【正文】 2O 60 H2O H2O O? O? ∑ 100 ∑ 100 ∑ 100 (4) 轉化器 本設計取乙炔轉化率 97％，氯乙烯選擇率 ％ ① 轉化器物料流 圖 轉化器物料流程 ② 進料各組分的量 22CHm= =（ ） HClm = =（ ） 2HOm= =（ ） 2Om= =（ ） ③ 出料各組分的量 22CHm= ? ? ??? kg =（ kmol） 2HOm= =（ kmol） 。 （ 97%% ） = kmol ∴ 進氣中 CH≡CH 需 kmol（ kg） 主設備計算 （ 1） 混合器 圖 混合器的物料衡算方框圖乙炔 氯化氫 混合器 CH≡ CH HCl O2 H2O 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 15 表 混合器進料組成 乙炔氣組成 含量 % 氯化氫氣組成 含量 % C2H2 HCl H2O H2O O2 CH≡CH和 HCl的摩爾比為： 1： ～ [1]。24= ∵ 聚合 物一般進行到轉化率為 85%～ 90%[2]，再加上在洗滌樹脂、包裝工段的損失，這里取轉化率為 88%，聚合物損失率為 4%。致死量為 29 mg/kg (2) 規(guī)格（質量按行業(yè)標準） 含量 ≥% 水中不溶物＜ % 鐵＜ % 砷＜ % 硫化氫沉淀物＜ % HgCl2觸媒 符合中華人民共和國有色金素行業(yè)標準 YS/T3192 技術要求： HgCl2 含量為 %－ %；水分含量應小于 %；松裝密度為 540－ 640 g/L 外觀為圓柱形顆粒狀 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 14 顆粒試樣經(jīng)一定的機械磨損、碰撞和篩分：篩分上部分的試樣質量占試樣總質量的百分數(shù)大于 90%。 屬強酸，可使蛋白質凝固造成組織壞死，嚴重可以引起受損器官穿孔，瘢痕及畸形。 (2) 規(guī)格 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 13 純度 ≥% S、 P 含量用硝酸銀試紙檢驗不變色，即： S＜ 50mg/m3,P＜ 20mg/m3 Cl2 含量＜ 50mg/m3 氯化氫 (1) 理化性質 分子式： HCl 分子量： 熔點： 114℃ ， 沸點為 ℃ ；比熱容： cp= kJ/kg?℃ 是一種無色有刺激性的氣體，遇濕空氣則成白色煙霧，故可做煙霧劑。 稍溶于水，溶于乙醇，易溶于丙酮。 (2) 產(chǎn)品純度規(guī)格 VC 單體純度 % 異丁烷 2104% 1,3丁二烯 103% 氯甲烷 3103% 氧 104% 水 6104% 3乙烯基乙烷 5104% 氯化氫 104% 1， 2二氯乙烷 104% 偏氯乙烯 2104% 1,1二氯乙烷 104% 乙炔 2104% 丙烯 4104% 乙炔 (1) 理化性質 分子式為： C2H2 分子量： 26 比重（密度） (0℃ ， ) 比重： （對空氣）， （對氧氣） 熔點： ℃ ，凝固點： 85℃ ；沸點： 84℃ 臨界溫度（ Tc） ： ℃ ，臨界壓力（ Pa） :(絕壓 ) 生成熱： △ H=+比熱： cp=?℃ ?燃燒熱： 1308kJ/mol(常壓 ) 折光率： 自燃點： 335℃ 常溫常壓下為無色氣體，工業(yè)乙炔因含有 H2S， PH3 等雜質而具有刺激性臭味。它與空氣形成爆炸混合物 ，爆炸極限 4％～ 22％（體積），在壓力下更易爆炸，貯運時必須注意 容器 的密閉及氮封，并應添加少量阻聚劑。 氯乙烯（ VCM） (1) 理化性質 分子式為： C2H3Cl 分子量： 常溫常壓下為無色，帶有甜香氣味。它的化學穩(wěn)定性很高，具有良好的可塑性。粗氯乙烯在高溫下容易帶上升華的氯化汞，在填活性炭吸附器中除去，接著粗氯乙烯進入水洗泡沫塔回收過量的氯化氫。僅工 業(yè)生產(chǎn)上由于電解槽以及氯氣、氫氣和氯化氫氣體的輸送處理系統(tǒng)難免將空氣泄漏，故一般規(guī)定控制在%以下。 正常生產(chǎn)中，應嚴格控制氯化氫中無游離氯析出。此外，水分還易湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 8 與乙炔反應生成聚合有害的雜質乙醛： C H C H H 2 O H g C l2+ H g 2 C l2 C H 3 C H O 水分的存在還促進乙炔與升汞生成有機絡合物，后者覆蓋于催化劑表面而降低催化劑活性。此外，它們還能與催化劑中升汞反應生成無活性的汞鹽。 對原料氣的要求 氯乙烯合成反應對原料氣乙炔和氯化氫的純度和雜質含量均有嚴格的要求。實際證明，采用浸漬 3～ 5%憎水性有機硅樹脂的 5～ 10mm 的玻璃棉可以達到相應的目的。但溫度過低，形成水化物結晶，影響石墨預熱器傳熱效果及堵塞設備。適于大規(guī)模生產(chǎn)，但是隨著國際油價的不斷上漲，乙烯法成本變高，顯示了乙炔法氯乙烯生產(chǎn)成本的優(yōu)越性。在原料成本中乙烯成本占了主要部分，乙烯價格對聚氯乙烯的成本有較大影響。反應溫度 40～ 110℃ ，壓力 ～ ，乙烯的轉化率和選擇性均在 99％以上。 乙烯氯化法路線 乙烯氧氯化法興起于上世紀六七十年代，是對利用氯化氫合成有機物的這一類反應的總稱。國家標準規(guī)定：生產(chǎn)一噸氯乙烯消耗電石 ~ 噸（ 一般以 計算，但一般實際生產(chǎn)過程中消耗會高于這個比例，只有少數(shù)能達到標準）。反應在常壓下進行 ,管外用加壓和循環(huán)熱水（ 97～ 105℃ ）冷卻，以除去反應熱 ,并且使床層溫度控制在 180～ 200℃ 。國際市場上 PVC 的生產(chǎn)主要以乙烯法為主，而國內受富煤、貧油、少氣的資源稟賦限制，則主要以電石法為主，截至到 20xx 年 12 月，電石法約占我國 PVC 總產(chǎn)能的 70％以上。 而用于生產(chǎn) HFC125 的全氯乙烯需求量的年均增長率將達到 10％。 其中歐洲的下降要稍為嚴重一些。 20xx 年上半年的出口量約為 34500 噸 , 產(chǎn)品主要出口到亞洲。起到節(jié)約能源、保護環(huán)境的作用。 社會的發(fā)展是飛速的，人們的消費觀念和消費結構也在悄然發(fā)生著變化。 聚氯乙烯的發(fā)展展望 未來幾年，中國 PVC 行業(yè)的發(fā)展速度、產(chǎn)業(yè)布 局、競爭模式都將發(fā)生變化。以后，隨著石油化工的發(fā)展，氯乙烯的合成迅速轉向以乙烯為原料的工藝路線。Waldo Semon 和 . Goodrich Company 在 1926 年開發(fā)了利用加入各種助劑塑化 PVC的方法，使它成為更柔韌更易加工的材料并很快得到廣泛的商業(yè)應用 。兩次機會中，這種聚合物都出現(xiàn)在被放置在太陽光底下的氯乙烯的燒杯中，成為白色固體。 共聚產(chǎn)物可以制的各種性能的樹脂，加工成管材，板材，薄膜，塑料地板，各種壓塑制品，建筑材料，涂料和合成纖維等 氯乙烯是 高分子 材料工業(yè)的重要單體，產(chǎn)量很大，還可以用于合成 1,1,2三氯乙烷1,1二氯乙烷等，因此，乙烷的生產(chǎn)在基本有機化學工業(yè)中占有重要的地位。 本設計基于書本理論知識的基礎 上，結合株洲化工廠的生產(chǎn)實際，了解工藝流程，參考各種專業(yè)文獻，力求最合理的設計，但由于時間和作者能力有限，數(shù)據(jù)不夠精準，資料收集不全等原因，本次設計難免疏漏甚至錯誤，懇請老師原諒以及批評指正 。但到 20xx 年后，因石油價格暴漲，湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 2 20xx 年－ 20xx 年上半年，油價一直高位運行， 電石法 PVC 制備工藝的生產(chǎn)成 成本反而比乙烯氧化法還要低 10%左右，所以 PVC 的合成工藝又轉向了乙炔電石法。通過對二氯乙烷（ EDC）裂解后脫除 HCl，以及干燥精制可獲得制造 PVC 級的 VCM。近年來 PVC 在東南亞的增長速度尤為顯著，這要歸功于東南亞各國都有進行基礎設施建設的迫切需求。湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） i 畢 業(yè) 設 計（ 論 文 ） 題目 年產(chǎn) 20 萬噸 PVC 合成工段初步設計 作者 學院 專業(yè) 學號 指導教師 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） ii 目 錄 第一章 前 言 ......................................................... 1 第二章 聚氯乙烯 、 氯乙烯 概述 ......................................... 3 聚 氯乙烯 、 氯乙烯 的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展 ........................................................................... 3 聚氯乙烯發(fā)現(xiàn)和發(fā)展 ....................................................................................... 3 氯 乙烯 發(fā)現(xiàn)和發(fā)展 ............................................. 3 聚氯乙烯的發(fā)展展望 ............................................................................................... 4 氯乙烯的發(fā)展展望 ................................................. 4 第三章 工藝方案的選擇與流程 .......................................... 5 氯乙烯的生產(chǎn)工藝及成本分析 ............................................................................... 5 電石乙炔法路線 ............................................................................................... 5 乙烯氧氯化法路線 ........................................................................................... 6 兩種方法比較 ................................................................................................... 6 生產(chǎn)工藝說明 ........................................................................................................... 6 影響混合脫水的因素 ...................................................................................... 6 氯乙烯的合成原理 ........................................................................................... 7 反應機理 ............................................................................................... 7 對原料氣的要求 .................................................................................... 7 生產(chǎn)工藝流程簡述 ................................................................................ 9 第四章 工藝計算 ....................................................... 11 主要原材料及產(chǎn)品性質 ..........................................................................................11 聚氯乙烯（ PVC） ..........................................................................................11 氯乙烯（ VCM） ...................................................................