【正文】 序號(hào) 評(píng)分指標(biāo) 具 體 要 求 分?jǐn)?shù)范圍 得 分 1 學(xué)習(xí)態(tài)度 努力學(xué)習(xí)，遵守紀(jì)律，作風(fēng) 嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)，按期完成規(guī)定的任務(wù)。通過(guò)對(duì)原料和中間產(chǎn)物及產(chǎn)品的各種性質(zhì)的分析和氯乙烯單體和合成工段生產(chǎn)原理的了解和掌握，制定出了合理的生產(chǎn)方案及工藝流程。 氯乙烯的主要應(yīng)用是 在工業(yè)上進(jìn)行均聚反應(yīng)或共聚的以上生產(chǎn)高聚物。但是， 平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯需要大量消耗石油中的乙烯， 隨著石油資源的日益短缺和對(duì)氯乙烯供不應(yīng)求矛盾的日益尖銳， 這一工藝也暴露出它的弊化工系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 端。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。 從 1940 年起，氯乙烯的生產(chǎn)原料，乙炔開(kāi)始被乙烯部分取代，首先將乙烯直接 氯化成 1， 2二氯乙烷（ EDC），再加以熱裂解制得氯乙烯，裂解產(chǎn)生的氯化氫仍被用在乙炔 氯化氫法中。此后各地相繼投產(chǎn)，到 1970 年已經(jīng)發(fā)展到 20 家，原料聚乙烯單體全部采用電石乙炔法制得，隨著我國(guó)的不斷發(fā)展，已經(jīng)逐步開(kāi)始建設(shè)乙烯氧化制氯乙烯的生產(chǎn)裝置。 （ 3）分解性：燃燒會(huì)發(fā)生 HCl， CO， CO2 及高毒性之光氣煙霧。 （ 5）反應(yīng)性與不相容性： ① 與銅、鋁和催化性不純物等金屬、空氣、氧、陽(yáng)光、點(diǎn)火源、氧化劑接觸起激烈聚合反應(yīng)。 氯乙烯是應(yīng)用最廣泛的樹(shù)脂聚氯乙烯（ PVC）的單體，用于制備聚氯乙烯、偏二氯乙烯，也用于作冷凍劑等。保持呼吸道通暢。 （ 3）抽取單體從聚氯乙烯樹(shù)脂成品中經(jīng)冷卻真空抽取氯乙烯單體，使成品中的氯乙烯單體含量由原來(lái)的 1%左右，降到 ppm10 以下。由于目前中國(guó) PVC 生產(chǎn)的原料路線、資源分布和環(huán)境要求的不同，尤其是電石法 PVC 的工藝技術(shù)已十分成熟，資源有保證。工業(yè)上合成氯乙烯的方法有： (1)乙炔 法； (2)烯炔法； (3)乙烯氧氯化法； (4) 乙烷氧氯化法。乙炔轉(zhuǎn)化率很高，產(chǎn)品純度高，所需設(shè)備不很復(fù)雜，工藝流程比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)技術(shù)成熟，因此很適合中、小規(guī)模生產(chǎn)，缺點(diǎn)是 HgCl2有毒、價(jià)格昂貴、成本高。 二氯乙烷裂解的副產(chǎn)物氯化氫，直接用作乙炔加成的原料，這免去了前者處理副產(chǎn)物的麻煩，又可以省去單獨(dú)建立一套氯化氫合成系統(tǒng)，在經(jīng)濟(jì)上比較有利。這一方法以石腦油和氯氣為原料，只得到氯乙烯產(chǎn)品。此法的缺點(diǎn)是一次投資費(fèi)用較大。塔底為氯乙烯和二氯乙烷的 混合物 ，通過(guò)氯乙烯 精餾塔 精餾，由塔頂獲得高純度氯乙烯，塔底重組分主要為未反應(yīng)的粗二氯乙烷，經(jīng)精餾除去不純物后，仍作熱裂解原料。這種反應(yīng)器反應(yīng)溫度均勻而易于控制，適宜于大規(guī)模生產(chǎn)，但反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，催化劑磨損大。 （ 1）乙 烷直接氯化 將飽和碳?xì)浠衔镌诓环€(wěn)定的溫度范圍內(nèi)，例如在 1000℃ 下與氯氣反應(yīng)，可生成相當(dāng)量的氯乙烯。 精餾要求 精氯乙烯含量 %（質(zhì)量比），乙炔含量 ≤%。 ?? 操作線方程 精餾段操作線方程： ???? xxVDxVLyD 提餾段操作線方程： 39。 所以：精餾段實(shí)際板層數(shù) N 精 =4/≈14 提餾段實(shí)際板層數(shù) N 提 =≈9 低沸塔其他物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算，以精餾段為例進(jìn)行計(jì)算。 ? 開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算 開(kāi)孔區(qū)面積 aA 由化工設(shè)計(jì)書(shū) 13P 式 ???????? ??? ? rxrxrxA a 1222 s in1802 ? )(2/)(2/ ??????? sD WWDx mWDr C ????? 故 23 2 )0 9 8 6 2 2 (2 mA a ???? ? 篩孔計(jì)算及其排列 由化工設(shè)計(jì)書(shū) 14P ，可選用 mm3?? 碳鋼板，取篩孔直徑 mmd 5? 。 圖 33 圖解法求取塔板數(shù) 實(shí)際板層數(shù)的求?。? 考慮到二氯乙烷與氯乙烯屬于非同類化合物與理想溶液的拉烏爾定律有較大的誤差，故取板效率為 30%。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 3855 mKg?? 由化工原理書(shū) 20P 得： uqvd ? 一般液體流速為 sm3~ ，氣體流速為 sm30~10 由 hmMWq Wv ????? ?，取 smu 2? 則 mmmuqvd 3600/ ????? 由化工原理書(shū) 381P 附錄二十一中查普通無(wú)縫鋼管的選用細(xì)則 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 22 確定選用： mmmm 476 ?? ，其內(nèi)徑為 mmd 68)42(76 ???? 塔底蒸汽進(jìn)料管的選型計(jì)算 塔底蒸汽流量 hK mo lVV /39。 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： smVMV VmVms / 3????? ? smLML LmLms / 3?? ??? ? 由VVLCu ? ?? ??m ax ， 式中 C 按 )20( LCC ?? 計(jì)算，其中 20C 由化工設(shè)計(jì)書(shū)查取，圖的橫坐標(biāo)為： ) ( )( 2/12/1h ????VLhVL ?? 取板間距 mHT ? ，板上液層高度 mhL ? 則： mhH LT ?? 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 18 20C 由化工設(shè)計(jì)書(shū)查取，得： 20C = 05 ??????????????? LCC ? sm / a x ???? 由化工設(shè)計(jì)書(shū)取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為： m a x ???? ?? ????? ??? SVD 由化工設(shè)計(jì)書(shū) 108P ，按照標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 D= 塔截面積為 smDAT / 22 ???? ?? 實(shí)際空塔氣速為： smu /1 0 ?? 精餾塔有效高度計(jì)算 精餾段有效高度為： )114(1 ????? THNZ ）（ 精精 提餾段有效高度為： )19(1 ????? THNZ ）（ 提提 故精餾塔的有效高度為 ????? 提精 ZZZ 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(pán)。39。 粗氯乙烯溶液中各組分組成的計(jì)算 粗氯乙烯溶液流量為 ht ，則 氯乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 90%，即 % ?? ht 乙炔的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 2%，即 % ?? ht 二氯乙烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 2%，即 % ?? ht 水的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 6%，即 % ?? ht 全凝器物料衡算 水W ??? hKmol VCMD ??? hKmol 乙炔D ?? hKmol 二氯乙烷D ?? hKmol 故原料液流量 F= 水W + VCMD 乙炔D + 二氯乙烷D 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 hKm ? ???? 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。 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。 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。 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 ）。 （ 1）乙烯氯化 乙烯和氯 加成反應(yīng) 在液相中進(jìn)行： 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 CH2=CH2Cl2→CH 2ClCH2Cl 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)。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。雖然如此，這種方法仍較以上各種方法合理、經(jīng)濟(jì)。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。 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 →CH 2 = 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 →CH 2 = 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。 2020 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。 （ 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(xiě)縮短接觸。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)。應(yīng)用聚氯乙烯樹(shù)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。 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)。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。 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。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、乙烯的混合氣化工系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 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。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。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。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)。最終完成了設(shè)計(jì)。 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。 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) 24萬(wàn)噸氯乙烯車(chē)間精餾段 工藝設(shè)計(jì) 專 業(yè) 應(yīng)用化工 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(shū) 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(chē)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— 10 分 2 能力與質(zhì)量