电石乙炔法生产氯乙烯毕业设计

电石乙炔法生产氯乙烯毕业设计内容摘要：

（ 4）电石粒度 电 石 水解是液 — 固 相反应。 其水解速度与电 石和水 接触 面大 小有关， 即 与电石粒度 有关。 电石粒度越小 ． 与水 水的接触 面越 大，水解速度也就越快。 在此情况下 ， 由于 反应剧烈，有可能引起 局部 过热 而发生 分解爆炸。 电 石粒度越大，水解速度缓慢， 容易 造成水解不完全，而导致电 石 的消耗定额提高，为 了 防止事故 和保证 电石水解完全，对电石粒度的要求，一般为 50～ 80mm较好。 （ 5） 电石的纯度 在生产中要求电石发气 量 大于 179。 ／ kg 知由图 2～ 2可以看出，一定粒度的电石，在相同的时间 里 ， 由 于 纯度 不同 其乙炔的产率就不一样。 纯度高，说明 电石碳 化钙的含 量 高。 优质 电 石 含 碳化钙一般 为 93％，故水解的乙炔产 率 就 高 ，发气量 就 大。 如果杂质 含 量高，相应的 PH3 、 H2 S等杂质济源职业技术学院毕业设计（论文） 11 气 多，乙炔气量必然要降低。 采用优质电石不但可以 提高 分解速度，而且可以减轻 清 净岗 位 的处理负荷。 （ 6） 搅拌 发生器使用搅拌的 目 的，是不断更新电石和水的接触面 以破坏反应过程中 生成的氢氧化钙对 电石的包围 ，从而提高水解速度。 如搅拌速度太快，电石尚未水解完成， 就会被耙至排 渣口，会造成损失。 搅拌转速 一般 控制在1—。 济源职业技术学院毕业设计（论文） 12 第四章 制备氯化氢 制备方法 合成法生产氯化氢 的 工艺流程如图 21 所示 图 21 合成法生产氯化氢 的 工艺流程 1氢气柜； 2 氢气缓冲器； 4阻火器； 5合成炉； 6空气冷却器； 7石墨冷却器； 1 17氯化氢缓冲器； 11石墨冷却塔； 12酸雾过滤器；14纳氏泵； 15气液分离器； 16硫酸冷却器； 18氯化氢除沫器 原料氢气由电解槽阴极出来，经过冷却、洗涤，大大降低了气相温度，消除了气相中 夹带的 碱雾和 杂质， 由输氢 压缩机 (经复式压缩机、罗获鼓风机或钠氏泵 )送出 ，在 氢气柜中贮存 (在规模较大的生产工艺中设置气柜以确保 氢 气稳定、压力平衡 )。 氢气的纯度在 98％以上，经气液分离器及阻火器进入合成炉 (5)燃烧器。 原料氯气由电解 槽 阳极出来，经过冷却、干燥、净化，使氯气成为 含湿 量其微的干燥气体。 由氯气压缩机 (离心式压缩机或纳氏泵 )送入氯气缓冲 罐 (2)，经济源职业技术学院毕业设计（论文） 13 稳压 装置 调 节 ，以恒压送入合成炉与燃烧器，其纯度在 90％以上，氯内含氢在％以下。 原料氯气和 氢 气经节流控制一定的摩尔比 (CL2 ： H2 =1： ～ )分别注入燃烧器的内管和外管，氯气由下而上经内套管上端侧壁几个排料孔， 切 线方向均匀输出与 外套 管 由下而 上的氯气充分混合燃烧。 石英的燃烧器传热较 慢 ， 套 管口积蓄 的热量不易散失，能经 常 保持引发温度，以使合成反应持续进行，燃烧时火焰温度可达 2020℃ 以上，并发出 青 白 色火焰。 合成后的氯化氢气体蕴蓄着大量热量，借散热翅片或夹套冷却水冷却，可移去部分热量，降低了炉壁湿度。 出合成炉时气体温度仍可达 400 一 500℃ ，经铁制 的 空气冷却导管冷却后，气相 温度可降至 150℃ 以下，然后进入 圆块 孔或石墨换热器 )或列管式石墨冷却器，用工业上水将氯化氢气体冷却到 40℃ 左右。 再经过下封头出口的控 制 阀门进入气体缓冲 器 (分离冷凝 盐 酸和分配气体之用 )，分两路分别进入两组串联的列管式石墨冷凝器，以 ﹣ 25℃ 冷冻盐水将气体冷却到 ﹣12～﹣ 18℃ 左右，进入酸雾分离器，气相中 夹 带的 30％左右的盐酸雾沫，经分离器中含氛硅油浸渍处理过的玻璃纤维捕集分离，使气相氯化氢成为含湿 量 小于％的干燥气体，再进入缓冲器后被纳氏 泵 抽吸，在泵内借助于浓度为 93％以上的硫酸作为液环、密封，由于离心力 的作用，使气体受到压缩。 受压后的氯化氯气体和硫酸一起进入气液分离器，硫酸从底部排出，经过冷却后又被纳氏泵吸入循环使用。 而氯化氢气体则 由 气液分离器顶部排出，经缓冲器，除沫器 (18)后通往 氯 乙烯合成装置。 盐酸脱吸法生产氯化氢 经氯化处理后的干燥氯气进入缓冲器和阻火器后，再进入三合一盐酸炉顶部的燃烧器。 经氢气处理后的清净氢气送至缓冲器和砂封阻火器后，进入三合一盐酸炉顶部的燃烧器，合成的氯化氢气体经炉内石墨块冷却，经与来自稀酸槽，由稀盐酸泵送来，由转子流量计控制的稀盐酸（浓度为 20%左右）接触吸收成为浓盐酸 （ 35%~36%）从三合一盐酸炉底部排出通往尾气吸收塔，与稀酸泵送来的另一路稀酸接触吸收后流入稀酸贮槽。 尾气吸收塔中未被吸收的极微量气体，被 水流泵抽送，与二次水一起进入缓冲罐排出下水道。 济源职业技术学院毕业设计（论文） 14 35~36%左右的浓盐酸，经浓盐酸泵抽送，由转子流量计控制，定量进入解吸塔顶部。 其塔底与再沸器相遇，在飞他壳程走定压蒸汽加热，因此再沸器出口的盐酸溶液是呈沸腾状的气液混合物。 这种沸腾状的气液混合物对密度显然小于液体，因而使再沸塔循环得以形成。 随着这种沸腾的气液混合物从解吸塔底部往上升，与由上喷淋下来的浓盐酸进行传热，传质 ，利用水汽冷凝释放的 冷凝热，使盐酸中氯化氢受热脱吸出来，至解吸塔顶部时，氯化氢气体已经达到相当高的 纯度。 解吸塔中的氯化氢脱吸直至达到恒沸状态的平衡为止。 解吸塔顶部出来的氯化氢气体，经石墨工业上水冷凝器冷却后，再经过石墨盐水冷凝器用 15℃ 冷缺盐水冷却，将气体冷却至﹣ 5～﹣ 10℃ ，其中绝大部分的 水汽被冷凝，生成 40%左右的冷凝盐酸流入浓盐酸贮槽。 出盐水冷凝器的氯化氢气体，则再经酸雾分离器除去可能夹带的酸雾后，成为合格的氯化氢气体送至氯乙烯单体合成装置。 从解吸塔底部出来的盐酸接近于恒沸混合物（ 20%~21%），无法再进行解吸，经稀酸冷却器用工业水冷却瘸子 40℃ 一下，流至稀盐酸贮槽，作为合成氯化氢的吸收液。 从上述盐酸脱吸法生产氯化氢工艺的过程可以看出，合成炉采用三合一炉的为数不多，更多的还是二合一或单一合成炉。 其制酸流程中，经尾气塔的吸收液不用水，而是用吸收后的恒沸液。 采用盐酸脱吸生产氯化氢具有纯度高（可以达到 %）纯度基本无波动的优点，因而对氯乙烯合成中自动控制乙炔与氯化氢配比十分有利，对降低氯化氢单耗，减少精馏尾气的放空，取得长足进步的情况下，盐酸脱吸法很由推广价值的。 副产盐酸脱吸法 生产氯化氢 在诸多有机氯化物生产中，往往由副产氯化氢产生，但是这部分副产氯化氢的纯度较低，含有的杂质多，而采用盐酸脱吸法生产氯化氢的工艺同样可以适用副产盐酸。 来自生产工序的副产氯化氢气体送入绝热吸收塔，同由稀酸泵送出的先在尾气吸收塔中吸收了尾气中所含少量的氯化氢去气体的 20%左右浓度稀盐酸接触，济源职业技术学院毕业设计（论文） 15 进行绝热传热传质吸收，制成 31%以上的浓盐酸进入贮槽。 在尾气吸收塔中，未吸收的惰性气体及有机杂质则放空，浓酸贮槽中用浓酸泵抽送到解吸塔顶部，喷淋而下，与再沸器经蒸汽的加热成为沸腾的汽液混合物，由解吸塔底部进入自下而 上接触，进行传热，传质。 利用水汽冷凝时候释放出的冷凝热将浓盐酸中的氯化氢气体脱吸出来，直至达到恒沸状态平衡为止。 脱吸出来的氯化氢气体经工业水冷却器冷却至 510℃ ，并经酸雾分离器捕集去除气相中夹带的酸雾后，送往氯乙烯合成，解吸塔底部出来的恒沸混合物（ 20%盐酸）无法解吸，经稀酸冷却器冷却至 40℃ 以下，流入稀酸贮槽用。 在副产氯化氢的吸收过程中，采用填料塔绝热吸收比降膜式吸收塔交换吸收为好。 尽管绝热吸收影响吸收效果，但由于有机杂质往往媳妇在石墨管壁上，使传热，传质效果大为下降。 副产盐酸脱吸精制后，氯化氢的 纯度可以达到 %以上，因此应用比较广泛，尤其小企业比较合适。 济源职业技术学院毕业设计（论文） 16 第五章 主要设备 合成部分设备 合成炉是制造氯化氢气 (或盐酸 )的主要设备。 目前工艺上应用比较广泛的是调制合成炉，它又分为空气冷却式和水冷夹套式两种。 图 51 给出了日产 I00 吨盐酸，设备容积 32m179。 的大型空气冷却式钢 制 合成炉的结构。 其炉体是由中间圆柱 筒 体和上下双锥形顶底 盖 构成 ， 外壁均匀烧焊有 32 条散热翅片，以 增加 空气自然冷却面积。 炉底 装 有氢气和氯气混合燃烧的石英灯头，氯气的分配管靠上端的地方，均匀设置 30只宽度 18 ㎜ 的长孔，以使氢气均 匀地与氯气 混 合燃烧。 烧灯头处有快开式点火手孔及观察火焰的 视镜 ，炉顶部设量防爆孔，防爆膜可采用石棉高压纸板 材 料，由防 爆 孔法兰 夹 套 (上设防雨 罩 )，为有利 散 热，合成炉 一般 均 置 于露天操作．借下锥体上的四只文耳安装于钢架上。 除空冷式合成炉外，还有水冷夹套式合成炉，图 52 为大型 (日产 45 吨 )水冷式刚 制合成炉结构图。 由于强化传热过程，可使其生产能力提高 1／ 3 左右；在不降低炉温条件下，可延长炉子的使用寿命 (至 3～ 5 年 )，充分利用氯化氢反应的余热 (如用作采 暖 热水 )。 因此，这种水冷夹套式合成炉愈来愈广泛地被人们所采用，为避 免炉壁温度过低而发生炉体内水蒸汽冷凝而腐蚀设备， 有 人建议将进水 温 度控制在 60～80℃ 以上，尚能在夹套侧形成沸腾给热而提高余热利用率。 由于石墨具有耐腐蚀、耐高温、传热效率 高 等优点，石墨制合成炉的应用也越来越广泛。 工业 上 多见用炉外壁喷淋冷却水的水冷式石墨炉，以降低炉内氯化氢温度和提高生产能力。 这种炉子是由炉底、炉盖和炉身三部分组成的 圆 筒状设备， 筒 体直径常见在 400～ 600mm。 炉身为不浸渍 (透性 )石墨材料，外壁涂以石墨粉为填树的酚醛涂料；炉底和炉盖则用酚醛浸渍的不 透 性石墨制作。 由于炉身是透性石墨材料，炉压一 般 是负压操作。 济源职业技术学院毕业设计（论文） 17 图 51空气冷却钢制合成炉结构图 图 52水冷胶套是钢制合 1防爆膜； 2炉体； 3点火口 1防爆膜； 2炉体； 3点火口 4氯气灯头； 5氢气灯头； 4套管式灯头； 5视镜 6 视镜 6支座； 7 水冷夹套 6支座； 7 水冷夹套 7浮头； 8钢壳 列管式 石墨 换热器 石墨换热器是用于冷却或加热氯化氧或其他腐蚀性气体的设备，主要有列 管 式和块孔式。 图 53 给出了 上盖 设置冷却水箱 的浮头列管式石墨换热器，可 用 于合成炉经空气冷却导管 后 的 高 温氯化氢气的冷却，水箱的设置可以降低气体进口部位特别是上管板的 温度 ，不 致 经受高温而使管板与列管的胶接缝处因材料热膨胀系数差异而 胀 裂损坏。 由图可见。 与气体接触部分均用石墨材料制造，这种石墨是浸渍 过 酚醛或 糠铜树脂 的所 为 “ 不造性石墨 ”。 如上、下管板是 由 小尺寸石墨块交叉胶接后，经过车圆、浸渍、钻孔、浸渍、 再 精加工而完成的，列管则是由石墨粉与酚醛树脂捏合挤压成型的；列管与 管 板 (或浮头 )间借酚醛胶泥 粘 合而成。 列管外的壳体是 通 入冷却水，所以可用普通低碳钢制作，折流扳 选用硬聚氯乙烯树料。 下管 板 又称浮头，当操作温度高于或低于安装温度时，石墨列 管 由于具 有 较大的热膨胀系数，使它比钢质的外壳体发生较大的 伸 长 或 收缩．钢 壳 体与浮头间的填料函结构，就是为了 防 止 因 这种温差引起的 伸 缩不致使石墨管或胶接处拉裂而产生泄漏 的 结构。 也就是说，借 支 耳立式安装的济源职业技术学院毕业设计（论文） 18 石墨换热器，上管 板 和钢 壳 是固定的，当操作温度变化时，由于列管与外壳伸缩下一致，导致浮头、底盖，乃至与底盖相连的管道都有观察不到的伸缩 (或称作浮动 )，这就是浮头式石墨换热器的重要性，所以，当与底盖连接的管道直径较大，弯头直管段较 短难以自然热补偿 时，应根据伸缩情况加 设 管道热补偿器。 显而易见， 对 于列管式石墨换热器，立式安装比斜式或卧式安装更有利于浮头的白由仲箔。 图 53 列管式石墨换热器结构图 1法兰； 2上管板 3填料； 4压盖； 5半开环； 6底盖； 7支座； 8散热翅片 9石墨列管； 10折流板； 11支耳； 12冷却水箱 吸收部分设备 见图 54，膜式吸收塔是一种等温吸收器，是用不透性 石 墨制作的，是近年发展起来用于氯化氢吸收制取盐酸的主要设备，其基本结构和一般列管式石 墨换热器相似，所不同的是吸收塔在上管板的管孔上设置有 吸收液的分配器。 在分配器内，设置分配环及分配管 进 行吸 收液分配 ，每个分配管上端有 4 个。