【正文】 塔頂、塔底組分相對揮發(fā)度分別見表 、表 ，其平均相對揮發(fā)度見表 。 （ 5）塔板的結構簡單，安裝容易，制造費用約為泡罩塔的 60— 80％，為篩板塔的 120— 130％ . （ 6）國內外使用結果表明，對于粘度稍大及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)，浮閥塔也能正常操作。 浮閥塔的優(yōu)點 【 13】 是： （ 1）生產能力大，比泡罩塔高 20— 40％，與篩板塔相近。在設計時難以完整，準確的得知某一確定值。從經濟核算角度來選定最優(yōu)回流比時，從精餾操作設備費用兩方面 來考慮。 各組分的相對揮發(fā)度為常數(shù)。 操作壓力： FP = atm=739709Pa 計算結果： 進料溫度 : FT = 露點的計算 與多元泡點計算方法相似，已知氣相組成求物系溫度的過程叫露點計算，物系此時的溫度稱為露點溫度。 計算過程中，選定一個溫度作為迭代初值，并給定一個操作壓力 P，用安托因公式計算該組分的飽和蒸汽壓 0P ,則相平衡常數(shù) K（ I） =0P (I)/P,由此可求出該組分的氣相摩爾分率 Y(I)= K（ I） X(I).然后，判斷∑ Y（ I）的值是否趨近于 1，若不滿結束 沈陽化工大學學士學位畢業(yè)論文 第 2章 物料衡算與熱量衡算 18 足要求，則以 F(I)= ∑ K（ I） X(I)1函數(shù)作為迭代函數(shù)。由于所分離物系近似為理想物系，所以在計算溫度時，相平衡常數(shù)可按理想物系的公式進行計算。 沈陽化工大學學士學位畢業(yè)論文 第 2章 物料衡算與熱量衡算 15 第 2 章 物料衡算與熱量衡算 F=D+W F Fix =D Dix +W Wix 對整個工段進行物料衡算 氯乙烯年產量 萬噸 開工率?。?8000 小時 已知：高沸塔 VC 的進料摩爾分率為 ，塔頂摩爾分率為 ，塔釜摩爾分率為 。 沈陽化工大學學士學位畢業(yè)論文 第 1 章 文獻綜述 14 ，氯化汞的蒸氣壓 愈大， 造成 氯 化汞升華而導致 觸 媒活性迅速下降。 溫度 反應溫度對轉化反應影響很大，溫度太低，乙炔反應不完全， 轉化率低，溫度高，乙炔轉化率增高， 但 副產物的 含量 也隨之增高，反而導致氯乙烯產 率 下降。反之，當空間流速減小時，乙炔轉化率提高，但高 沸 點副產物量也隨之增多，這時生產能力隨之而減小。 空間流速是指單 位時間內通過單位體積觸媒的氣體量 (氣體 量 習慣以乙炔量來表示 )，其單位為：米 ３ C2H2／米 ３ 觸媒 ， 且 過 量 部分可以用水 洗 、 堿 洗除 掉 。 沈陽化工大學學士學位畢業(yè)論文 第 1 章 文獻綜述 13 在工業(yè)生產中，乙炔和氯化氫的配比控制得很嚴格，從反應機理中可以看出，如果乙炔過量，觸媒中的氯化汞還原成氯化亞汞或 金屬 汞，使觸媒脫掉活性并生成副產物， 直接 增加了乙炔的消耗。所以，在氯乙烯的轉化反 應 中，要求原料氣不 含 游離 氯 ，在不得已的情況下，游離氯含量亦應控制在 %以下。 c．含 氯的影響 ： 在原料氣氯化氫的合成 中 ，常常由于操作控 制 不當，會 含有 一小部 分 游離的氯氣。而鐵設備腐蝕的結果，生成了氯化鐵，又會堵塞管道和設備，給生產帶來很多麻煩。所以， 惰 性氣體的含量應 愈 低愈好。因此在 觸 媒制備時，應盡可能使其具有最高的活性。 氯乙烯合成生產條件的選擇是比較復雜的，它們必須 滿足 產 量 高、質量好、消耗定額低、工藝流程和設備構造簡單、 操 作方便、安全可靠等條件。假比重：約 。高沸塔的分離原理也是如此，只是對高沸塔來說易揮發(fā)組分是氯乙烯，難揮發(fā)組分為高沸物（主要是 1，1二氯乙烷）雜質。此精餾過程必須依據：由塔底再沸器使物料產生上升的蒸汽和由塔頂冷凝器使部分蒸汽冷凝為向下回流的液體這兩個條件。所以溶液中必須保持一定量的氫氧化鈉。水洗是一種簡單、單純的溶解過程，通稱為簡單吸收或物理吸收。 CH2=CHCl→ CH2CHCl2 若乙炔與氯化氫分子比較大時，過量的乙炔，使氯化汞催化劑還原成氯化亞汞或金屬汞，使觸媒失去活性，同時生成副產物二氯乙烯。混合氣體的含水量取決于該溫度下的 40%鹽酸溶液上的蒸汽分壓，即混合氣溫度越低，水含量越小。 由于雙鍵的存在，因此氯乙烯能發(fā)生氧化、加成、裂解、取代、均聚、共聚等一系列化學反應 電石乙炔法生產氯乙烯的工藝原理 用乙炔氣相法生產氯乙烯，即以活性炭為載體，吸附氯化汞為觸媒，以乙炔和氯化氫氣相加成為基礎，在觸媒的轉化器中進行氯乙烯生產工藝。 氯乙烯的兩個反應部分，氯原子和雙鍵，能進行的化學反應很多。 反應性與不相容性： (1)與銅、鋁和催化性不純物等金屬、空氣、氧、陽光、點火源、氧化劑接觸起激烈聚合反應。 氯乙烯蒸氣壓力和溫度的關系： 表 氯乙烯的蒸氣壓表 溫度 ℃ 壓力 mmHg 溫度 ℃ 壓力 mmHg － 2258 － 3027 沈陽化工大學學士學位畢業(yè)論文 第 1 章 文獻綜述 7 － 3789 － 4492 － 4500 － 5434 6676 7586 .液體氯乙烯的密度與溫度的關系： 表 液體氯乙烯的密度 溫度 ℃ 密度 g/ml 溫度 ℃ 密度 g/ml － 潛熱即蒸發(fā)或冷凝 1g氯乙烯所需的熱量，其與溫度關系如下： 表 氯乙烯的潛熱 溫度 ℃ 潛熱 cal/g 溫度 ℃ 潛熱 cal/g 20 20 10 30 0 40 10 50 氯乙烯在水中的溶解 度 如下 ： 表 常壓下氯 乙烯 在水中的溶解 度 溫度 ℃ 0 10 15 20 28 溶解度 體積 /體積水 腐蝕性： 干燥態(tài)氯乙烯不具腐蝕性，但含水狀態(tài)下會腐蝕鐵及不繡鋼。 氯乙烯的性質 氯乙烯在通常情況下為無色、易燃、有特殊香味的氣體，稍加壓的條件下，可以很容易地轉變?yōu)橐后w。由于乙炔和乙烯不需分離、濃縮 和 凈化，沒有副產物。故不存在廢氣的利用和同 時 生產多種產品的問題，可以小規(guī)模并 很 經濟地生產出氯 乙烯。此法系同時往一個 裝 有觸 媒 的反應器中加入二 氯 乙烷和乙炔的混合 物 ，催化熱裂 解 是在 230℃ 、壓力在 4公斤／厘米 ２ 以下進行，二 氯 乙烷 裂 解時生成的氯化氫立即在 20～ 50 秒鐘內和乙快反應，反應的生成物再經進一步的凈制處理，以將雜質除去。在聯(lián)合法中，氯乙烯的合成仍 是 在單獨的設備中進行的，所以需要較大的投資。根據氯化銅催化劑的組成不同，可分為單組分催化劑、雙組分催化劑、多組分 催化劑。假如 FeCl3的主要作用是抑制取代反應，促進乙烯和氯氣的加成反應，減少副反應增加氯乙烯的收率。 副 反應： CH2=CHCl→ CH≡ CH+HCl CH2=CHCl+HCl→ CH3CHCl2 CH2ClCH2Cl→ H2+2HCl+2CnCH2=CHCl 聚氯乙烯 ⑶乙烯氧氯化部分 主反應： CH2=CH2+2HCl+O2→ CH2ClCH2Cl+H2O △ H=251kJ/mol 這是個強放熱反應。氣相反映由于放熱大，散熱困難而不 易控制，因此工業(yè)上采用在極性溶液存在下的液相反應，溶劑為二氯乙烷。 采用高溫工藝時，所有與液體接觸的設備都需要使用合金材料，尤其是反應器在強湍流條件下會造成設備腐蝕，在這里加入的鐵催化劑是溶解在二氯乙烷中的無水氯沈陽化工大學學士學位畢業(yè)論文 第 1 章 文獻綜述 4 化鐵。 迄今，平衡氧氯化工藝仍是工業(yè)化生產氯乙烯單體最先進的技術。但因乙炔是有 CaC2和 H2O反應生成，而電石制取耗電大，成本高，存在污染，該法目前逐漸被新工藝取代。催化劑 HgCl2是易揮發(fā)的物質，直接影響乙炔的轉化率和氯乙烯的收率。如果使用的乙炔含有丁二烯，反應后生成的單體中也會含有丁二烯、氯丁二烯，較大量的乙炔等，在聚和時影響樹脂的質量。其中中國的需求增長尤為強勁，需求量的年均增長率將達到 8%10%，中東和那南美地區(qū)對全氯乙 烯的需求量的年均增長率將達到 5%以上。與此同時北京化工二廠、齊魯石化公司等廠家對技術進行了深入剖析，對裝置提出改進方案，經實施后均得到了滿意的效果。 我國的乙烯產量 1990 年為 萬噸。隨著石油工業(yè)的發(fā)展， 1958 年 Dow 化學公司將電石乙炔工藝路線改換成石油乙烯工藝路線，建成了固定床乙烯氧氯化法氯乙烯裝置。 [5]1926 年，美國 . Goodrich 公司的 Waldo Semon 合成了 PVC 并在美國申請了專利。聚氯乙烯糊約占聚氯乙烯制品的 10%，主要用產品有搪塑制品等 [2]。聚氯乙烯歷史上曾經是使用量最大的塑料，現(xiàn)在某些領域上以被聚乙烯、 PET 所代替，但仍然在大量使用，其消耗量僅次于聚乙烯和聚丙烯。市場經濟的大蓬勃發(fā)展正在推動著我國聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展，作為氯堿工業(yè)的支柱產業(yè)聚氯乙烯工業(yè)正在推動著一些相關產業(yè)的發(fā)展。氯乙烯是重要的有機化工產品，它的主要用途是生產聚聚氯乙烯。 近幾年來，國內 PVC生產裝置規(guī)模水平雖在不斷地提高，但與國外的 PVC平均裝置規(guī)模為 15— 20萬噸每年及最大裝置規(guī)模在 100萬噸每年以上相比仍明顯的落后。 由于我國經濟的穩(wěn)定增長，對聚氯乙烯的需求量很大，對原料的需求也逐漸增加。聚氯乙烯樹脂是我國五大基礎樹脂之一，我國由于經濟的持續(xù)高漲，樹脂合成技術和加工技術的進步，使聚氯乙烯在工業(yè)、農業(yè)、建筑、汽車包裝和家電等各個領域得到了廣泛的應用，尤其是我國的建筑行業(yè)對聚氯乙烯的需求強勁市場缺口較大 [1]。 low boiling point tower 。最終完成了設備尺寸型號的確定及對設備材質的選擇等工作，并繪制了相應的工藝流程圖和設備圖。 本文對年產 VC精制工段進行了工藝設計。 它以其低廉的價格和非常突出的均衡性能而成為十分理想的材料。為無色、易液化氣體，沸點 ℃，臨界溫度 142℃，臨界壓力 。氯乙烯是有毒物質。 國外只有少 數(shù)公司使用乙炔法生產氯乙烯單體，而我國 70%的廠家則采用此種方法，因此它具有設備、工藝簡單，投資低，小規(guī)模經營的特點。 簡單介紹了 VC合成工段的生產方法、原理、工藝流程，對主要設備參數(shù)等進行了計算及設計。 關鍵詞： 氯乙烯；低沸塔；工藝流程；設計計算 Abstract Abstract Vinyl chloride is a kind of important application in polymer chemicals, produced by the monomer Vinyl or acetylene is a colorless gas,which is liquefied easily, boiling point is 176。 technical process 。而氯乙烯作為聚氯乙烯的單體，只有供應充足才能滿足它的后續(xù)產品有更大的發(fā)展。因此氯乙烯的發(fā)展前景非常良好。另外，國家一系列的政策的出臺，針對 高耗能和高污染行業(yè)進行清理整頓，電石行業(yè)作為高耗能和高污染行業(yè)將被國家列為限制類行業(yè)，行業(yè)的發(fā)展將受到限制。在我國聚氯乙烯樹脂更是經歷了從無到有，由少到多的歷 程。由于聚氯乙烯優(yōu)異的性能，成本低，在許多領域代替了木材和鋼鐵。聚氯乙烯制品形式十分豐富，可分為硬聚氯乙烯、軟聚氯乙烯、聚氯乙烯糊三大類。 1835 年 首先發(fā)現(xiàn)了氯乙烯，在實驗室以二氯乙烷和乙醇鉀溶液制得氯乙烯。 1931 年以氯化汞為催化劑 ,由乙炔和氯化氫合成氯乙烯工藝首先在德國實現(xiàn)工業(yè)化。1964 年 。當前仍以電石乙炔為主，使用乙烯的廠家很少。 由于我國經濟的穩(wěn)定增長，對聚氯乙烯的需求量很大，對原料的需求也逐漸增加。 【 4】 使用乙炔作原料生產氯乙烯單體的工藝過程是眾所周知的，是將乙炔與氯化氫反應生成氯乙烯。因此，使用純凈的乙炔很重要。當溫度達到 200℃時，會有大量 HgCl2升華而使催化活性下降；而溫度太低時其反應速率太慢。 目前，國外只有少數(shù)公司使用乙炔生產氯乙烯單體，而我國 70%的廠家則采用此種方法，因此它具有設備、工藝簡單，投資低，能小規(guī)模經營的特點。在世界 范圍內，93%的聚氯乙烯樹脂都采用平衡氧氯化法生產的氯乙烯單體經聚合而成；具有反應器大、生產效率高、生產成本低、單