【正文】 氫裝置送來(lái)的干燥氯化氫氣體和從乙炔裝置送來(lái)的精制乙炔氣體在這里合成反應(yīng)生成粗氯乙烯，并經(jīng)過(guò)脫水、凈化、精餾等工序后，制成精制氯乙烯，即單體，用來(lái)滿足聚合的需要。 關(guān)鍵詞 乙炔 氯化氫 氯乙烯 工藝流程 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)（論文） 2 第一章 文獻(xiàn)綜述 原料產(chǎn)品性質(zhì)及用途 氯乙烯 是無(wú)色有醚樣氣味的氣體，沸點(diǎn) ℃ ，熔點(diǎn) ，閃點(diǎn) ℃ ，冷凝點(diǎn) ℃ ，相對(duì)密度（水 =1）： ，易燃易爆，與空氣混合能形成爆炸性混合物。 乙炔和氯化氫在氯化汞催化劑作用下生成氯乙烯反應(yīng)式： C2H2+HCl→C 3H2Cl+（ 1）化學(xué)穩(wěn)定性極易燃。 （ 2）燃燒（分解）產(chǎn)物燃燒時(shí)，分解生成氯化氫和光氣等 有毒和腐蝕性煙霧。 氯乙烯是塑料工業(yè)的重要生產(chǎn)原料，是生產(chǎn)聚氯乙烯塑料的單體；或與醋酸乙烯、丙烯腈制成共聚物，用作粘合劑、涂料、絕緣材料和合成纖維，也用作化學(xué)中間體或溶劑。全世界 9 % 的氯乙烯單體都用于生產(chǎn)聚氯乙烯 , 我國(guó)目前沒(méi)有專門的氯乙烯生產(chǎn)企業(yè) , 所有的氯乙烯裝置均與聚氯乙烯裝置配套建設(shè) , 完全一體化。 乙炔又稱電石氣。乙炔分子量 ，氣體比重 （ Kg/m3）， 火焰溫度 3150℃ ，熱值 12800（千卡 /m3）在氧氣中濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)（論文） 3 燃燒速度 ，純乙炔在空氣中燃燒 2100℃ 左右，在氧氣中燃燒可達(dá) 3600℃ 。 （ 1）加成反應(yīng) 是多種多樣的，可以與水、氫氣、鹵化氫、氫氰酸等進(jìn)行加成， 分別獲得乙醛、乙烯、鹵乙烯和丙烯氰等化工產(chǎn)品。 （ 3）有弱酸性，其分子中的氫能被某些金屬取代而成鹽。所以，工業(yè)生產(chǎn)中乙炔發(fā)生系統(tǒng)不能使用銅制的旋塞及管件、慎用汞壓力計(jì)等。合成橡膠、 人造樹(shù)脂、丙酮、烯酮、炭黑等；同時(shí)乙炔一氧焰廣泛用于金屬的焊接和切割。 （ 1）顏色氣味：無(wú)色、有刺激性氣味的氣體 （ 2）密度：氣態(tài)氯化氫在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為 (比空氣重 ) （ 3）溶解度：氯化氫氣體極易溶于水，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，約 500V氯化氫 /1V水，得約 %鹽酸；其溶解度隨溫度的升高而降低 (制備各種不同濃度的鹽酸 )，通常濃鹽酸為 37%。濃鹽酸在加熱 蒸餾時(shí)，其餾濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)（論文） 4 出物是含有少量水分的氯化氫氣體 (鹽酸脫吸法制備氯化氫的依據(jù) )，在 下，當(dāng)鹽酸濃度降低到 %，溫度為 ℃ 時(shí)，餾出物組成與溶液組成相同，溶液組成不再變化，同時(shí)具有恒定沸點(diǎn)。 氯化氫溶于水即得鹽酸，鹽酸是三大強(qiáng)酸之一，可用于制造各種化學(xué)藥品、食品及染色工業(yè)品等；近年來(lái)，氯化氫多用于制造聚氯乙 烯、氯丁橡膠縮合劑等 。它主要利用乙炔和氯化氫為原料 ,用氯化汞 做催化劑進(jìn)行加成反應(yīng) ,生成氯乙烯。電石乙炔法在世界上已基本被淘汰 , 但這是我國(guó)目前主要的氯乙烯生產(chǎn)方法。該法的副產(chǎn)物是 HCl , 如果不加以利用 ,生產(chǎn)成太高。但這種方法既不能完全向石油天然氣化工方向轉(zhuǎn)化 ,又不能完全擺脫電石乙炔法 , 所以沒(méi)有發(fā)展前途。乙烯氧氯化法的化學(xué)反應(yīng)方程式為： CH2=CH2+Cl2→CH 2ClCH2Cl； ClCH2CH2Cl→CH 2=CHCl+HCl 這種方法是目前缺少氯氣的地區(qū)采用的方法。 2CH2=CH2+2Cl→ 2ClCH2CH2Cl 2CH2=CH2+4HCl+O2→ 2ClCH2CH2Cl+2H2O 4ClCH2CH2Cl→ 4CH2=CHCl+4HCl 總反應(yīng)式： 4CH2=CH2+2Cl2+O2→ 4CH2=CHCl+2H2O 方法在整個(gè)反應(yīng)中，氯化氫始終保持平衡，不需要補(bǔ)充，也不需要處理，即所謂平衡氧氯化。我國(guó)四家大廠引進(jìn) 的工藝技術(shù)均屬此法：山東齊魯石化、上海氯堿總廠是引進(jìn)日本三井東亞技術(shù)；北京化工二廠是引進(jìn)德國(guó)伍德技術(shù)；天津大沽化工廠是引進(jìn)歐洲 EVC技術(shù)，可能在工藝條件和具體設(shè)備上有些差異，但主要裝置都是由直接氯化單元、氧氯化單元、二氯乙烷裂解單元以及相關(guān)的二氯乙烷和氯乙烯精餾單元等工藝單元組成。目前在我國(guó) , 除齊魯石化、上海氯堿總廠、北京化工二廠和天津大沽化工廠四家較大的聚乙烯生產(chǎn)企業(yè) 采用了以乙烯為原料的平衡氧氯化法 ,天津樂(lè)金公司直接以進(jìn)口的氯乙烯為原料外 , 其余廠家均是電石乙炔法 , 乙炔法生產(chǎn)氯乙烯占氯乙烯總生產(chǎn)能力的 % 。但是 , 隨著石油資源的日益枯竭以及氯乙烯的需求不斷增加 , 必須有新的氯乙烯生產(chǎn)工藝的誕生。如何使天然氣替代或部分替代石油在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用 , 是人們一直關(guān)注的課題。在這種情況下 , 很自然想到用天然氣、油田氣中的乙烷來(lái)取代石油中的乙烯 ， 用于氯乙烯的生產(chǎn)。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)（論文） 7 第二章 氯乙烯生產(chǎn)的工藝流程 生產(chǎn)氯乙烯的生產(chǎn)原料主要有電石、氯化氫。 乙炔發(fā)生工藝流程 乙炔發(fā)生的工藝流程 如圖 21所示：倉(cāng)庫(kù)內(nèi)經(jīng)破碎的小顆粒電石經(jīng)過(guò) 1皮帶傳輸機(jī)運(yùn)到 2電石貯斗，然后經(jīng) 3盤式給料機(jī)送往 4斗式提升機(jī)。從上部出來(lái)的乙炔氣經(jīng) 10正水封，然后進(jìn)入 12冷卻塔，電石渣從 16乙炔發(fā)生器下部排出。 圖 2—1 乙炔發(fā)生的工藝流程 1皮帶傳輸機(jī)； 2 電石貯斗； 3盤式給料機(jī)； 4 斗式提升機(jī)； 5加料小車；6上加料貯斗； 7下加料貯斗； 8振動(dòng)加料器； 9乙炔發(fā)生器； 10正水封； 11安全水封； 12冷卻塔； 13阻火器； 14大攪拌器； 15小攪拌器； 16排渣器 乙炔清凈原理 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)（論文） 8 目的 —— 得到符合要求的乙炔 清凈劑 —— 次氯酸鈉液體 反應(yīng)原理 —— 氧化還原反應(yīng)，生成酸性物質(zhì) PH3+4NaClO→H 3PO4+4NaCl H2S+4NaClO→H 2SO4+4NaCl SiH4+4NaClO→SiO 2+2H2O+4NaCl AsH3+4NaClO→H 3AsO4+4NaCl 中和除去酸性物質(zhì) (中和劑為 NaOH溶液 ) H3PO4+3NaOH→Na 3PO4+3H2O H3SO4+2NaOH→Na 3SO4+ 2H2O H3AsO4+3NaOH→Na 3AsO4+ 3H2O SiO2+2NaOH→Na 3SiO4+ H2O 乙炔清凈工藝流程 乙炔清凈工藝流程如圖 22所示：來(lái)自發(fā)生器經(jīng)冷卻后的粗乙炔氣，進(jìn)入水環(huán)式壓縮機(jī) 1 加壓，然后經(jīng)兩臺(tái)串聯(lián)的清 凈塔 3 與含有效氯 ％～%的次氯酸鈉溶液直接接觸，使粗乙炔氣中的磷、硫雜質(zhì)脫除，再經(jīng)中和塔 4 以 10%～ 15％液堿中和，經(jīng)冷卻器 5初步除去飽和的水分后，純度％以上的精乙炔送氯乙烯裝置使用。 圖 23 合成法生產(chǎn)氯化氫的工藝流程 1氫氣柜； 2氫氣緩沖器； 4阻火器； 5合成爐； 6空氣冷卻器； 7石墨冷卻器； 1 17氯化氫緩沖器； 11石墨冷卻塔； 12酸霧過(guò)濾器； 14納氏泵； 15氣液分離器； 16硫酸冷卻器； 18氯化氫除沫器 原料氫氣由電解槽陰極出來(lái)，經(jīng)過(guò)冷卻、洗滌，大大降低了氣相溫度，消 除了氣相中夾帶的堿霧和雜質(zhì)，由輸氫壓縮機(jī)（經(jīng)復(fù)式壓縮機(jī)、羅獲鼓風(fēng)機(jī)或鈉氏泵）送出，在氫氣柜中貯存（在規(guī)模較大的生產(chǎn)工藝中設(shè)置氣柜以確保氫氣穩(wěn)定、壓力平衡。 原料氯氣由電解槽陽(yáng)極出來(lái)，經(jīng)過(guò)冷卻、干燥、凈化，使氯氣成為含濕量很的干燥氣體。 原料氯氣和氫氣經(jīng)節(jié)流控制一定的摩爾比（ Cl2 ： H2 =1： ～ ）分別注入燃燒器的內(nèi)管和外管，氯氣由下而上經(jīng)內(nèi)套管上端側(cè)壁幾個(gè)排料孔，切線方向均勻輸出與外套管由下而上的氯氣充分混合燃燒。 合成后的氯化氫氣體蘊(yùn)蓄著大量熱量，借散熱翅片或夾套冷卻水冷卻，可移去部分熱量，降低了爐壁濕度。再經(jīng)過(guò)下封頭出口的控制閥門進(jìn)入氣體緩沖器 (分離冷凝鹽酸和分配氣體之用 )，分兩路分別進(jìn)入兩組串聯(lián)的列管式石墨冷凝器，以﹣ 25℃ 冷凍鹽水將氣體冷卻到﹣12～﹣ 18℃ 左右，進(jìn)入酸霧分離器，氣相中夾帶的 30％左右的鹽酸霧沫，經(jīng)分離器中含氛硅油浸漬處理過(guò)的玻璃纖維捕集分離，使氣相氯化氫成為含濕量小于％的干燥氣體，再進(jìn)入緩沖器后被納氏泵抽吸，在泵內(nèi)借助于濃度為 93％以上的硫酸作為液環(huán)、密封， 由于離心力的作用，使氣體受到壓縮。而氯化氫氣體則由氣液分離器頂部排出，經(jīng)緩沖器，除沫器 18后通往氯乙烯合成裝置。反應(yīng)后的氣體先經(jīng)過(guò)水洗塔 4除去氯化氫，再經(jīng)過(guò)堿洗塔 5除去殘余的氯化氫和二氧化 碳，然后再預(yù)冷器 6中用水間接降溫，可將水冷凝分離出來(lái)，其余氣體在全凝器 7中用鹽水間接降溫使氯乙烯和二氯乙烷等全部冷凝。 1沙封； 2混合器； 3反應(yīng)器； 4水洗塔； 5堿洗塔； 6預(yù)冷器； 7全凝器；8低沸塔； 9氯乙烯塔。因?yàn)榧兌鹊蜁r(shí)，二氧化碳等惰性氣體量多，會(huì)降低合成的轉(zhuǎn)化率，尾氣放空 量增加，增加乙炔和氯乙烯的損失。 3. 水分 一般原料氣含水分 ≤%，能滿足生產(chǎn)需要。 2. 氯化氫中游離氯 ≤% 嚴(yán)格控制氯化氫中游離氯檢出 (游離氯與乙炔接觸 ，發(fā)生激烈反應(yīng)生成氯乙炔爆炸性物質(zhì)，同時(shí)放出大量的熱，造濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)（論文） 12 成混合脫水系統(tǒng)的混合器、列管式石墨冷卻器等薄弱環(huán)節(jié)處爆炸而影響生產(chǎn)安全；借游離氯自動(dòng)測(cè)定儀或于混合器出口安裝氣相溫度報(bào)警器，設(shè)定溫度超過(guò) 50℃ 時(shí)即關(guān)閉原料乙炔氣總閥 )。 粗氯乙烯的凈化和壓縮 吸收水 自塔頂?shù)谝粔K塔板加入，在該塔板上與上升的粗氯乙烯氣體接觸，形成具有一定高度的泡沫層；在泡沫層內(nèi)氣液相進(jìn)行傳質(zhì)過(guò)程，使氣相中的氯化氫被水吸收為鹽酸；經(jīng)由溢流管借位差流入下一層篩板，重復(fù)