毕业论文设计-年产40万吨电石法制氯乙烯工艺设计

毕业论文设计-年产40万吨电石法制氯乙烯工艺设计内容摘要：

电石法 PVC 在国内还可以生存相当长时间。 济源职业技术学院毕业（论文） 7 第二章 氯乙烯生产的工艺流程 生产氯乙烯的生产原料主要有电石、氯化氢。 电石（碳化钙 CaC2），遇水生成乙炔（ C2H2），将乙炔与氯化氢 （ HCl）合成制出氯乙烯单体（ CH2CHCl）。 乙炔发生工艺流程 乙炔发生的工艺流程 如图 21所示：仓库内经破碎的小颗粒电石经过 1皮带传输机运到 2电石贮斗，然后经 3盘式给料机送往 4斗式提升机。 在斗式提升机的上部出来的小颗粒送往 5加料小车，然后把加料小车内的料送往 6上加料贮斗和 7下加料贮斗，然后经 8振动搅拌器，然后在 9小颗粒电石在乙炔发生器经搅拌器 15,16进行反应。 从上部出来的乙炔气经 10正水封，然后进入 12冷却塔，电石渣从 16乙炔发生器下部排出。 然后经 13乙炔阻火器，最后送往乙炔的清净塔，进行清净 工序。 图 2—1 乙炔发生的工艺流程 1皮带传输机； 2 电石贮斗； 3盘式给料机； 4 斗式提升机； 5加料小车；6上加料贮斗； 7下加料贮斗； 8振动加料器； 9乙炔发生器； 10正水封； 11安全水封； 12冷却塔； 13阻火器； 14大搅拌器； 15小搅拌器； 16排渣器 乙炔清净原理 济源职业技术学院毕业（论文） 8 目的 —— 得到符合要求的乙炔 清净剂 —— 次氯酸钠液体 反应原理 —— 氧化还原反应，生成酸性物质 PH3+4NaClO→H 3PO4+4NaCl H2S+4NaClO→ H2SO4+4NaCl SiH4+4NaClO→SiO 2+2H2O+4NaCl AsH3+4NaClO→H 3AsO4+4NaCl 中和除去酸性物质 (中和剂为 NaOH溶液 ) H3PO4+3NaOH→Na 3PO4+3H2O H3SO4+2NaOH→Na 3SO4+ 2H2O H3AsO4+3NaOH→Na 3AsO4+ 3H2O SiO2+2NaOH→Na 3SiO4+ H2O 乙炔清净工艺流程 乙炔清净工艺流程如图 22所示：来自发生器经冷却后的粗乙炔气，进入水环式压缩机 1 加压，然后经两台串联的清净塔 3 与 含有效氯 ％～%的次氯酸钠溶液直接接触，使粗乙炔气中的磷、硫杂质脱除，再经中和塔 4 以 10%～ 15％液碱中和，经冷却器 5初步除去饱和的水分后，纯度％以上的精乙炔送氯乙烯装置使用。 图 2— 2 乙炔清净工艺流程 1 水环式压缩机； 3清净塔； 4中和塔； 5冷却器； NaClO NaClO济源职业技术学院毕业（论文） 9 氯化氢合成的工艺流程 氯化氢合成的工艺流程如图 23 所示：氢气由气柜出来经止逆水封和卸压水封后，由水环泵加压至 以上，经氢气缓冲器进入合成炉燃 烧器；而氯气则由氯气处理送来，压力为 以上进入合成炉的燃烧器；合成后的氯化氢气体以 压力送出合成炉，经冷却、除雾后送至氯乙烯合成装置。 图 23 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，使氯气成为含湿量很的干燥气体。 由氯气压缩机（离心式压缩机或纳氏泵）送入氯气缓冲罐 2，经稳济源职业技术学院毕业（论文） 10 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～ 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。 粗氯乙烯的生产 乙炔加氯化氢制氯乙烯工艺流程如图 24所示：经精制处理的干燥精乙炔通过沙封 1与干燥的氯化氢气体在混合气 2中混合均匀，进去反应器 3，在催化剂氯化汞的作用下进行加成反应。 反应后的气体先经过水洗塔 4除去氯化氢，再经过碱洗塔 5除去残余的氯化氢和二氧化碳，然后再预 冷器 6中用水间接降温，可将水冷凝分离出来，其余气体在全凝器 7中用盐水间接降温使氯乙烯和二氯乙烷等全部冷凝。 凝液送入低沸物塔 8使乙醛等低沸物及乙炔等气体从塔顶蒸出，釜济源职业技术学院毕业（论文） 11 液送入氯乙烯 .9，塔顶馏出液为精氯乙烯单体，釜液是二氯乙烷等高沸物，可另再回收。 1沙封； 2混合器； 3反应器； 4水洗塔； 5碱洗塔； 6预冷器； 7全凝器；8低沸塔； 9氯乙烯塔。 1. 纯度 一般要求乙炔纯度 ≥%。 因为纯度低时，二氧化碳等惰性气体量多，会降低合成的转化率，尾气放空 量增加，增加乙炔和氯乙烯的损失。 2. 磷硫杂质 磷化氢、硫化氢均能与催化剂发生不可逆转的化学吸附，使催化剂中毒而缩短催化剂的使用寿命；还能与升汞反应生成无活性的汞盐。 3. 水分 一般原料气含水分 ≤%，能满足生产需要。 1. 纯度 氯化氢纯度 ≥93%[纯度低时，组成不稳定，与乙炔的配比不易调整；含有较多的惰性气体 (约占 7%)，使尾排气体增加，乙炔和氯乙烯损失增加，电石定额上升。 2. 氯化氢中游离氯 ≤% 严格控制氯化氢中游离氯检出 (游离氯与乙炔接触 ，发生激烈反应生成氯乙炔爆炸性物质，同时放出大量的热，造济源职业技术学院毕业（论文） 12 成混合脱水系统的混合器、列管式石墨冷却器等薄弱环节处爆炸而影响生产安全；借游离氯自动测定仪或于混合器出口安装气相温度报警器，设定温度超过 50℃ 时即关闭原料乙炔气总阀 )。 3. 含氧 (控制在 %以下 ) 在转化率低、放空尾气中乙炔量较多时，氧气在放空气相中被浓缩，存在潜在危险；会与炭反应生成 CO、 CO2降低催化剂使用寿命，造成后分离困难；使干燥塔内的固碱生成碳酸钠外壳，影响固碱的脱水效果。 粗氯乙烯的净化和压缩 吸收水 自塔顶第一块塔板加入，在该塔板上与上升的粗氯乙烯气体接触，形成具有一定高度的泡沫层；在泡沫层内气液相进行传质过程，使气相中的氯化氢被水吸收为盐酸；经由溢流管借位差流入下一层筛板，重复上述的质量传递过程；借加入水量的控制，调节液体在筛板上泡沫层的停留时间，使稀酸浓度达到 20~25%范围 (外卖或脱吸法的吸收液 )；通过视镜3 可以观察到筛板上泡沫层的高度及气液湍动接触的情况，判断塔设备的工作质量。 粗氯乙烯的净化压缩工艺流程如图 25 所示：粗氯乙烯在高温下带逸的氯化高汞升华 物，在填装活性炭的汞吸附器（除汞器） 1 中除去，然后由石墨冷却器将合成气冷却到 15℃ 以下，通入水洗泡沫塔 2回收过量的氯化氢。 泡沫塔顶是以高位槽低温水喷淋，一次（不循环）接触制得 20％的盐酸，由塔底借位差流入盐酸大贮槽供灌装外销。 气体再经碱冼泡沫塔 3 去残余的微量氯化氢后，送至氯乙烯气柜 4，气柜中氯乙烯经冷碱塔 5进一步除去微量酸性气体，至机前冷却器 6和水分离器 7，分离出部分冷凝水，借往复式压缩机 8 加压至 ～ MPa（表压），并经机后油分离器、冷却器 9及分离器等设备，进一步除去油及水后送精馏系统。 济源职业技术学院毕业（论文） 13 图 3 . 粗氯乙烯净化压缩工艺流程 图 1 — 除汞器 2 — 水洗泡沫塔 3 — 碱洗泡沫塔 4 — 氯乙烯气柜 5 — 冷碱塔 6 — 机前预冷器 7 — 水分离器 8 — 氯乙烯压缩机 9 — 机后冷却器 图 2— 5粗氯乙烯的净化和压缩的工艺流程 1除汞器； 2水洗泡沫塔； 3碱冼泡沫塔； 4氯乙烯气柜； 5冷碱塔；6机前冷却器； 7水分离器； 8往复式压缩机； 9 机后油分离器、冷却器 液体混合物的精馏过程，是基于不同组成混合物的不同物质具有不同。