水、电、气的供应，劳动后备力量的来源，施工条件。厂址应符合国家工业布局，城市或地区的规划要求；厂址宜选在原料、燃料供应和产品销售便利的地区；厂址应靠近水量充足、水质良好的水源地；厂址应尽可

14、能靠近原有交通线（水运、铁路、公路，即交通运输便利地区；厂址地区应具有热、电的供应；选址时注意节约用地，不占用或少占用良田。厂区的大小、形状和其条件应满足工艺流程合理布置的需要，并应有发展的余地。选址注意当地自然条件，并对工厂投产后可能造成的环境影响做出预评价；厂址应避开低于洪水位或在采取措施后仍不能确保不受水淹的地段；厂址附近应建立生产污水和生活污水的处理装置。厂址的评价优越的地理位置15 25 25 802 1-1 厂址方位图。图 1-1 厂址方位图Figure 1-1 Direction diagram of location of factory优越的建设条件烟台临港工业区是区委区政府

15、提出的集中精力突破的三大板块之一，也是市委市政府提出打造的以先进装备制造和新兴产业为重点的西部特色化高科技园区。烟台西外环是烟台西郊主要通道，是临港工业区连接园区服务中心的唯一道路。14 4800 米。烟台西外环的修建必将推动临港工业区快速启动和全镇经济社会的快速发展。建设贯穿镇区的磁阳路，道路长3900 30 米。磁阳路的贯通将极大地方便园区南北交通联系，为整个园区完善的基础设施按照配套施工要求，园区的水、电、天然气、热力、通信宽带等配套设施完善，基础（40-50 米）60 100 青岛科技大学本科毕业设计（论文）青岛科技大学本科毕业设计（论文）论文题目论文题目 PAGE PAGE 9802

16、自西向东穿越园区的南部。园区距烟台火车站、烟台港和烟台莱山25 国际机场。对外交通十分便利，有利于经济发展和对外交流。良好的投资环境园区属低山丘陵地貌，地势北高南低。周边有磁山、马山、打山、洪均顶等连绵高山群峰为屏障；犹如一条“青龙”环抱围护。西侧高谷河、清洋河、义井河等多条河流横穿过，与远山近丘朝相呼应，形成“山环水抱”之势，生态环境宜人。本工艺中原料丙烯易得，可以从中国石化在烟台的分公司通过管路输送到本厂。结合厂址选择原则，并综合考虑产品运输，投资政策等条件，工厂最终选在烟台临港工业园。设计规模与生产制度设计规模设计规模：1105t/y，按照 8000 小时开工计算，产品流量 12500k

17、g/h； 设计要求：VCM 纯度 99.99%；生产制度实行“四班三倒制”的生产制度。原料与产品规格氯乙烯生产原料要求规格原料：C2H2 ，含S/LP/LH2O； HCl99.5，其中不含游离氯，三氯乙醛50PPM ；产品氯乙烯的规格产品： VCM 单体 99.5% ， C2 H2 0.001%。无可见杂质，工业用合成氯乙烯符合下列技术要求，见表 1-4。表 1-4 氯乙烯技术要求Table 1-4 N-butyl alcohol technical requirements项目指标优等品一等品合格品色度(铂钴色号)密度（20）gml-15100.9010.99915纯度质量比值）99.699

18、.5水分（质量比值）0.10.15硫酸显色实验 (铂钴色号)102535蒸发残渣质量比值）0.0030.0050.012 工艺设计与计算工艺原理丁醛生产工艺原理概述电石与水反应产生乙炔，除杂质后与氯化氢混合、干燥后进入转化器。反应在转化器（常压下进行反应，反应为放热反应，管外用加压循环热水冷却，保证温度控制在 100 1809951少量乙烯基乙炔、二氯乙烯、三氯乙烷等。化学反应生产工艺中，乙炔和氯化氢在转化器内合成氯乙烯的反应：在氯化汞催化剂存在下，乙炔与氯化氢加成直接合成氯乙烯。CH2CH2+ HCl CH2CHCl + 124.8 kJ/mol原料乙炔和氯化氢制备方法电石气制备乙炔方法：CaC2+ 2H 2O C2H2+ Ca(OH) 2+ 127.2 kJ/mol氯化氢的制备方法：氯碱车间的氯气和氢气通入合成炉。H2+ Cl 2 2HCl + 44.126 kcal青岛科技大学本科毕业设计（论文）青岛科技大学本科毕业设计（论文）论文题目论文题目 PAGE PAGE 11除此之外，还有一些副