—毕业论文(氯乙烯生产工艺)12(1)

1 山西轻工职业技术学院毕业论文

毕业论文

系 别： 化 工 工 程 系 专业班级： 应用化工1131 学生姓名： 郝晓东 指导老师：

山西轻工职业技术学院

2014年4月20日

目 录

前言 ....................................................................................................................................................... 3

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1 氯乙烯的概述 ........................................................................................................................... 3

第一章 氯乙烯的理化性质 .......................................................................................................................... 4

1 氯乙烯的理化性质 ..................................................................................................................... 4

1.1 理化性质 ..................................................................................................................... 41.2 反应方程式 .................................................................................................................. 41.3 稳定性与反应性 ............................................................................................................ 5

第二章 生产方法的选择 ............................................................................................................................. 5

1 各种生产方法概述 ..................................................................................................................... 5

1.1 电石乙炔法 ................................................................................................................. 61.2 二氯乙烷法 .................................................................................................................. 61.3 乙烯氧氮化法 ............................................................................................................... 62乙炔法合成氯乙烯介绍 ................................................................................................................ 7

第三章 工艺流程的设计与绘制 .................................................................................................................. 8

3.1 反应热及时移出 ........................................................................................................... 83.2 反应器型式 ................................................................................................................. 83.3 管外用加压的循环热水进行冷却 ...................................................................................... 83.4 发挥催化剂床层的效率，提高处理量................................................................................ 83.5 工艺流程叙述 .............................................................................................................. 8

第四章 氯乙烯合成岗位工艺指标 ............................................................................................................... 10第五章 氯乙烯合成岗位开停车操作 .......................................................................................................... 12

1.1 系统开车及准备 ......................................................................................................... 12

1.1.1 初始开车或检修后开车前准备 ............................................................................ 121.1.2 正常开车开车前准备 ........................................................................................ 131.2 开车操作步骤 ............................................................................................................. 141.3 系统正常操作 ............................................................................................................. 151.4 系统正常停车操作 ....................................................................................................... 161.5 系统紧急停车步骤 ....................................................................................................... 161.6 停车后处理 ................................................................................................................ 17

第六章 合成岗位的主要设备 ................................................................................................................... 17第七章 氯乙烯合成岗位不正常情况及处理方法 ........................................................................................... 19

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第八章 工艺计算................................................................................................................................... 20

1 物料衡算 .............................................................................................................................. 20

第九章 氯乙烯合成岗位应急预案 ............................................................................................................. 22

1 停水、电、气等紧急现象及处理 .............................................................................................. 22

致谢 ..................................................................................................................................................... 24

前言

1 氯乙烯的概述

氯乙烯又名乙烯基氯，是一种应用于高分子化工的重要的单体，为无色、易液化气体，是塑料工业的重要生产原料，是生产聚氯乙烯塑料的单体；或与醋酸乙烯、丙烯腈制成共聚物，用作粘合剂、涂料、绝缘材料和合成纤维，也用作化学中间体或溶剂。

由于传统的电石乙炔法制氯乙烯需要消耗大量电能, 对环境造成了严重的污染, 我国在几家较大的氯乙

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烯生产厂引进了日本、欧洲的平衡氧氯化生产工艺, 该工艺由于具有成本低、质量高、污染小、易于大规模生产等优点, 是目前世界上比较通用的氯乙烯生产工艺。但是, 平衡氧氯化法生产氯乙烯需要大量消耗石油中的乙烯, 随着石油资源的日益短缺和对氯乙烯供不应求矛盾的日益尖锐, 这一工艺也暴露出它的弊端。作者研究开发了乙烷在较低温度下, 高转化率、高选择性脱氢氧化氯化生成氯乙烯的新催化剂及相应的工艺过程。该过程一旦开发成功, 可为炼气厂、油田气中乙烷生产氯乙烯提供了一条新的技术路线。

最初的氯乙烯生产全部以乙炔为原料。60年代后期，随着乙烯装置大型化及乙烯氧氯化技术的成熟，乙烯法在经济和环保等方面占有明显的优势，在世界范围内乙炔法迅速被乙烯法取代。迄今为止，全世界氯乙烯装置93%以上采用乙烯法，在工业发达国家如日本，以全部淘汰了乙炔法，仅在我国及其它发展中国家仍占有相当比重。

第一章 氯乙烯的理化性质

1 氯乙烯的理化性质 1.1 理化性质

无色有醚样气味的气体，沸点-13.9℃，熔点-160.0，闪点-17.8℃，冷凝点-159.7℃，相对密度（水=1）：0.91，易燃易爆，与空气混合能形成爆炸性混合物。微溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮等多数有机溶剂。 1.2 反应方程式

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乙炔和氯化氢在氯化汞催化剂作用下生成氯乙烯反应式：

C2H2+HCl→C3H2Cl+124.8KJ/mol

1.3 稳定性与反应性

1.3.1化学稳定性极易燃。气体比空气重，可沿地面流动，可能造成远处着火，有湿气存在时，腐蚀铁和钢。 1.3.2燃烧（分解）产物燃烧时，分解生成氯化氢和光气等有毒和腐蚀性烟雾。

1.3.3避免接触条件避免受热、光照和接触空气与潮气。

第二章 生产方法的选择

1 各种生产方法概述

目前,从国内十大PVC 生产商的工艺和原料路线的现状分析,我国PVC 生产中乙烯法、电石法和EDC/ VCM 法基本各占1/ 3 ,呈现三足鼎立之势,是世界各大PVC 生产国中仅有的兼有乙烯法、电石法、EDC/ VCM 法3 种装置共存的国家。电石法PVC 在中国能够生存是有其深刻的历史和现实原因的。由于目前中国PVC 生产的原料路线、资源分布和环境要求的不同,尤其是电石法PVC 的工艺技术已十分成熟,资源有保证。近几年以来,特别是美国9. 11 事件以来,随着国际局势的紧张,国际原油、天然气价格暴涨,导致了以乙烯工艺路线的PVC 成本增加, 从而突显了我国电石法PVC 的成本优势。2004 年我国的电石法PVC 主导了全国的PVC 市场,出现了一个暴利时代。于是国内再度掀起了电石法PVC 的投资与装置改扩建的热潮。在目前电石法PVC 利润空间比较大的时候, 新建装置一定要防止低水平的重复建设,要广泛吸收同行业的先进技术和经验,真正做到高起点、高水平。

氯乙烯是一种非常重要的化工原材料,主要用来制备聚氯乙烯( 简称PVC)树脂,也用于制备偏二氯乙烯、冷冻剂等 。全世界9 % 的氯乙烯单体都用于生产聚氯乙烯, 我国目前没有专门的氯乙烯生产企业, 所有的氯乙烯

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1.3.4 通过中控微机显示和现场观察保证合成热水槽液面在指标范围内，并仔细检查合成热水泵的运转情况。 1.3.5 观察碱洗塔液位，并仔细检查碱泵的运转情况，根据化验室分析情况，及时更换循环碱液。 1.4 系统正常停车操作

1.4.1 接中控准备停车通知后，联系岗位人员做好停车准备。 1.4.2 停盐酸常规解析系统和盐酸深度解析系统。

1.4.3 接中控停车通知后，关闭混合器乙炔入口阀，关闭乙炔气动阀及其前后阀门。

1.4.4 关闭上述阀门后，通知中控联系盐酸车间停车，待HCl总管压力接近于0Kpa时，关闭氯化氢入口阀，关闭预热器出口阀；关闭粗VC冷却器进口阀，关闭组合塔进口阀，关闭碱洗塔气体出口至气柜的阀门。 1.4.5 通知中控岗位人员，本岗位停车完毕。

1.4.6 停车后，固定床式转化器充氮气将压力保持在10KPa左右，防止空气漏入。严禁出现负压现象。 1.4.7 如长时间停车，停组合塔酸泵、组合塔酸循环泵、水洗塔酸循环泵、碱循环泵和盐酸脱析系统成品酸泵、19%-22%稀酸泵和废水泵；关闭脱酸塔补水阀、组合塔补水阀、水洗塔补水阀、19%-22%稀酸泵和废水泵；关闭混合脱水和转化水碱洗工段以及盐酸解析系统的冷却水上、回水阀门。 1.4.8 认真、及时的填写原始记录报表。

注：冬季因环境温度较低，因此脱酸塔酸循环泵排出管线内酸后进行防冻，组合塔酸泵、组合塔酸循环泵、水洗塔酸循环泵、碱循环泵和盐酸脱析系统成品酸泵、19%酸泵和废水泵停车后继续循环防冻，脱酸塔补水阀、组合塔补水阀、水洗塔补水阀适当开启防冻。 1.5 系统紧急停车步骤：

1.5.1 由中控人员点击DCS控制画面紧急停车报警按纽，关进混合器的乙炔气动阀，关总管乙炔气动阀及其前后阀门，关氯化氢总管气动阀及其前后阀门。

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1.5.2 由中控人员停盐酸脱析系统蒸汽，将盐酸常规解析系统和盐酸深度解析系统停车。

1.5.3 车间岗位人员关闭粗VC冷却器进口阀，关闭碱洗塔出口阀，通知中控人员合成岗位已紧急停车完毕。 1.6 停车后处理

1.6.1 按停车目的要求，对系统或局部进行排气或保持正压。

1.6.2 因其它岗位引起的暂时正常停车或紧急停车，本岗位系统固定床式转化器需保持正压，维持原状，待命开车。

1.6.3 如需检修或其它原因系统排气的，则要进行系统排气。

1.6.4 固定床式转化器循环热水泵保持运转状态，热水保持循环，通过仪表反馈观察，若热水温度低于80℃时，通蒸汽适当加热。

第六章 合成岗位的主要设备

设备规格 材质 作用 防止由于合成岗位由于过氯而引起的火灾蔓φ1800×2616 mm 碳钢 延到乙炔车间 φ1600×3987 碳钢 换热面积417m2 将乙炔气冷却后除去过饱和的水分 设备名称 乙炔砂封 炔冷却器 第 17页 共 24页

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φ1600×3987 石墨 换热面积417m2 将有乙炔车间送来的乙炔和由盐酸车间送来φ1500×5571mm 钢衬塑 的HCL混合均匀 将由混合器混合后的混合气在深冷条件下降YKB160-240m2 石墨 温，再次脱析混合气中的水分 YKB160-240m2 石墨 将经过深冷的混合气初步升温 将经过初步升温的混合气继续加热，使之达YKB160-400m2 石墨 到在转化的基本温度 φ3200×2986，换碳钢 热面积864m2 烯气体 将固定床式转化器反应出来的高温粗氯乙烯YKB160-240m2 石墨 气体冷却降温，保证组合塔进口温度尽量低 将粗氯乙烯气体中含有的大量HCL用水物理φ2300×12321mm 玻璃钢 吸收，制成31%盐酸 将粗氯乙烯气体中含有的大量HCL用水物理 玻璃钢 吸收，制成31%盐酸 通过物理吸收，将粗氯乙烯气体中含有的少φ2300×12321mm 钢衬塑 量HCL吸收，净化粗氯乙烯气体 通过触媒的催化，将HCL和乙炔转化为氯乙将HCL气体降温，除去过饱和的盐酸 CL冷却器 混合器 合气冷却器 合气换热器 合气预热器 固定床式 转化器 氯乙烯气体冷却器 脱酸塔 组合塔 水洗塔 第 18页 共 24页

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成热水罐 φ2800×7504mm 碳钢 将软水加热到97±2℃，

第七章 氯乙烯合成岗位不正常情况及处理方法

不正常情况及处理方法： 序号 1 不正常现象 原 因 处 理 方 法 提高乙炔压力 ⑴提高反应温度 ⑴反应温度低 ⑵降低流量 ⑵流量超负荷 ⑶适当减慢气流速度 ⑶触媒未充分活化 2 转化率差 ⑷触媒活性差 ⑸通知盐酸、乙炔车间提高⑸原料气纯度低 HCL、C2H2纯度 ⑹HCL、C2H2配比不当 ⑹调整配比 ⑴固定床式转化器床层阻力大 ⑵固定床式转化器进出口有堵⑴翻触媒降阻力 单台固定床式 3 转化器流量开不进 ⑶固定床式转化器进出口蝶阀⑶待检修时确定后更换阀门 阀位显示不准确，阀门实际未现象 ⑵停车疏通进出口管 ⑷更换触媒 氯化氢窜入乙炔管 氯化氢压力比乙炔压力高 第 19页 共 24页

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开或开得过小 ⑴氯化氢压力低，纯度低 4 乙炔过量 ⑵氯化氢与乙炔配比不当 和压力 ⑴通知盐酸提高氯化氢纯度⑴配比失调，氯化氢剩余量小 ⑴调整好配比 组合塔出口温度 5 偏低 ⑶氯化氢纯度偏低 ⑶提高氯化氢纯度 ⑵水量过大 ⑵关小进水量

第八章 工艺计算

1 物料衡算

本次设计产量为年产量为10万吨氯乙烯.每年工作时间按300天计算,即300×24=7200小时

乙炔纯度为99%,氯化氢纯度是99%,产品中氯乙烯纯度是99.7%.高沸物产率是0.4%:其中二氯乙烷为70%,二氯乙烯29%,乙醛为1%.乙炔转化率98%

表4 －１ 产品消耗定额

乙炔 盐酸 0.429t 0.68t 第 20页 共 24页

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催化剂 烧碱

取衡算基准 1h

每小时生产氯乙烯的量是:

(105×1000)/(300×24×62.5)=222.22kmol/h 每小时生产氯乙烯的质量 222.22×62.5=13888.9?/h (1)主反应

CH?CH?HCl?CH2?CHCl 摩尔质量 26 36.5 62.5 (2)副反应

CH2?CHCl ? CH3?CHCl20.2t 6t

摩尔质量 62.5

93 99.7%的氯乙烯=13847.23 kg/h

实际参加反应的乙炔5958.34×0.98÷26×0.99=222.34 kmol/h 实际参加反应的乙炔的质量为 5958.34×0.98×0.99=5780.78kg/h 没有参加反应的乙炔的质量为5958.34－5780.78=177.56 kg/h 生成的氯乙烯是 222.34 kmol/h

参加副反应的氯乙烯是 222.34－221.55=0.79kmol/h

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其质量是 0.79×99=78.21 kg/h 参与反应的盐酸包括两部分 主反应为222.34 kmol/h 副反应为0.79 kmol/h 总反应的质量为

223.13×36.5=8144.245 kg/h 没有参与反应的盐酸为

9444.45－8144.245=1300.0 kg/h 另外的高沸物为氯乙烯。

物料衡算表 组成 乙炔 氯化氢 二氯乙烷 氯乙烷 合计 进料 5958.34 9444.45 0 0 15403.0 出料 177.56 1300.2 13847.23 78.21 15403.0

第九章 氯乙烯合成岗位应急预案

1 停水、电、气等紧急现象及处理

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1.1 仪表自动控制系统突然停电、停气或仪表失灵时，应立即打开手动系统，改为手动操作，关闭自动控制系统，同时通知中控岗位联系仪表工及有关单位检查修复。

1.2 如突遇停水，应立即联系中控通知乙炔车间氯化氢工段及有关岗位停车。 1.3 管理、维护要求及安全注意事项

1.3.1 要求本岗位人员对本岗位工艺熟悉，严格按照车间岗位操作规程进行操作，对班长以及车间领导的要求严格执行，对本岗位严格巡检，发现问题及时进行处理，不能处理的通知班长联系车间领导在决定怎么处理； 1.3.2 定期对车间设备进行维护、保养，控制跑、冒、滴、漏，严禁对设备用铁器进行敲打，维修设备时必须保证该设备与系统断开且维护期间无安全隐患，电气设备进行维护、保养时，严禁带电工作。

1.3.3 在正常生产和检修当中，当皮肤或者眼睛受到单体、HCL气体或者液态单体、二氯乙烷等污染时，应立即用大量清水进行冲洗后送到医院救治。

1.3.6 遇到酸性化学烧伤或者碱性烧伤立即进行现场救治后送医院进行处

1.3.7 氯乙烯中毒时，在保护好个人安全的前提下，立即将中毒人员移至空旷处，待中毒人员情况稳定后，送医院进行进一步处理。

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致谢

本论文在xxx导师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识、严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，朴实无法、平易近人的人格魅力对本人影响深远。不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。在写论文的过程中，遇到了很多的问题，在老师的耐心指导下，问题都得以解决。所以在此，再次对老师道一声：谢谢！ 时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。离校日期已日趋渐进，毕业论文的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！在此我向xxxx学校xxxxxxx专业的所有老师表示衷心的感谢，谢谢你们三年的辛勤栽培，谢谢你们在教学的同时更多的是传授我们做人的道理，谢谢三年里面你们孜孜不倦的教诲！

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