【正文】 通過近一個學(xué)期的努力，順利完成了本次設(shè)計。為了防止VCM和C2H2等氣體、液體在設(shè)備管道中高速流動摩擦產(chǎn)生靜電積蓄而起火爆炸的可能，一般液體的流速不超過4～5m/s，氣體流速不超過10～15m/s（干燥乙炔目前以10m/s為限度）同時所有設(shè)備管道應(yīng)設(shè)有消除靜電設(shè)備，以使靜電較快的導(dǎo)至地下。在通常情況下，溫度超過300 ℃，即可引起分解爆炸，其反應(yīng)方程式為： Q： 分解爆炸壓力為初始絕對壓力的9～13倍。自燃點——指危險品未與火源（火或火星）接觸而著火的溫度。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大和原料路線的變化，大型氯乙烯廠安全生產(chǎn)具有以下特點[10]：1 生產(chǎn)過程的高度連續(xù)性；2 生產(chǎn)中接觸大量易燃、易爆、有害物質(zhì)；3 設(shè)備和管道要求采用耐腐蝕，耐高溫或耐低溫的特殊材料；4 化工管道和電路儀表線路錯綜復(fù)雜，部分電器設(shè)備在高壓下進行。在PVC生產(chǎn)紅。其中焚燒法是在高溫下用空氣中的氧氣氧化廢水中的有機物質(zhì)使其轉(zhuǎn)化成C02和無機鹽的有效方法。 主要用于去除廢水中的無機溶解物質(zhì)和懸浮固體。按其作用原理一部分為三大類：物理處理法、物理化學(xué)處理法、生物處理法。SS——懸浮固體，是指屬于不溶解的，可以被過濾器截留的團體物質(zhì)。 COD——化學(xué)耗氣量，是指用強氧化劑對廢水中有機物質(zhì)進行化學(xué)氧化時所消耗氧的含量。525251010近年來，各生產(chǎn)廠家與科研單位為治理VCM污染改善環(huán)境做了大量的工作，取得了一定的成績，采取了許多行之有效的方法，主要有：減輕粘釜，延長清釜周期；高壓水清釜：聚合釜密閉入料，聚合釜開蓋前加水排氣回收氯乙烯；沉析槽密閉回收VCM；尾氣回收，殘液回收VCM。 中毒機理：VCM經(jīng)呼吸道進入人體內(nèi)，液體接觸皮膚時也可吸收一部分VCM，約有82%又經(jīng)肺呼出，其余參與體內(nèi)代謝，氧化成氯乙醇、氯乙醛由尿中排出，一部分VCM在肝微粒的作用下形成氧化氯乙烯。另外，加強轉(zhuǎn)化控制，盡量減少汞的流失，合理使用觸媒，延長觸媒的使用壽命，減小汞的流失，接觸汞的人員要定期檢查身體。 氯化汞中毒機理汞中毒主要是通過呼吸道，消化道和皮膚毛細孔吸收，吸收后最初幾天主要經(jīng)糞便排出，以后經(jīng)尿液排出吸收量的三分之二，存在積入體內(nèi)的硫基（SH）、二硫基（SSH）具有很高的親合性，一般認為HgSS反應(yīng)是汞中毒的作用基礎(chǔ)，從而干擾人體內(nèi)的酶系統(tǒng)。選用Φ2505mm，材料16Mn的無縫鋼管。選用Φ15，材料16Mn的無縫鋼管。選用Φ40，材料的無縫鋼管。選用Φ200，材料的無縫鋼管。選用Φ400，材料的無縫鋼管。 乙炔氣進料管 圓整到276mm查文獻[10]，選型。查圖的Cn=干板壓降：塔板總壓降hp查圖得液層有效阻力ht=則 穩(wěn)定性取 液泛 物沫夾帶：根據(jù)以上計算及驗算，可知從理論上該塔完全符合操作條件結(jié)構(gòu)如下：塔身：， 材料：A3鋼 內(nèi)有10mm的噴涂層塔板：厚度為30mm，材料：酚醛層壓板 共6塊。附簡圖：圖8 轉(zhuǎn)化器 手孔[4]∵∴選用平焊法蘭手孔, 公稱直徑DN250mm,H1=190mm采用Ⅱ類材料，墊片采用石棉橡膠板其標記為：手孔Ⅱ（A 石墨冷卻器Ⅱ的選型 已知條件：總熱負荷：Q= kJ/h鹽水流量： kg/h進口溫度：15℃出口溫度：95℃混合氣進口溫度：25℃出口溫度：110℃ 計算兩流體的平均溫度差℃而：查文獻[5]，得（四殼程）℃查文獻[5]，列管式換熱器中的總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗植設(shè)K=100w/（m23 主要設(shè)備的設(shè)計與選型 石墨冷卻器的選型 已知條件總熱負荷：Q= kJ/h鹽水流量： kg/h進口溫度：35℃出口溫度：20℃混合氣進口溫度：25℃出口溫度：13℃ 計算兩流體的平均溫度差℃而：查文獻[5]得查文獻[5]，列管式換熱器中的總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗值設(shè)K=100w/（m2℃)1Q= kJ∴需水量m=247。（11095）= kg② 在石墨冷卻器Ⅱ中，進口溫度：15℃出口溫度：95℃95℃時，C水氣= kJ(kg247。℃)1110℃時，C水蒸氣= kJ(kg℃)1計算：Q1：進料溫度110℃，則Q1=0Q3=0Q4 =Q氯乙烯+Q乙炔+Q氯化氫 +Q水(g)+Q氧氣 =（25110）+（25110）+（25110）+（25110）+（25110） = = kJQ2: 5%Q2=Q5∵Q1+Q2+Q3=Q4+Q5∴0+Q2+0=+5%Q2∴Q2= kJ Q5= kJ表23 石墨冷卻器熱量衡算表項目入方/kJ項目出方/kJCH≡CH0CH2=CHClHCl0CH≡CHO20HClH2O0O2循環(huán)水H2O損失∑∑⑸ 冷卻水消耗ⅰ 鹽水：已知：鹽水用于石墨冷卻器除去水氣，進口溫度：35℃，出口溫度：20℃40%鹽水的比熱容：C鹽水=3214 kJ(kg℃)1C 乙炔= kJ(kg℃)1C 氧氣= kJ(kg℃)1計算：Q1：進料溫度15℃，則Q1=0Q3=0Q4 =Q 乙炔＋Q氯化氫 ＋Q氧氣＋Q水(g) = （75＋13）＋（75＋13）＋（75＋13）＋（75＋13）=＋＋＋= kJQ2:5%Q2=Q5∵Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5∴0＋Q2＋0=＋5%Q2∴Q2= kJ Q5= kJ 表19 石墨預(yù)熱器熱量衡算表項目入方/kJ項目出方/kJCH≡CH0CH≡CHHCl0HClO20O2H2O0H2O蒸汽加熱損失ΣΣ⑶ 轉(zhuǎn)化器：已知表表20 已知量表進料質(zhì)量/kg出料質(zhì)量/kgCH≡CHCH2=CHClHClCH≡CHO2HClH2OO2H2OΣΣ根據(jù)：此處熱損失率為：%進口溫度：75℃，出口：110℃，以75℃為計算標準。[4]則HCl溶于水放出的熱量為：水液化放出的熱：kJ∴Q3=+=∴Q4=Q乙炔＋Q氯化氫 ＋Q氧氣＋Q水蒸氣＋Q鹽酸 =（1325）＋（1325）＋（1325）＋（1325）＋3214（1325）= = kJQ2:5%Q2=Q5∵Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5∴0＋Q2＋=＋5%Q2∴Q2= kJ Q5= kJ表17 石墨冷卻器熱量衡算表項目入方/kJ項目出方/kJCH≡CH0CH≡CHHCl0HClO20O2H2O0H2O冷凝熱鹽酸鹽水吸熱損失ΣΣ⑵ 石墨預(yù)熱器已知表表18 已知量表出料/出料質(zhì)量/kgCH≡CHHClO2H2OΣ進料溫度：13℃，出料溫度：75℃以13℃計算為基準C 乙炔= kJ(kg℃)1C40%鹽酸=3214 kJ(kg℃)1C 氯化氫= kJ(kg即，含量少的物質(zhì)對混合體系熱容地方影響可不計。[3]進料：CH≡CH： HCl： H2O： O2： 出料：CH2=CHCl：kgCH≡CH：kgHCl：kgO2： H2O：轉(zhuǎn)化器物料衡算表表9 轉(zhuǎn)化器物料衡算表進料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH≡CHCH2=CHClHClCH≡CH O2HClH2OO2H2O ΣΣ⑹ 除汞器∵進料同出料∴表10 除汞器物料衡算表出料/出料質(zhì)量/kgW/%CH2=CHClCH≡CH HClO2H2O Σ⑺ 石墨冷卻器Ⅱ∵進料同出料∴表11 石墨冷卻器Ⅱ物料衡算表出料/出料質(zhì)量/kgW/%CH2=CHClCH≡CH HClO2H2O Σ⑻ 水洗泡沫塔：根據(jù)：水洗泡沫塔回收過量的氯化氫，泡沫塔是以高位槽低溫水噴淋，一次（不循環(huán)）接觸可得20%的鹽酸。CH≡CH： kmol（）HCl：= kmol（）O2：%= kmol（）H2O：%+%= kmol（）ⅲ 混合器物料衡算表表5 混合器物料衡算表進料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH≡CHCH≡CHHClHClO2O2H2OH2OΣΣ⑵ 石墨冷卻器CH≡CHHClO2H2O石墨冷卻器混合氣鹽酸圖5 石墨冷卻器物料衡算方框圖根據(jù)：在石墨冷卻器中，用35℃鹽水（尾氣冷凝器下水）間接冷卻，混合氣中水分一部分則以40%鹽酸的形式排出，部分則夾帶與氣流中。 計算依據(jù)：⑴ 計算標準生產(chǎn)能力：年產(chǎn)5萬噸的聚氯乙烯年工作日：以300天計算日產(chǎn)量：5104103/300=105 kg小時產(chǎn)量：105/24= kg ∵聚合物一般進行到轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率為85%。在潮濕狀態(tài)下，容易與多種金屬作用生成該金屬的氯化物。規(guī)格[2]：純度：≥%不含硫、磷、砷等雜質(zhì)。乙炔可以發(fā)生加成反應(yīng)，聚合反應(yīng)。壓力對乙炔有特殊的意義。泡沫塔頂是以高位槽低溫水噴淋，一次（不循環(huán)）接觸得20%鹽酸，裝大貯槽供罐裝外銷，氣體再經(jīng)堿洗泡沫塔，除去殘余的微量氯化氫后，送至氯乙烯氣柜，最后去精餾工段。 生產(chǎn)工藝流程簡述 ⑴ 生產(chǎn)工藝流程緩沖器乙炔砂封混合器石墨冷卻器多筒過濾器石墨預(yù)熱器轉(zhuǎn)化器除汞器水洗塔堿洗塔冷卻器Ⅱ圖3 生產(chǎn)工藝流程由乙炔工段送來的精制乙炔氣，經(jīng)乙炔砂封，與氯化氫工序送來的氯化氫氣體經(jīng)緩沖罐通過孔板流量計調(diào)節(jié)配比（乙炔/氯化氫=1/～）在混合器中充分混合，進入石墨冷卻器，用35℃鹽水間接冷卻，冷卻到14℃177。反之，當空間流速減少時，乙炔轉(zhuǎn)化率提高，但高沸點副產(chǎn)物量也隨之增多，這時生產(chǎn)能力隨之減小。因此，工業(yè)生產(chǎn)中盡可能將合成反應(yīng)溫度控制在100～180℃范圍。但當乙炔過量時，易使催化劑中升汞還原為甘汞或水銀．造成催化劑很快失去活性，而當氯化氫過量太高，則不但增加原料消耗定額，還會增加已合成的氯乙烯與氯化氫加成生成1,1二氯乙烷副產(chǎn)物的機會。更值得注意的是，氧在精餾系統(tǒng)中能與氯乙烯單體反應(yīng)形成氯乙烯過氧化物： 后者與精餾系統(tǒng)中微量水分相遇時，會發(fā)生水解而產(chǎn)生鹽酸，甲酸、甲醛等酸性物質(zhì), 從而降低單體pH值，造成設(shè)備管線的腐蝕，則產(chǎn)生的鐵離子則污染單體，最終還影響到聚合產(chǎn)品的白度和熱穩(wěn)定性。ⅳ 氯化氫中游離氯 氯化氫中游離氯的存在是由于合成中的氫和氯配比不當，或氯化氫氣壓力波動造成的，游離氯一旦進入混合器與乙炔混合接觸，即發(fā)生激烈反應(yīng)生成氯乙炔等化合物，并放出大量熱量引起混合氣體的瞬間膨脹，釀成混合脫水系統(tǒng)的混合器、列管式石墨冷凝器等薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生爆炸而影響正常生產(chǎn)，因此必須嚴格控制。ⅲ 水分 水分過高易與混合氣中氯化氫形成鹽酸，使轉(zhuǎn)化器設(shè)備及管線受到嚴重腐蝕，腐蝕的產(chǎn)物二氯化鐵、三氯化鐵結(jié)晶體還會堵塞管道，威脅正常生產(chǎn)。一般要求乙炔純度≥%，氯化氫純度≥93%。目前，工業(yè)生產(chǎn)用催化劑，系以活性炭為載體，浸漬吸附8～12%左右的升汞制備而成，這里的含汞量系指每100份活性炭(干基)合升汞8～12份（摩爾比）。 ⅲ 催化劑及其催化作用 眾所周知，催化劑是一種能改變化學(xué)反應(yīng)速度而本身并不發(fā)生化學(xué)變化也不能改變化學(xué)反應(yīng)平衡的物質(zhì)，即當進行可進反應(yīng)時，催化劑對兩個相反方向的反應(yīng)速度具有相同的效力。ⅱ 升汞 在常溫下是白色的結(jié)晶粉末，升華點302℃。ⅰ 外擴散 乙快、氯化氫向碳的外表面擴散；ⅱ 內(nèi)擴散 乙炔、氯化氫經(jīng)碳的微孔通道向外表面擴散；ⅲ 表面反應(yīng) 乙炔、氯化氫在升汞催化劑活化中心反應(yīng)發(fā)生加成反應(yīng)生成氯乙烯；ⅳ 內(nèi)擴散 氯乙烯經(jīng)碳的微孔通道向外表面擴散；ⅴ 外擴散 氯乙烯自碳外表面向氣流中擴散。干燥蒸汽冷凝水已得到普遍回收利用，離心水已得到部分回收利用，天津LG大沽化學(xué)有限公司采用臭氧氧化廢水處理工藝，上海氯堿化工股份有限公司采用生化方法處理廢水，效果均很好。上海氯堿化工股份有限公司等采用了旋風干燥器技術(shù)。目前，VCM 尾氣中VCM 的回收方法主要有活性炭吸附、膜法吸附和溶劑吸附3種，前兩種方法目前采用較多，最后一種方法因成本較高采用較少。目前，在聚合配方上采用高油水配比，以增加聚合釜的產(chǎn)量；采用氨水和碳酸氫銨混合溶液取代氫氧化鈉溶液作pH 值調(diào)節(jié)劑，提高了產(chǎn)