【正文】 篩分上部分的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)大于 90%。 (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(zhì) 分子式為： C2H2 分子量： 26 比重（密度） (0℃ ， ) 比重： （對(duì)空氣）， （對(duì)氧氣） 熔點(diǎn)： ℃ ，凝固點(diǎn)： 85℃ ；沸點(diǎn)： 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(diǎn)： 335℃ 常溫常壓下為無(wú)色氣體，工業(yè)乙炔因含有 H2S， PH3 等雜質(zhì)而具有刺激性臭味。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(jìn)入水洗泡沫塔回收過(guò)量的氯化氫。此外，它們還能與催化劑中升汞反應(yīng)生成無(wú)活性的汞鹽。適于大規(guī)模生產(chǎn)，但是隨著國(guó)際油價(jià)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。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：生產(chǎn)一噸氯乙烯消耗電石 ~ 噸（ 一般以 計(jì)算，但一般實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中消耗會(huì)高于這個(gè)比例，只有少數(shù)能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)）。 其中歐洲的下降要稍為嚴(yán)重一些。 聚氯乙烯的發(fā)展展望 未來(lái)幾年，中國(guó) PVC 行業(yè)的發(fā)展速度、產(chǎn)業(yè)布 局、競(jìng)爭(zhēng)模式都將發(fā)生變化。 共聚產(chǎn)物可以制的各種性能的樹(shù)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(jī)化學(xué)工業(yè)中占有重要的地位。近年來(lái) PVC 在東南亞的增長(zhǎng)速度尤為顯著，這要?dú)w功于東南亞各國(guó)都有進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迫切需求。在 20 世紀(jì) 50 年代前期是以乙炔電石法生產(chǎn)為主，而 50 年代后期則轉(zhuǎn)向了原料充足、成本低廉的乙烯氧化法；目前世界上 80%以上的 PVC 樹(shù)脂都是由此方法生產(chǎn)的。 20世紀(jì)初，俄國(guó)化學(xué)家 Ivan Ostromislensky 和德國(guó) GriesheimElektron 公司的化學(xué)家 Fritz Klatte 同時(shí)嘗試將 PVC 用于商業(yè)用途，但困難的是如何加工這種堅(jiān)硬的，有時(shí)脆性的的聚合物。 國(guó)際上 PVC 硬制品的平均消費(fèi)比例約占 PVC 總消費(fèi)量 60%以上，中國(guó)目前的硬制品消費(fèi)比例占大約是 30%，國(guó)家在今后的發(fā)展上支持管材和型材的發(fā)展，以便能代替鋼材和木材 。 PVC 的生產(chǎn)主要有兩種制備工藝，一是電石 乙炔法 ，主要生產(chǎn)原料是電石、煤炭和原鹽；二是乙烯法，主要原料是石油。反應(yīng)熱可通過(guò)冷卻水或產(chǎn)品二氯乙烷汽化來(lái)移出。難以用一般氣液相分離設(shè)備捕集。作為生產(chǎn)安全措施，一般借游離氯自動(dòng)測(cè)定儀或在混合器出口安裝氣相溫度報(bào)警器，設(shè)定該溫度超過(guò) 56℃ 時(shí)即關(guān)閉原料乙炔氣總閥，作臨時(shí)緊急停車(chē)處理，待游離氯分析正常時(shí)再通入乙炔氣開(kāi)車(chē)?；谏鲜鎏攸c(diǎn)， PVC 主要用于生產(chǎn)型材、異型 材、管材管件、板材、片材、電纜護(hù)套、硬質(zhì)或軟質(zhì)管、輸血器材和薄膜等領(lǐng)域。 在氧氣中燃燒，可產(chǎn)生 3500 度高溫和強(qiáng)光。%= kg=轉(zhuǎn)化器：（乙炔轉(zhuǎn)化率： 97%， VC 的選擇率： %） 247。kmol 1= kJ 顯然石墨冷卻器中物料守衡。 熔點(diǎn)： 276℃ ，沸點(diǎn) 301℃ ，易升華（ 200～ 300） ℃ 毒性：高毒，對(duì)腎臟毒性作用明顯。 氯乙烯難溶于水，溶于醇、乙醚、丙酮和二氧乙烷。 合成反應(yīng)放出的熱量通過(guò)離心泵送來(lái)的 95～ 100℃ 左右的循環(huán)水移 去。 (2) 乙炔中磷、硫雜 質(zhì) 乙炔氣中的磷化氫、硫化氫等均能與合成汞催化劑發(fā)生不可逆的化學(xué)吸附，使催化劑中毒而縮短催化劑使用壽命。但是此法具有投資低，設(shè)備簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)品純度高 乙烯法具有生產(chǎn)成本低，純度高，性能可靠等乙炔法不可 比擬的優(yōu)點(diǎn)。 從乙炔法工藝原理可看出，其成本主要有電石費(fèi)用、氯化氫費(fèi)用、水電費(fèi)、加工助劑、管理費(fèi)用等幾大塊構(gòu)成。 預(yù)計(jì)全球全氯乙烯的需求量將下降3 ％。 1960 年，美國(guó)陶氏化學(xué)湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 公司開(kāi)發(fā)了乙烯經(jīng)氧氯化合成氯乙烯的方法，并和二氯乙烷法配合，開(kāi)發(fā)成以乙烯為原料生產(chǎn)氯乙烯的完整方法，此法得到了迅速發(fā)展。容易與乙烯，丙烯，醋酸乙烯酯，偏二氯乙烯，丙烯酸酯等單體共聚 。 PVC 正以 4%的增長(zhǎng)速度在全世界范圍內(nèi)得到生產(chǎn)和應(yīng)用。但到 20xx 年后，因石油價(jià)格暴漲，湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 20xx 年－ 20xx 年上半年，油價(jià)一直高位運(yùn)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(zhuǎn)向了乙炔電石法。Waldo Semon 和 . Goodrich Company 在 1926 年開(kāi)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(yīng)用 。起到節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的作用。國(guó)際市場(chǎng)上 PVC 的生產(chǎn)主要以乙烯法為主，而國(guó)內(nèi)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(guó) PVC 總產(chǎn)能的 70％以上。反應(yīng)溫度 40～ 110℃ ，壓力 ～ ，乙烯的轉(zhuǎn)化率和選擇性均在 99％以上。實(shí)際證明，采用浸漬 3～ 5%憎水性有機(jī)硅樹(shù)脂的 5～ 10mm 的玻璃棉可以達(dá)到相應(yīng)的目的。 正常生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格控制氯化氫中無(wú)游離氯析出。 氯乙烯（ VCM） (1) 理化性質(zhì) 分子式為： C2H3Cl 分子量： 常溫常壓下為無(wú)色，帶有甜香氣味。 (2) 規(guī)格 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 純度 ≥% S、 P 含量用硝酸銀試紙檢驗(yàn)不變色，即： S＜ 50mg/m3,P＜ 20mg/m3 Cl2 含量＜ 50mg/m3 氯化氫 (1) 理化性質(zhì) 分子式： HCl 分子量： 熔點(diǎn)： 114℃ ， 沸點(diǎn)為 ℃ ；比熱容： cp= kJ/kg?℃ 是一種無(wú)色有刺激性的氣體，遇濕空氣則成白色煙霧，故可做煙霧劑。 （ 97%% ） = kmol ∴ 進(jìn)氣中 CH≡CH 需 kmol（ kg） 主設(shè)備計(jì)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(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 表 混合器進(jìn)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]。kmol 1。一次（不循環(huán)）接觸可得 20％鹽酸，設(shè) HCl 吸收率為 98%.+ ① 進(jìn)料各組分的量 22CHm=， 水洗用水 = 1 1 9 1 1 1 3 2 4 ???? kg 額外進(jìn)水量 =－ = =（ ） 2CH CHClm ?= 32CHCHClm= 2Om= HClm = ② 出料各組分的量 22CHm= HClm = ? ? 4 8 0 3 2 4 ??? kg =（ ） 2CH CHClm ?= 32CHCHClm= 2Om= 20％鹽酸 = ??? kg ③ 水洗凈化系統(tǒng)物料衡算表 表 水洗凈化系統(tǒng)物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量（ kg） 百分含量 出料 質(zhì)量（ kg） 百分含量 出料（ 20%鹽酸） 質(zhì)量（ kg） 百分含量 C2H2 C2H2 HCl 20 HCl HCl H2O 80 C2H3Cl C2H3Cl C2H4Cl2 C2H4Cl2 O2 O2 水洗用水 ∑ 100 ∑ 100 ∑ 100 (6) 石墨冷卻器 進(jìn)過(guò)石墨冷卻器主要是將其中多余的水分冷凝排除，使其中的水分在要求的范圍之內(nèi)，是物料純度變高。 氯化汞 (1) 理化性質(zhì) 分子式： HgCl2 分子量： 白色易碎結(jié)晶體，比重 。 氯乙烯性質(zhì)活潑，它能起 加成反應(yīng)，易起聚合反應(yīng)，能與丁二烯、乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯、丙烯酸脂等共聚。2 ℃ ，乙炔氯化氫混合氣在此溫度下，部 分水分以 40%鹽酸排出，部分則夾帶于氣流中，進(jìn)入串聯(lián)的酸霧過(guò)濾器中，由硅油玻璃棉捕集器分離，然后混合氣經(jīng)石墨冷卻器，由流量計(jì)控制進(jìn)入串聯(lián)的第一組轉(zhuǎn)化器，在列管中填裝吸附于活性炭上的升汞催化劑，在催化劑的作用下使乙炔和氯化氫合成轉(zhuǎn)化為氯乙烯，第一組出口氣中尚有 20～ 30%未轉(zhuǎn)化的乙炔，再進(jìn)入第二級(jí)轉(zhuǎn)化器繼續(xù)轉(zhuǎn)化，使出口處未轉(zhuǎn)化的乙炔控制在 3%以下，第二組轉(zhuǎn)化器填裝活性較高的新催化劑，第一組則填裝活性較低的，即由第二組轉(zhuǎn)化器更換下來(lái)的舊催化劑即可。 一般要求乙炔純度 ≥% ，氯化氫純度 ≥93% 。 兩種方法比較 乙炔法生產(chǎn)聚氯乙烯工藝雖然能耗較高，運(yùn)行費(fèi)用高，催化劑汞鹽毒性大 ,并受到安全生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境等條件限制。副產(chǎn)物是 1， 1二氯乙烷（約 1％），也有少量乙烯基乙炔、二氯乙烯、三氯乙烷等。 歐洲全氯乙烯的使用量將進(jìn)一步下降 , 但其它一些地區(qū)的使用增長(zhǎng)和新應(yīng)用領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)將在一定程度上彌補(bǔ)歐洲使用量的下降。為了平衡氯氣的利用，日本吳羽化學(xué)工業(yè)公司又開(kāi)發(fā)了將乙炔法和二氯乙烷法聯(lián)合生產(chǎn)氯乙烯的聯(lián)合法。 氯乙烯在室溫下是無(wú)色氣體 。它的全球使用量在各種合成材料中高居第二。 本設(shè)計(jì)的目的是以乙炔和氯化氫為原料，初步 設(shè)計(jì)年產(chǎn)能力為 20xx00 噸的聚氯乙烯 單體，氯乙烯 合成工序，其中包括：氯乙烯的生產(chǎn)方法和比較，乙炔法制取氯乙烯的工藝過(guò)程及原理，包括物料衡算和熱量衡算兩部份 。 氯乙烯發(fā)現(xiàn)和發(fā)展 1835 年法國(guó)人 。 市場(chǎng)潛力巨大，供給和需求都將不斷上升，短期內(nèi)仍將是供不應(yīng)求的局面，繼續(xù)處于高速增長(zhǎng)期。 值得注意的是，在電石法制備 PVC 中，原鹽電解后氯化氫用于生產(chǎn) PVC，剩余的鈉部分用于生產(chǎn)燒堿，所以，氯、堿實(shí)際上存在共生關(guān)系，氯堿平衡也是整個(gè)行業(yè)發(fā)展過(guò)程中不得不考慮的重要因素。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第二步二氯乙烷熱裂解為氯乙烯及氯化氫 ClCH2CH2Cl─→CH 2＝ CHCl + HCl； 反應(yīng)是強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，在管式裂解爐中進(jìn)行，反應(yīng)溫度 500～ 550℃, 壓力 ～；控制二氯乙烷單程轉(zhuǎn)化率約為 50％～ 70％ ,以抑制副反應(yīng)的進(jìn)行。 氯乙烯的合成原理 氯乙烯是由乙炔與氯化氫在升氯化汞催化劑存在下的氣相加成的。 (5) 含氧量 原料氣 (主要存在于氯化氫中 )中含量用較高時(shí)，將威脅安全生產(chǎn)、特別當(dāng)合成轉(zhuǎn)化率較差，造成尾氣放空中含 乙炔量較高時(shí)，氧在放空氣相中也被濃縮．就更有潛在的危險(xiǎn)，系統(tǒng)中的氧能與活性碳在高溫下反應(yīng)生成一氧化碳和二氧化碳，使精餾系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題。 溶點(diǎn)： ? ℃ 沸點(diǎn)： ? ℃ （ 下） 燃點(diǎn)： 472℃ 液體： 20℃ 時(shí)為 蒸汽： 25℃ 時(shí) 為 燃燒熱： kJ/mol 聚合熱： kJ/mol 聚合時(shí)收縮率： 35% 氯 乙烯 又名乙烯基氯（ Vinyl chloride）是一種應(yīng)用于 高分子化工 的重要的單體，可由乙烯或 乙炔 制得。 標(biāo)準(zhǔn)狀況下比重為 ，低溫低壓下可以成為液體。 本設(shè)計(jì)選?。?nCH≡CH： nHCl=1: 進(jìn)料乙炔氣量： 6 9% 6 4 ?? kmol 進(jìn)料氯化氫量： % ??? kmol 進(jìn)出料各組分含量： 22CHm： ?? kg HClm ： 2 4 7 6 4 ??? kg =（ kmol） 2HOm： %) 5% 9( ????? kg= ( kmol) 2Om： % 1 5 ??? kg =（ kmol） 物料衡算表： 表 混合器物料衡算表 進(jìn)料（乙炔氣） 質(zhì)量（ kg） 百分含量 進(jìn)料（氯化氫氣） 質(zhì)量（ kg） 百分含量 出料 質(zhì)量（ kg） 百分含量 C2H2 HCl C2H2 H2O H2O HCl O2 H2O O? ∑ 100 ∑ 100 ∑ 100 (2) 石墨冷卻器 在石墨冷卻器中，用 –35℃ 鹽水間接冷卻。 [4] 則 HCl 溶于水放出