终极版- 电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程

沧州职业技术学院

毕业设计（论文）手册

沧州职业技术学院教务处编印

沧州职业技术学院毕业论文

电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程

2012 届 化学工程 系 专 业 应用化工技术 学 号 学生姓名 指导教师

完成日期 2012年 月 日

毕业论文评语及成绩

学生姓名 毕业论文 题目 指导教师姓名 指导教师评语： 答辩小组意见： 答辩小组组长签字： 年 月 日 成绩： 系主任签字： 年 月 日 XXX 专业 应用化工技术 班级 化 工XX 学号 电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程 指导教师职称

毕业论文任务书

题目 专业 应用化工 所在系 一、论文内容 以学生所在实习单位为基本依据，要求学生熟练掌握本企业现行工艺状况及国内外最新发展动态，发现企业在工艺发展方面所存在的问题，提出问题的症结所在，设计并给出改进方案。可以是针对某一问题或某几个问题，提出自己的建议、措施和设计，并要求对企业在节能、自动化控制和可持续发展等方面提出自己的大胆设想。 二、基本要求 1、学生的论文应完全符合沧州职业技术学院《毕业论文手册》的要求。 2、论文应有一定的篇幅和深度，不能随便应付。正文字数不少于3000字。 3、论文的进度应严格按照任务书中的规定，不得无故拖延。 4、学生可通过各种方式（如QQ聊天，电话，邮件，会面等）多与指导教师联系，以使老师能及时掌握学生论文写作的进度和发现问题。 5、学生不得以任何理由不参加毕业论文的各个环节，否则成绩一律按不及格处理。 三、主要技术指标 1、从清洁生产的角度,对企业中所存在的能源消耗、污染等问题进行析。 2、根据我们所学习知识,对企业中所存在缺陷问题进行设计，给出切实可行的方案。 3、从自动化控制角度，提出企业存在的自控水平现状及发展空间。 4、上网或通过查阅一些资料,了解对企业的“三废”治理的一些整治措施。 四、应收集的资料及参考文献 1、应收集企业现有产品的工艺流程，从而掌握企业的整体生产情况。 2、应收集企业现有节能与污染治理的现状及其治理的成效。 3、查阅各种生产工艺、节能及自动化控制等方面的书籍、文献。 五、进度计划 1、1月15下达任务书，布置任务。 2、2月份为收集各种资料、查阅资料的阶段，为编写论文做准备。 3、3月份是具体的研究时间。 4、4月1日到4月25日为成文时间。 5、5月7日返校，完成论文的最后定稿，装订，答辩等环节。 教研室主任签字

电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程 班级 化工XX 学生姓名 导师职称 化学工程系 导师姓名 时间 年 月 日

毕业论文开题报告

题目 专业 应用化工技术 电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程 班级 化工XX 学生姓名 一、文献综述 氯乙烯是生产聚氯乙烯的主要原料。在国内,考虑到石油资源不足,价格较高，而电石资源丰富,所以大部分工厂都采用电石法制取氯乙烯。本次详细阐明了电石法制取氯乙烯的工艺流程、工艺原理以及对“三废”的利用和处理等 二、研究内容及预期目标 论文题目分析与设计背景、工艺流程的选择与论证、工艺流程的说明、物料的衡算、“三废”的处理和再利用等。 根据论文题目，进行生产实际调研或查阅相关技术资料，选定合理的工艺流程方案和技术数据，并进行详细论述。 三、研究方案 查阅大量相关资料，从互联网上查找相关文献信息，物料的推理计算和工艺流程方案的全方位论证 进行生产实际调研，向资深老员工请教经验从中弥补自己实践不足的缺憾使论文中的提议及设想具有一定的可行性等 四、进度计划 2012.1.17--2012.2.28：翻阅文献，查阅资料 2012.2.19--2012.3.20：实地调研，流程论证 2012.3.21--2012.4.25：设计提纲，编写论文 2012.4.26--2012.5.11：论文修整，论文答辩 指导教师签字 时间 年 月 日

摘 要

本文讲述了我国氯乙烯工业生产技术的发展进程和目前状况，随着国民经济的高速发展，社会需求的增长，刺激了PVC树脂生产的迅速发展，目前全国有生产企业80余家，但规模较小，年产十万吨以上的厂家仅有上海氯碱化工股份有限公司和齐鲁石化总公司。近年我国PVC树脂产量远远不能满足市场的需求，这与我国大部分生产厂家工艺技术落后，VC原料短缺有直接关系。我国相关技术也基本处于比较落后的水平，且相关资源也不够丰富，致使我国有相当一部分生产氯乙烯厂家还是使用的比较落后的乙炔法，但是此方法对于我国目前国情还是有相当大的适应性，虽然它是最古老但最简单的商业生产路线。乙炔法合成氯乙烯曾为我国聚氯乙烯工业的发展做出巨大贡献，至今仍约占我国氯乙烯总生产能力的2/3、产量的1/2以上。目前我国以电石乙炔为原料的聚氯乙烯生产厂共76家，总生产能力124万吨/年[1]。在能源成本愈来愈高以及国内外竞争日益激烈的今天，建立在高能耗电石基础上的乙炔法聚氯乙烯工业正面临严峻考验。

关键词 乙炔；氯乙烯；氯碱；能源；高能耗

目 录

第一章 概述..........................................................................................................................1 1.1 氯乙烯的概述.............................................................................................................1 1.2 氯乙烯单体合成工艺路线…………….………………………...…….........….…...1 1.2.1乙炔路线………………….……………………………......….…….....….…….1 1.2.2乙烯路线…………………….……………………………..………...………….2 第二章 氯乙烯的理化性质…………….…….……….…………………….......................3 2.1 氯乙烯的理化性质………………….……….……………………….......................3 2.1.1 理化性质..............................................................................................................3 2.1.2 反应方程式…………………….……..……………………………………..….3 2.1.3 稳定性与反应性………………....…………………………………………..…3 2.2 氯乙烯的储存管理.....................................................................................................3 2.3 氯乙烯的主要用途.....................................................................................................3 第三章 氯乙烯合成方法的选择.………………….……………..…………..……………4 3.1 氯乙烯的各种合成方法概述………….……….……………………..…………….4 3.1.1 电石乙炔法………...………………….…………………………..……………4 3.1.2 二氯乙烷法………...……………….…………………………..………………5 3.1.3 乙烯氧氯化法……...……………….…………………………………………..5 3.2 电石乙炔法合成氯乙烯介绍…………….…………………………..…..…………5 第四章 电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程的设计与绘制……………………..…........7 4.1 反应热及时移出……...…………………………….……………………..…...…....7 4.2 反应器型式……...………………………………….……………………….............7 4.3 发挥催化剂床层的效率，提高处理量…………….…………………….…….......7 4.4 电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程及叙述……….…………………..……….….7 第五章 电石乙炔法合成氯乙烯的工艺指标……….....………....………………...….….9 第六章 电石乙炔法合成氯乙烯的操作过程……………..………………………..……11 6.1 系统开车及准备…………………………………….………………………..……11 6.1.1 初始开车或检修后开车前准备……...……….….…………………………...11 6.1.2 正常开车开车前准备……………….…...……….……………………...……12 6.2 开车操作步骤……………………………………….……………………………..12

6.3 系统正常操作……………………………………….……………………………..13 6.4 系统正常停车操作………………………………….………………..……………14 6.5 系统紧急停车步骤………………………………….……………………………..15 6.6 停车后处理………………………………………….…………………………..…15 第七章 电石乙炔法合成氯乙烯的主要设备………………..…………………………..16 第八章 电石乙炔法合成氯乙烯工艺的不正常情况及处理方法…………………....…17 第九章 电石乙炔法合成氯乙烯工艺的计算…………….…………………...…………18 第十章 电石乙炔法合成氯乙烯工艺流程中的应急预案….……………………..….…20 10.1 停水、电、气等紧急现象及处理方案…………….....…………………..…..…20 10.2 氯乙烯泄漏的应急处置方案…………….....................…………………..…..…20 第十一章 电石乙炔法合成氯乙烯工艺流程中的防危害措施…………………………21 11.1 防火防爆的措施………………………………….....……………………………21 11.1.1 设备过热大致有以下几种………...……….….………………………….…21 11.1.2 应采取的救援措施………………...……….…………………….….………21 11.2 防静电，防雷的措施………....……………….…………………………………21 第十二章 电石乙炔法合成氯乙烯工艺流程中三废的处理情况………………………23 12.1 电石渣的处理…………………………………….………………………………23 12.2 电石渣上清液的处理………………………….…………………………………23 12.3 热水的综合利用……………………………….…………………………………23 12.4 尾气的回收利用……………………………….…………………………………23 12.5 转化水洗塔水的回收利用…………………….……………………………....…24 结 论…………………………………………………………………………………..…25 参考文献……………………………………………………………………………..……26 致 谢……………………………………………………………………………….….…27

沧州职业技术学院毕业论文 第一章 概论

1.1 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。而新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流程。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

[2]

。

1.2 氯乙烯单体合成工艺路线

1.2.1 乙炔路线

原料为来自电石水解产生的乙炔和氯化氢气体，在催化剂氧化汞的作用下反应生成氯乙烯。

具体工艺为：从乙炔发生器来的乙炔气经水洗一塔温度降至35℃以下，在保证乙炔气柜至一定高度时，进入升压机组加压至80kpa·G左右，加压后的乙炔气先进入水洗二塔深度降温至10℃以下，再进入硫酸清净塔中除去粗乙炔气中的S、P等杂质。 最后进入中和塔中和过多的酸性气体，处理后的乙炔气经塔顶除雾器除去饱和水分，制得纯度达98.5%以上，不含S、P的合格精制乙炔气送氯乙烯合成工序。

1

沧州职业技术学院毕业论文 乙炔法路线VCM 工业化方法，设备工艺简单，但耗电量大，对环境污染严重。目前，该方法在国外基本上已经被淘汰，由于我国具有丰富廉价的煤炭资源，因此用煤炭和石灰石生成碳化钙电石、然后电石加水生成乙炔的生产路线具有明显的成本优势，我国的VCM 生产目前仍以乙炔法工艺路线为主。乙炔与氯化氢反应生成可采用气相或液VCM相工艺，其中气相工艺使用较多[3]。

1.2.2 乙烯路线

乙烯氧氯化法由美国公司Goodrich 首先实现工业化生产，该工艺原料来源广泛，生产工艺合理，目前世界上采用本工艺生产的产能VCM约占总产能的VCM 95%以上。

乙烯氧氯化法的反应工艺分为乙烯直接氯化制二氯乙烷（EDC）、乙烯氧氯化制EDC和EDC裂解3个部分，生产装置主要由直接氯化单元、氧氯化单元、EDC裂解单元、EDC 精制单元和VCM单元精制等工艺单元组成。乙烯和氯气在直接氯化单元反应生成EDC。乙烯、氧气以及循环的HCI在氧氯化单元生成EDC。生成的粗EDC在EDC精制单元精制、提纯。然后在精EDC 裂解单元裂解生成的产物进入VCM单元，VCM精制后得到纯VCM产品，未裂解的EDC返回EDC精制单元回收，而HCI则返回氧氯化反应单元循环使用。直接氯化有低温氯化法和高温氯化法；氧氯化按反应器型式的不同有流化床法和固定床法，按所用氧源种类分有空气法和纯氧法；EDC裂解按进料状态分有液相进料工艺和气相进料工艺等。具有代表性的Inovyl工艺是将乙烯氧氯化法提纯的循环 EDC和VCM直接氯化的 EDC在裂解炉中进行裂解生产VCM 。HCI经急冷和能量回收后，将产品分离出 HCI（循环用于氧氯化）、高纯度VCM和未反应的EDC（循环用于氯化和提纯）。来自VCM装置的含水物流被汽提，并送至界外处理，以减少废水的生化耗氧量（BOD）。采用该生产工艺，乙烯和氯的转化率超过98%，目前世界上已经有50多套装置采用该工艺技术，总生产能力已经超过470万吨/年[4]。

本论文采用乙炔路线生产氯乙烯单体。

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沧州职业技术学院毕业论文 第二章 氯乙烯的理化性质、储存管理和用途

2.1 氯乙烯的理化性质

2.1.1 理化性质

氯乙烯 ： CH2=CHCI 分子量 62.50，无色有醚样气味的气体，液体的密度0.912lg／cm3。沸点-13.9℃，闪点-17.8℃，冷凝点-159.7℃，自燃点472℃，临界温度142℃，临界压力55.2Pa。相对密度（水=1）：0.91，微溶于水，在水中的溶解度是0.001g／L。易溶于乙醇、乙醚、丙酮等多数有机溶剂。易聚合，能与丁二烯、乙烯、丙烯、内烯腈、醋酸乙烯、两烯酸酯和马来酸酯等共聚。易燃易爆，与空气混合能形成爆炸性混合物，爆炸极限3.6-26.4％。遇明火、高温有燃烧爆炸的危险[5]。

2.1.2 反应方程式

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+HCI→C3H2Cl+124.8KJ/mol

2.1.3 稳定性与反应性

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。

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。 3. 避免接触条件避免受热、光照和接触空气与潮气。

2.2 氯乙烯的储存管理

储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与氧化剂分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储存区应备有泄漏应急处理设备等。

2.3 氯乙烯的主要用途

主要用于生产聚氯乙烯，并能与醋酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯酸酯、偏二氯乙烯

（1,1-二氯乙烯）等共聚，制得各种性能的树脂。此外,还可用于合成1,1,2-三氯乙烷及1,1-二氯乙烯等。

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沧州职业技术学院毕业论文 第三章 氯乙烯合成方法的选择

3.1 氯乙烯的各种合成方法概述

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, 所有的氯乙烯装置均与聚氯乙烯装置配套建设, 完全一体化。氯乙烯的生产工艺经历了多年的工业生产和工艺改造后, 形成了4 种主要的生产工艺：电石乙炔法、二氯乙烷法、乙烯氧氯化法和平衡氧氯化法[6]。

3.1.1 电石乙炔法

电石乙炔法是最早的氯乙烯生产方法。它主要利用乙炔和氯化氢为原料,用氧化汞做催化剂进行加成反应,生成氯乙烯。

CH?CH?HCl?CH2?CHCl

其优点是工艺成熟、简单, 设备投资低, 但由于采用电石作为原料, 需要消耗大量电能, 使氯乙烯成本上升,反应中所用的催化剂对环境的污染严重。电石乙炔法在世界上已基本被淘汰, 但这是我国目前主要的氯乙烯生产方法。

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沧州职业技术学院毕业论文 3.1.2 二氯乙烷法

二氯乙烷法是以乙烯为原料与氯气反应生成二氯乙烷( E D C) , 然后由二氯乙烷热裂化制备氯乙烯的方法。该法的副产物是HCI , 如果不加以利用,生产成太高。与电石乙炔法联合起来可以解决HCI 问题。但这种方法既不能完全向石油天然气化工方向转化,又不能完全摆脱电石乙炔法, 所以没有发展前途。

3.1.3 乙烯氧氯化法

氧氯化法是对利用氯化氢合成有机物的这一类反应的总称。乙烯氧氯化法的化学反应方程式为:

CH2?CH2?Cl2?CH2ClCH2Cl；ClCH2CH2Cl?CH2?CHCl?HCl

这3种氯乙烯生产工艺中, 除了第一种生产工艺走的是电石路线外,后三种生产工艺均属于石油路线( 即以石油或石油产品为原材料生产氯乙烯)。目前在我国, 除齐鲁石化、上海氯碱总厂、北京化工二厂和天津大沽化工厂四家较大的氯乙烯生产企业采用了以乙烯为原料的平衡氧氯化法,天津乐金公司直接以进口的氯乙烯为原料外,其余厂家均是电石乙炔法, 乙炔法生产氯乙烯占氯乙烯总生产能力的63.4%。电石路线由于存在耗电量大, 成本高以及环境污染严重等问题, 正在被世界各国所淘汰，而石油路线则由于成本低、质量高、污染小、易于大规模生产等优点, 成为目前世界上比较通用的生产工艺。但是, 随着石油资源的日益枯竭以及氯乙烯的需求不断增加, 必须有新的氯乙烯生产工艺的诞生。石油和天然气通常是相伴而生, 在石油和天然气当中,石油的应用非常广泛, 而天然气虽然有极丰富的贮藏量, 但其在化学工业上的应用还远远赶不上石油。如何使天然气替代或部分替代石油在国民经济中的作用, 是人们一直关注的课题。尤其是随，着石油资源的日益减少和天然气资源的大量发现,天然气的转化和利用越来越受到人们的重视。在这种情况下, 很自然想到用天然气、油田气中的乙烷来取代石油中的乙烯, 用于氯乙烯的生产。因此,电石法合成氯乙烯在国内还可以生存相当长时间[1]。

本论文采用电石乙炔法生产氯乙烯单体的生产工艺流程。

3.2 电石乙炔法合成氯乙烯介绍

最老也是最简单的商业路线是用无水氯化氢在活性炭作载体的氯化汞催化剂上

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沧州职业技术学院毕业论文 面通过乙炔气相加成生成氯乙烯单体。同其它氯乙烯路线相比，该工艺反应简单，收率高，因此可做简单的产品净化，没有大量的废物处理问题，其基建和运营成本低于氧氯化法路线。通过氢气和氯气的反应，在现场可获得无水氯化氢。乙炔进行烘干，然后通过碳床，脱除催化剂毒素（如硫化物）。无水氯化氢、净化过的乙炔和循环气一起用反应器排出物通过间接热交换预热，并送到转化器。每个反应器都是管间走导热的多管热交换器，去除反应放热，然后在外部热交换器中产生蒸汽。反应管装满了催化剂粒料，粒料由负载在活性炭载体上10重量百分比的氯化汞组成。反应器通常在90到140摄氏度（取决于催化剂活性）和1.5—1.6大气压力下运行。在每个反应器中每一反应物的转化率为98%—99%。反应器排出物由氯乙烯、副产品以及未反应的乙炔和氯化氢组成，通过与反应器进料进行间接交换冷却，然后用水和碱洗涤。产品气经过压缩、冷却，连同冷凝的氯乙烯和氯化的烃副产品送往汽提塔。汽提塔底部的粗氯乙烯在后处理塔内提纯，脱除重的氯化有机物和乙醛以便另行处置。氯乙烯汽提塔的塔顶馏出物进入另一个吸收器—汽提塔系统，乙炔和氯化氢循环到反应器，轻的氯化烃类送去焚化[7]。

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沧州职业技术学院毕业论文 第四章 电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程的设计与绘制

4.1 反应热及时移出

反应是放热反应，局部过热会影响催化剂的寿命(HgCl2升华，使其活性下降)。

因此，在反应过程中，必须及时地移出反应热。

4.2 反应器型式

工业上经常采用多管式的固定床氯化反应器，管内盛放催化剂。

经过干燥和已经净化的乙炔和氯化氢的混合气体，自上而下地通过催化剂床层，进行反应，管外用加压的循环热水进行冷却。

4.3 发挥催化剂床层的效率，提高处理量

反应是放热反应，乙炔的空速大，则有局部过热现象(热点温度)，因此，乙炔的空速也受到限制。

如果整个床层温度都接近最佳的允许温度，就可以充分发挥催化剂床层的效率：采取分段进气、分段冷却和适当调整催化剂活性等方法，可以使床层温度分布得到改善，乙炔空速可以提高，因而催化剂的生产能力也可以显著提高。

4.4 电石乙炔法合成氯乙烯的工艺流程及叙述

HCI—→ HCI缓冲罐—→ HCI预冷器+乙炔沙封—→ 混合器—→ 石墨冷却器—→ 多孔过滤器—→ 预热器—→ 转化器—→ 除汞器—→ 冷却器—→ 水洗组合塔—→ 碱洗塔—→ 汽水分离器—→ 机前冷却器—→ 单压机—→ 机后冷却器—→全凝器—→ 水分离器—→ 低塔加料槽—→ 低沸塔—→ 高沸塔—→ 成品冷却器—→ 单体贮槽贮存

乙炔加氯化氢制氯乙烯的工艺流程叙述（如图4-1所示）：

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沧州职业技术学院毕业论文

1-混合器；2-反应器；3-水洗塔；4-碱洗塔；5-干燥器；6-冷凝器；7-气液分离器； 8-冷凝蒸出塔；9-氯乙烯塔 来自乙炔工段的乙炔气经乙炔砂封与来自氯化氢工段的氯化氢气体以1:1.05~1.1配比进入混合器，混合后的气体经两组石墨冷却器冷却后进入除雾器进一步脱水，脱水后的混合气进入预热器，开温后的混合气体进入装有绿化汞触媒的一组反应转化器进行第一次转化，经过初步转化的混合气体再进入二组转化器，（乙炔转化率可达到99%左右，副产物1,1-二氯乙烷的生成量约为1%左右）。反应后的粗氯乙烯进入脱汞罐脱汞后进入除沫冷却器降温，降温后进入制酸塔，回收气体中的氯化氢进入水洗塔，然后进入碱洗塔，然后经除沫器，一部分进入气柜一部分进入压缩机，压缩后的气体进入全凝器（反应气体经过水洗和碱洗，除去氯化氢等酸性气体），并且用固体KOH进行干燥，再经过冷凝冷却，得到粗氯乙烯凝液，没有冷却的气体进入尾气回收系统达标后排放[8]。

全凝器和尾气冷凝器冷凝下来的氯乙烯液体进入粗单体贮槽，除水后氯乙烯液体进入低沸塔，塔釜再沸器用热水加热塔顶，用0度水降温冷却除去低沸物的粗氯乙烯液体进入高沸塔，塔釜再沸器用热水加热塔顶，用0度水冷却气态氯乙烯进入成品冷凝器，用0度水冷凝成液体氯乙烯，成品氯乙烯进入单体贮槽贮存。

图4-1乙炔加氯化氢制氯乙烯的工艺流程 8

沧州职业技术学院毕业论文 第五章 电石乙炔法合成氯乙烯的工艺指标

氯乙烯合成的工艺指标（如表5-1所示）：

表5-1工艺生产控制指标和频次

序号 单位 PH值 乙炔气冷却器排＞7 污口 乙炔除雾器 ℃ 体出口温度 ＜12 出口管 工 操作混合器出口气体温度 3 高限报警 ℃ 25 ＜35 工 混合器出口管 操作工 1次/小时 D 工 操作检测者 操作检测 频次 1次/小时 1次/小时 1次/小时 分类 项目名称 指标 检测点 1 乙炔气水封PH值 D 二级乙炔气冷却器气2 D B 4 Ⅰ级混合气冷却器气体出口温度 ℃ -4～-8 1#2#石墨冷却器 操作气体出口 工 1次/小时 A Ⅱ级混合气冷却器气5 体出口温度 ℃ -14～-17 3#4#石墨冷却器气体出口 操作工 1次/小时 A 6 活化石墨冷却器出口温度 ℃ -7～-10 活化石墨冷却器出口 操作工 1次/小时 D 9

沧州职业技术学院毕业论文 7 混合气含HCI 预热器出口气体温% 49～51 Ⅱ级除雾器 出口管 预热器出口管 操作工 操作1次/2小时 1次/小时 1次/小时 1次/小时 1次/小时 1次/4小时 1次/小时 1次/小时 1次/小时 C 8 度 转化器最高温度 组合塔气相 ℃ ＞75 连续两点工 操作B 9 ℃ ≤180℃ ≤20 转化器热电偶 组合塔气相 工 操作工 操作工 操作工 操作工 操作工 操作工 D 10 进口温度 组合塔气相 ℃ 进口管 组合塔气相 A 11 出口温 组合塔下酸浓度 ℃ 12～45 出口管 组合塔下酸管 组合塔前31%酸管 [9]C 12 % 31±2 B 13 进组合塔31%酸 ℃ 10～18 C 14 进组合塔19%稀酸 ℃ ≤20 22%稀酸进组合塔管线管 水洗塔下酸管 C 15 水洗塔下酸浓度 % ≤8 A 碱洗16 塔A NaOH % Na2CO3 5～10 碱洗塔A出口管 ＜8 分析工 1次/4小时 C 17 碱洗塔B NaOH % Na2CO3 8～15 碱洗塔B出口管 ＜8 分析工 1次/4小时 C A--重要记录指标 B--般记录指标 C--观察记录指标 D--观察不记录指标

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沧州职业技术学院毕业论文 第六章 电石乙炔法合成氯乙烯的操作过程

6.1 系统开车及准备

6.1.1 初始开车或检修后开车前准备

1. 检查所属设备、管道、阀门、电器、仪表是否完好可用。

2. 系统试压合格后按计划用氮气置换设备、管线里的空气。当取样分析含氧≤3%则为置换合格。

3. 按计划串、并联主属管线及岗位设备。

4. 打开一、二级乙炔冷却器、氯化氢冷却器、混合气换热器冷却水进、出口阀门；打开废酸冷却器、氯乙烯冷却器、脱酸塔酸冷却器、组合塔酸冷却器、水洗塔冷却器冷却水进、出口阀；打开盐酸常规解析去组合塔稀酸冷却器冷却水进、出口阀；打开盐酸深度解析解析塔顶二级冷却器和去水洗塔稀酸冷却器冷却水进、出口阀。通知冷冻站送7℃冷却水。

5. 打开盐酸常规解析塔顶HCI冷却器、稀酸冷却器循环水进出口阀；打开深度解析HCI一级冷却器、蒸汽冷凝器的循环水进、出口阀；通知冷冻站送循环水。 6. 打开混合气冷却器、活化HCI冷却器盐水进、出口阀；通知冷冻站送-35℃水，当冷却器内盐水灌满后，关闭盐水上水气动阀。

7. 打开车间蒸汽阀，排出蒸汽管线内的蒸汽冷凝水后关闭。

8. 打开合成热水槽、精馏热水槽软水阀，通知公用工程送软水。同时打开蒸汽阀给软水升温。

9. 保持热水槽体积在3/4以上以及热水温度在80℃以上，逐个打开转化器循环热水补水、溢流阀，通过合成热水泵，向固定床式转化器内送循环热水，将转化器内热水补满。

10. 开启预热器热水进、出口阀。使预热器内热水循环。 11. 固定床式转化器触媒活化完毕（单台活化）。

12. 将脱酸塔酸罐液位加至罐液位2/3以上，启动脱酸塔循环泵打循环

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沧州职业技术学院毕业论文 13. 将组合塔液位加至塔液位2/3以上，启动组合塔循环泵打循环。 14. 将水洗塔水液位加至塔液位2/3以上，启动水洗泵将水洗塔水打循环。 15. 操作碱洗塔碱液进行单对单循环。

16. 适当调节开启小部分已活化固定床式转化器气相进口阀，打开固定床式转化器气相出口阀。

6.1.2 正常开车开车前准备

1. 检查所属设备、管道、阀门、电器、仪表是否完好可用。 2. 按计划串、并联主属管线及岗位设备。

3. 根据情况操作脱酸塔、组合塔、水洗塔和碱洗塔，使脱酸塔、组合塔、水洗塔和碱洗塔内酸、碱液体通过泵打循环。

6.2 开车操作步骤

1. 接到指令，确认氯化氢纯度合格，不含游离氯后，逐步打开氯化氢小流量计前、后阀门，预热器进口阀，由中控人员开启混合气冷却器盐水气动阀，联系中控通知盐酸车间送气。

2. 通过化验室，要求分析工在现场检测氯化氢总管是否含游离氯。如含游离氯，则关闭氯化氢小流量计前、后阀门，要求盐酸车间用氮气置换氯化氢总管（对置换的HCI吸收制成盐酸储存到废稀酸储槽），同时打开放空阀。通过分析工作样至无游离氯后，通知盐酸岗位关氮气阀门，同时关闭放空阀，要求盐酸车间提高HCI总管压力。

3. 待氯化氢气体总管压力上升后，开预热器出口阀，打开固定床式转化器出口阀门，适当开启转化器的进口（初始开车时逐步并入活化好的固定床式转化器），开脱汞器气体进、出口阀，开氯乙烯冷却器进、出口阀，开碱洗塔后放空阀，开大脱酸塔进水阀。

4. 将氯化氢气体流量控制在1000m3/h以内，通过化验室分析氯化氢纯度，当氯化氢纯度＞93%且不含游离氯时，通知送乙炔气体（如刚开车氯化氢作样纯度＞80%，且不含游离氯也可通知乙炔送气）。

5. 打开乙炔放空管，取样分析，当乙炔气纯度＞80%、含O2小于3%且不含硫、

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沧州职业技术学院毕业论文 6. 磷后并入系统。将氯化氢流量控制在1000m3/h左右，待乙炔总管压力比氯化氢总管压力高出10Kpa以上时，打开乙炔气动阀小调节阀前、后阀门，手动调节开启乙炔气动阀，将乙炔气动阀调至一个较小的阀位，保持乙炔总管压力比氯化氢总管压力高出5Kpa以上；在碱洗塔放空处取样，当粗氯乙烯纯度＞80%时（如因设备温度、系统阻力原因，原始开车时根据实际情况粗氯乙烯纯度＞60%也可通入气柜），打开气柜合成水封罐进出口阀，打开碱洗塔去气柜的阀门，关闭碱洗塔后的放空阀，向气柜送气。通知开车完毕，同时要求化验室抽取固定床式转化器样，根据固定床式转化器样检测结果，调节乙炔气动阀，逐步将乙炔、氯化氢分子配比控制在1：1.02～1.1范围内。

7. 当二组固定床式转化器样接近正常指标后，根据使用情况确定是否使用脱酸塔。如果不需要使用脱酸塔，则关闭向脱酸塔内补水阀，停脱酸塔循环泵，将脱酸塔与系统断开。

8. 在保证系统指标合格的条件下，根据系统状况逐步提高乙炔和氯化氢的流量（注：流量在1000 m3/h以下时，打开小流量计前后阀门，关闭总管大阀门，使用小流量计，待流量到达1000 m3/h时，打开总管大阀门，使用大流量计显示，关闭小流量计前后阀门）。

9. 将脱酸塔和组合塔副产的盐酸送入盐酸脱析系统的成品酸罐内，当系统开车稳定后且成品酸罐液位到1m后，开盐酸常规解析系统。当19%-22%稀酸罐内液位达到1/2后，开盐酸深度解析系统，同时调节常规盐酸解析系统成品酸上酸量和19%-22%稀酸回组合塔量以及盐酸深度解析19%-22%稀酸上酸量和1%酸回水洗塔量，稳定生产。

10. 控制组合塔气相进口温度≤25℃，出口温度控制小45℃，进组合塔19%-22%，稀酸温度≤20℃，出塔盐酸浓度≥31%，水洗塔下酸浓度≤8% ，深度解析废水浓度≤2%。根据化验室做的31%酸样、水洗含酸样、深度解析废水样及时调节组合塔补水、补19%稀酸量，控制好31%酸浓度[10]。

6.3 系统正常操作

1. 按时进行废水、酸水排放。

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沧州职业技术学院毕业论文 2. 每小时检查固定床式转化器下酸视镜下酸情况，判断固定床式转化器是否有泄漏；（刚开车时每隔四个小时用测温仪测出固定床式转化器上部封头及气相出口管温度，结合微机显示，根据反应情况，调整固定床式转化器的进气量和热水循环量，待系统正常后停止测量）。

3. 每小时用比重计测量组合塔下酸浓度和水洗塔下酸浓度，结合化验室做样和微机显示组合塔各节温度，及时调节流量计水量，调整组合塔和水洗塔补水量。 4. 通过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。

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[10]。

6.4 系统正常停车操作

a. 接停车通知后，联系岗位人员做好停车准备。 b. 停盐酸常规解析系统和盐酸深度解析系统。

c. 接停车通知后，关闭混合器乙炔入口阀，关闭乙炔气动阀及其前后阀门。 d. 关闭上述阀门后，通知盐酸车间停车，待HCI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。 e. 通知停车完毕。

f. 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。

g. 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。

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、

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沧州职业技术学院毕业论文 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[10]。

6.5 系统紧急停车步骤：

1. 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。

2. 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。 3. 关闭粗VC冷却器进口阀，关闭碱洗塔出口阀，通知已紧急停车完毕。

6.6 停车后处理

1. 按停车目的要求，对系统或局部进行排气或保持正压。

2. 因其它因素引起的暂时正常停车或紧急停车，系统固定床式转化器需保持正压，维持原状，待命开车。

3. 如需检修或其它原因系统排气的，则要进行系统排气。

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。

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沧州职业技术学院毕业论文 第七章 电石乙炔法合成氯乙烯的主要设备

氯乙烯合成的主要设备有（如表7-1所示）：

表7-1主要设备一览表

设备名称 乙炔砂封 HCI冷却器 混合器 混合气冷却器 混合气换热器 混合气预热器 设备规格 φ1800×2616 mm φ1600×3987 换热面积417m φ1500×5571mm 钢衬塑 将有乙炔车间送来的乙炔和由盐酸车间送来的HCI混合均匀 YKB160-240m 22材质 碳钢 作用 防止由于合成岗位由于过氯而引起的火灾蔓延到乙炔车间 石墨 将HCI气体降温，除去过饱和的盐酸 石墨 将由混合器混合后的混合气在深冷条件下降温，再次脱析混合气中的水分 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，使之达石墨 到在转化的基本温度 通过触媒的催化，将HCI和乙炔转化为氯碳钢 乙烯气体 将固定床式转化器反应出来的高温粗氯乙YKB160-240m2 石墨 YKB160-400m 2固定床式 φ3200×2986，换热转化器 粗氯乙烯气体冷却器 脱酸塔 φ2300×12321mm YKB160-240m2 面积864m 2石墨 烯气体冷却降温，保证组合塔进口温度尽量低[11] 将粗氯乙烯气体中含有的大量HCI用水物玻璃钢 理吸收，制成31%盐酸 通过物理吸收，将粗氯乙烯气体中含有的少量HCI吸收，净化粗氯乙烯气体 水洗塔 φ2300×12321mm 钢衬塑 16

沧州职业技术学院毕业论文 第八章 电石乙炔法合成氯乙烯工艺的不正常情况及处理方法

氯乙烯合成工艺的不正常情况及处理方法（如表8-1所示）：

表8-1工艺中的不正常现象及处理方法

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流量超负荷 ⑶触媒未充分活化 2 转化率差 ⑷触媒活性差 ⑸原料气纯度低 ⑹HCI、C2H2配比不当 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3 单台固定床式 现象 ⑴翻触媒降阻力 ⑵停车疏通进出口管 ⑶待检修时确定后更换阀门 ⑵降低流量 ⑶适当减慢气流速度 ⑷更换触媒 ⑸通知盐酸、乙炔车间提高HCI、C2H2纯度 ⑹调整配比[12] 氯化氢窜入乙炔管 氯化氢压力比乙炔压力高 转化器流量开不进 ⑶固定床式转化器进出口蝶阀阀位显示不准确，阀门实际未开或开得过小 ⑴氯化氢压力低，纯度低 4 乙炔过量 ⑴通知盐酸提高氯化氢纯度和压力 ⑵氯化氢与乙炔配比不当 组合塔出口温度 5 偏低 ⑵水量过大 ⑶氯化氢纯度偏低 17

⑴配比失调，氯化氢剩余量小 ⑴调整好配比 ⑵关小进水量 ⑶提高氯化氢纯度

沧州职业技术学院毕业论文 第九章 电石乙炔法合成氯乙烯工艺的计算

本次计算产量为年产量为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9-1产品消耗定额

乙炔 盐酸 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)=222.22 kmol/h 每小时生产氯乙烯的质量 222.22×62.5=13888.9 kmol/h

(1)主反应

CH?CH?HCl?CH2?CHCl0.429t 0.68t 0.2t 6t

摩尔质量 CH=CH 26 HCI 36.5 CH2-CHCI 62.5

(2)副反应

CH2?CHClCH3?CHCl2 ?

摩尔质量 CH2-CHCI 62.5 CH3-CHCI2 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

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沧州职业技术学院毕业论文 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 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。

表9-2物料衡算 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 19

沧州职业技术学院毕业论文 第十章 电石乙炔法合成氯乙烯工艺流程中的应急预案

10.1 停水、电、气等紧急现象及处理方案

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，同时有关单位检查修复。

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

定期对设备进行维护、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。

在正常生产和检修当中，当皮肤或者眼睛受到单体、HCI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。

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理。 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[13]。

10.2 氯乙烯泄漏的应急处置方案

消除所有点火源。

根据气体的影响区域划定警戒区，无关人员从侧风、上风向撤离至安全区。建议应急处理人员戴正压自给式空气呼吸器，穿防静电服。液化气体泄漏时穿防静电、防寒服。

作业时使用的所有设备应接地。禁止接触或跨越泄漏物。尽可能切断泄漏源。若可能翻转容器，使之逸出气体而非液体。喷雾状水抑制蒸气或改变蒸气云流向，避免水流接触泄漏物。

禁止用水直接冲击泄漏物或泄漏源。防止气体通过下水道、通风系统和密闭性空间扩散。隔离泄漏区直至气体散尽。

作为一项紧急预防措施，泄漏隔离距离至少为100m。如果为大量泄漏，下风向的初始疏散距离应至少为800m。

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沧州职业技术学院毕业论文 第十一章 电石乙炔法合成氯乙烯工艺流程中的防危害措施

11.1 防火防爆的措施

氯乙烯在合成过程中所产生的可燃物质达到了它的燃点就能引起燃烧。而导线及各种电气设备的绝缘大都是可燃材料。电气设备过热以及电火花、电弧甚至静电都能引起火灾。

11.1.1 设备过热大致有以下几种:

短路电力网中的火灾大都是由短路引起的。短路后电流急剧增加可达正常值的几百倍引起过热。造成短路的原因,一是电气设备或导线失去应有的绝缘能力， 二是在安装检修或操作使用中工作疏忽引起短路。前者有因绝缘老化或局部磨损腐蚀失去绝能力。

过载线路或设备长期国负荷运行。过载后电流增加，时间一长也会引起火灾。

11.1.2 应采取的救援措施：

扑灭电气火灾的方法切断电源。切断电源就切除了电气火灾的来源,同时也减少了救火人员触电的危险,切断电源后还可采用普通的灭火器灭火。切除电源时应尽量做到以下几点电气设备如水淋、烟熏后绝缘程度下降,切断电源时应使用绝缘工具,以防触电。操作时应先断开接触器或断路器切断电深再拉开隔离开关或刀开关。如果采取剪断电线的方法切除电源时,应做到正确剪线。如果条件限制 ,必须带电灭火时应注意做到电气设备起火 ,不能用普通的泡沫灭火剂,只能用干砂覆盖,或用二氧化碳，二氧二溴甲烷或干粉灭火剂,防止人员触电。用四氯化碳灭火器,要防止中毒。因四氯化碳受热,与空气中的作用,会生成有毒的光气COCl2和Cl2，要打开门窗或戴上防毒面具。用二氧化碳灭火时 ,要注意防止冻伤和室息。因二氧化碳是液态的,喷射后,大量吸热可形成达一78.5℃的低温,并隔绝氧气[13]。

11.2 防静电，防雷的措施

电石乙炔法合成氯乙烯过程中为预防雷电、静电对被保护物的破坏 ,必须将防雷防静电设施看成是一个系统工程 ,全方位地进行防范。

低压线路全线采用 电缆直接埋地敷设供电系统 ,在人户端上是否将电缆的金属外皮，钢管接到防雷电感应的接地装置上 。

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沧州职业技术学院毕业论文 采用局部埋地敷设的低压线路 ,检查埋地长度是否与在电缆与架空线连接处是否已装设避雷器以及避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金属架等是否连在一起接地 ,接地电阻是否小于10欧姆。在进出建筑物处是否与防雷电感应的接地装置相连等。

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