【正文】 能，但對光和熱的穩(wěn)定性差，其化 學(xué)式為 CHClCH ?2 ，分子量為 ，熔點為 ℃ ，沸點 ℃ ，臨界壓力為 ，臨界溫度為 ℃ ，氣化熱為 gJ330 ，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。氯乙烯是化工系畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 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)。 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 （ 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 ( MPa10 )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。 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 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： ～ 比例充分混合后，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 +Hg 2Cl2 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 → C 2H4Cl C2H4Cl → C 2H3Cl + HCl C2H2 + HCl → C 2H3Cl 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─→CH 2=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℃ ，壓力 ～ ；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℃ ，壓力 ～ 1MPa，原料乙烯、氯化氫、氧的摩爾比為 ： 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。 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 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 → C 2H3Cl + 3HCl （ 2）乙烷氧氯化 反應(yīng)式為： 2C2H6 + Cl2 + 3/2O2 → 2C 2H3Cl + 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 C2H N H2等，也含有高沸點物 C2H2ClC2H2Cl CH3CHO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。 2 低沸精餾塔工藝設(shè)計 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 氯乙烯精餾工序物料衡算的已知條件 原料成分 粗氯乙烯溶液，粗氯乙烯含量 90%（質(zhì)量比），乙炔含量 2%，二氯乙烷含量 2%，水含量 6%。 高沸塔操作條件 操作壓力（表壓） aMP ，塔頂溫度 20 C0 ，進料板溫度 50 C0 ，塔釜溫度30 C0 ；回流比 ，單板壓降 aKP ，全塔效率 30%。 全凝器的物料衡算 原料成分 粗氯乙烯溶液，其中氯乙烯 90%（質(zhì)量比），乙炔 2%（質(zhì)量比），二氯乙烷 2%（質(zhì)量比），水 6%（質(zhì)量比），本次設(shè)計要聚氯乙烯的年產(chǎn)量為 24萬噸 /年，一年生產(chǎn)時間為8000h，粗氯乙烯溶液可采用流量為 /年，即 244800/8000= ht 。 低沸塔進料的原料液中含有氯乙烯 ，乙炔 ，求其質(zhì)量分數(shù)： %98%100 ????? ?? 氯乙烯 %2% ????? ?? 乙炔 根據(jù)工藝要求，塔頂餾出液組成 %，塔底釜液組成 %。 原料液及塔頂，塔底的摩爾分率 乙炔的摩爾質(zhì)量 MA = 26 KmolKg 氯乙烯的摩爾質(zhì)量 MB = KmolKg 進料： ???Fx 塔頂： ???Dx 塔底： ???Wx 原料液及塔頂，塔底的平均摩爾質(zhì)量 K m o lKgM F /)( ?????? K m o lKgM D )( ?????? K m o lKgM W 4 1 2 )0 0 2 ( 0 2 ?????? 物料衡算 原料液處理量： hKm olF / ?? 總物料衡算： WDF ?? WD??463 乙炔的物料衡算： WD ????? 0 0 2 9 9 0 4 6 3 hmol KWKD?? 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 圖 21 低沸精餾塔 表 21 低沸精餾塔物料衡算計算結(jié)果 組分 進料 F 塔頂 D 塔底 W 流量 hKmol 463 443 由圖表 21 可知物料平衡。 ????? hK mo lVV /39。39。39。39。 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 圖 23 圖解法求理論塔板數(shù) 采用圖解法求理論板層數(shù)結(jié)果為： 總理論板層數(shù) NT= 進料板位置 NF=5 考慮到乙炔與氯乙烯屬于非同類化合物與理想溶液的拉烏爾定律有較大的誤差，故取板效率為 30%。 操作壓力計算 塔頂操作壓力 PD=+550= 每層塔板壓降 P? = Kpa 進料板壓力 K p aOP F 6 5 1 ???? 精餾段平均壓力 K p aP M )( ??? 操作溫度的計算 依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法計算出泡點溫度，其中氯乙烯和乙炔的飽和蒸汽壓由安托尼方程計算，計算結(jié)果如下： 塔頂溫度： DT =30 C0 進料板溫度： FT =5 C0 精餾段平均溫度： )530( ??MT C0 平均摩爾質(zhì)量計算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計算 化工系畢業(yè)論文（設(shè)計） 15 ?? YX D 查平衡曲線得 ： ?X K m o lKgM V D M 0 1 4 )9 9 9 (269 9 9 ?????? K m o lKgM L DM 2 3 0 )9 9 3 (269 9 3 ?????? 進料板平均摩爾質(zhì)量計算 由圖解理論板得： ?FY 查平衡曲線得： ?FX K m o lKgM V F M )1 6 0 (261 6 0 ??????