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氯乙烯单体制备工艺过程设计+文献综述.doc

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    • 范文最新推荐------------------------------------------------------1 / 22氯乙烯单体制备工艺过程设计+文献综述目 录1 绪论 11.1 文献综述 11.1.1 我国氯乙烯制备的发展 11.1.2 氯乙烯的制备方法 21.2 设计要求 62 生产方案和生产流程的确定 72.1 设计方案的确定 72.2 生产流程的确定 8 2.3 生产流程的叙述 92.3.1 直接氯化单元 92.3.2 氧氯化单元 92.3.3 二氯乙烷精制单元 92.3.4 二氯乙烷裂解单元 122.3.5 氯乙烯精制单元 122.3.6 废物处理单元 142.3.7 氯化氢回收单元 143 工艺计算 163.1 总物料衡算 163.1.1 计算依据 16---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------3 / 223.1.2 物料衡算 163.2 氧氯化单元物料衡算及热量衡算 183.2.1 计算依据 183.2.2 物料衡算 183.2.3 热量衡算 183.3 直接氯化单元物料衡算及热量衡算 213.3.1 计算依据 213.3.2 物料衡算 213.3.3 热量衡算 213.4 二氯乙烷裂解单元物料衡算及热量衡算 23  3.4.1 计算依据 233.4.2 物料衡算 233.4.3 热量衡算 244 设备选型 274.1 直接氯化反应器 274.2 氧氯化反应器 274.2.1 流化床选型 274.2.2 换热器选型说明 304.2.2 选型 304.3 裂解炉 344.4 塔 35---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------5 / 224.4.1 浮阀塔 354.4.2 填料塔 364.4.3 泡罩塔 374.5. 泵 384.5.1 普通离心泵 384.5.2 陶瓷离心泵泵 384.5.3 高速离心泵泵 384.5.4 屏蔽泵 384.5.5 计量泵 394.5.6 泵选型设计 394.5.7 泵选型 40 4.6 气体压缩机 414.6.1 液环式压缩机 414.6.2 螺杆式压缩机 414.6.3 罗茨鼓风机 415 车间设备布置设计 425.1 车间设备总布置的原则 425.1.1 车间设备布置的原则 425.1.2 车间设备平面布置的原则 42 当时由于历史原因,装置生产条件十分简陋恶劣,生产过程全部采用手工操作,现场工人几乎没有多少安全卫生保护措施。

      而且初期生产很不正常,产品品---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------7 / 22质也很低劣,生产效率十分低下但这些装置的建成投产,为我国聚氯乙烯产业的后来发展提供了十分宝贵的经验,也培养了大量人才紧接着,北京、天津、上海等地又建成 4 套年产 6000 吨的聚氯乙烯树脂生产装置上世纪 60 年代,各省市又陆续新建了许多聚氯乙烯树脂生产装置当时的聚氯乙烯生产都采用电石法制氯乙烯生产工艺上世纪 70 年代中期,随着我国石化工业的迅速发展,国内开始建设乙烯氧氯化制氯乙烯生产装置1976 年 10 月,当时的北京化工二厂引进的年产 8 万吨由乙烯氧氯化制氯乙烯生产装置建成投产1979 年,我国从日本的三井东压公司和信越公司引进了两套当时具有世界先进水平的年产 20 万吨乙烯氧氯化制氯乙烯及聚氯乙烯树脂生产装置前一套装置在山东齐鲁地区建设,于 1986 年建成投产而后一套装置原规划在江苏南京建设,因国内处于改革开放初期,百废待兴,资金比较紧张,未能如期建设。

      1986 年,经当时国家发改委批准,该项目改建于上海吴泾地区,配套上海 30 万吨/年乙烯工程项目建设,并于 1990 年顺利投产该项目的投产使我国聚氯乙烯树脂总生产能力达到 100 万吨/年在这两套装置的建设过程中,由于我国刚改革开放不久,国内许多习惯和标准与国际通行惯例相差很大,中外方就工程问题常常是为了一个细节争得面红耳赤,但大家的总目标一致,就是共同把工程建设好最后,在一次成功开车之后,中日双方共举庆功酒杯,相抱喜极而泣中国的许多工程建设者也从这次建设过程中真正懂得了国际标准和国际惯例 目前,世界上氯乙烯的生产技术主要有电石乙炔法、乙烯法、乙炔-乙烯法和乙烷法等[1](1)乙烯氧化法生产氯乙烯六十年代以来,随着石油化工的发展,乙烯产量大幅度增长,氯乙烯的工业生产已发展到乙烯氧氯化法范文最新推荐------------------------------------------------------9 / 22由于该工艺路线具有原料价格低廉、丰富,氯化氢得到合理利用,产率高,质量好的特点,迅速取代了各种落后的生产方法,成为当今世界氯乙烯生产的主流目前世界各国多采用三步法,包括乙烯直接按氯化生成二氯乙烷;二氯乙烷裂解生成氯乙烯和氯化氢;裂解产生的氯化氢与乙烯、氧进行氧氯化反应生成二氯乙烷这三步反应。

      该工艺特点就是利用氧氯化反应来平衡裂解产生的氯化氢,使之生成可继续裂解的二氯乙烷反正式如下:①直接氯化反应: C2H4+Cl2C2H4Cl2②裂解反应:C2H4Cl2→C2H3Cl+HCl③氧氯化反应:C2H4+2HCl+1/2O2 C2H4Cl2+H2O从以上化学反应式可以看出,氧氯化生产氯乙烯工艺的主要原料为乙烯、氯气、氧气,直接氯化和氧氯化反应的催化剂以及其他辅助原材料为了实现整个工艺流程,一般生产装置设置直接氯化、氧氯化、二氯乙烷精制、二氯乙烷裂解、氯乙烯精制、废物处理、罐区、公用工程及氯化氢回收等九个生产单元在整个生产过程中采用连续化生产,所以氧氯化工艺中设计到化工过程和基本有机化工过程中的许多重要单元和设备有气液相反应和气液相反应器;气固相反应和流化床反应器;裂解反应和管式裂解炉;精馏和吸收过程及塔设备;传热和换热器;流体输送泵、压缩机等国外各主要公司在氧氯化法上又有其各自的特点,其主要区别在于工艺控制条件,催化剂的选择、反应设备的设计、热能的利用等方面,形成各自的专利技术[2] 5-预热器;6a-第Ⅰ组转化器; 6b-第Ⅱ组转化器---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------11 / 22(3)乙炔- 乙烯法合成氯乙烯从目前合成工艺路线可知,乙炔法制氯乙烯工艺流程较短,技术较成熟,但生产能力相对较小。

      虽然乙烯法工艺制氯乙烯流程较长,但具有许多乙炔法氯乙烯工业不具备的优点,该路线以混合的稀乙炔-乙烯为原料(两者都是轻油裂解的产物) ,成本较低此法是以乙烯和乙炔同时为原料进行联合生产,它是以以下反应为基础的:C2H4+Cl2C2H4Cl2C2H4Cl2C2H3Cl+HClC2H2+HClC2H3Cl原料气先在催化反应器中与氯化氢气体反应,使乙炔转化为成为氯乙烯单体,后者以二氯乙烷洗涤回收余下来的进料气基本上不含乙炔成分,即可通入氯化反应器,使乙烯与氯气反应成为二氯乙烷氯化反应在氧化铁催化剂及二氯乙烷溶剂存在下进行归结其来说,这一路线具有的特点:不需乙炔-乙烯分离、净化装置;杂质较少;整个流程中只需要一种溶剂等特点因此,氯乙烯单体生产成本较其它方法为低[1](4)乙烷法合成氯乙烯单体工艺为了充分利用富含乙烷的天然气资源,降低原料成本较低,Goodrich 、詹姆斯、孟山都、 ICI 及 EVC 等公司都在研究开发乙烷氧氯化制 VCM 的新工艺将饱和碳氢化合物在不稳定的温度范围内,例如在1000℃下与氯气反应,可生成相当量的氯乙烯反应式为:C2H6+2Cl2 C2H3Cl+3HCl首先,工艺的关键是研制开发出一种新型催化剂,可降低反应温度,减轻设备腐蚀并减少副产物的生产量,副产的氯代烃可转化成 VCM,提高乙烷的转化---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------13 / 22率;另外,该新工艺将乙烷和氯气一步反应转化为VCM,仅使用 1 个反应器;由于不以乙烯为原料,所以 VCM 的生产不必依赖乙烯裂解装置。

      其次,该工艺的关键之处是氧氯化反应器送入的乙烷与再循环的氯化氢混合,并与氧气(或富含氧气的空气)和来自这个工艺中另一个的饱和氯化烃一起,导入到流化床反应器的底部,反应生产 VCM 在确定生产路线时,主要考虑了以下几个要素:1)控制二氯乙烷水分含量2)控制反应尾气的氧含量3)控制乙烯和氯气的进料量摩尔比4)流化状态5)尽量避免产物具有剧毒性 2.2 生产流程的确定图 2.1 生产工艺流程 2.3 生产流程的叙述2.3.1 直接氯化单元如图 2.2 所示,原料乙烯和氯气分别通过在反应器中的气体分布器送进反应器,由于氯气中含有氧,进料器采用乙烯过量(摩尔比)来保证其氧含量在爆炸极限的范围之外反应器内有二氯乙烷(约 50%液位),加入约 0.3%的无水三氯化铁催化剂反应器顶部压力为 15KPa,反应温度为反应压力下液体的沸点下进行,约 90℃通过蒸发二氯乙烷将反应热带走蒸发出来的二氯乙烷蒸汽经过冷凝器冷凝、冷却,冷凝后的不凝性气体用增压压缩机送到氧氯化单元的洗涤塔出去尾气中的少量余氯后,进入氧化氯的循环气中(见下单元讲述) 中冷凝器中冷凝并冷却后的二氯乙烷金冷凝液贮槽,从贮槽中分出约重量的 20%作为本单元的产品送到二氯乙烷精制单元,剩余的约80%不分回到反应器以移出反应热。

      二氯乙烷的纯度约为 99.7%范文最新推荐------------------------------------------------------15 / 22图 2.2 直接氯化流程示意图1-直接氯化反应器;2- 冷凝液贮槽; 3-尾气除雾器2.3.2 氧氯化单元氯化氢、乙烯和氧气三种气体的进料摩尔比为:HCL:C2H4:O2=2:1.5:0.5 除此之外进料气还包括循环气循环气由反应后不凝性气体组成,经循环气体压缩机加压后绕反应回路(反应器、急冷塔、洗涤塔和冷凝器) ,循环器中除含有未反应的乙烯、氧气外,还有大量氮气,所以循环骑在反应中有着重要的作用,可缓冲原料气进气波动形成的冲击,降低各组分的分压,使反应平稳,增加气流进度 2.3.3 二氯乙烷精制单元 二氯乙烷精致单元一般为四塔流程,即脱水塔,脱氢分组塔和二氯乙烷回收塔,把直接氯化单元和氧氯。

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