电石乙炔法生产氯乙烯毕业设计.doc

济源职业技术学院毕业设计（论文） 毕 业 设 计（论 文）(化工系)题 目 电石乙炔法生产氯乙烯 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 完成日期 - 33 -目录摘要 1前言 2第一章　氯乙烯概述 41.1化学品名称 41.2成分组成信息 41.3危险性概述 4第二章氯乙烯生产方法 52.1乙炔氧氯化法生产氯乙烯 52.2电石乙炔法生产氯乙烯 7第三章 乙炔气的制备 83.1 乙炔性质 83.2生产方法 93.3影响因素 10第四章　制备氯化氢 124.1制备方法 124.2盐酸脱吸法生产氯化氢 134.3副产盐酸脱吸法生产氯化氢 14第五章　主要设备 165.1合成部分设备 165.2列管式石墨换热器 175.3吸收部分设备 18第六章氯乙烯制备 216.1工艺流程 216.1.1混合脱水和合成系统 216.1.2净化和压缩系统 226.1.3精馏系统 236.2反应原理 246.2.1混合脱水的目的 246.2.2混合脱水的原理 246.2.3影响脱水效果的因素 256.2.4氯乙烯的合成 25第七章　经济核算和物料衡算 287.1经济核算 287.1.1技术指标的核算 297.2物料衡算 29第八章 环保与废物处理 31总结 32致谢 33参考文献 34摘要氯乙烯的制备在PVC的生产过程中是一个非常重要的环节，它把从氯化氢装置送来的干燥氯化氢气体和从乙炔装置送来的精制乙炔气体在这里合成反应生成粗氯乙烯，并经过脱水、净化、精馏等工序后，制成精制氯乙烯，即单体，用来满足聚合的需要。

本设计主要论述了电石法生产氯乙烯，以及原料气的物理性质和化学性质，以及它的用途；还介绍了生产氯乙烯的主要设备，基本原理和工艺流程（包括脱水系统的工艺流程、合成系统的工艺流程、净化系统的工艺流程、压缩系统的工艺流程、精馏系统的工艺流程、尾气吸附的工艺流程）,并讲述了各岗位的操作安全、工艺控制指标，最后还介绍了生产的“三废”治理，和企业的发展前景和需要关键词：乙炔 氯化氢 氯乙烯 工艺流程 前言聚氯乙烯是一种重要的热塑性树脂，它经过成形加工、改性可以制成软质、硬质、泡沫、纤维等塑料制品性能优良、广范用于塑料管、板、模、片型材、人造革、电缆、绝缘带、地板砖、门框、窗框、玩具、唱片、电器材料及其它日用品根据国家发展规划，今后的聚氯乙烯制品将在农业、建筑、包装、汽车、机电等领域有较多的发展氯乙烯单体是聚氯乙烯聚合成的原料，聚氯乙烯工艺的发展带动了氯乙烯生产工艺的发展早在1835年，法国人Regnauk就发现了氯乙烯，直到1912-1913年，德国化学家F.Klate和E.Zacharis才发现了氛乙烯和聚氯乙烯的工业生产方法，较大规模的乳液聚合则到1935年才由Bitterfeld实现。

1940年，美国的古德里奇公司创建了悬浮聚合，从此以后，聚氯乙烯工业开始发展，1940年，全世界产量为1.1万吨，1950年为22万吨，1960年达145万吨，1970年600万吨，2001年全球具有聚氯乙烯生产能力3310万吨/年(企业180余家)目前世界上聚氯乙烯生产能力年均增速为4.4%按生产工艺看，乙烯石油路线占93%，电石工艺占7%左右现在，美国生产能力最大，为720万吨/年(有生产能力企业14家、工厂27个)其次是中国大陆，生产能力为360万吨/年，再者是日本，生产能力260万吨/年世界聚氯乙烯生产能力整体增速是在减缓，其中欧洲、美洲、大洋洲增长转为缓慢，相反发展中国家却增长较快，尤其是近几年，亚非地区表现明显，预计到2003年前后世界聚氯乙烯生产能力将增至3500万吨/年五十年代以前，聚氯乙烯的原料主要是电石乙炔，战后二十年电石产量有较大增长，到1965年，全世界电石产量达到760万吨，以后由于聚氯乙烯原料的转换，产量降到400余万吨在原料变换初期，曾出现了联合法和烯炔法，联合法以1, 2一二氯乙烷(EDC)裂解制取氯乙烯并副产氯化氢，然后以氯化氢与电石乙炔再合成氯乙烯，两种粗氯乙烯经精制得出聚合用的单体，此法优点在于能利用己有的电石资源和乙炔及合成装置，能够迅速的提高生产能力，缺点则还需利用大量高价电石， 因此不能持久。

烯炔法即是以石脑油裂解得出乙烯、乙炔裂解气，不经分离即直接氯化制取氯乙烯，此法比较起来投资较大，工艺复杂，成本也较高，存在也不久第一套乙烯氧氯化装置是1964年美国肯塔基州建成的古得里奇工艺，由于此工艺成本较低，生产能力强大，得以迅速推广当时出现的乙烯氯化工艺，主要为古得里奇的沸腾床法，美国斯托弗公司的固定床法美国的氯乙烯原料变换到1969年基本完成，这几年中氯乙烯的生产量几乎增大了一倍，日本的原料变换开始于1965年，1972年电石乙炔法基本停止生产此后，出现了以纯氧为原料的氧氯化法，如日本三井东压技术，直接氯化，在沸点下于EDC液相中反应，生成的EDCnyw气相排出，简化了分离、洗涤工艺，热能得以充分利用氧氯化以纯氧为原料，成本比较低，生产装置产量的伸缩性也较大乙烷的一步氧氯化制取氯乙烯工艺己在美国进行了工业性试验，乙烷价格比较低，报道的成本比乙烯氧氛化法还要低，被认为是有广阔前途的工艺但迄今为止，尚未见有大型生产装置建成投产的报道第一章　氯乙烯概述1.1化学品名称 　　化学品中文名称： 氯乙烯 　　化学品英文名称： chloroethylene 　　中文名称： 乙烯基氯 　　英文名称： vinyl chloride 　　分子式： C2H3Cl 　　结构式： CHCl=CH2　分子量： 62.501.2成分组成信息 　　有害物成分 含量 CAS No. 75-01-4氯乙烯 ≥99.99% 1.3危险性概述 　健康危害： 急性毒性表现为麻醉作用；长期接触可引起氯乙烯病。

急性中毒：轻度中毒时病人出现眩晕、胸闷、嗜睡、步态蹒跚等；严重中毒可发生昏迷、抽搐，甚至造成死亡皮肤接触氯乙烯液体可致红斑、水肿或坏死慢性中毒：表现为神经衰弱综合征、肝肿大、肝功能异常、消化功能障碍、雷诺氏现象及肢端溶骨症皮肤可出现干燥、脱屑、湿疹等本品为致癌物，可致肝血管肉瘤 环境危害： 氯乙烯在环境中能参与光化学烟雾反应 　燃爆危险： 本品易燃，为致癌物第二章氯乙烯生产方法2.1乙炔氧氯化法生产氯乙烯乙烯氧氯化法是现在工业生产氯乙烯的主要方法分三步进行(见2-1图)：第一步乙烯氯化生成二氯乙烷；第二步二氯乙烷热裂解为氯乙烯及氯化氢；第三步乙烯、氯化氢和氧发生氧氯化反应生成二氯乙烷 图 2-1 乙烯氧氯化制氯乙烯流程1二氯乙烷合成塔 2贮槽 3脱轻组分塔 4脱重组分塔5热解炉6二氯乙烷淬冷塔7脱氯化氢塔8氯乙烯精馏塔9氧氯化反应塔10水淬冷塔11分层器12吸收塔13解吸塔14脱水塔①乙烯氯化　乙烯和氯加成反应在液相中进行：　　　　　CH2＝CH2+Cl2→CH2ClCH2Cl 采用三氯化铁或氯化铜等作催化剂，产品二氯乙烷为反应介质。

反应热可通过冷却水或产品二氯乙烷汽化来移出反应温度40～110℃，压力0.15～0.30MPa，乙烯的转化率和选择性均在99％以上　　②二氯乙烷热裂解　生成氯乙烯的反应式为：　　　　ClCH2CH2Cl→CH2＝CHCl+HCl 反应是强烈的吸热反应，在管式裂解炉中进行，反应温度500～550℃，压力0.6～1.5MPa；控制二氯乙烷单程转化率为50％～70％，以抑制副反应的进行主要副反应为：　　　　CH2＝CHCl→HC呏CH+HCl　　　　CH2＝CHCl+HCl→ClCH3CHCl　　　　ClCH2CH2Cl→2C+H2+2HCl 裂解产物进入淬冷塔，用循环的二氯乙烷冷却，以避免继续发生副反应产物温度冷却到50～150℃后，进入脱氯化氢塔塔底为氯乙烯和二氯乙烷的混合物，通过氯乙烯精馏塔精馏，由塔顶获得高纯度氯乙烯，塔底重组分主要为未反应的粗二氯乙烷，经精馏除去不纯物后，仍作热裂解原料　　③氧氯化反应　以载在γ－氧化铝上的氯化铜为催化剂，以碱金属或碱土金属盐为助催化剂主反应式为： H2C＝CH2+2HCl+½O2→ClCH2CH2Cl+H2O 主要副反应为乙烯的深度氧化（生成一氧化碳、二氧化碳和水）和氯乙烯的氧氯化（生成乙烷的多种氯化物）。

反应温度200～230℃，压力0.2～1MPa，原料乙烯、氯化氢、氧的摩尔比为 1.05:2:0.75～0.85反应器有固定床和流化床两种形式，固定床常用列管式反应器，管内填充颗粒状催化剂，原料乙烯、氯化氢与空气自上而下通过催化剂床层，管间用加压热水作热载体，以移走反应热，并副产压力1MPa的蒸汽固定床反应器温度较难控制，为使有较合理的温度分布，常采用大量惰性气体作稀释剂，或在催化剂中掺入固体物质二氯乙烷的选择性可达98％以上在流化床反应器中进行乙烯氧氯化反应时，采用细颗粒催化剂，原料乙烯、氯化氢和空气分别由底部进入反应器，充分混合均匀后，通入催化剂层，并使催化剂处于流化状态，床内装有换热器，可有效地引出反应热这种反应器反应温度均匀而易于控制，适宜于大规模生产，但反应器结构较复杂，催化剂磨损大　　由反应器出来的反应产物经水淬冷，再冷凝成液态粗二氯乙烷冷凝器中未被冷凝的部分二氯乙烷及未转化的乙烯、惰性气体等经溶剂吸收等步骤回收其中二氯乙烷所得粗二氯乙烷经精制后进入热解炉裂解　　乙烯氧氯化法的主要优点是利用二氯乙烷热裂解所产生的氯化氢作为氯化剂，从而使氯得到了完全利用2.2电石乙炔法生产氯乙烯电石乙炔法是生产氯乙烯最早工业化的方法，设备工艺简单，投资少，产品纯度高。

反应基本原理:乙炔和氯化氢在以氯化汞为活性组份，以活性碳为载体的催化剂上气相反应生成氯乙烯主反应:CaC2十H2O=CH=-CH十Ca(OH)2反应机理:乙炔先与氯化汞加成生成中间加成物氯乙烯氯汞CH=-CH+HgCls= CLCH=CH-HgCl工艺过程：乙炔和氯化氢按一定摩尔比混合进入在列管内装有氯化汞催化剂反应器进行反应，在反应中放出的热量，借列管外的循环冷却水带走，反应后粗氯乙烯气体进入水洗塔及碱洗塔，洗去气体中氯化氢及二氧化碳，碱洗后气体，通过干燥塔进行压缩、全凝、液化，液体氯乙烯通过低沸点塔及高沸点塔，除去高、低沸物，得到精氯乙烯送入贮槽第三章 乙炔气的制备3.1 乙炔性质乙炔又称电石气结构简式HC≡CH，是最简单的炔烃化学式C2H2纯品乙炔为无色无气味的气体，自电石制取的乙炔含有磷化氢、砷化氢、硫化氢等杂质而具有特殊的刺激性蒜臭和毒性；常压下不能液化，升华点为-83.8℃，在1.19×105Pa压强下，熔点为-81℃；易燃易爆，空气中爆炸极限很宽，为2.5％～80％；难溶于水，易溶于石油醚、乙醇、苯等有机溶剂，在丙酮中溶解度极大，在1.2MPa下，1体积丙酮可以溶解300体积乙。