【正文】 工作量內(nèi)容充實，工作飽滿，符合規(guī)定字數(shù)要求。0— 15分4撰寫質(zhì)量結(jié)構(gòu)嚴謹，文字通順，用語符合技術(shù)規(guī)范，圖表清楚，字跡工整，書寫格式規(guī)范， 0— 15分合計0—100分評語： 成 績： 評閱人（簽名）： 日 期： 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯及綜合成績答 辯 情 況自 述 情 況清 晰、完 整流 利簡 練清 晰完 整完 整熟 悉內(nèi) 容基 本完 整熟 悉內(nèi) 容不 熟悉 內(nèi)容提 出 問 題回 答 問 題正 確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯小組評語及建議成績：答辯委員會綜合成績： 答辯委員會主任簽字： 年 月 日年產(chǎn)10萬噸氯乙烯車間精餾段工藝設(shè)計學(xué)號：091632 姓名：曾海潮(新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校， 烏魯木齊 830091)摘要：氯乙烯又名乙烯基氯，是一種應(yīng)用于高分子化工的重要的單體，為無色、易液化氣體，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。本文對年產(chǎn)10萬噸VC精制工段進行了工藝設(shè)計，簡單介紹了VC合成工段的生產(chǎn)方法、原理、工藝流程，對主要的設(shè)備為參數(shù)進行了計算和設(shè)計。同時以設(shè)計任務(wù)以及計算機為輔助，對氯乙烯精制工段中的低沸塔進行了物料衡算，熱量衡算，塔及其附屬設(shè)備的計算。并繪制了相應(yīng)的工藝流程圖和設(shè)備圖。氯乙烯易液化，這一性質(zhì)在氯乙烯精制中有著重要的工業(yè)意義。 氯乙烯分子含有不飽和雙鍵和不對稱的氯原子，因而很容易發(fā)生均聚反應(yīng)；也能與其他的單體發(fā)生共聚反應(yīng)，還能與多種無機或有機化合物進行合成、加成、取代及縮合等化學(xué)反應(yīng)。目前世界上用于制造聚氯乙烯樹脂的上網(wǎng)氯乙烯單體量約占氯乙烯總產(chǎn)量的96%，而美國則達98%。廣泛用于工業(yè)給水、排水、排污、排氣及排放腐蝕性的流體等用管道、管件以及農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)、電線電纜等管道等，其總量約占氯乙烯的消耗量的30%多，目前世界上塑料銷量的20%以上用于建筑，而建筑上的40%是氯乙烯的聚合物，如塑料地板，不僅可以制成色彩鮮艷的各種圖案，而且可以將圖案制成表面有浮雕感的多種型材。而且由于它們的表面光滑，不需要涂漆、維修方便，比其他的塑料門的材料要便宜好多，因而在國內(nèi)外的的產(chǎn)業(yè)上得到了廣泛阿的應(yīng)用和發(fā)展，聚氯乙烯的材料具有色澤鮮艷，花紋有立體感、防潮、防霉、防燃及便易清洗的特點，用做房屋建設(shè)具有簡單大方，價格便宜等好多的優(yōu)點。 由于傳統(tǒng)的電石乙炔法制氯乙烯需要消耗大量電能， 對環(huán)境造成了嚴重的污染， 我國在幾家較大的氯乙烯生產(chǎn)廠引進了日本、歐洲的平衡氧氯化生產(chǎn)工藝， 該工藝由于具有成本低、質(zhì)量高、污染小、易于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點， 是目前世界上比較通用的氯乙烯生產(chǎn)工藝。作者研究開發(fā)了乙烷在較低溫度下， 高轉(zhuǎn)化率、高選擇性脫氫氧化氯化生成氯乙烯的新催化劑及相應(yīng)的工藝過程。 最初的氯乙烯生產(chǎn)全部以乙炔為原料。 由于傳統(tǒng)的電石乙炔法制氯乙烯需要消耗大量電能， 對環(huán)境造成了嚴重的污染， 我國在幾家較大的氯乙烯生產(chǎn)廠引進了日本、歐洲的平衡氧氯化生產(chǎn)工藝， 該工藝由于具有成本低、質(zhì)量高、污染小、易于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點， 是目前世界上比較通用的氯乙烯生產(chǎn)工藝。作者研究開發(fā)了乙烷在較低溫度下， 高轉(zhuǎn)化率、高選擇性脫氫氧化氯化生成氯乙烯的新催化劑及相應(yīng)的工藝過程。 60年代后期，隨著乙烯裝置大型化及乙烯氧氯化技術(shù)的成熟，乙烯法在經(jīng)濟和環(huán)保等方面占有明顯的優(yōu)勢，在世界范圍內(nèi)乙炔法迅速被乙烯法取代。 氯乙烯是制備聚氯乙烯及其共聚物的單體。 氯乙烯的合成始于1835年，由法化學(xué)家Regnault用氫氧化鉀的乙醇溶液將二氯乙烷脫氯化氫制得，并于1838年觀察到了它的聚合體，這次的發(fā)現(xiàn)被認為是PVC的開端。Klatte于1912年通過乙炔與氯化氫的催化加成反應(yīng)制得了氯乙烯，成為工業(yè)上氯乙烯合成的最初工藝，但在沿用將近30多年后，由于乙炔生產(chǎn)的高能耗而逐漸趨于淘汰。 混合氣體法制備氯乙烯采用石腦油作原料，將石腦油用燃燒氣體裂解后，制成含乙炔和乙烯的混合氣體，該混合氣體先后與氯化氫和氯氣反應(yīng)，制成易分離的氯乙烯和1，2二氯乙烷經(jīng)熱裂解制成氯乙烯，日本吳羽化學(xué)公司將其工業(yè)化生產(chǎn)。 1955～1958年，美國的化學(xué)公司研究的大規(guī)模乙烯氧氯化法制備1，2二氯乙烷取得成功。至目前為止，大多數(shù)工廠都采用乙烯直接氯化和乙烯氧氯化制備1，2二氯乙烷（EDC），再將EDC加以熱裂解得到氯乙烯單體（VCM）的聯(lián)合切平衡的DCEDCOXYEDCVCM法來制備氯乙烯。 我國從50年代開始研究和生產(chǎn)聚氯乙烯，1953年由沈陽化工研究院和北京化工研究院開始小試，1956年小試成功，并在錦西建立了第一個生產(chǎn)廠家。1976年，我國已經(jīng)開始形成了一條新的乙烯路線。氯乙烯稍溶于水，在25℃時水中可溶解氯乙烯；水在氯乙烯內(nèi)的溶解度，在15℃時，氯乙烯可溶解水。氯乙烯有較好的機械強度，優(yōu)異的電介性能，但對光和熱的穩(wěn)定性差，其化 學(xué)式為，分子量為 ，℃，℃，臨界壓力為 ，臨界溫度為 ℃，氣化熱為 ，與空氣形成爆炸性混合物，其爆炸濃度范圍為 4%～22%（體積比）。 （2）感光性：會進行迅速的光化學(xué)氧化作用與聚合反應(yīng)。 氯乙烯的兩個反應(yīng)部分，氯原子和雙鍵，能進行的化學(xué)反應(yīng)很多。氯乙烯是重要的有機化工產(chǎn)品，它的主要用途是生產(chǎn)聚聚氯乙烯。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、共聚等一些列化學(xué)反應(yīng)。 ② 通常加酚為抑制劑以防止聚合。 ② 受熱及未添加或耗盡抑制劑的情形下會發(fā)生放射性聚合反應(yīng)。 （6）穩(wěn)定性與反應(yīng)性： ①化學(xué)穩(wěn)定性極易燃。　 ②燃燒（分解）產(chǎn)物燃燒時，分解生成氯化氫和光氣等有毒和腐蝕性煙霧。 氯乙烯的危害及防治 氯乙烯是無色易液化的氣體，與空氣形成可爆炸性混合物，難溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷，易聚合。 職業(yè)危害 （1）接觸機會：在氯乙烯和聚氯乙烯的生產(chǎn)過程中，都有接觸氯乙烯的可能，尤其是生產(chǎn)聚氯乙烯的聚合釜的清理，清釜工的慢性氯乙烯中毒可能性最大。 （2）中毒臨床表現(xiàn)：急性中毒。 急性中毒現(xiàn)場處理 （1）皮膚接觸立即脫去被污染的衣著，用肥皂水和流動清水徹底；中洗皮膚，并就醫(yī)。 （3）吸入迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。如呼吸困難，給吸氧。 預(yù)防措施 （1）設(shè)備密閉氯乙烯制造和聚氯乙烯制造過程中，都必須做好管道的密閉。 （2）清釜技改以往聚合釜人工清釜，一釜一清，清釜工要接觸大量氯乙烯。清釜用高壓水()清洗，避免了工人直接接觸氯乙烯。這樣使聚氯乙烯成品的熱加工中，釋放氯乙烯單體的量極大減少，減少了污染和危害。 （5）定期檢測氯乙烯作業(yè)環(huán)境的空氣中氯乙烯濃度要定期檢測。 （6）做好職業(yè)性體檢對氯乙烯作業(yè)工人應(yīng)認真進行就業(yè)前和定期性(每年一次)體檢。電石法PVC 在中國能夠生存是有其深刻的歷史和現(xiàn)實原因的。近幾年以來，特別是美國9. 11 事件以來，隨著國際局勢的緊張，國際原油、天然氣價格暴漲，導(dǎo)致了以乙烯工藝路線的PVC 成本增加，從而突顯了我國電石法PVC 的成本優(yōu)勢。于是國內(nèi)再度掀起了電石法PVC 的投資與裝置改擴建的熱潮。 氯乙烯是一種非常重要的化工原材料，主要用來制備聚氯乙烯( 簡稱PVC)樹脂，也用于制備偏二氯乙烯、冷凍劑等 。氯乙烯的生產(chǎn)工藝經(jīng)歷了多年的工業(yè)生產(chǎn)和工藝改造后，形成了4 種主要的生產(chǎn)工藝。 乙炔法氯乙烯的生產(chǎn)方法常用乙炔法，即以一定純度的氯化氫與一定純度的乙炔氣體以1：～，在HgCl2觸媒作用下，在100～180℃作用下，反應(yīng)生成氯乙烯。但這種可能很小。（2）當(dāng)混合氣中氯化氫過量多時，所生成的氯乙烯能再與過量的氯化氫反應(yīng)生成1. 1 —二氯乙烷。 CH≡CH + HgCl2 →ClCH = CH HgCl ClCH = CH HgCl + HgCl2 →ClHg CHCl CHCl HgCl ClHg CHCl CHCl HgCl →CHCl = CHCl +Hg2Cl2 或： CH≡CH + HgCl2 →Cl CH CH Cl →Hg +ClCH = CHCl Hg此法以HgCl2做觸媒，活性炭作載體，在列管式固定床轉(zhuǎn)化器內(nèi)進行。其生產(chǎn)方法又可分為液相法和氣相法。（1）液相法液相法系以氯化亞銅和氧化銨的酸性溶液為觸媒，其反應(yīng)過程是向裝有含12~15%鹽酸的觸媒溶液的反應(yīng)器中，同時通入乙炔和氯化氫，反應(yīng)在60℃左右進行，反應(yīng)后的合成氣再經(jīng)過凈制手續(xù)將雜質(zhì)除去。反應(yīng)是在裝滿觸媒的轉(zhuǎn)化器中進行。 烯炔法此法是以乙烯和乙快同時為原料進行聯(lián)合生產(chǎn)，它是以下列反應(yīng)為基礎(chǔ)的： C2H4 + Cl2 → C2H4Cl C2H4Cl → C2H3Cl + HCl C2H2 + HCl → C2H3Cl按其生產(chǎn)方法，可分為： （1）聯(lián)合法：聯(lián)合法即二氯乙烷的脫氯化氫和乙炔的加成結(jié)合起來的方法。在聯(lián)合法中，氯乙烯的合成仍是在單獨的設(shè)備中進行的，所以需要較大的投資。 （2）共軛法（亦稱裂解加成一步法） ：如上所述，聯(lián)合法雖然較其它單獨生產(chǎn) 法合理、經(jīng)濟，但氯乙烯的制備仍在單獨的設(shè)備中進行，仍需占用很多的設(shè)備， 所以還不夠理想。此法系同時往一個裝 有觸媒的反應(yīng)器中加入二氯乙烷和乙炔的混合物，催化熱裂解是在 230℃以下進行，二氯乙烷裂解是生成的氯化氫立即在 20~50 秒鐘內(nèi)和 乙炔反應(yīng)，反應(yīng)的生成物再經(jīng)進一步的凈制處理，以將雜質(zhì)出去。 （3）混合氣化法：近幾年來，在烯炔法的基礎(chǔ)上發(fā)展了一種十分經(jīng)濟的氯乙 烯生產(chǎn)方法混合氣化法。故不存在廢氣的利用和同時生產(chǎn)多種產(chǎn)品的問題，可以小規(guī)模并很經(jīng)濟地生 產(chǎn)出氯乙烯。 將從上述過程所得的氯乙烯進行合理的分離。由于乙炔和乙烯不 需分離、濃縮和凈化，沒有副產(chǎn)物。原料可綜合利用，不需建立大型石油聯(lián)合企業(yè)。 乙烯氧氯化法 乙烯氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯，包括三步反應(yīng)： 第一步乙烯氯化生成二氯乙烷；第二步二氯乙烷熱裂解為氯乙烯及氯化氫；第三步乙烯、氯化氫和氧發(fā)生氧氯化反應(yīng)生成二氯乙烷。反應(yīng)熱可通過冷卻水或產(chǎn)品二氯乙烷汽化來移出。 （2）二氯乙烷熱裂解生成氯乙烯的反應(yīng)式為： 　　 ClCH2CH2Cl─→CH2=CHCl +HCl 　　反應(yīng)是強烈的吸熱反應(yīng)，在管式裂解爐中進行，反應(yīng)溫度500～550℃，～；控制二氯乙烷單程轉(zhuǎn)化率為50%～70%，以抑制副反應(yīng)的進行。產(chǎn)物溫度冷卻到50～150℃后，進入脫氯化氫塔。 （3）氧氯化反應(yīng)　以載在γ－氧化鋁上的氯化銅為催化劑，以堿金屬或堿土金屬鹽為助催化劑。反應(yīng)溫度200～230℃，～1MPa，原料乙烯、氯化氫、：2：～。固定床反應(yīng)器溫度較難控制，為使有較合理的溫度分布，常采用大量惰性氣體作稀釋劑，或在催化劑中摻入固體物質(zhì)。在流化床反應(yīng)器中進行乙烯氧氯化反應(yīng)時，采用細顆粒催化劑，原料乙烯、氯化氫和空氣分別由底部進入反應(yīng)器，充分混合均勻后，通入催化劑層，并使催化劑處于流化狀態(tài)，床內(nèi)裝有換熱器，可有效地引出反應(yīng)熱。 　　由反應(yīng)器出來的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)水淬冷，再冷凝成液態(tài)粗二氯乙烷。所得粗二氯乙烷經(jīng)精制后進入熱解爐裂解。 乙烷氧氯化法 采用特制的熔鹽為觸媒，使石油裂解氣中的乙烷在反應(yīng)器中進行氧氯化和裂解反應(yīng)，從而制得氯乙烯。但該工藝中乙烷的單程轉(zhuǎn)化率很低，僅為28%左右，而且產(chǎn)物復(fù)雜，分離起來也很困難。反應(yīng)式為：C2H6 +2Cl2 → C2H3Cl + 3HCl （2）乙烷氧氯化 反應(yīng)式為：2C2H6 + Cl2 + 3/2O2 → 2C2H3Cl + 3H2O目前這些方法僅處于實驗階段，工業(yè)化方法尚未完成。乙炔法制備氯乙烯，制備的粗乙烯經(jīng)液化后，既含有低沸點物C2HNH2等，也含有高沸點物C2H2ClC2H2ClCH3CHO等，而氯乙烯的沸點位于中間，所以要用兩個塔進行分離，先用低沸塔把低沸物分離出來，再用高沸塔把高沸物分離出來，才能得到較純凈的精氯乙烯。