【正文】 同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。d)降液管底隙高度由化工設(shè)計(jì)書取則 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： 塔底出液的平均密度 由化工原理書得：一般液體流速為，氣體流速為由，取則由化工原理書附錄二十一中查普通無(wú)縫鋼管的選用細(xì)則確定選用：，其內(nèi)徑為 塔底蒸汽進(jìn)料管的選型計(jì)算 塔底蒸汽流量 塔底蒸汽的平均摩爾質(zhì)量 塔底蒸汽的平均密度 由化工原理書得：一般液體流速為，氣體流速為 由，取則由化工原理書附錄二十一中查普通無(wú)縫鋼管的選用細(xì)則，確定選用：，其內(nèi)徑為3 高沸精餾塔工藝設(shè)計(jì) 高沸塔的物料衡算 在高沸塔中，主要進(jìn)行氯乙烯和二氯乙烷的分離。 操作壓力計(jì)算塔頂操作壓力 PD=+550=每層塔板壓降= 進(jìn)料板壓力 精餾段平均壓力 操作溫度的計(jì)算 依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過(guò)試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中氯乙烯和乙炔的飽和蒸汽壓由安托尼方程計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下： 塔頂溫度：=30進(jìn)料板溫度：=5精餾段平均溫度： 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算查平衡曲線得 ： 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由圖解理論板得： 查平衡曲線得： 精餾段平均摩爾質(zhì)量： 平均密度的計(jì)算 a)氣相平均密度的計(jì)算由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算：b)液相平均密度的計(jì)算液相平均密度依據(jù)下式計(jì)算：c)塔頂液相平均密度的計(jì)算：由，查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： d)進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算： 由， 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率： e)精餾段液相平均密度的計(jì)算： 液相平均表面張力的計(jì)算 液相平均表面張力依據(jù)下式計(jì)算： a)塔頂液相平均表面張力的計(jì)算： 由，查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：b)進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算： 由，查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：c)精餾段液相平均表面張力： 液體平均黏度的計(jì)算液體平均黏度依據(jù)下式計(jì)算：a)塔頂液相平均黏度的計(jì)算：由，查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： 解得：b)進(jìn)料板液相平均黏度的計(jì)算： 由， 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： 解得： c)精餾段液相平均黏度的計(jì)算： 低沸精餾塔的塔體工藝尺寸的計(jì)算 圖24為低沸精餾塔示意圖。 全凝器的物料衡算 原料成分粗氯乙烯溶液，其中氯乙烯90%（質(zhì)量比），乙炔2%（質(zhì)量比），二氯乙烷2%（質(zhì)量比），水6%（質(zhì)量比），本次設(shè)計(jì)要聚氯乙烯的年產(chǎn)量為10萬(wàn)噸/年，一年生產(chǎn)時(shí)間為8000h，即：102000/8000=。反應(yīng)式為：C2H6 +2Cl2 → C2H3Cl + 3HCl （2）乙烷氧氯化 反應(yīng)式為：2C2H6 + Cl2 + 3/2O2 → 2C2H3Cl + 3H2O目前這些方法僅處于實(shí)驗(yàn)階段，工業(yè)化方法尚未完成。 　　由反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)水淬冷，再冷凝成液態(tài)粗二氯乙烷。 （3）氧氯化反應(yīng)　以載在γ－氧化鋁上的氯化銅為催化劑，以堿金屬或堿土金屬鹽為助催化劑。 乙烯氧氯化法 乙烯氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯，包括三步反應(yīng)： 第一步乙烯氯化生成二氯乙烷；第二步二氯乙烷熱裂解為氯乙烯及氯化氫；第三步乙烯、氯化氫和氧發(fā)生氧氯化反應(yīng)生成二氯乙烷。故不存在廢氣的利用和同時(shí)生產(chǎn)多種產(chǎn)品的問(wèn)題，可以小規(guī)模并很經(jīng)濟(jì)地生 產(chǎn)出氯乙烯。在聯(lián)合法中，氯乙烯的合成仍是在單獨(dú)的設(shè)備中進(jìn)行的，所以需要較大的投資。其生產(chǎn)方法又可分為液相法和氣相法。 乙炔法氯乙烯的生產(chǎn)方法常用乙炔法，即以一定純度的氯化氫與一定純度的乙炔氣體以1：～，在HgCl2觸媒作用下，在100～180℃作用下，反應(yīng)生成氯乙烯。近幾年以來(lái)，特別是美國(guó)9. 11 事件以來(lái)，隨著國(guó)際局勢(shì)的緊張，國(guó)際原油、天然氣價(jià)格暴漲，導(dǎo)致了以乙烯工藝路線的PVC 成本增加，從而突顯了我國(guó)電石法PVC 的成本優(yōu)勢(shì)。這樣使聚氯乙烯成品的熱加工中，釋放氯乙烯單體的量極大減少，減少了污染和危害。如呼吸困難，給吸氧。 職業(yè)危害 （1）接觸機(jī)會(huì)：在氯乙烯和聚氯乙烯的生產(chǎn)過(guò)程中，都有接觸氯乙烯的可能，尤其是生產(chǎn)聚氯乙烯的聚合釜的清理，清釜工的慢性氯乙烯中毒可能性最大。 ② 受熱及未添加或耗盡抑制劑的情形下會(huì)發(fā)生放射性聚合反應(yīng)。 氯乙烯的兩個(gè)反應(yīng)部分，氯原子和雙鍵，能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)很多。1976年，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始形成了一條新的乙烯路線。 混合氣體法制備氯乙烯采用石腦油作原料，將石腦油用燃燒氣體裂解后，制成含乙炔和乙烯的混合氣體，該混合氣體先后與氯化氫和氯氣反應(yīng)，制成易分離的氯乙烯和1，2二氯乙烷經(jīng)熱裂解制成氯乙烯，日本吳羽化學(xué)公司將其工業(yè)化生產(chǎn)。 60年代后期，隨著乙烯裝置大型化及乙烯氧氯化技術(shù)的成熟，乙烯法在經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等方面占有明顯的優(yōu)勢(shì)，在世界范圍內(nèi)乙炔法迅速被乙烯法取代。作者研究開(kāi)發(fā)了乙烷在較低溫度下， 高轉(zhuǎn)化率、高選擇性脫氫氧化氯化生成氯乙烯的新催化劑及相應(yīng)的工藝過(guò)程。目前世界上用于制造聚氯乙烯樹脂的上網(wǎng)氯乙烯單體量約占氯乙烯總產(chǎn)量的96%，而美國(guó)則達(dá)98%。同時(shí)以設(shè)計(jì)任務(wù)以及計(jì)算機(jī)為輔助，對(duì)氯乙烯精制工段中的低沸塔進(jìn)行了物料衡算，熱量衡算，塔及其附屬設(shè)備的計(jì)算。0—10分2能力與質(zhì)量調(diào)研論證能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)資料及從事其它形式的調(diào)研，能較好地理解設(shè)計(jì)任務(wù)并提出實(shí)施方案，有分析整理各類信息并從中獲取新知識(shí)的能力。新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 年產(chǎn)10萬(wàn)噸氯乙烯車間精餾段 工藝設(shè)計(jì) 專 業(yè) 應(yīng)用化工技術(shù) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 小組成員 指導(dǎo)教師 完成日期 新疆工業(yè)高等專科學(xué)校教務(wù)處印制新 疆 工 業(yè) 高 等 專 科 學(xué) 校畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 任 務(wù) 書班級(jí) 專業(yè) 應(yīng)用化工技術(shù) 姓名 日期 論文（設(shè)計(jì)）題目： 年產(chǎn)10萬(wàn)噸氯乙烯車間精餾段工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）要求：（1）學(xué)生應(yīng)在教師指導(dǎo)下按時(shí)完成所規(guī)定的內(nèi)容和工作量，獨(dú)立完成。0—15分綜合能力設(shè)計(jì)能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，有一定見(jiàn)解和實(shí)用價(jià)值。最終完成了設(shè)計(jì)。氯乙烯的聚合物廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑及人們的日常生活中，例如；硬的聚氯乙烯具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐磨性能好等特點(diǎn)。該過(guò)程一旦開(kāi)發(fā)成功， 可為煉氣廠、油田氣中乙烷生產(chǎn)氯乙烯提供了一條新的技術(shù)路線。迄今為止，全世界氯乙烯裝置93%以上采用乙烯法，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家如日本，以全部淘汰了乙炔法，僅在我國(guó)及其它發(fā)展中國(guó)家仍占有相當(dāng)比重。將該法中的原料從石腦油換成石油，則成為原油裂解法，可得到高濃度的乙炔、乙烯的混合氣體，而且可從副產(chǎn)物的芳香族的焦油、瀝青的物質(zhì)中制造熱煤油或碳纖維等物質(zhì)，具有綜合的經(jīng)濟(jì)效益。 氯乙烯的理化性質(zhì) 理化性質(zhì) 氯乙烯在通常情況下為無(wú)色、易燃、有特殊香味的氣體，稍加壓力條件下， 可以很容易地轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。但一般來(lái)講，連接在雙鍵上的氯原子不太活潑，所以有關(guān)雙鍵的反應(yīng)則比有關(guān)氯原子的反應(yīng)很多，現(xiàn)各舉一兩個(gè)例子如下：有關(guān)氯原子的反應(yīng)：與丁二酸氫鉀反應(yīng)生成丁二酸乙烯脂；與苛性鈉共熱時(shí)，脫掉氯乙烯生成乙炔；有關(guān)雙鍵的反應(yīng)：與氯乙烯加成生成二氯乙烷；在紫外線照射下能與硫化氫加成生成2氯乙硫醇；氯乙烯通過(guò)聚合反應(yīng)可生成聚氯乙烯。 ③ 氯乙烯和大氣中的氧以及強(qiáng)氧化劑反應(yīng)會(huì)發(fā)生過(guò)氧 化物，并會(huì)起劇烈的聚合反應(yīng)。應(yīng)用聚氯乙烯樹脂或含有氯乙烯的共聚物熔融后制作各種塑料制品時(shí)，釋放出氯乙烯單體，有時(shí)作業(yè)環(huán)境空氣中的氯乙烯濃度很高，極易引起中毒。呼吸及心跳停止者，立即進(jìn)行人工呼吸和心臟擠壓術(shù)，并就醫(yī)。 （4）做好個(gè)體防護(hù)進(jìn)入聚合釜操作或檢修時(shí)，必須戴空氣呼吸器，嚴(yán)密防護(hù)，并加強(qiáng)換班，縮寫縮短接觸。2004 年我國(guó)的電石法PVC 主導(dǎo)了全國(guó)的PVC 市場(chǎng)，出現(xiàn)了一個(gè)暴利時(shí)代。在氯化高汞觸媒存在時(shí)，乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的反應(yīng)機(jī)理如下：（1）反應(yīng)方程式： CH≡CH + HCl →CH2 = CHCl + 124. 8kJ / mol乙炔首先與氯化高汞加成生成中間加成物氯乙烯氯汞： CH≡CH + HgCl2 →ClCH = CH HgCl此中間加成物很不穩(wěn)定，通氯化氫即分解而生成氯乙烯： ClCH = CH HgCl + HCl →CH2 = CHCl + HgCl2所生成的中間產(chǎn)物也可能再與氯化高汞產(chǎn)生加成反應(yīng)，生成物再分離出氯化亞汞而生成二氯乙烯。液相法不需要高溫，但乙炔轉(zhuǎn)化率低，產(chǎn)品分離困難，因此多采用氣相法。雖然如此，這種方法仍較以上各種方法合理、經(jīng)濟(jì)。這個(gè)方法由下列幾個(gè)過(guò)程組成： 以石腦油的火焰裂解法制造含有乙炔和乙烯的裂解氣； 裂解氣中的烯乙烯不經(jīng)分離，直接同氯化氫反應(yīng)制造氯乙烯； 裂解氣中的烯乙炔不經(jīng)分離，直接同氯氣反應(yīng)制造二氯乙烷； 將二氯乙烷熱裂成氯乙烯和氯化氫， 并將氯化氫分離，以便能能夠在反應(yīng)（2）中使用。 （1）乙烯氯化　 乙烯和氯加成反應(yīng)在液相中進(jìn)行： 　　 CH2=CH2Cl2→CH2ClCH2Cl 　　采用三氯化鐵或氯化銅等作催化劑，產(chǎn)品二氯乙烷為反應(yīng)介質(zhì)。 　　主要副反應(yīng)為乙烯的深度氧化（生成一氧化碳、二氧化碳和水）和氯乙烯的氧氯化（生成乙烷的多種氯化物）。冷凝器中未被冷凝的部分二氯乙烷及未轉(zhuǎn)化的乙烯、惰性氣體等經(jīng)溶劑吸收等步驟回收其中二氯乙烷。 氯乙烯精餾形式本章主要以新疆氯堿行業(yè)普遍采用的乙炔法制氯乙烯為例。 粗氯乙烯溶液中各組分組成的計(jì)算 ，則氯乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%，即乙炔的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，即二氯乙烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%，即水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%，即 全凝器物料衡算 故原料液流量 F= + + 低沸塔的物料衡算在低沸塔中，主要進(jìn)行氯乙烯和乙炔的分離，而不考慮二氯乙烷的影響。圖24 低沸精餾塔示意圖 塔徑的計(jì)算精餾段的氣，液相體積流率為：由，式中C按計(jì)算，其中由化工設(shè)計(jì)書查取，圖的橫坐標(biāo)為：取板間距，板上液層高度則：由化工設(shè)計(jì)書查取，得：=，則空塔氣速為：由化工設(shè)計(jì)書，按照標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為D=塔截面積為實(shí)際空塔氣速為： 精餾塔有效高度計(jì)算精餾段有效高度為：提餾段有效高度為：故精餾塔的有效高度為 低沸塔塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流裝置計(jì)算 因塔徑D=，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。進(jìn)料的原料液中含有氯乙烯，二氯乙烷，原料液中氯乙烯和二氯乙烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： ω氯乙烯 =ω二氯乙烷 = 根據(jù)工藝要求，%，%，為了計(jì)算方便，假定氯乙烯一次性蒸餾完全。 塔板布置l 塔板的分塊由化工設(shè)計(jì)書，因，故塔板采用分塊式。寫作畢業(yè)設(shè)計(jì)是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過(guò)程，畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開(kāi)始。參考文獻(xiàn)[1] 王正烈， 周亞平. 物理化學(xué)[M]. 高等教育出版社. 2001， 20：130.[2] 廖正品. 我國(guó)PVC加工行業(yè)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)與趨勢(shì)[J]. ， 3： 36， 24.[3] 姚玉英. 化工原理[M]. 天津大學(xué)出版社. 1999： 155157.[4] [M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2002：1924