5萬噸年pvc的氯乙烯合成工藝設計畢業論文(存儲版)

　　

【正文】 加引發劑PVC懸浮液成品PVC干燥PVC濕PVC 后處理、離心 干燥 過篩包裝 +NaOH 加熱風圖2 懸浮法PVC生產工藝流程 氯乙烯（VC）氯乙烯是生產聚氯乙烯樹脂的原料，本設計就是電石法合成聚乙烯的合成氯乙烯單體的工段。在此溫度下固態升汞可以直接升華變成蒸氣態。如前所述，純的升汞對合成反應并無催化作用，純的活性炭也只有較低的催化活性，而當升汞吸附于活性炭表面后(比表面積下降到600～800m3/g，即具有很強的催化活性。水分還易使催化劑結塊，降低催化活性，導致轉化器阻力上升，使乙炔流量增高產生困難。因此，原則上應盡量將原料氣中含氧量降低到最低值甚至零。ⅲ 空間流速 空間流速是指單位時間內通過單位體積催化劑的氣體量(氣體量習慣以乙炔量來表示，其單位為m3乙炔／m3催化劑2℃，乙炔氯化氫混合氣在此溫度下，部分水分以40%鹽酸排出，部分則夾帶于氣流中，進入串聯的酸霧過濾器中，由硅油玻璃棉捕集器分離，然后混合氣經石墨冷卻器，由流量計控制進入串聯的第一組轉化器，在列管中填裝吸附于活性炭上的升汞催化劑，在催化劑的作用下使乙炔和氯化氫合成轉化為氯乙烯，第一組出口氣中尚有20～30%未轉化的乙炔，再進入第二級轉化器繼續轉化，使出口處未轉化的乙炔控制在3%以下，第二組轉化器填裝活性較高的新催化劑，第一組則填裝活性較低的，即由第二組轉化器更換下來的舊催化劑即可。壓力增加時，乙炔氣體分子間相密聚，因此，一旦某處乙炔分解，就能迅速擴展到全部氣體中。⑵ 氯化氫：分子式：HCl 分子量：性質：是一種無色有刺激性的氣體，遇到濕空氣則呈白色煙霧，鼓可做煙霧劑。x[1] 設回收鹽酸的回收率為98%進料：CH2=CHCl： kgCH≡CH： kgHCl： kgO2： kgH2O：+ 2568（水洗用水）= kg出料： CH2=CHCl： kgCH≡CH： kgHCl：回收的鹽酸：H2O：水洗泡沫塔物料衡算表表12 水洗泡沫塔物料衡算表進料質量/kgW/%出料質量/kgW/%CH2=CHClCH2=CHClCH≡CH CH≡CH HCl HClO2H2OO2H2O 鹽酸ΣΣ⑼ 堿洗泡沫塔：CH2=CHClCH≡CHHClO2H2O堿洗泡沫塔CH2=CHClCH≡CHO2H2O圖7 堿洗泡沫塔物料衡算方框圖根據：除去多余的氯化氫進料：CH2=CHCl： kgCH≡CH： kgHCl： kgO2： kgH2O： kg出料：HCl被堿液吸收，從而出料氣中不含HCl氣體CH2=CHCl： kgCH≡CH： kgO2： kgH2O： kg堿洗泡沫塔物料衡算表表13 堿洗泡沫塔物料衡算表進料質量/kgW/%出料質量/kgW/%CH2=CHClCH2=CHClCH≡CH CH≡CH HCl O2O2H2O H2OHCl（除去的） ΣΣ⑽ 總物料衡算表表14 總物料衡算表進料質量/kgW/%出料質量/kgW/%CH≡CHCH2=CHClHClCH≡CH O2H2OH2OO2HCl（堿洗掉的）20%鹽酸38%鹽酸40%鹽酸ΣΣ 熱量衡算 衡算方法入方： ：物料帶入熱；：加熱劑或冷卻劑帶入熱；：過程熱效應；出方：：物料帶出熱；：熱損失。℃)1C 氧氣= kJ(kg℃)1C 水(g)= kJ(kg℃)1C 氯乙烯= kJ(kg℃)1。（11095）= kg① 在轉化器中，進口溫度：95℃，出口溫度：110℃。247。℃）查文獻[4]，浮頭列管式石墨換熱器系列參數組合，參考文獻[3]，選用換熱管有效長度為5000mm，換熱管根數為313根，型號：CHA900105（F），A型Φ32mm。溢流管：Dg=125mm，材料：耐酸酚醛管。 轉化器進料管圓整到214mm查文獻[10]，選型。 循環水管 石墨預熱器查文獻[10]，選型。 部分管道一覽表表29 部分管道一覽表管道名稱管徑mm材料氯化氫進料管Φ3504乙炔進料管Φ3004混合器與石墨冷卻器之間的管道Φ450616Mn冷卻器與多筒過濾器之間的管道Φ400轉化器進料管Φ250石墨冷卻器進口管Φ400石墨冷卻器出口管Φ350440%鹽水管Φ40循環水，在預熱器Φ50316Mn循環水，在轉化器Φ1516Mn循環水，在石墨冷卻器Φ2016Mn循環水總管Φ250516Mn5 合成工段中三廢的產生及處理 氯化汞觸媒的產生中毒機理及處理 氯化汞觸媒的產生[3]在合成轉化反應中，隨著溫度的升高（特別是160～180℃以上時） HgCl2的升華很顯著，或者熱分解后變成汞蒸汽升華，另外，乙炔過量也可以將HgCl2還原為Hg和Hg2Cl2，而Hg隨氣流夾帶到后面的設備。廢汞觸媒要送具備環保部門認可的資質的單位處理。 廢水的處理： 氯乙烯及其聚合過程中徘放的廢水經過汽提、中和等方法處理后，pH值達到中性，但是其中的固體雜質和微量有機毒物未達到國家規定的排放際準。NH3—N氨氮，氨氮濃度是使水體黑臭最重要的指標之一，也是廢水凈化度的重要指標。其中汽提法則是將廢水中含有的揮發性物質通過水蒸氣加熱的辦法，使其自液相解吸提取出來。還有混合冷凍的廢鹽酸，采用成熟的回收工藝，設備齊全，回收的廢鹽酸可以裝罐出售。爆炸延滯時間——指氣體混合物剛點燃時，初壓升高到最高爆炸壓力的時間，如果設備、管道能在時間內放空泄壓，則可防止爆炸。由于各工序都有可燃性氣體向空中排放，故在房頂均應設置防雷裝置，各易燃氣體放空管上應安裝阻火器，以防止雷擊起火倒抽入設備。 安全措施：合成工段屬于甲級防爆單位。 原料及中間提的閃點、自燃點、爆炸范圍[3]表32 原料及中間提的閃點、自燃點、爆炸范圍名稱閃點自燃點爆炸范圍其他特性CH≡CH小于50℃空氣中305℃～100%，氧氣中296℃VC78℃415℃～%～93%閃點——指危險品與空氣混合無在接近火源或因大量外泄時引起的內燃（即燃燒不變不蔓延并立即熄滅）時的最低溫度，是確定化合物火災危險性的重要指標。稱生化處理。 ⑴ 物理處理法 物理處理法包括：過濾法、重力分離法、吸附法、溶劑萃取法、吹脫法、汽提法等。由于COD能在短時間內測得數據，所以用于指導生產比用BOD簡便。 對VC泄露的綜合治理：各國制定了有關VCM在空氣中的允許濃度標準[3]：表30 各國有關VCM在空氣中的允許濃度標準表國 家美國日本西德意大利法國荷蘭加拿大中國允許濃度（ppm）12177。當除汞器內活性碳吸附汞達到飽和時，可發現水洗酸中汞含量超標，此時要及時更換活性碳，以免造成汞帶到水洗后的設備。 總進水管圓整到202mm查文獻[10]，選型。 40%鹽水進料管 圓整到34mm查文獻[10]，選型。選用Φ4506mm，材料16Mn的無縫鋼管 多筒過濾器進料管圓整到395mm查文獻[10]，選型。查圖得取，查圖得Aa=Ao== m2查得n=8500=10625個 塔板的壓降根據塔的結構及考慮到檢修的方便，塔板取厚度為30mm的酚醛層壓板，板間距H2=600mm。℃）查文獻[4]，浮頭列管式石墨換熱器系列參數組合，參考文獻[3]，選用換熱管有效長度為5000mm，換熱管根數為721根，型號：CHA1200305（F），A型。2=4. 2 kJ(kg℃)1Q= kJ∴需水量m=247。℃)1C 氧氣= kJ(kg℃)1C 氯化氫= kJ(kgkmol1。℃)1C 水蒸氣= kJ(kg[3]設：鹽酸為38%，除水量為80%進料：CH≡CH： kgHCl： kgH2O： kg O2： kg出料：CH≡CH： kgO2： kgH2O： （180%）= kg∵∴HCl：鹽酸：多筒過濾器物料衡算表表7 多筒過濾器物料衡算表進料質量/kgW/%出料質量/kgW/%CH≡CHCH≡CHHClHClO2O2H2OH2O鹽酸ΣΣ⑷ 石墨預熱器表8 石墨預熱器物料衡算表出料/出料質量/kgW/%CH≡CHHClO2H2OΣ⑸ 轉化器CH≡CHHClO2H2O轉化器CH2=CHClHClCH≡CHO2H2O圖6轉化器物料衡算方框圖根據轉化率為95%。規格[3]：主要質量要求(均為重量百分數)氯乙烯 ≥ % 乙炔 ≤ 乙烯 ≤ 2ppm 氯甲烷 ≤ 50ppm丁二烯 ≤ 6ppm 鐵 ≤ ppmHCl ≤ 水 ≤ 80ppm重組分≤ 50ppm2 工藝計算 物料衡算假設各化工單元操作連續進行，采用倒推法，根據轉化率或損失率計算出原料投料，然后再按照操作順序對各單元操作進行物料衡算。所以，工業上乙炔發生系統不能使用銅制的旋塞及管件。易分解放出大量的熱而發生爆炸。此時，既能保證乙炔有較高的轉化率，又能保證高沸點副產物含量減少。但是，過高的溫度易使催化劑吸附的氯化高汞升華而隨氣流帶逸，降低催化劑活性及使用壽命；此外，在較高溫度下，催化劑在乙炔氣流中可收集到45～70℃餾分的液體，屬二氯乙烯類物質，而催化劑上的升汞被還原成甘汞或水銀。ⅴ 含氧量 原料氣(主要存在于氯化氫中)中含量用較高時，將威脅安全生產、特別當合成轉化率較差，造成尾氣放空中含乙炔量較高時，氧在放空氣相中也被濃縮．就更有潛在的危險，系統中的氧能與活性碳在高溫下反應生成一氧化碳和二氧化碳，使精餾系統出現問題。 　　工業生產采用浸硝酸銀試紙在乙炔樣氣中不變色，作為檢測磷、硫雜質地標準。由于催化劑并不參加化學反應，而只是升華或中毒造成一些損失，所以1kg上述催化劑可合成1000kg以上的氯乙烯單體。活性炭的這一特性使它具有優異的吸附能力，被廣泛地應用于氣體或液體中微量雜質的吸附分離過程，各種有毒、有害氣體的防毒面具以及催化劑的載體。江蘇華蘇塑料有限責任公司采用了滴流床工藝，據說該工藝技術蒸汽單耗更低。充分利用回收氣體的固有壓能，回收氣體壓力高時直接冷凝，壓力稍低一點時增壓冷凝， 時進行抽壓和壓縮冷凝，取消了氣柜，節約了設備投資和電耗。ⅰ 懸浮法PVC生產技術進展目前，世界發達國家聚氯乙烯樹脂生產技術都較為成熟，普遍采用大釜密閉技術，先進的防粘釜工藝，改進了攪拌裝置，用后掠式攪拌器代替平槳式攪拌器，并在攪拌器和擋板中通冷卻水，提高了聚合釜的傳熱能力。待達到預定的轉化率時停止反應，回收未聚合單體，聚合所得膠乳經噴霧干燥即得產品。由于本體聚合過程中物料狀態是由低粘液相逐漸變成粘稠而最終形成粉料，所以聚合就被分為“預聚合”和“后聚合”兩個過程，預聚合是在一個有劇烈攪拌的立式反應釜中進行，反應熱靠反應釜冷卻水套及回流冷凝器傳出。到目前為止，世界上PVC 生產的聚合工藝主要有5 種，即懸浮、本體、乳液、微懸浮及溶液聚合工藝。一種微細孔徑的超細粉末PVC 專用料通過添加增塑劑可形成用于涂料的孔隙率穩定的糊狀樹脂，這種糊狀樹脂基體可著色或加熱成形，同時可以熔融成PVC 軟制品。乳液PVC明顯加快了物料的成形過程，提高了熔融均勻度，減少了流水作業的故障，也提高了抗靜電能力。通過擠壓成型生產雙壁式內管是一種新技術，在滿足高強度的情況下可以減輕管材質量。屆時中國的聚氯乙烯無論是產量還是市場消費都會躍居世界第一位，中國的聚氯乙烯有著璀璨的前景。（4） 用于農業生產，如地膜、大棚等，為農業生產提供保障。 聚氯乙烯工業在國民經濟中的作用 合成樹脂是塑料工業的基本原料，在一定條件下塑制成一定形狀的材料，在常溫下它的形狀不變，是材料工業的重要組成部分。這首先是由于新技術不斷采用，產品性能亦不斷地得到改進，品種及牌號的增加，促進用途及市場的拓寬。另一方面也為聚氯乙烯從共聚改性作出了開拓性的工作。 ，于1838年他又觀察到聚合體，這就是最早的聚氯乙烯。本設計對PVC的工藝發展狀況、工藝選擇、