年產(chǎn)1萬(wàn)噸PPVC糊樹(shù)脂工藝設(shè)計(jì)—氯乙烯合成工段工藝設(shè)計(jì)

1、年產(chǎn)1萬(wàn)噸p-pvc糊樹(shù)脂工藝設(shè)計(jì)氯乙烯合成工段工藝設(shè)計(jì)第一章 前言1.1 pvc糊樹(shù)脂的發(fā)展歷史、生產(chǎn)現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景1.1.1 pvc糊樹(shù)脂的發(fā)展歷史、生產(chǎn)現(xiàn)狀pvc糊狀樹(shù)脂是1931年在德國(guó)的法本（i.g.farbon）工廠開(kāi)始研究，并于1937年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的。在目前國(guó)外pvc糊樹(shù)脂的生產(chǎn)中，西歐是pvc糊狀樹(shù)脂生產(chǎn)廠家最多、產(chǎn)量最大的地區(qū)，并且其消費(fèi)量也最大；美國(guó)的pvc糊狀樹(shù)脂的生產(chǎn)能力也較大。由于各國(guó)加工與應(yīng)用情況不同，pvc糊狀樹(shù)脂的生產(chǎn)量占pvc總量的大小也各不相同。其中，美國(guó)約占10%，日本占7.5%，法國(guó)占12%，德國(guó)占25%。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家約有93%的pvc糊樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)

2、大多采用乙烯法路線進(jìn)行生產(chǎn)（日本為100%），且生產(chǎn)規(guī)模較大。國(guó)外各pvc糊狀樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)大多數(shù)擁有自己的專用生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品牌號(hào)，為彌補(bǔ)由于生產(chǎn)方法而造成的產(chǎn)品應(yīng)用上的不足，大多數(shù)生產(chǎn)廠家同建有多種工藝路線的生產(chǎn)裝置，因此在市場(chǎng)上極具競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)外公司除生產(chǎn)通用產(chǎn)品品種、牌號(hào)的pvc糊狀樹(shù)脂外，幾乎所有的pvc糊狀樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)都同時(shí)生產(chǎn)pvc摻混樹(shù)脂、氯醋糊樹(shù)脂等專用樹(shù)脂。摻混樹(shù)脂生產(chǎn)方法不盡相同，有懸浮法、本體聚合法、乳液法等，所得摻混樹(shù)脂大多摻混到pvc糊狀樹(shù)脂中一同出售，這樣既可以改善產(chǎn)品的性能，又可以降低生產(chǎn)成本。國(guó)外公司在大力發(fā)展pvc糊狀樹(shù)脂的同時(shí)，相應(yīng)抗沖擊改性劑的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)也異常

3、活躍，有專業(yè)生產(chǎn)廠家，也有在pvc糊狀樹(shù)脂生產(chǎn)廠進(jìn)行生產(chǎn)的。在國(guó)外，pvc糊狀樹(shù)脂已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人造革、浸漬手套、壁紙、粘合劑、汽車密封料、鋼板涂層、涂料、高級(jí)鞋靴等應(yīng)用領(lǐng)域。預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年內(nèi)，全球pvc糊狀樹(shù)脂的需求增長(zhǎng)率將達(dá)到4%-5%，歐洲的需求增長(zhǎng)率約為1%-2%。國(guó)外pvc糊狀樹(shù)脂的消費(fèi)結(jié)構(gòu)為：pvc彈性、發(fā)泡地板塊（卷材）占29%，pvc墻紙、沙發(fā)、人造革等家庭裝飾材料占22%，電器、工具把手、手套、玩具和日用消費(fèi)品占21%，汽車、運(yùn)輸帶、金屬涂層占18%，其它占10%。我國(guó)pvc糊狀樹(shù)脂的工業(yè)生產(chǎn)始于20世紀(jì)50年代，在50-70年代共建有8個(gè)生產(chǎn)廠，生產(chǎn)規(guī)模為100-500噸/

4、年，生產(chǎn)工藝主要以種子乳液法為主，只能生產(chǎn)3個(gè)型號(hào)的pvc糊狀樹(shù)脂。進(jìn)入80年代，我國(guó)pvc糊狀樹(shù)脂生產(chǎn)廠家先后引進(jìn)了國(guó)外7家pvc糊狀樹(shù)脂生產(chǎn)技術(shù)。至近幾年，pvc糊狀樹(shù)脂的生產(chǎn)廠家有近20家，總生產(chǎn)能力約為18萬(wàn)噸/年，其中約有9家生產(chǎn)規(guī)模大多在2000噸/年以下。但是由于以下的原因一是國(guó)內(nèi)糊樹(shù)脂的生產(chǎn)企業(yè)較少，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)明顯小于粉狀樹(shù)脂；二是糊樹(shù)脂市場(chǎng)利潤(rùn)情況較好，在成本與粉狀樹(shù)脂相差不多的情況下，售價(jià)卻明顯高于粉狀樹(shù)脂；三是近年來(lái)糊樹(shù)脂下游需求有比較明顯的增長(zhǎng)，進(jìn)口數(shù)量占國(guó)內(nèi)消費(fèi)量的比例較大。吸引了越來(lái)越多的企業(yè)準(zhǔn)備投身于糊樹(shù)脂生產(chǎn)行列中，一方面現(xiàn)有的企業(yè)生產(chǎn)能力仍在不斷增加，另一方面一

5、部分傳統(tǒng)的粉狀樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)也準(zhǔn)備加入到糊狀樹(shù)脂生產(chǎn)行列之中，這樣導(dǎo)致產(chǎn)能也有了比較大的增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年中國(guó)糊樹(shù)脂總生產(chǎn)能力達(dá)到30萬(wàn)噸，產(chǎn)量達(dá)28萬(wàn)噸左右，進(jìn)口量約為15萬(wàn)噸，與當(dāng)年約43萬(wàn)噸的需求相比基本處于供需平衡狀態(tài)。2006年以來(lái)，國(guó)內(nèi)pvc糊樹(shù)脂行業(yè)發(fā)展十分迅猛，現(xiàn)有企業(yè)生產(chǎn)能力不斷增加。其中，沈陽(yáng)化工股份有限公司糊樹(shù)脂生產(chǎn)能力擴(kuò)產(chǎn)之后已經(jīng)達(dá)到12萬(wàn)噸/年，生產(chǎn)能力居亞洲第一位，世界前三位；其他老牌糊樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)，如上海氯堿、上海天原、天津化工、郴州華湘等也都已經(jīng)完成或者正在進(jìn)行糊樹(shù)脂的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。1.1.2 pvc糊樹(shù)脂的市場(chǎng)前景及應(yīng)用雖然糊樹(shù)脂市場(chǎng)近幾年發(fā)展相對(duì)比較穩(wěn)定，但

6、近年來(lái)我國(guó)糊樹(shù)脂產(chǎn)能增長(zhǎng)速度較快，而進(jìn)口數(shù)量變化不大雖然下游需求也有一定的增長(zhǎng)，但是產(chǎn)能和產(chǎn)量的增長(zhǎng)速度明顯大于需求的增長(zhǎng)速度。 我國(guó)pvc糊樹(shù)脂主要用于造革、浸漬手套、紗窗、水田靴、工具把手、壁紙、地板卷材等。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，加之pvc糊狀樹(shù)脂應(yīng)用開(kāi)發(fā)的不斷深入，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)聚氯乙烯糊樹(shù)脂的需求有了較大增長(zhǎng)，特別是在汽車、建筑、電子和涂料等方面的需求顯著增加。但pvc主要應(yīng)用的玩具和合成革類的發(fā)展速度已經(jīng)明顯變緩，主要的合成革類消費(fèi)地區(qū)溫州的需求甚至有所萎縮。在這種情況下，業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，國(guó)內(nèi)糊樹(shù)脂企業(yè)的擴(kuò)產(chǎn)擴(kuò)能一定要謹(jǐn)慎。應(yīng)不斷擴(kuò)大產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，增加產(chǎn)品型號(hào)，

7、形成差異競(jìng)爭(zhēng)、錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)的良性競(jìng)爭(zhēng)格局；應(yīng)加強(qiáng)企業(yè)之間的技術(shù)交流，加速提高行業(yè)整體技術(shù)水平；應(yīng)積極開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)，規(guī)范國(guó)內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，避免步粉狀pvc因供大于求出現(xiàn)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)的后塵。據(jù)最新報(bào)道，3月份國(guó)內(nèi)糊樹(shù)脂市場(chǎng)有所波動(dòng)。這是因?yàn)樵谌律涎?月份國(guó)內(nèi)糊樹(shù)脂市場(chǎng)有所波動(dòng)；在三月下旬，3月份國(guó)內(nèi)糊樹(shù)脂市場(chǎng)有所波動(dòng)。在三月末，電石法糊樹(shù)脂主流出廠價(jià)圍繞9800-10400元/每噸波動(dòng)，乙烯法糊樹(shù)脂10700-11000元/每噸波動(dòng)。進(jìn)入四月份，已是糊樹(shù)脂市場(chǎng)消費(fèi)旺季，隨著下游開(kāi)工率上升，對(duì)糊樹(shù)脂需求加大，各生產(chǎn)廠家糊樹(shù)脂銷量也將隨之增加。同時(shí)外盤糊樹(shù)脂市場(chǎng)上漲跡象明顯，4月中下旬韓華皮革料和手套料報(bào)價(jià)均

8、上漲40-50美元，其他進(jìn)口廠商4月份報(bào)價(jià)也有上漲趨勢(shì)。進(jìn)口糊樹(shù)脂價(jià)格穩(wěn)中有升有利于國(guó)內(nèi)糊樹(shù)脂市場(chǎng)逐步回暖。從3月份普通型pvc及液氯等相關(guān)產(chǎn)品價(jià)格小幅上漲的情況來(lái)看，部分化工產(chǎn)品價(jià)格正在逐漸走出低谷，有利于糊樹(shù)脂市場(chǎng)走出一季度以來(lái)的盤整局面。因此，在4月份，糊樹(shù)脂價(jià)格有望穩(wěn)中有升。 1.2 pvc糊樹(shù)脂生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)述pvc是世界五大通用塑料之一，糊狀pvc樹(shù)脂是聚氯乙烯中的一個(gè)品種。我國(guó)糊樹(shù)脂工業(yè)經(jīng)過(guò)四十多年的努力，特別是自八十年代以來(lái)，我國(guó)通過(guò)引進(jìn)多家國(guó)外的糊樹(shù)脂生產(chǎn)技術(shù)和裝置，使我國(guó)糊樹(shù)脂工業(yè)出現(xiàn)質(zhì)的飛躍，也促進(jìn)了我國(guó)糊樹(shù)脂加工工業(yè)的迅猛發(fā)展。 目前我國(guó)糊樹(shù)脂裝置近20 個(gè)，生產(chǎn)方法有種子

9、乳液法、微懸浮法、混合法等幾種，其中生產(chǎn)pvc糊樹(shù)脂單體氯乙烯的生產(chǎn)方法主要有乙炔法、乙烯法、乙烷法，在我國(guó)主要是用乙炔路線來(lái)獲得單體氯乙烯。1.2.1氯乙烯（vcm）的生產(chǎn)工藝氯乙烯（vcm）是生產(chǎn)聚氯乙烯糊樹(shù)脂的單體，其早期的生產(chǎn)方法是采用電石為原料的乙炔法路線，即電石水解生成乙炔，乙炔與氯化氫反應(yīng)生成vcm。隨著vcm生產(chǎn)工藝的發(fā)展，乙炔法已經(jīng)被先進(jìn)的乙烯法路線所取代，目前乙烯法已經(jīng)占到vcm生產(chǎn)工藝的93%。近年來(lái)，歐洲乙烯基公司（evc）又開(kāi)發(fā)成功以乙烷為原料的vcm工藝路線。乙烯法：該法首先由乙烯經(jīng)氧氯化或直接氯化法制得二氯乙烷(edc)，edc再熱解制得vcm。早期采用氧氯化法生

10、產(chǎn)vcm，生產(chǎn)成本高，原料消耗和能耗大，乙烯與hcl氯化反應(yīng)設(shè)備比較昂貴，生產(chǎn)過(guò)程排放的氣體中vcm含量較高(100g/g)，污染大氣，還會(huì)使裂解爐結(jié)焦。上世紀(jì)90年代，國(guó)外各大公司對(duì)edc、vcm生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，1990年后所有裝置均采用直接氯化法制edc和vcm工藝。擁有直接氯化法生產(chǎn)技術(shù)的公司有inovyl（由evc公司技術(shù)轉(zhuǎn)讓），vinnolit、oxyvinyls以及三井化學(xué)公司等。具有代表性的inovyl公司的vcm工藝是將乙烯氧氯化法提純的循環(huán)edc和直接氧化的edc在裂解爐中進(jìn)行裂解生產(chǎn)vcm。經(jīng)急冷和能量回收后，將產(chǎn)品分離出hcl（hcl循環(huán)用于氧氯化）、高純度vcm和未反

11、應(yīng)的edc（循環(huán)用于氯化和提純）。來(lái)自vcm裝置的含水物流被汽提，并送至界外處理，以減少?gòu)U水的生化耗氧量（bod）。采用該生產(chǎn)工藝，乙烯和氯的轉(zhuǎn)化率超過(guò)98%，已經(jīng)有52套裝置在運(yùn)行和建設(shè)中，vcm總產(chǎn)能為470萬(wàn)噸/年。直接氯化法的改進(jìn)主要是液相低溫工藝向高溫氯化方向發(fā)展，以利用大量反應(yīng)熱，并改進(jìn)產(chǎn)品提純過(guò)程。美國(guó)monsantokellogg公司共同開(kāi)發(fā)了乙烯法制vcm的partec新工藝。該工藝去除了聯(lián)合平衡法中的氧氯化工藝過(guò)程。由于所有edc都是在產(chǎn)率很高的直接氯化反應(yīng)釜內(nèi)生成，因此總產(chǎn)率很高，最大程度地從副產(chǎn)物中回收氯氣。2004年，德國(guó)vinnolit公司通過(guò)其工程合作伙伴烏德(u

12、hde)公司對(duì)外公布了一種稱之為沸騰床反應(yīng)器的直接氯化法新工藝，在該工藝中，乙烯先溶于反應(yīng)器的edc中，然后再與一種edc/氯溶液相混合，進(jìn)行快速液相反應(yīng)。該工藝與其他工藝相比，改進(jìn)了再循環(huán)過(guò)程，無(wú)需對(duì)edc產(chǎn)品進(jìn)一步處理或提純，edc產(chǎn)品純度高，且反應(yīng)熱可回收，從而降低了能耗和蒸汽消耗。此外，還可以按照所需工序的要求，選擇并調(diào)整反應(yīng)壓力和溫度。乙烷法：原料氣乙烯在我國(guó)一直很短缺，但我國(guó)具有豐富的天然氣和油氣資源，其中乙烷含量很大，因此用乙烷法生產(chǎn)氯乙烯不但具有很大的潛力和競(jìng)爭(zhēng)力，而且還為綜合利用油氣和天然氣開(kāi)辟了更廣闊的途徑，降低了vcm的生產(chǎn)成本。研究結(jié)果表明，以乙烷為原料，經(jīng)氧氯化催化合

13、成氯乙烯，該合成路線是制備vcm非常有應(yīng)用前景的工藝路線。為了利用富含乙烷的天然氣資源，goodrich、魯姆斯、孟山都、ici及evc等公司都在研究乙烷氧氯化制vcm工藝。其工藝的關(guān)鍵是研制開(kāi)發(fā)了一種新型催化劑，可降低反應(yīng)溫度，減輕設(shè)備腐蝕并減少副產(chǎn)物的生成量，副產(chǎn)的氯代烴可轉(zhuǎn)化成vcm，提高了乙烷的轉(zhuǎn)化率；另外，該新工藝將乙烷和氯氣一步反應(yīng)轉(zhuǎn)化為vcm，僅使用1個(gè)反應(yīng)器；由于不以乙烯為原料，所以vcm的生產(chǎn)不必依賴乙烯裂解裝置。新工藝與乙烯法工藝相比，因乙烷資源豐富，價(jià)格低廉，生產(chǎn)成本可降低20%30%。evc公司從1991年就開(kāi)始開(kāi)發(fā)乙烷制氯乙烯工藝，1995年將反應(yīng)化學(xué)確定，1998年

14、一套試驗(yàn)裝置開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。試驗(yàn)結(jié)果表明氧的轉(zhuǎn)化率為99%，乙烷的轉(zhuǎn)化率為90%，經(jīng)細(xì)致調(diào)節(jié)，乙烷的轉(zhuǎn)化率可達(dá)92%-95%。1999年末，evc報(bào)道了在德國(guó)wihelmshaven年產(chǎn)1000t氯乙烯單體試驗(yàn)半裝置的承諾結(jié)果。該工藝包括4個(gè)部分：氧氯化、分離、直接氯化和加氫。1.在氧氯化工段，氣了的和預(yù)熱的乙烷原料、管道氧、氧氯化掃應(yīng)器是流化床反應(yīng)器，催化劑為銅、鉀、鈰載于粒徑為90微米的氧化鋁上。以乙烷計(jì)，轉(zhuǎn)化率為90%；以氧計(jì)，轉(zhuǎn)化率為98.8%；以二氯乙烷計(jì)54.6%。主產(chǎn)品為vcm，副產(chǎn)品為二氯乙烯、水、二氧化碳和其它氧化烴。用發(fā)生蒸汽法除去反應(yīng)熱。冷卻反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)物，在熱交換中產(chǎn)生蒸

15、汽。2.在分離工段，反應(yīng)器產(chǎn)物先進(jìn)行脫氣和干燥，在輕餾塔除去的輕餾分，供直接氯化使用。輕餾塔塔底餾出物送至氯乙烯塔回收氯乙烯。氯乙烯與固體片狀naoh接觸，并在冷卻前除去微量氯乙氫，并收集在氯乙烯罐。氯乙烯塔的塔底餾出物關(guān)至加氫工段。3.在直接氯化工段，從分離工段來(lái)的輕餾份送至氯化反應(yīng)器，以便與氧氯化反應(yīng)中生成的乙烯生成更多二氧乙烷。氯化反應(yīng)器是塔型高溫氯化反應(yīng)器，在氯化鐵催化劑存在下操作。用氣化反應(yīng)器產(chǎn)品的方法除去反應(yīng)熱。用發(fā)生蒸汽的方法部分冷凝氣相物料。液體物料循環(huán)回氯化反應(yīng)器，氣固分離。壓縮氣體物料并送至回流塔，以除去輕質(zhì)餾分和重質(zhì)餾分。富二氯乙烷的物料從回流塔排出并循環(huán)至氧氯化反應(yīng)器。

16、4.加氫工段，從氯乙烯單體工段出來(lái)的不飽和物通過(guò)把催化劑在一定溫度和壓力下加氫飽和。加氫反應(yīng)器的反應(yīng)物冷卻后進(jìn)相分離，富氫物料循環(huán)。液體物料在串聯(lián)塔內(nèi)蒸餾，分離1，1-二氯乙烷、重餾出物、氯仿和四氯化物及富二氯乙烷物料。富二氯乙烷物料和1，1-二氯乙烷循環(huán)至氧氯化反應(yīng)器，重餾出物去三處理，氯仿和四氯化物可以作為副產(chǎn)品以減少成本。乙炔法：我國(guó)仍以乙炔法路線為主。我國(guó)的vcm生產(chǎn)技術(shù)主要致力于對(duì)乙炔法工藝進(jìn)行改進(jìn)，集中于改進(jìn)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝、解決汞催化劑污染、回收利用vcm尾氣、降低能耗及節(jié)省資源等方面。針對(duì)目前的電石法煤制乙炔傳統(tǒng)工藝的不足，太原理工大學(xué)等單位合作開(kāi)發(fā)成功具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的由煤粉直接

17、制取乙炔的等離子體工藝技術(shù)，該工藝能耗低、流程簡(jiǎn)單，適于生產(chǎn)的連續(xù)化和大型化，基本可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的零排放，是一條煤潔凈高效生產(chǎn)乙炔的新途徑。目前該技術(shù)距大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用已為期不遠(yuǎn)。為克服乙炔法工藝中氯化汞-活性炭催化劑消耗大、氯化汞揮發(fā)腐蝕性大的問(wèn)題，石家莊科創(chuàng)助劑有限公司開(kāi)發(fā)了新型的汞-分子篩催化劑，中試驗(yàn)證結(jié)果表明，在乙炔:氯化氫=51:56條件下，該新型催化劑的轉(zhuǎn)化率和選擇性分別為95.5%和98.2%，均優(yōu)于傳統(tǒng)催化劑88.4%和94.0%的水平。且該催化劑損失僅為6.5%，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)催化劑32%的水平。在全凝器和精餾塔尾氣的回收利用方面，國(guó)內(nèi)主要采用活性炭吸附、溶劑吸收、膜法回收以及

18、活性炭纖維吸附等改進(jìn)方法，基本可以將尾氣中的vcm及乙炔全部回收再利用。例如，大連歐科膜技術(shù)工程有限公司開(kāi)發(fā)的有機(jī)蒸汽膜法vcm精餾尾氣回收技術(shù)，該技術(shù)用于沈陽(yáng)化工股份有限公司3萬(wàn)t/a pvc擴(kuò)產(chǎn)裝置，vcm回收率達(dá)到90%95%，乙炔回收率達(dá)89.01%，尾氣中vcm質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至0.5%2.0%，投資回收期僅為612個(gè)月；四川天一科技股份有限公司開(kāi)發(fā)的變壓吸附（psa）技術(shù)凈化vcm尾氣及回收vcm和乙炔新工藝于2004年在太化集團(tuán)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用；成都華西化工研究所與西安西化熱電化工有限責(zé)任公司合作開(kāi)發(fā)的回收精餾尾氣vcm工藝，已用于西化公司5.5萬(wàn)t/a的 pvc工業(yè)化裝置。河北中環(huán)環(huán)保

19、設(shè)備有限公司開(kāi)發(fā)的活性炭纖維吸附氯乙烯尾氣技術(shù)由傳統(tǒng)的5個(gè)工序簡(jiǎn)化為2個(gè)工序，大幅度降低了投資和運(yùn)行費(fèi)用，改善了吸附性能，提高了吸附容量，吸附周期由原來(lái)的14h縮短至35min。目前，國(guó)內(nèi)乙炔法采用的vcm轉(zhuǎn)化器平均單臺(tái)產(chǎn)能為15001800t/a，轉(zhuǎn)化器直徑為24003000mm，由于 vcm生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，現(xiàn)有轉(zhuǎn)化器的設(shè)計(jì)產(chǎn)能已不適應(yīng)發(fā)展的需要，與國(guó)外單臺(tái)產(chǎn)能為 8500t/a的大型轉(zhuǎn)化器相比有較大差距，為此，大型轉(zhuǎn)化器的開(kāi)發(fā)引起人們的關(guān)注。從全球vcm生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)看，乙烯法制vcm仍居主導(dǎo)地位。在富含乙烷天然氣資源的地區(qū)乙烷法更有發(fā)展前景。乙炔法在國(guó)外雖已退出vcm生產(chǎn)領(lǐng)域，

20、但近期乙烯價(jià)格的上漲，又給乙炔法的發(fā)展提供了新的機(jī)遇，我國(guó)仍以乙炔路線為主。因?yàn)?8%的vcm都用來(lái)生產(chǎn)pvc，所以氯乙烯（vcm）生產(chǎn)工藝不斷發(fā)展，也推動(dòng)了pvc工業(yè)的發(fā)展。1.2.2 pvc糊樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝目前，工業(yè)上聚氯乙烯糊樹(shù)脂的生產(chǎn)方法主要有乳液種子聚合法、乳液連續(xù)聚合法和微懸浮聚合法3種方法。乳液種子聚合法：將配方要求的軟水加入到聚合釜中，然后按順序向反映釜中加入起始的乳化劑，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)水相的ph值為9.5-10.5，加入引發(fā)劑。將反應(yīng)釜內(nèi)壓力抽至0.057mpa，開(kāi)啟單體加料閥，按配方加入起始單體，升溫反應(yīng)約1小時(shí)，回收單體，然后將反應(yīng)釜內(nèi)放空閥打開(kāi)使釜內(nèi)達(dá)到常壓，向反應(yīng)

21、釜內(nèi)加入要求量的乳化劑和聚氧乙烯蓖麻油，攪拌15分鐘即得到pvc糊樹(shù)脂。微懸浮聚合法：微懸浮聚合法就是使用油溶性引發(fā)劑，在乳化劑中分散，穩(wěn)定的細(xì)小氯乙烯單體液滴引發(fā)聚合，生成適當(dāng)粒徑的聚氯乙烯乳膠的方法。 用氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)空氣，將經(jīng)由過(guò)濾器過(guò)濾的無(wú)離子水用泵打入聚合釜中，將溶解好的聚乙烯溶液經(jīng)過(guò)濾用泵打入反應(yīng)釜策中，同時(shí)將引發(fā)劑及單體氯乙烯經(jīng)計(jì)量加入釜中，啟動(dòng)攪拌，升溫至聚合溫度50-60然后用5水冷卻，壓力由0.71.0mpa下降至0.3-0.45mpa出料。未反應(yīng)的氯乙烯經(jīng)泡沫捕集器回收分離，聚合物和懸浮液送至堿處理。離心機(jī)過(guò)濾，再經(jīng)洗滌可得含水量15左右的聚氯乙烯糊樹(shù)脂。 乳液連續(xù)聚合法

22、：乳液連續(xù)聚合法是在聚乙烯的增溶膠束存在下，單體在乳化水溶液中經(jīng)過(guò)引發(fā)形成活性基團(tuán)而聚合，在生成的胚乳顆粒中，只要增長(zhǎng)鏈未終止或有活性基團(tuán)存在，聚合反應(yīng)就一直會(huì)進(jìn)行下去。在連續(xù)聚合反應(yīng)過(guò)程中，聚合需要的氯乙烯來(lái)自活性基團(tuán)，已生成的膠乳微粒被大量的擁有親水基團(tuán)的乳化劑包圍，處于非常穩(wěn)定的狀態(tài)。這其中又可分為連續(xù)法與間歇法，間歇聚合法為一次或分批加料，一次出料，而連續(xù)聚合法為連續(xù)等量加料，連續(xù)出料。連續(xù)聚合法具有勞動(dòng)生產(chǎn)率高、聚合釜的時(shí)空收率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和能耗低等特點(diǎn)，尤其是勞動(dòng)生產(chǎn)率高，這是包括微懸浮聚合法在內(nèi)的一切間歇式工藝路線都無(wú)法與之相比的優(yōu)點(diǎn)。無(wú)論是間歇聚合的方法或連續(xù)聚合的方法，都

23、能生產(chǎn)出具有良好糊性能的產(chǎn)品，都可以用于氯乙烯糊樹(shù)脂的各個(gè)領(lǐng)域，只不過(guò)工藝各有特點(diǎn)，產(chǎn)品各有專門用途而已。1.3總結(jié) pvc糊樹(shù)脂工業(yè)的發(fā)展，提供了僅經(jīng)加熱就變?yōu)榫勐纫蚁┲破返囊环N新型的液態(tài)材料。該種液態(tài)材料配制方便、性能穩(wěn)定、易控制、使用方便、制品性能優(yōu)良、化學(xué)穩(wěn)定性好，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、易著色、價(jià)格便宜等，因此應(yīng)用廣泛。發(fā)展 pvc糊樹(shù)脂工業(yè)，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)了一代新的加工方法和新產(chǎn)品，這類新加工方法所需設(shè)備少、工藝流程簡(jiǎn)單、占地面積小、一次性投資少，因而出現(xiàn)了一大批新的加工廠。此外還帶動(dòng)了其他行業(yè)的發(fā)展，如服裝業(yè)、制鞋業(yè)等，同時(shí)促進(jìn)了機(jī)械制造及其配套的工業(yè)和化學(xué)助劑等的發(fā)展。另外 ，隨著鋼鐵工

24、業(yè)的發(fā)展，薄鋼板(厚度感0.7rn m)表面涂層產(chǎn)品也隨之得到發(fā)展，產(chǎn)品已廣泛用在建筑業(yè)，如戶外墻板、瓦楞板、門窗等;家用電器，如電冰箱、洗衣機(jī)、汽車業(yè)外殼，國(guó)外已發(fā)展到小轎車外殼、石油化工裝置上。因而這是一種很有發(fā)展前途的產(chǎn)品，彩色鋼板所用涂料除了高檔的聚氨醋和丙烯酸醋類外，大量使用的是價(jià)格低廉的乳液聚氯乙烯(epvc)，目前專用的epvc牌號(hào)全靠進(jìn)口。隨著彩色鋼板業(yè)的發(fā)展，pvc糊樹(shù)脂需求量將會(huì)大增，pvc糊樹(shù)脂行業(yè)將大有潛力。第二章 設(shè)計(jì)方案的選擇氯乙烯（vcm）是生產(chǎn)聚氯乙烯的單體，其早期的生產(chǎn)方法是采用電石為原料的乙炔法路線，即電石水解生成乙炔，乙炔與氯化氫反應(yīng)生成vcm。隨著vcm

25、生產(chǎn)工藝的發(fā)展，乙炔法已經(jīng)被先進(jìn)的乙烯法路線所取代，目前乙烯法已經(jīng)占到vcm生產(chǎn)工藝的93%。該法首先由乙烯經(jīng)氧氯化或直接氯化法制得二氯乙烷(edc)，edc再熱解制得vcm。近年來(lái)，歐洲乙烯基公司（evc）又開(kāi)發(fā)成功以乙烷為原料的vcm工藝路線。即以乙烷為原料，經(jīng)氧氯化催化合成氯乙烯，該合成路線也是制備vcm非常有應(yīng)用前景的一種工藝路線。但是乙炔法和乙烷法這些先進(jìn)的生產(chǎn)工藝只在發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用較為廣泛，在我國(guó)仍是主要以乙炔法來(lái)合成氯乙烯單體，并且近年來(lái)由于石油漲價(jià)導(dǎo)致乙烯漲價(jià)，又給乙炔法合成氯乙烯單體帶來(lái)了新的機(jī)遇，所以乙炔法合成氯乙烯單體在我國(guó)的氯乙烯單體合成中仍是占有較大的比例。所以本設(shè)計(jì)采

26、用乙炔法路來(lái)合成氯乙烯單體，經(jīng)乙炔和hcl的混合脫水、合成、水洗堿洗、精餾得到合格的氯乙烯單體，以供后續(xù)的pvc糊樹(shù)脂合成?，F(xiàn)在我國(guó)的氯乙烯單體生產(chǎn)技術(shù)主要致力于對(duì)乙炔法工藝進(jìn)行改進(jìn)，集中于改進(jìn)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝、解決汞催化劑污染、回收利用vcm尾氣、降低能耗及節(jié)省資源等方面。本設(shè)計(jì)也致力于對(duì)傳統(tǒng)工藝的改進(jìn)，特別是對(duì)精餾工序的工藝改進(jìn)，如外置低沸塔塔頂冷凝器，取消了低沸塔精餾段，這樣既可以減少消耗，也可以增加低沸塔的穩(wěn)定性，同是還可以提高氯乙烯的質(zhì)量;低沸塔位差進(jìn)料改為強(qiáng)制壓差進(jìn)料，老工藝中，進(jìn)料量隨全凝器冷凝液變化而彎化，偶爾發(fā)生全凝器、尾氣冷凝器之間的壓力變化，這會(huì)導(dǎo)致冷凝液下料量波動(dòng)，造成低沸

27、塔的進(jìn)料量不平穩(wěn)，使低沸塔控制發(fā)生波動(dòng),低沸塔進(jìn)料改為泵輸送強(qiáng)制進(jìn)料后，在進(jìn)入低沸塔的物料量相對(duì)平穩(wěn)的前提下實(shí)現(xiàn)水分離器的液位緩慢調(diào)節(jié)，以此控制進(jìn)入低沸塔的流量，控制水分離器液位保持在一定范圍內(nèi)，以保證低沸塔的平穩(wěn)控制，達(dá)到精餾的目的; 高沸塔內(nèi)回流改為強(qiáng)制外回流，這樣可以增加了流量檢測(cè)及流量調(diào)節(jié)控制閥，并采用多參數(shù)調(diào)節(jié)控制，操作人員能直觀地了解回流量，可方便地控制高沸塔的運(yùn)行,以達(dá)到優(yōu)化傳統(tǒng)工藝的目的。從而最終達(dá)到降低生產(chǎn)成本，提高氯乙烯的產(chǎn)品質(zhì)量。第三章 工藝流程設(shè)計(jì)3.1混合脫水工序的工藝設(shè)計(jì)乙炔氣、hcl氣體按一定的配比（hcl過(guò)量）進(jìn)入混合器進(jìn)行混合，混合過(guò)程中由于混合氣體中含有的水

28、會(huì)有部分冷凝下來(lái)，所以混合器下有分離器，用來(lái)接收冷凝下的水（其中含有少量的hcl，形成稀酸），分離器中的稀酸采用間歇排放的方法排入冷凝酸槽。由混合器出來(lái)的混合氣體在惰性氣體n2的保護(hù)下進(jìn)兩級(jí)石墨冷卻器，以便除去其中的大量的水，之所以采用兩級(jí)石墨冷卻器進(jìn)行脫水，就是要盡可能地除去混合氣體中的大量的水分，石墨冷卻器采用-35水進(jìn)行冷卻，所冷凝下來(lái)的水（含少量hcl）也排入冷凝酸槽。之后，由石墨冷卻器出來(lái)的混合氣體再進(jìn)入兩級(jí)除霧器，進(jìn)一步脫除其中的殘留的水分，讓混合氣體中的水分降到所要求的水分之下，除霧器也同樣是采用-35水來(lái)進(jìn)行冷凝，冷凝下來(lái)的水（含少量hcl）先進(jìn)入分離器，再?gòu)姆蛛x器間歇排入冷凝

29、酸槽。3.2 合成工序的工藝設(shè)計(jì)由混合脫水工序過(guò)來(lái)的乙炔和hcl的混合氣體進(jìn)入預(yù)熱器，先讓混合氣體預(yù)熱到一定的溫度，以便后面的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。從預(yù)熱器中出來(lái)的混合氣體再進(jìn)入5臺(tái)串聯(lián)的轉(zhuǎn)化器，第一臺(tái)轉(zhuǎn)化器內(nèi)置汞催化劑，其余的后面4臺(tái)轉(zhuǎn)化器可以通過(guò)混合氣體先與汞催化劑混合再進(jìn)入轉(zhuǎn)化器進(jìn)行反應(yīng)。轉(zhuǎn)化器通過(guò)熱水來(lái)調(diào)節(jié)一定的轉(zhuǎn)化反應(yīng)溫度。此外，有n2管道輸送n2進(jìn)入轉(zhuǎn)化器，使得轉(zhuǎn)化反應(yīng)能在惰性氣體n2的保護(hù)下進(jìn)行，以保證安全和使副反應(yīng)減少，從轉(zhuǎn)化器出來(lái)的混合氣體中含有的廢觸媒通過(guò)觸媒分離器進(jìn)行分離回收，以減少成本，并可以減少后面凈化的壓力，同時(shí)可以減少對(duì)環(huán)境的污染。由轉(zhuǎn)化器過(guò)來(lái)的vcm混合氣體再進(jìn)入除汞器，進(jìn)

30、一步除去其中含有的汞催化劑，為后面的凈化精餾做相應(yīng)的準(zhǔn)備。3.3 水洗堿洗工序的工藝設(shè)計(jì)由合成工序過(guò)來(lái)的粗氯乙烯進(jìn)入兩級(jí)水洗塔，通過(guò)水洗來(lái)盡可能地除去其中的hc l，之所以采用兩級(jí)水洗塔，也即是為了盡可能多地除去其中的hcl。水洗時(shí)，采用稀酸循環(huán)的方法，混合脫水序中的冷凝酸槽中的稀酸及補(bǔ)加水進(jìn)入稀酸循環(huán)槽，稀酸循環(huán)槽中的稀酸通過(guò)酸循環(huán)泵打入冷凝器，采用-5水冷凝后再進(jìn)入水洗塔，以盡可能多地除去其中的hcl，除去的hcl加上進(jìn)入的稀酸再通過(guò)水封進(jìn)入稀酸循環(huán)槽，在這里用水封是防止氣體進(jìn)循環(huán)槽，保證生產(chǎn)安全。當(dāng)然，由稀酸循環(huán)槽通過(guò)酸泵打出的稀酸也有一部分送至售酸工序，以減少酸的排放，節(jié)約成本。從水洗

31、塔出來(lái)的混合氣體再進(jìn)兩級(jí)堿洗塔，通過(guò)hcl與naoh的中各反應(yīng)除去混合氣體中的hcl。所用原理與水洗塔基本相同，即補(bǔ)加堿液進(jìn)入堿循環(huán)槽，再通過(guò)堿泵打出進(jìn)入堿洗塔進(jìn)洗滌作用，回來(lái)的廢堿液再通過(guò)堿泵打出排出。從堿洗塔出來(lái)的混合氣體基本不含hcl，出來(lái)的混合氣體再通過(guò)水封進(jìn)入氣柜。3.4 精餾工序的工藝設(shè)計(jì)由壓縮過(guò)來(lái)的混合氣體中仍含有乙炔氣體以及其它的低沸物與高沸物，必須通過(guò)進(jìn)一步地清除才可能使氯乙烯的純度達(dá)到要求。由壓縮過(guò)來(lái)的混合氣體進(jìn)入全凝器，采用5水進(jìn)行冷凝，使其中的氯乙烯冷凝，冷凝的vcm進(jìn)入水分離器，未冷凝的氣體進(jìn)入尾氣冷凝器，進(jìn)行再次冷凝，冷凝物再進(jìn)入水分離器。水分離器中冷凝物分離水分后

32、的vcm液體單體通過(guò)單體泵加壓輸送至低沸塔，以通過(guò)熱蒸汽除去其中的低沸物，塔頂蒸出的氣相物進(jìn)入塔頂冷凝器，采用5水冷凝，冷凝物再返回進(jìn)入水分離器，未冷凝的氣體進(jìn)入尾氣冷凝器，尾氣冷凝器中的未冷凝的氣體進(jìn)入尾氣回收系統(tǒng)。低沸塔塔釜液進(jìn)入中間緩沖槽，經(jīng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)控制減壓進(jìn)入高沸塔，在高沸塔中除去高沸物，高沸塔塔頂蒸出的精氯乙烯氣體進(jìn)入成品冷凝器，冷凝液經(jīng)固堿干燥器后采用固堿吸收vcm液相中的水分再進(jìn)單體暫貯槽，部分的vcm經(jīng)單體泵加壓輸送返回高沸塔精餾段作為回流液，剩下的vcm經(jīng)單體泵輸送至聚合工序。第四章 儀表控制設(shè)計(jì)4.1混合脫水工序的儀表控制設(shè)計(jì)在乙炔氣體和hcl氣體進(jìn)入混合器的管道上分別安

33、裝了溫度指示儀表，壓力指示儀表，為模擬信號(hào)集中控制儀表。另外，在這兩段的輸入管道上還安裝了流量記錄累積儀表，以記錄通過(guò)的流量，也為模擬信號(hào)集中控制儀表。從混合器出來(lái)至除霧器出口段的主物料管道上，每隔一段設(shè)置溫度指示儀表以及壓力指示儀表，以及時(shí)了解物料管道的溫度和壓力，為儀表盤（控制室）。在混合器出來(lái)的管道上安裝溫度指示報(bào)警儀表，為模擬信號(hào)集中控制儀表，以及時(shí)控制溫度。另外，石墨冷卻器的-35水的進(jìn)流量通過(guò)石墨冷卻器中的液位來(lái)控制。此外，在除霧器出料管道上也安裝溫度指示的模擬信號(hào)集中控制儀表，以及時(shí)了解溫度。4.2合成工序的儀表控制設(shè)計(jì)在預(yù)熱器的進(jìn)料口和出料口分別設(shè)置壓力指示儀表和溫度指示報(bào)警儀

34、表，以及時(shí)控制壓力和溫度，都為模擬信號(hào)集中控制儀表。此工序的主物料線上也是每隔一段即設(shè)置溫度指示儀表和壓力指示儀表，都為模擬信號(hào)集中控制儀表，以及時(shí)了解主物料管道的溫度和壓力（包括除汞器的進(jìn)料管及出料管）。轉(zhuǎn)化器上安有溫度指示儀表，為模擬信號(hào)集中控制儀表，以及時(shí)控制轉(zhuǎn)化器的溫度，此外，在轉(zhuǎn)化器的進(jìn)料管和出料管道上分別安裝有壓力指示儀表和壓力指示報(bào)警儀表，以及時(shí)了解這段管道的壓力。4.3水洗堿洗工序的儀表控制設(shè)計(jì)此工序中的主物料線及輔助物料線上每隔一段即設(shè)置壓力指示儀表及溫度指示儀表，以及時(shí)了解管道的溫度及壓力。這些儀表都為模擬信號(hào)集中控制儀表。在水洗塔、堿洗塔、稀酸循環(huán)槽上都有液位指示儀表，以

35、及時(shí)顯示這些設(shè)備中的液位清況，都為模擬信號(hào)集中控制儀表。酸泵及堿泵都設(shè)置有壓力指示儀表，為就地儀表。4.4 精餾工序的儀表控制設(shè)計(jì)同以上的幾個(gè)工序，此工序的主物料線上也是隔一段就設(shè)置集中控制的溫度指示及壓力指示儀表。水分離器及中間槽設(shè)置液位指示儀表，低沸塔、高沸塔進(jìn)料管道設(shè)置流量指示儀表。再沸器的熱水進(jìn)口及回水管道也設(shè)置流量指示儀表，這些儀表均為模擬信號(hào)集中控制儀表，以及時(shí)控制相應(yīng)的參數(shù)。單體泵上設(shè)置壓力指示儀表，為就地儀表。4.5熱水槽的儀表控制設(shè)計(jì)熱水槽上設(shè)置溫度指示儀表，液位指示儀表，出水管道上設(shè)置溫度指示儀表及壓力指示儀表，以及時(shí)控制這些設(shè)備管道的數(shù)據(jù)，這些儀表均為模擬信號(hào)集中控制儀表

36、。在電機(jī)泵上設(shè)置壓力指示儀表，為就地儀表。第五章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算5.1物料衡算5.1.1 總的物料平衡（物料衡算總流程圖）加觸媒8.5t/a合成工序稀酸29.41t/a進(jìn)入水洗堿洗工序hcl7400t/a乙炔5000t/a混合脫水工序12.4t/a18.55t/a觸媒8.49t/a15.52t/a尾氣及其他雜物259.04t/a稀酸（約15%）3600t/a廢堿液115.49t/a補(bǔ)加水3060t/a補(bǔ)加堿液80t/a19.01t/a水洗、堿洗工序精餾工序vcm 11500t/a乙炔及其它雜物99.25t/a尾氣及其他雜物259.04t/a 5.1.2 總物料平衡計(jì)算設(shè)hci與乙炔反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為

37、98%，結(jié)合vcm轉(zhuǎn)化成糊樹(shù)脂的情況，要年產(chǎn)10000噸pvc糊樹(shù)脂每年約要11500噸的vcm，而每年生成11500噸的約要乙炔原料氣5000噸，在反應(yīng)開(kāi)始加入hcl與乙炔時(shí)，一般hcl過(guò)量，而且根據(jù)參考文獻(xiàn)，hcl與乙炔的加入量的摩爾比約為1.05:1,取hcl與乙炔的摩爾比為1.05:1，則所要的hcl量為：取hcl的量為7400噸，此時(shí)，根據(jù)齊化集團(tuán)有限公司生成pvc糊樹(shù)脂的配方，年產(chǎn)10000噸pvc糊樹(shù)脂中氯乙烯合成每年約需要汞催化劑8.5萬(wàn)噸。此外，每年約需要加水3060噸，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為15%的堿液80噸，每年約出酸（約15%）3600噸，排出廢堿液量為115.49噸。觸媒催

38、化劑按0.15%的損失計(jì)算，則每年回收的量為：整個(gè)氯乙烯合成部分最終排出的尾氣和低沸物、高沸物的總和為259.04t。氯乙烯合成部分是由混合脫水工序、合成工序、水洗堿洗工序以及精餾工序組成，這四個(gè)部分的損失分別設(shè)為0.1%、0.15%、0.1%、0.15%，則氯乙烯合成部分的總損失量為：所以氯乙烯合成部分的總的物料衡算式為：即整個(gè)氯乙烯合成部分的物料平衡。5.1.3混合脫水工序的物料平衡混合脫水工序的物料平衡圖12.4t/a乙炔5000t/ahcl7388.19t/a混合脫水工序稀酸29.41t/ahcl7400t/a乙炔4970t/a稀酸5.1.4混合脫水工序的物料平衡計(jì)算加入的乙炔量為50

39、00t/a，加入的hcl量為7400t/a,則設(shè)乙炔工序關(guān)過(guò)來(lái)的乙炔中含水0.5%,并且在混合脫水工序除去所有的水份，則除去的水份為：5000t/a0.5%=25t/a設(shè)此工序中得到的冷凝酸槽中的稀酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為15%，則帶走的hcl的量為：則冷凝酸槽中的稀酸的量為29.41噸，此時(shí)稀酸的質(zhì)量分為數(shù)為：設(shè)此工序的損失量為0.1%,則此工序的損失量為：由上可得進(jìn)入下一工序的各種物質(zhì)的數(shù)量分別為：hcl：乙炔：則混合脫水工序的物料平衡計(jì)算式為：即整個(gè)混合脫水工序的物料平衡。5.1.5合成工序的物料平衡合成工序的物料平衡圖觸媒8.5t/a18.55t/a vcm11690.60t/ahcl7388

40、.19t/a合成工序hcl549.80t/a乙炔4970t/a乙炔及其它雜物99.25t/a觸媒8.49t/a5.1.6合成工序的物料平衡計(jì)算從混合脫水工序過(guò)來(lái)的hcl的量為7388.19t/a,乙炔的量為4970t/a，加入的汞催化劑的量為8.5t/a。設(shè)此工序的損失為0.15%,則損失量為：又由于反應(yīng)中hcl過(guò)量，所以生成的氯乙烯由乙炔來(lái)計(jì)算，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為98%，則所得的氯乙烯的量為：而反應(yīng)的hcl的量為：即剩余的hcl的量為：剩余乙炔及其它雜物的量為：剩余觸媒的量為：則合成工序的物料平衡計(jì)算式為：即整個(gè)合成工序的物料平衡。5.1.7水洗、堿洗工序物料平衡水洗堿洗工序物料平衡圖稀酸29.

41、41t/a15.52t/a補(bǔ)加堿液80t/avcm11690.60t/avcm11678.90t/a水洗、堿洗工序補(bǔ)加水3060t/a稀酸（約15%）3600t/a廢堿液115.49t/ahcl549.80t/a乙炔及其它雜物99.25t/a乙炔及其它雜物99.15t/a5.1.8水洗堿洗工序物料平衡計(jì)算從合成工序過(guò)來(lái)的氯乙烯的量為11690.60t/a,過(guò)來(lái)的乙炔及其它雜物的量為99.25t/a，過(guò)來(lái)的hcl的量為549.80t/a。另外，從混合脫水工序中冷凝酸槽過(guò)來(lái)的稀酸有29.41t/a。還有就是在工序中要補(bǔ)加水和堿液，補(bǔ)加的水為3060t/a，補(bǔ)加的堿液為80t/a（質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為15%

42、）。設(shè)此工序的損失量為0.1%,則損失的量為：則經(jīng)過(guò)此工序，除去損失，剩下的vcm的量為：剩下的乙炔及其它雜物的量為：設(shè)水洗堿洗過(guò)程中兩級(jí)水洗塔吸收混合氣體中的98%的hcl，而過(guò)來(lái)的hcl的量為：則水洗過(guò)程洗去的hcl的量為：水洗過(guò)程生成的稀酸去售酸工序，設(shè)生成的稀酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為15%，則每年的出酸量為：取每年出酸3600t/a，則最終所送去售酸工序的稀酸的濃度為：除水洗以外，剩下的hcl由堿液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為15%）除去，由堿液除去的hcl的量為：由 可以得到除去11.08t/a hcl要約12.4t/a的naoh，所以需堿液的量為：取每年加入堿液80t,此時(shí)堿液中含有naoh的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

43、：又因?yàn)榕懦鱿∷?600噸，稀酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.09%,則需水量為：取每年補(bǔ)加水3060t而由平衡，每年排出的廢堿液的量為115.49t則水洗堿洗工序物料平衡計(jì)算式為：即整個(gè)水洗堿洗工序的物料平衡。5.1.9 精餾工序的物料平衡精餾工序的物料平衡圖19.01t/a尾氣及其他雜物259.04t/avcm11678.90t/a精餾工序乙炔及其它雜物99.25t/avcm 11500t/a5.1.10精餾工序的物料平衡計(jì)算從水洗堿洗工序經(jīng)氣柜，壓縮機(jī)過(guò)來(lái)的氯乙烯的量為11678.90t/a，過(guò)來(lái)的乙炔及其它雜物的量為99.15t/a.設(shè)此精餾工序的損失為0.15%，則精餾工序的損失量為：則損失后剩

44、余的vcm的量為：損失后剩余的乙炔及其它雜物的量為：設(shè)在剩余的vcm的11661.38t中，其中有151.38t的vcm氣體無(wú)法冷凝，進(jìn)入尾氣冷凝器，再進(jìn)入尾氣回收工序，而乙炔及其它雜物中的乙炔氣體無(wú)法冷凝，也進(jìn)入尾氣冷凝器，再進(jìn)入尾氣回收工序，乙炔及其它雜物中的低沸物、高沸物將在低沸塔、高沸塔中依次除去，最終排放。尾氣及排出的低沸物、高沸物的總和為259.04t。最終排出的成品氯乙烯為11500t/a，則精餾工序的物料平衡計(jì)算式為：即整個(gè)精餾工序的物料平衡。5.2 設(shè)備工藝計(jì)算設(shè)備工藝計(jì)算是在確定了設(shè)備的操場(chǎng)作工藝參數(shù)及進(jìn)行了物料衡算的基礎(chǔ)上進(jìn)得的。其內(nèi)容主要是確定設(shè)備的類型、規(guī)格、主要工藝

45、尺寸、設(shè)備臺(tái)數(shù)等，其目的是為設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)、車間平面布置、配管設(shè)計(jì)等提供設(shè)計(jì)依據(jù)。化工設(shè)備是進(jìn)行化工生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)基礎(chǔ)，它對(duì)裝置的生產(chǎn)能力、操作過(guò)程的穩(wěn)定性和可靠性、產(chǎn)品的質(zhì)量等都起著重要的作用，因此設(shè)備工藝計(jì)算時(shí)工藝設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。設(shè)備選型與設(shè)計(jì)應(yīng)遵循如下原則：（1）合理性，設(shè)備必須滿足工藝設(shè)計(jì)的一般要求，設(shè)備要與工藝流程、生產(chǎn)規(guī)模、操作條件、控制水平等相適應(yīng)，同時(shí)又能充分發(fā)揮每個(gè)設(shè)備的生產(chǎn)能力。在設(shè)計(jì)中特別要注意各設(shè)備之間生產(chǎn)能力和操作方式的協(xié)調(diào)關(guān)系，防止在整個(gè)生產(chǎn)裝置中的某個(gè)設(shè)備必出現(xiàn)瓶勁現(xiàn)象。（2）先進(jìn)性，設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性、自控水平、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)效率等要盡可能達(dá)到先進(jìn)水平。工人在操作

46、時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度小，便于操作。（3）安全性，生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定，有一定的彈性。（4）經(jīng)濟(jì)性，設(shè)備投資費(fèi)用和操作費(fèi)用要低。設(shè)備易于加工、維修及更新，而且沒(méi)有特殊的維護(hù)要求，對(duì)建筑地基和廠房等無(wú)苛刻要求。5.2.1轉(zhuǎn)化器的計(jì)算從混合脫水工序經(jīng)預(yù)熱器過(guò)來(lái)進(jìn)入轉(zhuǎn)化器中的混合物的總質(zhì)量為（包括汞催化劑的加入量，并且假設(shè)預(yù)熱器無(wú)損失）：再假設(shè)每年開(kāi)工335天，則每水時(shí)進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的量為：由于汞催化劑（）的量少，在求混合氣體的密度時(shí)不算入內(nèi)，則：則hcl的體積在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)為： 乙炔的體積在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)為：又則混合氣體的平均分子量為：混合氣體進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的壓強(qiáng)為152000，溫度為150（423.15k）。

47、由公式其中，為混合物的密度，； 為混合物的壓強(qiáng)，； 為混合物的平均分子量， 則，設(shè)定物料的平均停留時(shí)間為0.015h，生產(chǎn)為連續(xù)生產(chǎn)，并且設(shè)定反應(yīng)器的裝料系數(shù)。由公式 其中，為反應(yīng)液體積，； 為每小時(shí)處理物料量，； 為物料平均停留時(shí)間，； 為物料的密度，。則，所以根據(jù)裝料系數(shù)最終的反應(yīng)器的體積為：式中為最終反應(yīng)器的體積。取反應(yīng)器的長(zhǎng)徑比為，封頭為球面封頭，則由公式 其中，d為反應(yīng)器的直徑，。 h為反應(yīng)器的直邊高度，。則由，取反應(yīng)器的直徑為2500，則直邊高度h為：則所選用的反應(yīng)器的最終體積為：反應(yīng)器的大小為，工藝中取5個(gè)相同大小的反應(yīng)器，5個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)而成。5.2.2貯罐的計(jì)算（1）混合器的計(jì)

48、算混合器每年加入量乙炔為5000噸，hcl為7400噸，設(shè)一年開(kāi)工335天，則每小時(shí)的流量為： 乙炔：hcl：取混合器為半球封頭，裝料系數(shù)為0.8，又設(shè)定混合氣體的密度為，平均停留時(shí)間，所以由公式其中，為貯罐中物料的數(shù)量， 為貯罐中物料的體積， 為裝料系數(shù)； 為物料密度， 為物料流量， 為平均停留時(shí)間，。所以設(shè)定取長(zhǎng)徑比為1，由半球面封頭容器的體積公式其中，d為反應(yīng)器的直徑，。 h為反應(yīng)器的直邊高度，。則由取d=1000則h=1000此時(shí)，混合器的大小為（2）除汞器的計(jì)算由轉(zhuǎn)化器進(jìn)入除汞器的物料理為：（連續(xù)操作，年開(kāi)工335天）取除汞器的封頭為半球面封頭，設(shè)定的平均停留時(shí)間為，裝料系數(shù)為0.8

49、，則由公式其中，為除汞器中物料的數(shù)量， 為除汞器中物料的體積， 為裝料系數(shù)； 為物料密度， 為物料流量， 為平均停留時(shí)間，。所以，設(shè)定取長(zhǎng)徑比為1，由半球面封頭容器的體積公式其中，d為除汞器的直徑，。 h為除汞器的直邊高度，。則由取d=3000；則h=3000；此時(shí)除汞器的的實(shí)際體積為：除汞器的大小為工藝中取兩臺(tái)除汞器，兩臺(tái)除汞器串聯(lián)，呈二級(jí)配制，以最大量除去混合物的汞催化劑。（3）氣柜的計(jì)算由水洗堿洗進(jìn)入氣柜的混合氣體的流量為：（連續(xù)操作，年開(kāi)工335天）所以設(shè)定氣柜為120標(biāo)準(zhǔn)錐封頭，取裝料系數(shù)為0.8。又假定混合氣體的密度約為vcm的密度，則所由公式其中，為氣柜中物料的數(shù)量， 為氣柜中物

50、料的體積， 為裝料系數(shù)； 為物料密度， 為物料流量， 為平均停留時(shí)間，。所以取=100，取氣柜的長(zhǎng)徑比為，則由120標(biāo)準(zhǔn)錐封頭的容器的體積計(jì)算公式：其中，d為除汞器的直徑，。 h為除汞器的直邊高度，。取d=4500，則h=此時(shí)氣柜的體積為：氣柜的大小為 5.2.3換熱器的計(jì)算（1）除霧器的計(jì)算設(shè)選定的除霧器的類型為夾套式換熱器，則其體積可以由計(jì)算貯罐的體積的方法來(lái)計(jì)算，設(shè)定所選的除霧器的為半球面封頭，裝料系數(shù)為，混合氣體的密度為，平均停留時(shí)間，并設(shè)定長(zhǎng)徑比為1，則由公式其中的字母代號(hào)和前面的一樣。所以由半球面封頭容器的體積公式其中，d為除霧器的直徑，； h為除霧器的直邊高度，。則由由長(zhǎng)徑比為1

51、，則h=1000，此時(shí)除霧器的體積為：除霧器的大小為（2）全凝器的計(jì)算全凝器是用來(lái)冷凝vcm氣體，通過(guò)5水來(lái)進(jìn)行冷凝。vcm的的密度為，比熱為，熱導(dǎo)率為，黏度為。5水的密度為，比熱為，熱導(dǎo)率為，黏度為。又從壓縮過(guò)來(lái)的vcm的流量為：又全凝器的vcm進(jìn)口溫度為42，vcm出口溫度為23，5水的進(jìn)口溫度為5，出口溫度為8，則（1）計(jì)算熱負(fù)荷（不計(jì)熱損失）（2）平均溫度差設(shè)為并流，則由公式其中所以，（3）估算傳熱面積參考王志魁編的化工原理中表4-7，選總傳熱系數(shù)，則（4）試選型號(hào)為減少熱損失和充分利用5水，采用vcm走管程，5水走殼程，取管內(nèi)vcm流速為2，選用傳熱管，其內(nèi)徑，外徑，則估算單程管子根

52、數(shù)為：其中，為計(jì)算的管子根數(shù)； 為vcm的流速，。 取為1根。根據(jù)傳熱面積估算管子長(zhǎng)度，則由公式其中，為計(jì)算管子的長(zhǎng)度，； 若用4管程，則每管程的管長(zhǎng)選用，由換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)初選為浮頭式換熱器，型號(hào)為：，其中管總數(shù)為28根，每管程的管數(shù)根，管中心距，正方形錯(cuò)列，殼體內(nèi)徑，折流擋板間距，故折流擋板數(shù)為：塊傳熱面積為。（5）校核總傳熱系數(shù)1）管程對(duì)流傳熱系數(shù)管內(nèi)vcm流速： 其中，為管內(nèi)vcm流速。 其中，為雷諾數(shù)。 其中，為普朗克常數(shù)。則管程對(duì)流傳熱系數(shù)可由以下公式求出，其中各字母代表的意思與前相同，則 2）殼程對(duì)流傳熱系數(shù)殼程流通截面積為：其中，為殼程流通截面積，； 為兩折流擋板間的距離，； 為

53、換熱器殼體內(nèi)徑，； 為管外徑，； 為相鄰兩管中心距，。則，取5水的流速為1，則正方形的排列的當(dāng)量直徑為： 其中，為當(dāng)量直徑。則， 其中，為雷諾數(shù)。參考王志魁編的化工原理中圖4-53，查得， 為普朗克常數(shù)。5水被加熱，則取=1.05,則殼程對(duì)流傳熱系數(shù)為：3）總傳熱系數(shù)取污垢熱阻，碳鋼的熱導(dǎo)率，則由公式其中，為總傳熱系數(shù)；為管程對(duì)流傳熱系數(shù)；為殼程對(duì)流傳熱系數(shù)；為管內(nèi)徑，；為管外徑，；為管壁厚度，；為碳鋼熱導(dǎo)率，；為管外徑與管內(nèi)徑的平均值，；，為污垢熱阻，。所以，代入數(shù)據(jù)，4）傳熱面積因?yàn)閝=則，可見(jiàn)所選用的基本與估算相符；，可見(jiàn)傳熱面積有%裕量，即所選用的換熱器符合要求。5.2.4 塔的計(jì)算所

54、用的公式為：式中，為塔板間距，；為板上清液層高度，；、為液相及氣相負(fù)荷，；、為液相及氣相密度，；為表面張力為時(shí)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。式中，為允許空塔氣相速度，；為表觀空塔氣相速度，；為氣相負(fù)荷，；為表面張力為時(shí)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；、為液相及氣相密度，；計(jì)算塔徑，。（1）水洗塔的計(jì)算這里主要是塔的塔徑的估算設(shè)又其中，為液相負(fù)荷。又所以， 取塔徑為，即水洗塔徑為500，水洗塔采用篩板式結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)水洗塔后，混合物中的hcl大部分被洗去，所以進(jìn)入堿洗塔的流量變小，而堿洗塔與水洗塔的計(jì)算過(guò)程相同，所以可取堿洗塔的塔徑為750。（2）低沸塔的計(jì)算這里主要也是塔的塔徑的估算設(shè)所以，又 所以， 取，即低沸塔的直徑為500同理，高沸塔的計(jì)算與低沸塔類同。5.3 管道工藝計(jì)算5.3.1主物料管道的計(jì)算所要公式，式中，為管子內(nèi)徑，；為流