年生产10万吨氯乙烯工艺设计项目设计方案.doc

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1、年产10万吨氯乙烯工艺设计项目设计方案第一章绪论1.1聚氯乙烯1.1.1聚氯乙烯性质和用途[1]常温常压下，氯乙烯（vinyl chloride，CH2=CHCl）是无色气体，具有微甜气味，微溶于水，溶于烃类，醇，醚，氯化溶剂和丙酮等有机溶剂中，氯乙烯沸点-13.9℃，易聚合，并能与乙烯、丙烯、醋酸乙烯酯，偏二氯乙烯、丙烯腊、丙烯酸酯等单体共聚，而制得各种性能的树脂，加工成管材、面膜、塑料地板、各种压塑制品、建筑材料、涂料和合成纤维等。近年来世界和中国聚氯乙烯树脂消耗比例分别见表1.1和表1.2。表1.1近年来世界聚氯乙烯树脂消耗比例品种比例/%品种比

2、例/%PVC硬制品管材33PVC软制品薄膜片材13护墙板8地板地砖3薄膜和片材8合成皮革3吹塑制品5电线电缆8其他6其他13合计60合计40表1.2近年来中国聚氯乙烯树脂消耗比例品种比例/%品种比例/%PVC硬制品管材14PVC软制品薄膜片材11护墙板18地板地砖8薄膜和片材15合成皮革7吹塑制品5电线电缆4其他5其他13合计57合计431.2氯乙烯VC1.2．1氯乙烯在国民经济中的地位和作用自1835年法国化学家V.Regnault首先发现了氯乙烯，于1838年他又观察到聚合体，这就是最早的聚氯乙烯。聚氯乙烯自工业化问世至今，六十多年来仍处不衰之势。

3、占目前塑料消费总量的29%以上。到上世纪末，聚氯乙烯树脂大约以3%的速度增长。这首先是由于新技术不断采用，产品性能亦不断地得到改进，品种及牌号的增加，促进用途及市场的拓宽。其次是制造原料来源广、制造工艺简单。产品质量好。在耐燃性、透明性及耐化学药品性能方面均较其它塑料优异。又它是氯碱行业耗“氯”的大户，对氯碱平衡起着举足轻重的作用。从目前世界主要聚氯乙烯生产国来说：一般耗用量占其总量的20～30%。特别是60年代以来，由于石油化工的发展，为聚氯乙烯工业提供廉价的乙烯资源，引起了人们极大的注意，因而促使氯乙烯合成原料路线的转换和新制法以及聚合技术不断地更

4、新，使聚氯乙烯工业获得迅猛的发展。1.2.2我国VC的产需状况及预测1998年我国PVC产量和表观需求量分别为160万吨和317万吨。在世界上产 量仅次于美国（639万吨）、日本（263万吨）居第三位。2000年前后，计划新建和扩建PVC能力至少为88万吨/年，估计此期间大量没有竞争能力的电石法小厂将闲置，所以总产能有可能达220万吨/年水平，其中乙烯法将达134.6万吨/年，从目前占31%上升到61%。1.3氯乙烯制取方法1835年法国人V.勒尼奥用氢氧化钾在乙醇溶液中处理二氯乙烷首先得到氯乙烯。20世纪30年代，德国格里斯海姆电子公司基于氯化氢与乙

5、炔加成，首先实现了氯乙烯的工业生产。初期，氯乙烯采用电石，乙炔与氯化氢催化加成的方法生产，简称乙炔法。以后，随着石油化工的发展，氯乙烯的合成迅速转向以乙烯为原料的工艺路线。1940年，美国联合碳化物公司开发了二氯乙烷法。为了平衡氯气的利用，日本吴羽化学工业公司又开发了将乙炔法和二氯乙烷法联合生产氯乙烯的联合法。1960年，美国氏化学公司开发了乙烯经氧氯化合成氯乙烯的方法，并和二氯乙烷法配合，开发成以乙烯为原料生产氯乙烯的完整方法，此法得到了迅速发展。乙炔法、混合烯炔法等其他方法由于能耗高而处于逐步被淘汰的地位。1.4氯乙烯的合成[2]氯乙烯是由乙炔与氯

6、化氢在升汞催化剂存在下的气相加成的。1.4.1反应机理+124．8kJ/mol（1-6）上述反应实际上是非均相的，分5个步骤来进行，其中表面反应为控制阶段。I外扩散乙快、氯化氢向碳的外表面扩散；II扩散乙炔、氯化氢经碳的微孔通道向外表面扩散；III表面反应乙炔、氯化氢在升汞催化剂活化中心反应发生加成反应生成氯乙烯；IV扩散氯乙烯经碳的微孔通道向外表面扩散；V外扩散氯乙烯自碳外表面向气流中扩散。1.4.2催化剂的选取[15]载体活性炭，升汞对于HCl与C2H2化合生成氯乙烯的反应,要求使用的催化剂具有高活性和高选择性。目前,电石法生产氯乙烯常用的催化剂是

7、以活性炭为载体(孔隙率即吸苯率>=30%,机械强度>90%)浸渍吸附质量分数为10%~12%的氯化汞制备而成的,其具体标准参见(YS/T31-1992氯化汞触媒技术标准)。1.5氯乙烯生产工艺流程简述1.5.1生产工艺流程缓冲器乙炔砂封混合器石墨冷却器多筒过滤器石墨预热器转化器除汞器水洗塔碱洗塔冷却器Ⅱ图1.1生产工艺流程由乙炔工段送来的精制乙炔气，经乙炔砂封，与氯化氢工序送来的氯化氢气体经缓冲罐通过孔板流量计调节配比（乙炔/氯化氢=1/1.05～1.1）在混合器中充分混合，进入石墨冷却器，用-35℃盐水间接冷却，冷却到-14℃±2℃，乙炔氯化氢混合气

8、在此温度下，部分水分以40%盐酸排出，部分则夹带于气流中，进入串联的酸雾过滤器中，由硅油玻璃棉