【正文】 … 64第十章 環(huán)境保護(hù)…………………………………………………………………65 后記…………………………………………………………………………… ……68參考文獻(xiàn)…… ……………………………………………… …………………… 69前 言2009年4月，在老師的帶領(lǐng)下，我們?cè)跐?jì)寧中銀電化廠完成了畢業(yè)實(shí)習(xí)。通過實(shí)習(xí)，我們熟悉并掌握了關(guān)于聚氯乙烯（PVC）的生產(chǎn)方法和生產(chǎn)工藝，并初步了解了pvc的發(fā)展和用途，將以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。為本說明書的設(shè)計(jì)準(zhǔn)備了豐富的一手資料。本說明書由三大部分組成。第二部分是工藝計(jì)算，包括物料衡算、熱量衡算和設(shè)備的計(jì)算和選型。本說明書主要依據(jù)濟(jì)寧中銀電化廠PVC生產(chǎn)車間的工藝流程，相關(guān)數(shù)據(jù)也從該廠取得，附帶的工藝流程圖也是依據(jù)該廠的工藝流程圖。同時(shí)，感謝濟(jì)寧中銀電化廠為我們的畢業(yè)實(shí)習(xí)提供了大力的幫助。 編者 2010年5月25日摘要：中國的聚氯乙烯工業(yè)興起于20世紀(jì)50年代，不斷的成長(zhǎng)壯大，產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，技術(shù)日益進(jìn)步，氯乙烯工業(yè)的發(fā)展不但增強(qiáng)了我國的綜合國力，更從實(shí)際中豐富了人們的生活。并重點(diǎn)對(duì)30000/年P(guān)VC生產(chǎn)的精餾階段進(jìn)行相關(guān)的工藝計(jì)算，其中主要包括物料衡算、熱量衡算和設(shè)備的計(jì)算和選型，設(shè)備計(jì)算選擇了高沸塔的相關(guān)計(jì)算。關(guān)鍵詞：30000噸/年 聚氯乙烯（PVC） 精餾 高沸塔 Abstract ：China39。s prehensive status, but aslo has enriched people39。It emphatically carries on the related process design to 30000 ton/year PVC production39。s putation and the shaping. Ihe equipment putation has chosen the related putation of the high boiling point tower. The article has made a brief introduction of the automatic control and the environmental protection of the polyvinylchloride workshop39。三、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 生產(chǎn)能力：30000t PVC/年（以100%PVC計(jì)） 年工作日：300天（以7200小時(shí)/年計(jì)）自堿洗塔來物料流率：組分VCEDCN2C2H2H2O總計(jì)Kg/h47209012020 805030VC損失：合成、分離工段的跑、冒、滴、漏損失：9kgVC/TPVC(從壓縮工段扣除)；聚合工段分離、干燥損失：20kgVC/TPVC。對(duì)所設(shè)計(jì)設(shè)備作能量衡算和設(shè)備工藝計(jì)算?！?熱導(dǎo)率： (m溶于酮類、脂類和氯烴類溶劑。不易被酸、堿腐蝕。透明度勝于聚乙烯、聚苯烯，差于聚苯乙烯，隨助劑用量不同，分為軟、硬聚氯乙烯，軟制品柔而韌，手感粘，硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折處會(huì)出現(xiàn)白化現(xiàn)象。但其耐熱性較差，軟化點(diǎn)為80℃，于130℃開始分解變色，并析出HCI。 危 害：聚氯乙烯是經(jīng)常使用的一種塑料，是由聚氯乙烯樹脂、增塑劑和防老劑組成的樹脂，本身并無毒性。含鉛鹽防老劑的聚氯乙烯(PVC)制品和乙醇、乙醚及其他溶劑接觸會(huì)析出鉛。另外，聚氯乙烯塑料制品在較高溫度下，如50度左右就會(huì)慢慢地分解出氯化氫氣體，此氣體對(duì)人體有害，因此聚氯乙烯制品不宜作為食品的包裝物。在制造、使用及廢棄處理時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生大量的二惡英、鹵氫酸、鉛等有害物質(zhì)；PVC材料燃燒時(shí)會(huì)發(fā)生很大的濃煙，并產(chǎn)生有害的HCL氣體；而且大部分PVC材料中含有Pb（鉛）、Cd（鎘）等（用作電纜穩(wěn)定劑）多種有害重金屬，會(huì)對(duì)人體健康造成一定的危害；焚燒或掩埋后，會(huì)造成對(duì)土壤和水源的污染。英文名稱：chloroethylene主要用途：用作塑料原料及用于有機(jī)合成，也用作冷凍劑等。輕度中毒時(shí)病人出現(xiàn)眩暈、胸悶、嗜睡步態(tài)蹣跚等；嚴(yán)重中毒可發(fā)生昏迷、抽搐，甚至造成死亡。 慢性中毒時(shí)表現(xiàn)為神經(jīng)衰弱綜合征、肝腫大、肝功能異常、消化功能障礙、雷諾氏現(xiàn)象及肢端溶骨癥。 本品為致癌物，可致肝血管肉瘤。環(huán)境危害：氯乙烯在環(huán)境中能參與光化學(xué)煙霧反應(yīng)。危險(xiǎn)特性：易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物。燃燒或無抑制劑時(shí)可發(fā)生劇烈聚合。有害燃燒產(chǎn)物：一氧化碳、二氧化碳、氯化氫。若不能切斷氣源，則不允許熄滅泄漏處的火焰。滅火劑：霧狀水、泡沫、二氧化碳。聚氯乙稀具有原料豐富（石油、石灰石、焦炭、食鹽和天然氣）、制造工藝成熟、價(jià)格低廉、用途廣泛等突出特點(diǎn)，現(xiàn)已成為世界上僅次于聚乙烯樹脂的第二大通用樹脂，占世界合成樹脂總消費(fèi)量的29%。聚氯乙烯主要用于生產(chǎn)人造革、薄膜、電線護(hù)套等塑料軟制品，也可生產(chǎn)板材、門窗、管道和閥門等塑料硬制品。聚氯乙稀具有阻燃（阻燃值為40以上）、耐化學(xué)藥品性高（耐濃鹽酸、濃度為90％的硫酸、濃度為60％的硝酸和濃度20％的氫氧化鈉）、機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好的優(yōu)點(diǎn)。 工業(yè)聚氯乙烯樹脂主要是非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，但也包含一些結(jié)晶區(qū)域（約５％），所以聚氯乙烯沒有明顯的溶點(diǎn)，約在80℃左右開始軟化，熱扭變溫度（ ）為7071 ℃，在加壓下150℃開始流動(dòng)，并開始緩慢放出氯化氫，致使聚氯乙烯變色（由黃變紅、棕、甚至于黑色）。硬質(zhì)聚氯乙烯可以用增強(qiáng)材料 　?。汗艿?、貯槽、反應(yīng)器及反應(yīng)器襯里、煙囪、鼓風(fēng)機(jī)、泵及閥門。 ：電線電纜絕緣層、電線套管、電池套管、槽線盒等。 　　 車：內(nèi)飾件及各種部件的表皮套等、汽車儀表電線絕緣層及護(hù)套、護(hù)管。 氯乙烯塑料工業(yè)的重要原料，主要用于生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂。也可用作冷凍劑等。五、原料規(guī)格來源（一）規(guī)格⑴氯乙烯合成對(duì)原料乙炔的純度和雜質(zhì)含量有嚴(yán)格的要求：①純 度 純度要求≥%②磷硫含量 磷硫含量要求硝酸銀試紙不變色。技術(shù)要求：表1 電石國家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)條件項(xiàng)目指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品發(fā)氣量（20℃、）/(L/kg) ≥300280260乙炔中磷化氫的體積分?jǐn)?shù)/% ≤乙炔中硫化氫的體積分?jǐn)?shù)/% ≥粒度（5~80mm）質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% ≥85篩下物（）質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% ≤5 注：圓括號(hào)中的粒度范圍可由供需雙方協(xié)商確定。工業(yè)品呈灰色、黃褐色或黑色，含碳化鈣較高的呈紫色。能導(dǎo)電，純度愈高，導(dǎo)電性愈好。加水分解成乙炔和氫氧化鈣。 生產(chǎn)方法有氧熱法和電熱法。主要生產(chǎn)過程是：原料加工；配料；通過電爐上端的入口或管道將混合料加入電爐內(nèi)，在開放或密閉的電爐中加熱至2000℃左右，依下式反應(yīng)生成電石：GaO+3C→CaC2+CO。反應(yīng)中生成的一氧化碳則依電石爐的類型以不同方式排出：在開放爐中，一氧化碳在料面上燃燒，產(chǎn)生的火焰隨同粉塵—起向外四散；在半密閉爐中，一氧化碳的一部分被安置于爐上的吸氣罩抽出，剩余的部分仍在料面燃燒；在密閉爐中，全部一氧化碳被抽出。缺點(diǎn)：電石成本高，催化劑HgCl2有毒，污染，不能大規(guī)模生產(chǎn)。（2）聯(lián)合法聯(lián)合法以1，2二氯乙烯（EDC）裂解制取氯乙烯并副產(chǎn)氯化氫，然后以氯化氫與電石乙炔再合成氯乙烯，兩種粗氯乙烯經(jīng)精制得出聚合用的單體。缺點(diǎn)：仍需利用大量高價(jià)電石，仍存在汞毒，因此不能持久。近來石油價(jià)格有所上漲，聯(lián)合法和乙烯氧化法成本相對(duì)于電石乙炔法較高，本廠生產(chǎn)規(guī)模不大，另外電石乙炔法工藝成熟，可利用本廠電解生產(chǎn)的氯化氫，綜合各因素，本設(shè)計(jì)選用電石乙炔法。不少學(xué)者對(duì)該反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，比較成熟的如下：本反應(yīng)的歷程先是氯化氫被吸附于氯化汞催化劑的活化中心上，然后與氣相中乙炔反應(yīng)而生成吸附態(tài)氯乙烯，最后氯乙烯再脫附下來，即：其中第二步為速度控制步驟。mol(乙炔)/【kg(催化劑)mol三、生產(chǎn)工藝條件的選擇及主要設(shè)備形式的選擇（一）生產(chǎn)工藝條件的選擇不同溫度下，氯乙烯合成反應(yīng)的熱力學(xué)平衡常數(shù)（表征反應(yīng)的可能程度）如下：溫度/℃25100130溫度/℃150180200由上表可見，在25～200℃范圍內(nèi)，均較大。不同溫度下，該反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)K（表征反應(yīng)的快慢程度）如下：溫度/℃100140181218K14212297因此，提高反應(yīng)溫度，有利于加快氯乙烯合成反應(yīng)，獲得較高的轉(zhuǎn)化率。在生產(chǎn)條件下，反應(yīng)溫度的提高使合成氣中高沸物含量明顯上升：反應(yīng)溫度/℃135150175187193高沸物含量/%因此，在生產(chǎn)條件許可下，應(yīng)盡可能將反應(yīng)溫度控制在100～180℃為好。按氣液接觸基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類，其中有工業(yè)價(jià)值的大致可以分為三類： （1）填料塔 填料塔屬于微分接觸逆流操作，塔內(nèi)以填料作為氣液接觸的基本構(gòu)件。拉西環(huán)，鮑爾環(huán)，矩鞍填料等屬于通用型填料。通用型填料效率較低，但適應(yīng)性好?！　。?）板式塔 板式塔屬于逐級(jí)接觸逆流操作，塔內(nèi)以塔板作為氣液接觸的基本構(gòu)件。無降液管的塔板（穿流型）則屬于逆流型。 （3）特種接觸塔型 此外，還有一些不屬于填料式和塔板型的特種氣液接觸設(shè)備，例如并流噴射塔、文氏管、臥式管、噴霧塔等，在工業(yè)生產(chǎn)上較有用的是并流噴射塔。四、工藝流程說明電石乙炔法流程述電石乙炔法生產(chǎn)PVC分為四個(gè)工段，即乙炔工段、合成工段、精餾工段、聚合工段。來自發(fā)生器的粗乙炔氣，經(jīng)冷卻后去水環(huán)泵加壓，然后去清凈，中和除去硫、磷、二氧化碳等雜質(zhì)。（2）合成工段　　　　　　精乙炔、氯化氫兩種原料按1:，經(jīng)混合脫水系統(tǒng)脫水、預(yù)熱后，通過裝有吸附的HgCl2的含活性炭觸媒的列管式固定床催化合成粗氯乙烯單體?！。?）精餾工段來自合成工段壓縮機(jī)的粗氯乙烯，經(jīng)全凝器冷凝、水分離后進(jìn)入低沸塔進(jìn)行精餾，分離大部分雜質(zhì)，低沸塔塔釜液體進(jìn)入高沸塔進(jìn)一步精餾塔頂?shù)玫捷^純的氯乙烯單體，經(jīng)成品冷凝器冷凝后進(jìn)入單體儲(chǔ)罐，然后進(jìn)入聚合工段。 （4）聚合工段將精氯乙烯單體在聚合釜中按一定的配方和操作條件,聚合為聚氯乙烯樹脂。在精餾工段典型的單元設(shè)備主要有低沸塔、高沸塔，下面介紹其自控流程部分。但塔頂壓力穩(wěn)定是平穩(wěn)操作的重要因素，因?yàn)樗攭毫Φ淖兓瘜⒁鹚?nèi)氣相流量和塔板上氣液平衡條件的變化，從而使操作條件改變，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。塔頂?shù)头兴斣O(shè)有一壓力儀表，在出口管道上設(shè)置一壓力調(diào)節(jié)閥，將溫度表的測(cè)溫點(diǎn)與調(diào)節(jié)閥用線路連接，在線路中加入一壓力記錄控制儀表。當(dāng)塔頂壓力過低時(shí)，壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)閥將自動(dòng)將調(diào)節(jié)閥關(guān)小，使塔頂排氣量降低，使壓力自動(dòng)回升至設(shè)定壓力。當(dāng)?shù)头兴脑俜衅髦幸何贿^低時(shí)，調(diào)節(jié)閥將自動(dòng)調(diào)小開度，使進(jìn)入再沸器的熱水量減少，從而使液位復(fù)原；當(dāng)再沸器中液位過高時(shí)，閥門開度將增大，使進(jìn)入再沸器的熱水量增加，使液位降低。為控制塔釜液位，塔底再沸器也設(shè)置一液位自控裝置。同時(shí)在出口管道上設(shè)一裝有截止閥的并聯(lián)管道，以防止自控失靈時(shí)可以手控調(diào)節(jié)。當(dāng)塔頂溫度過低時(shí)，溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)閥將自動(dòng)將調(diào)節(jié)閥關(guān)小，使塔頂氣體流量降低，使溫度自動(dòng)回升至設(shè)定溫度。在熱水進(jìn)口管道上設(shè)一裝有旁路閥的并聯(lián)管道，當(dāng)自控失靈時(shí)可以進(jìn)行手控調(diào)節(jié)，使再沸器中液位穩(wěn)定。第三章 物料衡算根據(jù)設(shè)計(jì)要求，列表如下：生產(chǎn)能力：30000T PVC/年名稱\組分VCEDCN2C2H2H2O總計(jì)分子量kg/kmol99282618流 量kg/h47209012020805030質(zhì)量含量 w%摩爾含量x0．0106堿洗塔氣柜機(jī)前冷凝器壓縮機(jī)機(jī)后冷凝器油水分離器全凝器低沸塔高沸塔 成品冷凝器尾氣冷凝器油水分離器 水 工藝流程圖概況（方塊圖）：一 、氣柜： 進(jìn)料氣柜堿洗塔 出料 冷凝水（1）來自堿洗塔的物料流率同理可以得： （3）冷凝水的求?。海ǎ夤駜?nèi)t=25176。C ， 由 解得 所以冷凝水的量為 因此 從機(jī)前冷凝器的出料摩爾流率是： 物料衡算表：組分從氣柜輸入機(jī)前冷凝器輸出w%y%w%y%Vc47204720EDC9090N2120120C2H22020H2O∑三 . 壓縮機(jī) （一）一段壓縮：（出料T=）機(jī)前冷凝器壓縮機(jī)一段 進(jìn)料