年產(chǎn)五萬(wàn)噸聚氯乙烯的氯乙烯合成工段工藝初步設(shè)計(jì)姓名：指導(dǎo)教師：摘要：本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)5萬(wàn)噸聚氯乙烯的氯乙烯合成工段的初步工藝設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)根據(jù)株洲化工集團(tuán)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)有關(guān)資料及有關(guān)文獻(xiàn)，完成物料衡算、熱量衡算。此設(shè)計(jì)配有說(shuō)明書一份、圖紙三份。說(shuō)明書內(nèi)容：1．PVC和VC的開展及開展趨勢(shì)。2．合成工段的生產(chǎn)原理、流程。3．物料衡算、熱量衡算。4．主要設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型．5．管道的設(shè)計(jì)及選型。6．三廢處理平安與防火技術(shù)。三副圖紙：1．帶控制點(diǎn)的物料流程圖。2．車間平面布置圖。3．主要設(shè)備的裝配圖。關(guān)鍵詞：合成、PVC、VC、工藝、設(shè)計(jì)。ThePreliminaryDesignabouttheSynthesisConstructionSectionofVinylChlorideofPVC50000tonsperyearSpeciality:Chemicalengineering&technologyAuthor:SuLinSupervisor:ZengWennanAbstract:Thisgraducationdesignisaprimarydesignedaboutsynthesisconstructionsectionofvinyl

chlorideofPVC50000tonseveryyear.AccordingtotheZhuzhouchemicalindustrygroupscenepracticepertinentdatesandrelateddates,thedesignwascompletedwiththecalculationofthebalanceofmaterialandheatquantity.Duringthesign,theinstructionbookletandthreediagramshavebeenworkedout．Themaincontentionoftheinstructionbookletcanbebrieflyillustratedasfollows:1.ThedevelopmenthistoryofproducingPVC&VCanditstrendency.2.TheproductionwaytoproduceVC.3.Thecalculationofthebalanceofmaterialandcalculationofheatquantity.4.Thedesignandchoiceaboutthemainequipments.5.Thedesignandchoiceaboutthemainpipelines.6.Thedisposalofthreewastesprocessingsecurityandfireprotectiontechnology.Therearethreediagramsasfollows:1.Thetechniqueflowchartwithcontrolledpoint.2.Thefactoryfloor-plandiagram.3.Themainequipmentinstallingpicture.Keywords:synthesis、PVC、VC、technological、design.目錄中文摘要英文摘要前言1緒論61.1聚氯乙烯(PVC)61.1.1聚氯乙烯工業(yè)的開展概況61.1.2聚氯乙烯工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用61.1.3聚氯乙烯系列聚合物的性質(zhì)7聚氯乙烯制品的開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)71.1.5聚氯乙烯合成方法91.2氯乙烯〔VC〕131.2.1氯乙烯的合成131.2.2生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述161.2.3主要工藝參數(shù)171.2.4主要原料和產(chǎn)物的物化性質(zhì)172工藝計(jì)算192.1物料衡算192.1.1計(jì)算依據(jù)192.1.2計(jì)算192.2熱量衡算272.2.1衡算方法272.2.2標(biāo)況下有關(guān)物化數(shù)據(jù)表272.2.3計(jì)算283主要設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型343.1石墨冷卻器的選型343.1.1條件343.1.2計(jì)算兩流體的平均溫度差353.2石墨預(yù)熱器的選型353.2.1條件353.2.2計(jì)算兩流體的平均溫度差363.3石墨冷卻器Ⅱ的選型363.3.1條件363.3.2計(jì)算兩流體的平均溫度差373.4轉(zhuǎn)化器的設(shè)計(jì)373.4.1條件373.4.2計(jì)算383.4.3手孔393.5泡沫水洗塔的設(shè)計(jì)403.5.1條件403.5.2塔徑的計(jì)算403.5.3孔的布置403.5.4塔板的壓降413.5.5穩(wěn)定性413.5.6液泛423.5.7物沫夾帶423.6主要設(shè)備一覽表434主要管道管徑計(jì)算和選型434.1HCl進(jìn)料管434.2乙炔氣進(jìn)料管444.3石墨冷卻器的進(jìn)料管444.4多筒過(guò)濾器進(jìn)料管444.5轉(zhuǎn)化器進(jìn)料管454.6轉(zhuǎn)化器出料管454.7石墨冷卻器進(jìn)口管464.840%鹽水進(jìn)料管464.9循環(huán)水管464.9.1石墨預(yù)熱器464.9.2轉(zhuǎn)化器464.9.3石墨冷卻器474.10總進(jìn)水管474.11局部管道一覽表475合成工段中三廢的產(chǎn)生及處理485.1氯化汞觸媒的產(chǎn)生中毒機(jī)理及處理485.1.1氯化汞觸媒的產(chǎn)生485.2尾排氯乙烯外逸的產(chǎn)生中毒機(jī)理及處理485.2.1尾排氯乙烯外逸的產(chǎn)生485.2.2中毒機(jī)理485.3廢水的處理495.3.1廢水排放標(biāo)準(zhǔn)495.3.2廢水的處理方法495.4其他三廢的處理506平安生產(chǎn)防火技術(shù)506.1廠區(qū)平安生產(chǎn)特點(diǎn)506.2乙烯合成的平安技術(shù)506.2.1原料及中間提的閃點(diǎn)、自燃點(diǎn)、爆炸范圍506.3乙炔爆炸516.3.1氧化爆炸516.3.2分解爆炸516.3.3乙炔的化合爆炸516.4氯乙烯的燃燒性能516.5平安措施52結(jié)論52參考文獻(xiàn)52致謝54前言本設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，對(duì)年產(chǎn)5萬(wàn)噸聚氯乙烯的氯乙烯合成工段進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，廣泛收集了PVC工藝和化工設(shè)計(jì)的相關(guān)資料作為設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。本設(shè)計(jì)對(duì)PVC的工藝開展?fàn)顩r、工藝選擇、性質(zhì)、工藝流程及合成原理，相關(guān)的物料性質(zhì)、物料衡算、設(shè)備選型、管道設(shè)計(jì)作了較為詳細(xì)的闡述，以理論設(shè)計(jì)為主，參考了大量資料和書籍，力求接近實(shí)際、切合實(shí)際。在此次設(shè)計(jì)中，自始至終都得到了曾文南老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助，在此表示衷心的感謝。由于水平有限，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)缺乏，設(shè)計(jì)匯總難免存在紕漏和缺乏之處，敬請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。謝謝！1緒論1.1聚氯乙烯(PVC)1.1.1聚氯乙烯工業(yè)的開展概況[1]20世紀(jì)的30年代50年代是塑料工業(yè)迅速開展的時(shí)期。在此期間有許多合成塑料如聚氯乙烯、聚苯乙烯等形成工業(yè)化。自1835年法國(guó)化學(xué)家V.Regnault首先發(fā)現(xiàn)了氯乙烯，于1838年他又觀察到聚合體，這就是最早的聚氯乙烯。1872年包曼(Baumann)報(bào)導(dǎo)了氯乙烯的制備，并觀察到在強(qiáng)烈陽(yáng)光照射后，氯乙烯逐漸變成一種無(wú)定形的白色固體物。經(jīng)歷數(shù)十年直到1910年德國(guó)與美國(guó)研究了氯乙烯在紫外線和過(guò)氧化物存在下的聚合反響。1910年，Ostromislensky在進(jìn)行氯乙烯研究時(shí)，也獲得氯乙烯聚合物，稱之為Cauprenechloride。1920年，德國(guó)研究聚氯乙烯已相當(dāng)活潑，這時(shí)美國(guó)聯(lián)碳化學(xué)公司與杜邦公司對(duì)氯乙烯聚合物的制備發(fā)表了專利。這標(biāo)志著氯乙烯及其聚合物的制造已進(jìn)入實(shí)用技術(shù)階段。1920年，在美國(guó)的柏寨森(BURGHAUSAN)的瓦克(WACKER)公司制取聚醋酸乙烯，用它與氯乙烯共聚制得一種新材料。該材料易加工，且不再發(fā)生分解因它具有內(nèi)增塑性，可用作涂料和硬模塑制品，開辟了以內(nèi)增塑的方法解決了聚氯乙烯的加工。另一方面也為聚氯乙烯從共聚改性作出了開拓性的工作。對(duì)聚氯乙烯開展起到積極的推動(dòng)作用。又于1932年發(fā)現(xiàn)聚氯乙烯的低分子增塑劑。英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司于1937年采用高沸點(diǎn)液體如磷酸酯類增塑聚氯乙烯，得到了類似橡膠的物質(zhì)，從而第一次打破了傳統(tǒng)的橡膠市場(chǎng)，成為橡膠材料的代用品。德國(guó)法本公司于1932年采取乳液聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯，定名為“伊奇利特〞(Igelit)，以后于1933年美國(guó)碳化物和碳化學(xué)公司系統(tǒng)的“貝克菜特〞(BAKBLITE)公司等用溶液聚合法建立了小型工廠，商品定名為“維尼〞利特(ViNYILITE)。聚氯乙烯自工業(yè)化問(wèn)世至今，六十多年來(lái)仍處不衰之勢(shì)。占目前塑料消費(fèi)總量的29%以上。到上世紀(jì)末，聚氯乙烯樹脂大約以3%的速度增長(zhǎng)。這首先是由于新技術(shù)不斷采用，產(chǎn)品性能亦不斷地得到改進(jìn)，品種及牌號(hào)的增加，促進(jìn)用途及市場(chǎng)的拓寬。其次是制造原料來(lái)源廣、制造工藝簡(jiǎn)單。產(chǎn)品質(zhì)量好。在耐燃性、透明性及耐化學(xué)藥品性能方面均較其它塑料優(yōu)異。又它是氯堿行業(yè)耗“氯〞的大戶，對(duì)氯堿平衡起著舉足輕重的作用。從目前世界主要聚氯乙烯生產(chǎn)國(guó)來(lái)說(shuō)：一般耗用量占其總量的20～30%。特別是60年代以來(lái)，由于石油化工的開展，為聚氯乙烯工業(yè)提供廉價(jià)的乙烯資源，引起了人們極大的注意，因而促使氯乙烯合成原料路線的轉(zhuǎn)換和新制法以及聚合技術(shù)不斷地更新，使聚氯乙烯工業(yè)獲得迅猛的開展。從上述期間可看出聚氯乙烯樹脂在主要生產(chǎn)國(guó)的產(chǎn)量與消費(fèi)量均有近2%的增長(zhǎng)率，而在其余國(guó)家和地區(qū)均略高于3%。聚氯乙烯工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用合成樹脂是塑料工業(yè)的根本原料，在一定條件下塑制成一定形狀的材料，在常溫下它的形狀不變，是材料工業(yè)的重要組成局部。作為熱塑性塑料的原料之一的聚氯乙烯樹脂，在世界各國(guó)合成樹脂的生產(chǎn)、品種及消費(fèi)上均處領(lǐng)先地位。我國(guó)也是如此，聚氯乙烯塑料制品居于各樹脂及加工制品之主。這主要由于以下原因：〔1〕聚氯乙烯材料制品性能優(yōu)良。有獨(dú)特的使用功能。〔2〕根底原料資源廣，為聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)開展奠定了物質(zhì)根底。〔3〕以聚氯乙烯制取的合成材料可代替鋼鐵和木材使用，而且節(jié)能顯著，每生產(chǎn)１立方米。通用塑料，其能耗為148.6千焦，而生產(chǎn)1立方米鋼材能耗為356.7×10６千焦。〔4〕用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，如地膜、大棚等，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供保障?！?〕聚氯乙烯塑料不僅在建筑、農(nóng)業(yè)及包裝工業(yè)上有著廣泛的用途，在電子器件、交通運(yùn)輸、機(jī)械和人民生活等各方面，也均得到重用。1.1.3聚氯乙烯系列聚合物的性質(zhì)聚氯乙烯在常溫下為白色粉末，比重為1.392～1.4不溶于水，汽油，酒精，氯乙烯，可溶于酮類和氯烴類溶劑，無(wú)毒無(wú)臭。具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能。表1質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB5761-93型號(hào)平均聚合溫度/℃粘數(shù)/〔ml/g〕K值聚合度/P參考用途SG-1482154～14477～751800～1650高級(jí)電絕緣材料SG-2505143～13674～731650～1500電絕緣材料，一般軟制品SG-2530135～12772～711500～1350電絕緣材料，農(nóng)膜，塑料鞋SG-4565126～11970～691250～1150一般薄膜，軟管，人造革，高強(qiáng)度硬管SG-5580118～10768～661100～1000透明硬制品，硬管，型材SG-6618106～9664～63950～850唱片，透明片，硬板，焊條，纖維SG-765595～8762～60850～750吹塑瓶，透明片，管件SG-868586～7359～55750～650過(guò)氯乙烯樹脂1.1.4聚氯乙烯制品的開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)聚氯乙烯作為世界五大通用塑料之一，今年開展非常迅速，由于它綜合性能優(yōu)異，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國(guó)防、人類日常生活等許多領(lǐng)域。當(dāng)前高速開展的建筑行業(yè)的旺盛需求，也推動(dòng)著中國(guó)聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)的蓬勃開展。當(dāng)今世界上，還沒(méi)有一個(gè)地區(qū)或國(guó)家的聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)，有像中國(guó)今天這樣擁有一個(gè)廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)和高速開展態(tài)勢(shì)的局面展現(xiàn)于世人面前。原料和能源圓滿解決之際，將是迎來(lái)巨頭爭(zhēng)霸之時(shí)。屆時(shí)中國(guó)的聚氯乙烯無(wú)論是產(chǎn)量還是市場(chǎng)消費(fèi)都會(huì)躍居世界第一位，中國(guó)的聚氯乙烯有著璀璨的前景。聚氯乙烯樹脂廣泛地用于塑料加工行業(yè)，建材，輕工等行業(yè)?？捎脕?lái)加工成金屬線包皮，薄片，板材，軟管，管道配件，皮革，軟質(zhì)制品和玩具，也可用來(lái)加工成食品包裝膜，包裝盒，食品機(jī)藥物裝瓶，以及硬管，透明片，型木等。⑴PVC型材技術(shù)應(yīng)用在西歐，每年大約有150萬(wàn)t的PVC用于制作管材(主要用作輸水管)，是最大的PVC市場(chǎng)，約占PVC材料的60%。為了增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，近幾年人們致力于管材的新材料、新工藝的應(yīng)用開發(fā)。新改進(jìn)的加工技術(shù)在使用少量的主要原料后，提高了材料的強(qiáng)度和承受力，同時(shí)也降低了制造本錢。如今用于污水排放管的芯層發(fā)泡管內(nèi)徑逾500mm。在壓力管方面，列式或脫機(jī)式執(zhí)行的分子方向到達(dá)了相同的爆裂壓力要求，但只需近一半的壁厚。通過(guò)擠壓成型生產(chǎn)雙壁式內(nèi)管是一種新技術(shù)，在滿足高強(qiáng)度的情況下可以減輕管材質(zhì)量。PVC門窗型材以及含有EVA與PE改性劑的PVC是一種新型材料，可用作護(hù)欄桿。在管子改造方面，可將一根預(yù)先變形彎曲的管子從破裂的舊管子中穿過(guò)，然后用過(guò)熱蒸汽使其恢復(fù)整形。破裂的舊管子寬度最大達(dá)450mm，該改造工藝簡(jiǎn)單，管子安裝方便、密封性好。2002年西歐PVC擠出型材消費(fèi)量為130萬(wàn)t，其中大約有一半用于制造高強(qiáng)度塑鋼門窗，其它重要用途如做百葉窗、電纜槽以及發(fā)泡型材或?qū)嵭男筒?，用于建筑裝潢及制造冬季花園、門框以及鞋模等。⑵PVC改性技術(shù)在改性方面，有PVC接枝共聚物、PMMA改性及丙烯酸酯改性，這些PVC改性材料在市場(chǎng)上平均分布。德國(guó)PVC接枝共聚物的消費(fèi)量逾20萬(wàn)t/a，占?xì)W洲首位，采用的一種工藝可生產(chǎn)高散重物料，這種物料具有極好的均勻分布，并且可到達(dá)人們希望的聚合釜的高產(chǎn)量、高效率以及型材的高品質(zhì)。⑶PVC專用料應(yīng)用硬膜占PVC原料的最大份額，除了K值為57～60的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品外，還有氯乙烯共聚物和醋酸乙烯酯，這種材料提高了包裝膜的拉伸強(qiáng)度，并且也提高了家具膜、信用卡的膠合力和粘合力。乳液PVC明顯加快了物料的成形過(guò)程，提高了熔融均勻度，減少了流水作業(yè)的故障，也提高了抗靜電能力。超細(xì)粉末PVC樹脂這種超高分子質(zhì)量專用料有助于消光及外表的結(jié)構(gòu)成形。PVC接枝共聚物提高了硬膜制品的強(qiáng)度，提高了壓延過(guò)程的別離作用。在軟膜方面優(yōu)先開展透氣的K值為70的PVC制品。這種特殊制品屬于超高分子質(zhì)量PVC，用于做軟膜具有更好的機(jī)械強(qiáng)度，屬增強(qiáng)性的EVA或丙烯酸酯PVC接枝共聚物。該P(yáng)VC軟制品減少了增塑劑的遷移，同樣也減少了軟膜脆化，減少了污染，提高了冷脆性。2001年，西歐糊狀PVC樹脂加工量為60萬(wàn)t。該產(chǎn)品的專門用途為地板夾、人造夾、汽車底層保護(hù)漆、乙烯護(hù)墻紙、平面圖、金屬板涂層、轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)鑄品以及各種各樣的零部件。一種微細(xì)孔徑的超細(xì)粉末PVC專用料通過(guò)添加增塑劑可形成用于涂料的孔隙率穩(wěn)定的糊狀樹脂，這種糊狀樹脂基體可著色或加熱成形，同時(shí)可以熔融成PVC軟制品。根據(jù)乳液法生產(chǎn)的PVC新產(chǎn)品改進(jìn)了發(fā)泡過(guò)程，通過(guò)發(fā)泡可以生產(chǎn)專用精細(xì)發(fā)泡人造革、高白度墻紙，還可以進(jìn)一步制成無(wú)發(fā)泡產(chǎn)品和配方，并可以生產(chǎn)高檔快速涂料。針對(duì)糊粘度的下沉問(wèn)題，在投用橡膠稀釋劑過(guò)程中，使用了約30μm的PVC均聚物或聚乙烯異分子共聚物，或者是醋酸乙烯酯異分子共聚物。開發(fā)的單釜生產(chǎn)時(shí)間最短的技術(shù)，一方面需提上下冷脆性溫度，另一方面還需提高快速熔融特性，使專用單分散體橡膠稀釋劑在微量的增塑劑作用下用于生產(chǎn)低粘度糊狀樹脂。重質(zhì)乳液糊狀樹脂用于涂地板夾表層，目的是使其高透明、低吸水，并且保持低濁度。新的超高分子質(zhì)量專用料提高了研磨性，成為人們理想的無(wú)光澤表層涂層。1.1.5聚氯乙烯合成方法⑴聚氯乙烯(PVC)是由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合而成的熱塑性樹脂，也是世界上最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的塑料品種之一。在世界眾多的塑料品種中，PVC以其優(yōu)良的綜合性能，廉價(jià)的價(jià)格以及與氯堿工業(yè)關(guān)系密切，自30年代工業(yè)化以來(lái)，一直受到各工業(yè)國(guó)的普遍重視，保持著長(zhǎng)盛不衰的開展勢(shì)頭，是目前世界上僅次于聚乙烯的第二大宗塑料品種。到目前為止，世界上PVC生產(chǎn)的聚合工藝主要有5種，即懸浮、本體、乳液、微懸浮及溶液聚合工藝。其中懸浮聚合工藝一直是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝，絕大局部均聚及共聚產(chǎn)品都是采用懸浮聚合工藝。就拿美國(guó)為例，聚氯乙烯生產(chǎn)工藝中，懸浮聚合占87.8%，本體聚合占4.4%，乳液和微懸浮聚合占6.4%，溶液聚合占1.4%。與美國(guó)相比，西歐乳液和本體聚合的比例較大，而日本那么懸浮聚合占的比例較大。⑵典型聚合工藝概述ⅰ懸浮聚合懸浮聚合是一種成熟的工藝，典型的懸浮聚合過(guò)程是向聚合釜中參加無(wú)離子水和懸浮劑，參加引發(fā)劑后密閉聚合釜，真空脫除釜內(nèi)空氣和溶于物料中的氧，然后參加單體氯乙烯之后開始升溫，攪拌，反響開始后維持溫度在50℃左右，壓力0.88～1.22MPa，當(dāng)轉(zhuǎn)化率到達(dá)70%左右開始降壓，在壓力降至0.13～0.48MPa時(shí)即可停止反響。聚合完畢抽出未反響單體，料漿進(jìn)行汽提，回收氯乙烯單體。汽提后的料漿進(jìn)行離心別離，使聚氯乙烯含水25%，再進(jìn)入枯燥器枯燥至含水0.3%～0.4%，過(guò)篩后即得產(chǎn)品，工藝流程見圖1。無(wú)離熱子助蒸空水劑汽氣枯燥離心別離料漿氣提懸浮聚合氯乙烯料漿產(chǎn)品枯燥離心別離料漿氣提懸浮聚合單體未聚合乙烯水水蒸氣產(chǎn)品圖1懸浮聚合流程ⅱ本體聚合本體聚合工藝不以水為介質(zhì)，也不參加分散劑等各種助劑，而只參加氯乙烯和引發(fā)劑，因此可大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝。由于本體聚合過(guò)程中物料狀態(tài)是由低粘液相逐漸變成粘稠而最終形成粉料，所以聚合就被分為“預(yù)聚合〞和“后聚合〞兩個(gè)過(guò)程，預(yù)聚合是在一個(gè)有劇烈攪拌的立式反響釜中進(jìn)行，反響熱靠反響釜冷卻水套及回流冷凝器傳出。氯乙烯轉(zhuǎn)化率到達(dá)7%～12%時(shí)即將物料送入后聚合釜繼續(xù)反響，后聚合釜是本體聚合的關(guān)鍵設(shè)備，在此物料經(jīng)歷從液相低粘度到糊狀再到粉末相的轉(zhuǎn)化。聚合反響結(jié)束后，對(duì)未反響的氯乙烯進(jìn)行回收。離開聚合釜的物料是干粉，通過(guò)氣流送到聚氯乙烯貯斗中，經(jīng)多層振動(dòng)篩分后產(chǎn)品送至稱量包裝機(jī)中包裝。ⅲ乳液聚合乳液聚合是生產(chǎn)糊樹脂的方法，通常采用水溶性引發(fā)劑(H2O2或K2S2O8等)。把氯乙烯單體、水溶性引發(fā)劑、水、乳化劑及非離子型外表活性劑參加聚合釜中，在40～55℃下聚合到達(dá)預(yù)定轉(zhuǎn)化率(85%～90%)時(shí)停止聚合反響，聚合物膠乳經(jīng)噴霧枯燥，即得產(chǎn)品?；厥瘴淳酆蠁误w。ⅳ微懸浮聚合微懸浮聚合工藝，首先將氯乙烯單體、無(wú)離子水、乳化劑、油溶性引發(fā)劑以及其它助劑按比例預(yù)混合均化，使含引發(fā)劑的氯乙烯均化成小液珠，然后將其均化料通入聚合反響釜，升溫至聚合溫度。待到達(dá)預(yù)定的轉(zhuǎn)化率時(shí)停止反響，回收未聚合單體，聚合所得膠乳經(jīng)噴霧枯燥即得產(chǎn)品。ⅴ溶液聚合溶液聚合是在聚合釜中氯乙烯單體在醋酸丁酯、丙酮等各種溶劑中進(jìn)行聚合。這種方法有溶劑回收和使用時(shí)氯乙烯單體污染問(wèn)題，并且生產(chǎn)本錢高，所以僅適用于特殊用途。⑶典型聚合工藝技術(shù)特性比擬表24種主要聚合工藝特性比擬序號(hào)工程懸浮法本體法乳液法法微懸浮法1工業(yè)類型間歇間歇間歇間歇2生產(chǎn)能力〔萬(wàn)t/a〕201055續(xù)表2序號(hào)工程懸浮法本體法乳液法法微懸浮法3反響器/m36×133第一第二1×385×636×356×35〔1〕類型立式立式立式立式〔2〕效率/t/a/m32512832382384.反應(yīng)條件溫度/℃5767705250時(shí)間/h6.00.253.06.010批量時(shí)間/h8.21.807.657.811.8轉(zhuǎn)化率/%88.08.067.082.391.8總收率/%99.399.098.798.95.原料(以氯乙烯計(jì)〕(1)氯乙烯100.0059.6540.35100.00100.00(2)水200.00—90.8887.50(3)引發(fā)劑Ⅰ0.06670.0090.02270.0011—(4)懸浮劑Ⅰ0.10000.0066—0.1000(5)懸浮劑Ⅱ0.1000—1.14000.0200(6)乳化劑Ⅰ——1.14000.0200(7)乳化劑Ⅱ——0.21000.0079(8)乳化劑Ⅲ——1.22000.3000就以上4種主要聚合工藝來(lái)講，本體法具有工藝流程簡(jiǎn)單，裝置占地面積小，同時(shí)根本上無(wú)廢液排放，排氣可以到達(dá)最低程度，因而環(huán)境污染少且產(chǎn)品質(zhì)量好、純度高，特別適用透明包裝材料和電纜料等特點(diǎn)。懸浮法是一種相對(duì)最成熟的工藝，在目前世界聚氯乙烯生產(chǎn)中占有絕對(duì)的份額，且產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率最高，產(chǎn)品品種最多，容易適應(yīng)市場(chǎng)。乳液法是生產(chǎn)糊樹脂的方法，工藝復(fù)雜、本錢較高且樹脂質(zhì)量較差。而微懸浮法也是生產(chǎn)糊樹脂的方法，只用于特殊用途。⑷本設(shè)計(jì)采用技術(shù)最成熟的懸浮法工藝，所以在此重點(diǎn)介紹一下懸浮法。ⅰ懸浮法PVC生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展目前，世界興旺國(guó)家聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)技術(shù)都較為成熟，普遍采用大釜密閉技術(shù)，先進(jìn)的防粘釜工藝，改進(jìn)了攪拌裝置，用后掠式攪拌器代替平槳式攪拌器，并在攪拌器和擋板中通冷卻水，提高了聚合釜的傳熱能力。目前，世界最大的聚合釜是德國(guó)許爾斯公司使用的200m3聚合釜。美國(guó)吉昂公司采用75m3懸浮聚合釜，由于采用深冷水作冷卻介質(zhì)，除傳熱效果好、聚合釜生產(chǎn)效率高外，單釜年生產(chǎn)PVC樹脂可到達(dá)2.5萬(wàn)t。歐洲索爾維公司和日本信越公司采用的聚合釜容積在127m3左右。為了增加移熱能力，大釜普遍采用了釜頂設(shè)計(jì)回流冷凝器、釜夾套采用大循環(huán)回流水量的方式來(lái)增加傳熱系數(shù)，以強(qiáng)化換熱效果。目前，在聚合配方上采用高油水配比，以增加聚合釜的產(chǎn)量；采用氨水和碳酸氫銨混合溶液取代氫氧化鈉溶液作pH值調(diào)節(jié)劑，提高了產(chǎn)品白度，縮短了PVC加工塑化時(shí)間；采用無(wú)毒溶劑和過(guò)碳酸類引發(fā)劑取代偶氮腈根類引發(fā)劑，使產(chǎn)品的環(huán)境平安性能更高；采用多元高效引發(fā)劑復(fù)合取代二元引發(fā)劑，提高了聚合引發(fā)速度和反響放熱的均勻性，縮短了聚合時(shí)間；采用多元分散體系取代二元分散體系，改善產(chǎn)品的加工性能；采用反響中補(bǔ)加水技術(shù)有效地提高反響換熱能力，縮短聚合反響時(shí)間，目前國(guó)內(nèi)聚合反響時(shí)間已有廠家縮短到3～4h/釜左右；采用高溫?zé)崦擕}水技術(shù)和水乳性引發(fā)劑取代溶劑型引發(fā)劑，使聚合釜能在加料結(jié)束后直接到達(dá)反響溫度，節(jié)約了聚合升溫時(shí)間，且對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)有影響；采用同時(shí)加料及釜外VCM〔氯乙烯〕回收的方式減少聚合輔助時(shí)間。對(duì)超低聚合度PVC的生產(chǎn)采用添加鏈轉(zhuǎn)移劑的方法，以降低反響溫度和壓力，提高品質(zhì)量；對(duì)于高聚合度和超高聚合度PVC的生產(chǎn)采用添加擴(kuò)鏈劑的方法來(lái)提高反響溫度，以提高聚合釜的移熱能力和縮短反響時(shí)間；對(duì)于通用樹脂，在PVC生產(chǎn)中采用添加改性劑的方法來(lái)降低產(chǎn)品的“魚眼〞數(shù)，提高產(chǎn)品白度，縮短產(chǎn)品塑化時(shí)間，改善加工質(zhì)量；添加納米無(wú)機(jī)材料或者優(yōu)化分散劑種類和比例來(lái)提高PVC顆粒的表觀密度，提高后加工的速度；添加特殊助劑生產(chǎn)如抗靜電PVC、阻燃PVC、消光PVC、耐放射線PVC等；與其他單體共聚生產(chǎn)耐熱PVC、內(nèi)增塑PVC等。VCM回收壓縮單元改變了原來(lái)直接全部進(jìn)氣柜后再壓縮冷凝的過(guò)程。充分利用回收氣體的固有壓能，回收氣體壓力高時(shí)直接冷凝，壓力稍低一點(diǎn)時(shí)增壓冷凝，壓力低于0.12MPa時(shí)進(jìn)行抽壓和壓縮冷凝，取消了氣柜，節(jié)約了設(shè)備投資和電耗。目前，VCM尾氣中VCM的回收方法主要有活性炭吸附、膜法吸附和溶劑吸附3種，前兩種方法目前采用較多，最后一種方法因本錢較高采用較少。PVC漿料汽提技術(shù)的開展是從汽提槽開展到穿流篩板汽提塔，再開展到溢流篩板汽提塔，PVC漿料中VCM含量有大幅度降低。上海氯堿化工股份汽提過(guò)程采用螺旋板換熱器進(jìn)行余熱回收，不僅節(jié)約50%左右的蒸汽，提高汽提塔處理能力20%左右，而且使PVC漿料中VCM含量進(jìn)一步降低。錦化化工(集團(tuán))有限責(zé)任公司對(duì)沸騰床枯燥技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)降低前幾室的溫度，取消了后室冷卻的工藝，可降低蒸汽單耗20%左右。上海氯堿化工股份等采用了旋風(fēng)枯燥器技術(shù)，。進(jìn)一步有效降低了枯燥蒸汽單耗。江蘇北方氯堿化工集團(tuán)等采用國(guó)內(nèi)開發(fā)的旋流床枯燥工藝，據(jù)介紹，該工藝比旋風(fēng)枯燥器技術(shù)蒸汽單耗還低5%。江蘇華蘇塑料有限責(zé)任公司采用了滴流床工藝，據(jù)說(shuō)該工藝技術(shù)蒸汽單耗更低?？菰镎羝淠训玫狡毡榛厥绽?，離心水已得到局部回收利用，天津LG大沽化學(xué)采用臭氧氧化廢水處理工藝，上海氯堿化工股份采用生化方法處理廢水，效果均很好。ⅱ生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述枯燥混合氣精乙炔粗乙炔電石濕式發(fā)生清靜混合脫水枯燥混合氣精乙炔粗乙炔電石+H2O+NaClOHCl電石渣HCl電石渣精VC粗VC合成氣合成〔轉(zhuǎn)化〕水洗、堿洗加壓精餾懸浮聚合精VC粗VC合成氣HgCl2+H2O加懸浮劑廢酸液+NaOH加引發(fā)劑廢酸液PVC懸浮液成品PVC枯燥PVC濕PVC后處理、離心枯燥過(guò)篩包裝PVC懸浮液成品PVC枯燥PVC濕PVC+NaOH加熱風(fēng)圖2懸浮法PVC生產(chǎn)工藝流程1.2氯乙烯〔VC〕氯乙烯是生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂的原料，本設(shè)計(jì)就是電石法合成聚乙烯的合成氯乙烯單體的工段。1.2.1氯乙烯的合成[1]氯乙烯是由乙炔與氯化氫在升汞催化劑存在下的氣相加成的。⑴反響機(jī)理+124．8kJ/mol上述反響實(shí)際上是非均相的，分5個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行，其中外表反響為控制階段。ⅰ外擴(kuò)散乙快、氯化氫向碳的外外表擴(kuò)散；ⅱ內(nèi)擴(kuò)散乙炔、氯化氫經(jīng)碳的微孔通道向外外表擴(kuò)散；ⅲ外表反響乙炔、氯化氫在升汞催化劑活化中心反響發(fā)生加成反響生成氯乙烯；ⅳ內(nèi)擴(kuò)散氯乙烯經(jīng)碳的微孔通道向外外表擴(kuò)散；ⅴ外擴(kuò)散氯乙烯自碳外外表向氣流中擴(kuò)散。⑵催化劑ⅰ載體活性炭用作催化劑載體的活性炭，一般是由低灰分的煤加工制成，并經(jīng)750～950℃高溫水蒸氣活化，以氧化(或稱“燒掉〞)成型后炭粒內(nèi)部的揮發(fā)組分，使形成許多微細(xì)的“孔穴〞和“通道〞。因此，活性炭具有非常驚人的外表積，如利用低濕氮?dú)馕椒ɑ虮秸魵鈩?dòng)態(tài)吸附法，可測(cè)得目前常用的活性炭其每克重量就有800～1000m2的外表積，這一數(shù)值又稱為活性炭的比外表積?；钚蕴康倪@一特性使它具有優(yōu)異的吸附能力，被廣泛地應(yīng)用于氣體或液體中微量雜質(zhì)的吸附別離過(guò)程，各種有毒、有害氣體的防毒面具以及催化劑的載體。ⅱ升汞在常溫下是白色的結(jié)晶粉末，分子式HgCl2分子量271.52，升華點(diǎn)302℃。在此溫度下固態(tài)升汞可以直接升華變成蒸氣態(tài)。升汞在水中具有一定的溶解度，且依溫度上升而增加，升汞在水中的離解(或稱水解)作用很小，只占溶解的升汞分子總數(shù)中的0.1%，且水溶液實(shí)際上不導(dǎo)電，說(shuō)明這種化合物為共價(jià)鍵的性質(zhì)，升汞在水中的微量離解不產(chǎn)生Hg2+離子，而按獨(dú)特的方式進(jìn)行：純的升汞粉末(無(wú)載體活性炭時(shí))對(duì)氯乙烯合成反響并無(wú)活性，而一旦吸附于活性炭外表，由于兩者的相互作用使對(duì)該反響有優(yōu)異的活性和選擇性，是迄今為止該化學(xué)反響最為理想的催化劑。工業(yè)生產(chǎn)中宜選用純度＞99%的升汞試劑作為催化劑的原料。ⅲ催化劑及其催化作用眾所周知，催化劑是一種能改變化學(xué)反響速度而本身并不發(fā)生化學(xué)變化也不能改變化學(xué)反響平衡的物質(zhì)，即當(dāng)進(jìn)行可進(jìn)反響時(shí)，催化劑對(duì)兩個(gè)相反方向的反響速度具有相同的效力。以乙炔與氯化氫氣相合成氯乙烯的反響來(lái)說(shuō)，在100～180℃范圍的熱力學(xué)平衡常數(shù)是很高的，說(shuō)明在上述溫度下該反響如到達(dá)平衡，那么有獲得高收率氯乙烯產(chǎn)品的可能。但反響動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)無(wú)催化劑存在時(shí)，該反響在上述溫度范圍的速率幾乎等于零，而以升汞的活性炭催化劑用于反響時(shí)，反響過(guò)程就大大地被加速，這時(shí)的平衡常數(shù)是很大的，催化劑與乙炔生成了中間絡(luò)合物，再由中間絡(luò)合物進(jìn)一步生成氯乙烯，也即催化劑的存在改變了反響的歷程(機(jī)理)和反響所需的活化能，以到達(dá)加速反響的效果。由于催化劑并不參加化學(xué)反響，而只是升華或中毒造成一些損失，所以1kg上述催化劑可合成1000kg以上的氯乙烯單體。目前，工業(yè)生產(chǎn)用催化劑，系以活性炭為載體，浸漬吸附8～12%左右的升汞制備而成，這里的含汞量系指每100份活性炭(干基)合升汞8～12份〔摩爾比〕。如前所述，純的升汞對(duì)合成反響并無(wú)催化作用，純的活性炭也只有較低的催化活性，而當(dāng)升汞吸附于活性炭外表后(比外表積下降到600～800m3/g，即具有很強(qiáng)的催化活性。=3\*GB2⑶對(duì)原料氣的要求氯乙烯合成反響對(duì)原料氣乙炔和氯化氫的純度和雜質(zhì)含量均有嚴(yán)格的要求。ⅰ純度如果原料氣純度低，使二氧化碳、氫等惰性氣體量增多，不但會(huì)降低合成的轉(zhuǎn)化率，還特使精餾系統(tǒng)的冷凝器傳熱系數(shù)顯著下降，尾氣放空量增加，從而降低精餾總收率。一般要求乙炔純度≥98.5%，氯化氫純度≥93%。ⅱ乙炔中磷、硫雜質(zhì)乙炔氣中的磷化氫、硫化氫等均能與合成汞催化劑發(fā)生不可逆的化學(xué)吸附，使催化劑中毒而縮短催化劑使用壽命。此外，它們還能與催化劑中升汞反響生成無(wú)活性的汞鹽。工業(yè)生產(chǎn)采用浸硝酸銀試紙?jiān)谝胰矘託庵胁蛔兩?，作為檢測(cè)磷、硫雜質(zhì)地標(biāo)準(zhǔn)。ⅲ水分水分過(guò)高易與混合氣中氯化氫形成鹽酸，使轉(zhuǎn)化器設(shè)備及管線受到嚴(yán)重腐蝕，腐蝕的產(chǎn)物二氯化鐵、三氯化鐵結(jié)晶體還會(huì)堵塞管道，威脅正常生產(chǎn)。水分還易使催化劑結(jié)塊，降低催化活性，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化器阻力上升，使乙炔流量增高產(chǎn)生困難。此外，水分還易與乙炔反響生成聚合有害的雜質(zhì)乙醛：水分的存在還促進(jìn)乙炔與升汞生成有機(jī)絡(luò)合物，后者覆蓋于催化劑外表而降低催化劑活性。一般，原料氣含水分≤0.06%，能滿足生產(chǎn)需要。ⅳ氯化氫中游離氯氯化氫中游離氯的存在是由于合成中的氫和氯配比不當(dāng)，或氯化氫氣壓力波動(dòng)造成的，游離氯一旦進(jìn)入混合器與乙炔混合接觸，即發(fā)生劇烈反響生成氯乙炔等化合物，并放出大量熱量引起混合氣體的瞬間膨脹，釀成混合脫水系統(tǒng)的混合器、列管式石墨冷凝器等薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生爆炸而影響正常生產(chǎn)，因此必須嚴(yán)格控制。作為生產(chǎn)平安措施，一般借游離氯自動(dòng)測(cè)定儀或在混合器出口安裝氣相溫度報(bào)警器，設(shè)定該溫度超過(guò)56℃時(shí)即關(guān)閉原料乙炔氣總閥，作臨時(shí)緊急停車處理，待游離氯分析正常時(shí)再通入乙炔氣開車。正常生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格控制氯化氫中無(wú)游離氯析出。ⅴ含氧量原料氣(主要存在于氯化氫中)中含量用較高時(shí)，將威脅平安生產(chǎn)、特別當(dāng)合成轉(zhuǎn)化率較差，造成尾氣放空中含乙炔量較高時(shí)，氧在放空氣相中也被濃縮．就更有潛在的危險(xiǎn)，系統(tǒng)中的氧能與活性碳在高溫下反響生成一氧化碳和二氧化碳，使精餾系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題。更值得注意的是，氧在精餾系統(tǒng)中能與氯乙烯單體反響形成氯乙烯過(guò)氧化物：后者與精餾系統(tǒng)中微量水分相遇時(shí)，會(huì)發(fā)生水解而產(chǎn)生鹽酸，甲酸、甲醛等酸性物質(zhì),從而降低單體pH值，造成設(shè)備管線的腐蝕，那么產(chǎn)生的鐵離子那么污染單體，最終還影響到聚合產(chǎn)品的白度和熱穩(wěn)定性。因此，原那么上應(yīng)盡量將原料氣中含氧量降低到最低值甚至零。僅工業(yè)生產(chǎn)上由于電解槽以及氯氣、氫氣和氯化氫氣體的輸送處理系統(tǒng)難免將空氣泄漏，故一般規(guī)定控制在0.5%以下。=4\*GB2⑷生產(chǎn)條件的選擇ⅰ摩爾比提高原料氣乙炔或氯化氫氣的濃度(即分壓)或使一種原料氣配比過(guò)量，都有利于反響速度和轉(zhuǎn)化率增加。但當(dāng)乙炔過(guò)量時(shí)，易使催化劑中升汞復(fù)原為甘汞或水銀．造成催化劑很快失去活性，而當(dāng)氯化氫過(guò)量太高，那么不但增加原料消耗定額，還會(huì)增加已合成的氯乙烯與氯化氫加成生成1,1-二氯乙烷副產(chǎn)物的時(shí)機(jī)。因此，宜控制乙炔與氯化氫摩爾比在1：1.05～1.10范圍，實(shí)際生產(chǎn)操作中，應(yīng)結(jié)合合成氣中轉(zhuǎn)化氯化氫及乙炔含量的分析值來(lái)實(shí)現(xiàn)摩爾比控制的。ⅱ反響溫度提高反響溫度有利于加快氯乙烯合成反響的速度，獲得較高的轉(zhuǎn)化率。但是，過(guò)高的溫度易使催化劑吸附的氯化高汞升華而隨氣流帶逸，降低催化劑活性及使用壽命；此外，在較高溫度下，催化劑在乙炔氣流中可收集到45～70℃餾分的液體，屬二氯乙烯類物質(zhì)，而催化劑上的升汞被復(fù)原成甘汞或水銀。因此，工業(yè)生產(chǎn)中盡可能將合成反響溫度控制在100～180℃范圍。?？臻g流速空間流速是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位體積催化劑的氣體量(氣體量習(xí)慣以乙炔量來(lái)表示，其單位為m3乙炔／m3催化劑·h。乙炔的空間流速對(duì)氯乙烯的產(chǎn)率有影響，當(dāng)空間流速增加時(shí)，氣體與催化劑的接觸時(shí)間減少，乙炔的轉(zhuǎn)化率隨之降低。反之，當(dāng)空間流速減少時(shí)，乙炔轉(zhuǎn)化率提高，但高沸點(diǎn)副產(chǎn)物量也隨之增多，這時(shí)生產(chǎn)能力隨之減小。在實(shí)際生產(chǎn)中，比擬恰當(dāng)?shù)囊胰部臻g流速為25～40m3乙炔／m3催化劑·h。此時(shí)，既能保證乙炔有較高的轉(zhuǎn)化率，又能保證高沸點(diǎn)副產(chǎn)物含量減少。1.2.2生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述=1\*GB2⑴生產(chǎn)工藝流程緩沖器緩沖器乙炔砂封混合器石墨冷卻器多筒過(guò)濾器石墨預(yù)熱器轉(zhuǎn)化器除汞器水洗塔堿洗塔冷卻器Ⅱ圖3生產(chǎn)工藝流程由乙炔工段送來(lái)的精制乙炔氣，經(jīng)乙炔砂封，與氯化氫工序送來(lái)的氯化氫氣體經(jīng)緩沖罐通過(guò)孔板流量計(jì)調(diào)節(jié)配比〔乙炔/氯化氫=1/1.05～1.1〕在混合器中充分混合，進(jìn)入石墨冷卻器，用-35℃鹽水間接冷卻，冷卻到-14℃±2℃，乙炔氯化氫混合氣在此溫度下，局部水分以40%鹽酸排出，局部那么夾帶于氣流中，進(jìn)入串聯(lián)的酸霧過(guò)濾器中，由硅油玻璃棉捕集器別離，然后混合氣經(jīng)石墨冷卻器，由流量計(jì)控制進(jìn)入串聯(lián)的第一組轉(zhuǎn)化器，在列管中填裝吸附于活性炭上的升汞催化劑，在催化劑的作用下使乙炔和氯化氫合成轉(zhuǎn)化為氯乙烯，第一組出口氣中尚有20～30%未轉(zhuǎn)化的乙炔，再進(jìn)入第二級(jí)轉(zhuǎn)化器繼續(xù)轉(zhuǎn)化，使出口處未轉(zhuǎn)化的乙炔控制在3%以下，第二組轉(zhuǎn)化器填裝活性較高的新催化劑，第一組那么填裝活性較低的，即由第二組轉(zhuǎn)化器更換下來(lái)的舊催化劑即可。合成反響放出的熱量通過(guò)離心泵送來(lái)的95～100℃左右的循環(huán)水移去。粗氯乙烯在高溫下帶逸的氯化汞升華物，在填活性炭吸附器中除去，接著粗氯乙烯進(jìn)入水洗泡沫塔回收過(guò)量的氯化氫。泡沫塔頂是以高位槽低溫水噴淋，一次〔不循環(huán)〕接觸得20%鹽酸，裝大貯槽供罐裝外銷，氣體再經(jīng)堿洗泡沫塔，除去剩余的微量氯化氫后，送至氯乙烯氣柜，最后去精餾工段。1.2.3主要工藝參數(shù)本設(shè)計(jì)工藝參數(shù)如表3所示表3本設(shè)計(jì)工藝參數(shù)設(shè)備名稱指標(biāo)名稱單位指標(biāo)壓力atm﹤1.5混合器乙炔流量：氯化氫流量1:1.05混合氣溫度℃25石墨冷卻器進(jìn)料溫度℃25出料溫度℃-13鹽水進(jìn)口溫度℃-35鹽水出口溫度℃-20多筒過(guò)濾器混合氣含水%﹤0.08石墨預(yù)熱器進(jìn)料溫度℃-13出料溫度℃75循環(huán)水進(jìn)口溫度℃110循環(huán)水出口溫度℃95轉(zhuǎn)化器反響溫度〔新觸媒〕℃≤150反響溫度〔舊觸媒〕℃≤180卸大蓋溫度循環(huán)水進(jìn)口溫度循環(huán)水出口溫度放酸轉(zhuǎn)化率℃≤60℃℃次/小時(shí)%951101≥951.2.4主要原料和產(chǎn)物的物化性質(zhì)⑴乙炔：分子式：C2H2分子量：26性質(zhì)：在常溫常壓下為無(wú)色氣體，具有微弱的醚味，工業(yè)用乙炔因含有氯化氫、磷化氫等雜質(zhì)而具有特殊的刺激性臭氣。乙炔是一種易燃易爆的不穩(wěn)定化合物。易分解放出大量的熱而發(fā)生爆炸。壓力對(duì)乙炔有特殊的意義。壓力增加時(shí)，乙炔氣體分子間相密聚，因此，一旦某處乙炔分解，就能迅速擴(kuò)展到全部氣體中。加工業(yè)氣體乙炔的壓力在147kPa(1.47bar)以上溫度超過(guò)773～823K時(shí)，使會(huì)全局部解，發(fā)生爆炸。當(dāng)溫度低于723K(并有接觸物質(zhì)存在時(shí)，可能發(fā)生爆炸。乙炔可以發(fā)生加成反響，聚合反響。乙炔具有弱酸性，其分子中的氫能被某些金屬取代而成鹽。例如含有水成氨的工業(yè)乙乙炔與氯化亞銅作用，生成具有爆炸性副乙炔銅。所以，工業(yè)上乙炔發(fā)生系統(tǒng)不能使用銅制的旋塞及管件。規(guī)格[2]：純度：≥98.5%不含硫、磷、砷等雜質(zhì)。⑵氯化氫：分子式：HCl分子量：36.5性質(zhì)：是一種無(wú)色有刺激性的氣體，遇到濕空氣那么呈白色煙霧，鼓可做煙霧劑。標(biāo)準(zhǔn)狀況下比重為1.639kg/m2，低溫低壓下可以成為液體，熔點(diǎn)為-114℃，沸點(diǎn)為-85.03℃。易溶于水，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1升水可溶解525.2升的HCl氣體。在潮濕狀態(tài)下，容易與多種金屬作用生成該金屬的氯化物。屬?gòu)?qiáng)酸，可使蛋白質(zhì)凝固造成凝固性壞死，嚴(yán)重時(shí)可引起受損器官穿孔，斑痕形成，狹窄及畸形。規(guī)格[2]：純度≥93%水分≤0.06%⑶氯乙烯：分子式：CH2＝CHCl分子量：62.50性質(zhì)：沸點(diǎn)：-13.9℃熔點(diǎn)：-160.0℃蒸汽相對(duì)密度：2.15(空氣為1)液體相對(duì)密度：0.9121〔20℃)爆炸極限：在空氣中3.6～26.4%(體積)氯乙烯在常溫常壓下為易燃、無(wú)色的氣體，具有類似醚一般氣味，溶于水，溶于乙醚、乙醇、四氯化碳、丙酮和二氯乙烷。規(guī)格[3]：主要質(zhì)量要求(均為重量百分?jǐn)?shù))氯乙烯≥99.99%乙炔≤0.8ppm乙烯≤2ppm氯甲烷≤50ppm丁二烯≤6ppm鐵≤0.5ppmHCl≤0.5ppm水≤80ppm重組分≤50ppm2工藝計(jì)算2.1物料衡算假設(shè)各化工單元操作連續(xù)進(jìn)行，采用倒推法，根據(jù)轉(zhuǎn)化率或損失率計(jì)算出原料投料，然后再按照操作順序?qū)Ω鲉卧僮鬟M(jìn)行物料衡算。2.1.1計(jì)算依據(jù)：⑴計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)能力：年產(chǎn)5萬(wàn)噸的聚氯乙烯年工作日：以300天計(jì)算日產(chǎn)量：5×104×103/300=1.667×105kg小時(shí)產(chǎn)量：1.667×105/24=6944.4kg∵聚合物一般進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為85%～90%[2]，再加上在洗滌樹脂、包裝工段的損失，這里取轉(zhuǎn)化率為85%。x·85%6944.4kgx=6944.4/85%=8169.9kg∴每小時(shí)要合成氯乙烯8169.9kg⑵化學(xué)反響式主反響：副反響：⑶倒推法計(jì)算精餾：〔氯乙烯的收率：99.5%〕8169.9/99.5%=8211.0kg=8211.0/62.5kmol=131.376kmol轉(zhuǎn)化器：〔乙炔轉(zhuǎn)化率：95%〕131.376/95%=138.291kmol∴進(jìn)氣中CH≡CH需138.291kmol〔3595.566kg〕2.1.2計(jì)算：⑴混合器的物料衡算CH≡CH≡CHHClO2H2O乙炔氯化氫混合器混合器圖4混合器的物料衡算方框圖計(jì)算依據(jù)：CH≡CH和HCl的摩爾比為：1：1.05～1.1[1]。本設(shè)計(jì)選?。簄CH≡CH：nHCl=1:1.08ⅰ進(jìn)料氣組成表4進(jìn)料氣組成進(jìn)料氣組分含量/%乙炔氣CH≡CH99.9H2O0.1氯化氫HCl99.95H2O0.01O20.04∴進(jìn)料氣需乙炔氣：138.291/99.9%=138.429kmol進(jìn)料氣需氯化氫：138.429×1.08/99.95%=149.429kmol∴CH≡CH：1.38291kmol〔3595.566kg〕HCl：138.291×1.08=149.354kmol〔5451.421kg〕O2：149.429×0.04%=0.0598kmol〔1.9136kg〕H2×0.1%+149.429×0.01%=0.1534kmol〔2.7612kg〕ⅱ出料：依據(jù)：水分以酸霧的形式進(jìn)入下一層，有微量水分以濃鹽酸形式流出，這里計(jì)算時(shí)忽略流出的濃鹽酸的量[3]。CH≡CH：138.291kmol〔3595.566kg〕HCl：138.291×1.08=149.354kmol〔5451.421kg〕O2：149.429×0.04%=0.0598kmol〔1.9136kg〕H2×0.1%+149.429×0.01%=0.1534kmol〔2.7612kg〕?；旌掀魑锪虾馑惚肀?混合器物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH≡CH3595.56639.723CH≡CH3595.56639.723HCl5451.42160.226HCl5451.42160.226O21.91360.021O21.91360.021H2O2.76120.031H2O2.76120.031Σ9051.6618100.0Σ9051.6618100.0⑵石墨冷卻器CH≡CH≡CHHClO2H2O石墨冷卻器混合氣混合氣鹽酸鹽酸圖5石墨冷卻器物料衡算方框圖根據(jù)：在石墨冷卻器中，用-35℃鹽水〔尾氣冷凝器下水〕間接冷卻，混合氣中水分一局部那么以40%鹽酸的形式排出，局部那么夾帶與氣流中。[10]設(shè)混合器中水分以40%鹽酸排出的量占水總量的30%。ⅰ進(jìn)料：CH≡CH：138.291kmol，3595.566kgHCl：149.354kmol，5451.421kgO2：0.0598kmol，1.9136kgH2O：0.1534kmol，2.7612kgⅱ出料：CH≡CH：138.291kmol，3595.566kgO2：0.0598kmol，1.9136kgH2O：∵∴HCl：鹽酸：ⅲ石墨冷卻器物料衡算表表6石墨冷卻器物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH≡CH3595.56639.723CH≡CH3595.56639.723HCl5451.42160.226HCl5450.86960.220O21.91360.021O21.93320.021H2O2.76120.031H2O1.91360.021鹽酸1.380.015Σ9051.6618100.0Σ9051.6618100.0⑶多筒過(guò)濾器根據(jù)在多筒過(guò)濾器中，采用3～5%憎水性有機(jī)硅樹脂的5～10um細(xì)玻璃纖維，可將大局部酸霧別離下來(lái)，以鹽酸的形式排出。[3]設(shè)：鹽酸為38%，除水量為80%進(jìn)料：CH≡CH：3595.566kgHCl：5450.869kgH2O：1.9136kgO2：1.9136kg出料：CH≡CH：3595.566kgO2：1.9136kgH2O：1.9332×〔1-80%〕=0.38664kg∵∴HCl：鹽酸：多筒過(guò)濾器物料衡算表表7多筒過(guò)濾器物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH≡CH3595.56639.723CH≡CH3595.56639.729HCl5450.86960.220HCl5449.95160.219O21.93320.021O21.91360.021H2O1.91360.021H2O0.38660.004鹽酸2.4650.027Σ9050.2818100.0Σ9050.2818100.0⑷石墨預(yù)熱器表8石墨預(yù)熱器物料衡算表出料/出料質(zhì)量/kgW/%CH≡CH3595.56639.740HCl5449.95160.235O21.91360.021H2O0.38660.004Σ9047.8168100.0⑸轉(zhuǎn)化器CHCH≡CHHClO2H2O轉(zhuǎn)化器CH2=CHClHClCH≡CHO2H2O圖6轉(zhuǎn)化器物料衡算方框圖根據(jù)轉(zhuǎn)化率為95%。[3]進(jìn)料：CH≡CH：3595.566kgHCl：5449.951kgH2O：0.3866kgO2：1.9136kg出料：CH2=CHCl：kgCH≡CH：kgHCl：kgO2：0.3866kgH2O：1.9136kg轉(zhuǎn)化器物料衡算表表9轉(zhuǎn)化器物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH≡CH3595.56639.740CH2=CHCl8211.02890.751HCl5449.95160.235CH≡CH179.7781.987O21.91360.021HCl654.71067.236H2O0.38660.004O21.91360.021H2O0.38660.004Σ9047.8168100.0Σ9047.8168100.0⑹除汞器∵進(jìn)料同出料∴表10除汞器物料衡算表出料/出料質(zhì)量/kgW/%CH2=CHCl8211.02890.751CH≡CH179.7781.987HCl654.71067.236O21.91360.021H2O0.38660.004Σ9047.8168100.0⑺石墨冷卻器Ⅱ∵進(jìn)料同出料∴表11石墨冷卻器Ⅱ物料衡算表出料/出料質(zhì)量/kgW/%CH2=CHCl8211.02890.751CH≡CH179.7781.987HCl654.71067.236O21.91360.021H2O0.38660.004Σ9047.8168100.0⑻水洗泡沫塔：根據(jù)：水洗泡沫塔回收過(guò)量的氯化氫，泡沫塔是以高位槽低溫水噴淋，一次〔不循環(huán)〕接觸可得20%的鹽酸。[1]設(shè)回收鹽酸的回收率為98%進(jìn)料：CH2=CHCl：8211.028kgCH≡CH：179.778kgHCl：654.7106kgO2：1.9136kgH2O：0.3866+2568〔水洗用水〕=2568.3866kg出料： CH2=CHCl：8211.028kgCH≡CH：179.778kgHCl：回收的鹽酸：H2O：水洗泡沫塔物料衡算表表12水洗泡沫塔物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH2=CHCl8211.02870.683CH2=CHCl8211.02870.683CH≡CH179.7781.548CH≡CH179.7781.548HCl654.71065.636HCl13.0940.113O2H2O1.91362568.38660.01622.111O2H2O1.91361.9210.0160.016鹽酸3208.08227.618Σ11615.817100.0Σ11615.817100.0⑼堿洗泡沫塔：CHCH2=CHClCH≡CHHClO2H2O堿洗泡沫塔CH2=CHClCH≡CHO2H2O圖7堿洗泡沫塔物料衡算方框圖根據(jù)：除去多余的氯化氫進(jìn)料：CH2=CHCl：8211.028kgCH≡CH：179.778kgHCl：13.094kgO2：1.9136kgH2O：1.921kg出料：HCl被堿液吸收，從而出料氣中不含HCl氣體CH2=CHCl：8211.028kgCH≡CH：179.778kgO2：1.9136kgH2O：1.921kg堿洗泡沫塔物料衡算表表13堿洗泡沫塔物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH2=CHCl8211.02897.660CH2=CHCl8211.02897.660CH≡CH179.7782.138CH≡CH179.7782.138HCl13.0940.156O21.91360.023O21.91360.023H2O1.9210.023H2O1.9210.023HCl〔除去的〕13.0940.156Σ8407.7346100.0Σ11615.817100.0⑽總物料衡算表表14總物料衡算表進(jìn)料質(zhì)量/kgW/%出料質(zhì)量/kgW/%CH≡CH3595.56630.944CH2=CHCl8211.02870.665HCl5451.42146.915CH≡CH179.7781.547O21.91360.016H2O1.9210.113H2O2570.761222.124O21.9360.016HCl〔堿洗掉的〕13.0940.01720%鹽酸3208.08227.60938%鹽酸2.4650.02140%鹽酸1.380.001Σ11615.817100.0Σ11615.817100.02.2熱量衡算2.2.1衡算方法入方：：物料帶入熱；：加熱劑或冷卻劑帶入熱；：過(guò)程熱效應(yīng)；出方：：物料帶出熱；：熱損失。設(shè)是的5%“-〞表示吸熱，“＋〞表示放熱。設(shè)混合平均熱容近似等于各組分熱容與質(zhì)量分?jǐn)?shù)乘積之和。即，含量少的物質(zhì)對(duì)混合體系熱容地方影響可不計(jì)。同種物質(zhì)的平均比熱容2.2.2標(biāo)況下有關(guān)物化數(shù)據(jù)表[3]表15標(biāo)況下有關(guān)物化數(shù)據(jù)表工程溫度/℃比熱/kcal/〔kg·℃〕乙炔250.428750.451100.455HCl250.204750.2081100.2085水蒸氣250.45750.4511100.46O2250.234750.241100.244氯乙烯250.846750.83271100.868鹽酸〔40%〕[5]-353.2142.2.3計(jì)算：⑴石墨冷卻器：表：表16量表進(jìn)料質(zhì)量/kg出料質(zhì)量/kgCH≡CH3595.566CH≡CH3595.566HCl5451.421HCl5450.869O21.9136O21.9332H2O2.7612H2O1.913640%鹽酸1.38Σ9051.6618Σ9051.6618進(jìn)料溫度：25℃，出料溫度：-13℃25℃為計(jì)算基準(zhǔn)C乙炔=1.352kJ(kg·℃)-1C水蒸氣=1.8837kJ(kg·℃)-1C氯化氫=0.8581kJ(kg·℃)-1C氧氣=0.653kJ(kg·℃)-1C水〔l〕=4.175kJ(kg·℃)-1C水〔冷凝熱〕=-2229.4636kJ(kg·℃)-1C40%鹽酸=3214kJ(kg·℃)-1計(jì)算：Q1：進(jìn)料溫度25℃，那么Q1=0Q3：HCl溶于水放出的熱以及水氣液化放出的熱生成40%鹽酸時(shí)，HCl的水溶液的生成熱：3544kcal·kmol-1=148351.84kJ·kmol-1。[4]那么HCl溶于水放出的熱量為：水液化放出的熱：kJ∴Q3=2243.568+102.5=2346.118kJ∴Q4=Q乙炔＋Q氯化氫＋Q氧氣＋Q水蒸氣＋Q鹽酸=1.352×3595.566×〔-13-25〕＋0.8581×5450.869×〔-13-25〕＋0.653×1.9136×〔-13-25〕＋1.88837×1.9332×〔-13-25〕＋3214×1.38×〔-13-25〕=-184725.799-17774.7060-47.484-138.380-168542.16=-531200.883kJQ2:5%Q2=Q5∵Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5∴0＋Q2＋2346.118=-531200.883＋5%Q2∴Q2=-561628.422kJQ5=-28081.421kJ表17石墨冷卻器熱量衡算表工程入方/kJ工程出方/kJCH≡CH0CH≡CH-184725.799HCl0HCl-177747.060O20O2-47.484H2O0H2O-138.380冷凝熱2346.118鹽酸-16854.216鹽水吸熱-561628.422損失-28081.421Σ-559282.304Σ-559282.304⑵石墨預(yù)熱器表表18量表出料/出料質(zhì)量/kgCH≡CH3595.566HCl5449.951O21.9136H2O0.3866Σ9047.8168進(jìn)料溫度：-13℃，出料溫度：75℃以-13℃計(jì)算為基準(zhǔn)C乙炔=1.80kJ(kg·℃)-1C水(g)=1.884kJ(kg·℃)-1C氯化氫=0.858kJ(kg·℃)-1C=0.236kJ(kg·℃)-1計(jì)算：Q1：進(jìn)料溫度-15℃，那么Q1=0Q3=0Q4=Q乙炔＋Q氯化氫＋Q氧氣＋Q水(g)=1.8×3595.566×〔75＋13〕＋0.858×5449.951×〔75＋13〕＋1.884×0.3866×〔75＋13〕＋0.988×1.9136×〔75＋13〕=569537.654＋411493.100＋64.095＋166.376=981261.225kJQ2:5%Q2=Q5∵Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5∴0＋Q2＋0=981261.225＋5%Q2∴Q2=1032906.553kJQ5=51645.328kJ表19石墨預(yù)熱器熱量衡算表工程入方/kJ工程出方/kJCH≡CH0CH≡CH569537.654HCl0HCl411493.100O20O2166.376H2O0H2O64.095蒸汽加熱1032906.553損失51645.328Σ1032906.553Σ1032906.553⑶轉(zhuǎn)化器：表表20量表進(jìn)料質(zhì)量/kg出料質(zhì)量/kgCH≡CH3595.566CH2=CHCl8211.028HCl5449.951CH≡CH179.778O21.9136HCl654.7106H2O0.3866O21.9136H2O0.3866Σ9047.8168Σ9047.8168根據(jù)：此處熱損失率為：1.5%進(jìn)口溫度：75℃，出口：110℃，以75℃為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。C乙炔=1.894kJ(kg·℃)-1C水(g)=1.907kJ(kg·℃)-1C氯化氫=0.872kJ(kg·℃)-1C氧氣=0.242kJ(kg·℃)-1C氯乙烯=0.8502kJ(kg·℃)-1計(jì)算：Q1：進(jìn)料溫度75℃，那么Q1=0Q3=124.8×131.376×103=16395724.8kJQ4=Q氯乙烯＋Q乙炔＋Q氯化氫＋Q水(g)＋Q氧氣=0.8502×8211.028×〔110-75〕＋1.894×179.778×〔110-75〕＋0.872×654.7106×〔110-75〕＋1.907×0.3866×〔110-75〕＋0.242×1.9136×〔110-75〕=244335.560＋11917.484＋19981.768＋2.580＋16.208=258253.600kJQ2:1.5%Q2=Q5∵Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5∴0＋Q2＋16395724.8=258253.600＋1.5%Q2∴Q2=-16383219.49kJQ5=-245748.2924kJ表21轉(zhuǎn)化器熱量衡算表工程入方/kJ工程出方/kJCH≡CH0CH2=CHCl244335.560HCl0CH≡CH11917.484O20HCl19981.768H2O0O216.208反響熱16383219.49H2O2.580循環(huán)水-16383219.49損失-245748.2924∑12505.31∑12505.31⑷石墨冷卻器表表22量表出料/出料質(zhì)量/kgCH2=CHCl8211.028CH≡CH179.778HCl654.7106O21.9136H2O0.3866Σ9047.8168進(jìn)口溫度：110℃，出口溫度：25℃以110℃為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。C氯乙烯=0.857kJ(kg·℃)-1C乙炔=1.846kJ(kg·℃)-1C水(g)=1.9046kJ(kg·℃)-1C氯化氫=0.8623kJ(kg·℃)-1C氧氣=1.000kJ(kg·℃)-1計(jì)算：Q1：進(jìn)料溫度110℃，那么Q1=0Q3=0Q4=Q氯乙烯+Q乙炔+Q氯化氫+Q水(g)+Q氧氣=0.857×8211.028×〔25-110〕+1.864×179.778×〔25-110〕+0.8623×654.7106×〔25-110〕+1.9046×0.3866×〔25-110〕+1.000×1.9136×〔25-110〕=-674553.884kJQ2:5%Q2=Q5∵Q1+Q2+Q3=Q4+Q5∴0+Q2+0=-674553.884+5%Q2∴Q2=-710056.72kJQ5=-35502.836kJ表23石墨冷卻器熱量衡算表工程入方/kJ工程出方/kJCH≡CH0CH2=CHCl-598132.335HCl0CH≡CH-28208.966O20HCl-4798.734H2O0O2-162.656循環(huán)水-710056.72H2O-162.656損失-35502.836∑-710056.72∑-710056.72⑸冷卻水消耗ⅰ鹽水：：鹽水用于石墨冷卻器除去水氣，進(jìn)口溫度：-35℃，出口溫度：-20℃40%鹽水的比熱容：C鹽水=3214kJ(kg·℃)-1。[5]∴Q=3214×m×[-20-〔-35〕]=561628.422kJ∴m=11649.625kgⅱ循環(huán)水：

在石墨預(yù)熱器時(shí)，進(jìn)口溫度：110℃，出口溫度：95℃。95℃時(shí)，C水蒸氣=4.214kJ(kg·℃)-1110℃時(shí)，C水蒸氣=4.238kJ(kg·℃)-1C平均=〔4.214＋4.238〕÷2=4.226kJ(kg·℃)-1Q=1032906.553kJ∴需水量m=1032906.553÷4.226÷〔110-95〕=16294.47157kg①在轉(zhuǎn)化器中，進(jìn)口溫度：95℃，出口溫度：110℃。Q=16383219.49kJ∴需水量m=16383219.49÷4.226÷〔110-95〕=258451.167kg②在石墨冷卻器Ⅱ中，進(jìn)口溫度：15℃出口溫度：95℃95℃時(shí)，C水氣=4.214kJ(kg·℃)-115℃時(shí)，C水氣=4.187kJ(kg·℃)-1C平均=〔4.214＋4.187〕÷2=4.2kJ(kg·℃)-1Q=710056.72kJ∴需水量m=710056.72÷4.2÷〔95-15〕=2113.264kg表24水消耗綜合表工程分相熱量/kJ質(zhì)量/kg鹽水石墨冷卻器561628.42211649.625循環(huán)水石墨預(yù)熱器1032906.553258451.167轉(zhuǎn)化器16383219.492113.264石墨冷卻器Ⅱ710056.72276858.902∑18126182.76276858.902∵石墨預(yù)熱器中的水可以由轉(zhuǎn)化器的出水來(lái)提供；石墨冷卻器出口處的水又可以提供應(yīng)轉(zhuǎn)化器。∴實(shí)際用水258451.167kg。3主要設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型3.1石墨冷卻器的選型3.1.1條件總熱負(fù)荷：Q=561628.422kJ/h鹽水流量：11649.625kg/h進(jìn)口溫度：-35℃出口溫度：-20℃混合氣進(jìn)口溫度：25℃出口溫度：-13℃3.1.2計(jì)算兩流體的平均溫度差℃而：查文獻(xiàn)[5]得查文獻(xiàn)[5]，列管式換熱器中的總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)值設(shè)K=100w/〔m2·℃〕查文獻(xiàn)[4]，浮頭列管式石墨換熱器系列參數(shù)組合，參考查文獻(xiàn)[3]，選用換熱管有效長(zhǎng)度為5000mm，換熱管根數(shù)為625根，型號(hào)：CHA1100-260〔F〕，A型。3.2石墨預(yù)熱器的選型：3.2.1條件：總熱負(fù)荷：Q=1032906.553kJ/h鹽水流量：11649.625kg/h進(jìn)口溫度：110℃出口溫度：95℃混合氣進(jìn)口溫度：75℃出口溫度：-13℃3.2.2計(jì)算兩流體的平均溫度差℃而：查文獻(xiàn)[5]，圖4-17，得℃查文獻(xiàn)[5]，列管式換熱器中的總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)植設(shè)K=100w/〔m2·℃〕查文獻(xiàn)[4]，浮頭列管式石墨換熱器系列參數(shù)組合，參考文獻(xiàn)[3]，選用換熱管有效長(zhǎng)度為5000mm，換熱管根數(shù)為721根，型號(hào)：CHA1200-305〔F〕，A型。3.3石墨冷卻器Ⅱ的選型3.3.1條件：總熱負(fù)荷：Q=710056.72kJ/h鹽水流量：11649.625kg/h進(jìn)口溫度：15℃出口溫度：95℃混合氣進(jìn)口溫度：25℃出口溫度：110℃3.3.2計(jì)算兩流體的平均溫度差℃而：查文獻(xiàn)[5]，得〔四殼程〕℃查文獻(xiàn)[5]，列管式換熱器中的總傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)植設(shè)K=100w/〔m2·℃〕查文獻(xiàn)[4]，浮頭列管式石墨換熱器系列參數(shù)組合，參考文獻(xiàn)[3]，選用換熱管有效長(zhǎng)度為5000mm，換熱管根數(shù)為313根，型號(hào)：CHA900-105〔F〕，A型Φ32mm。3.4轉(zhuǎn)化器的設(shè)計(jì)3.4.1條件：空速為25～40m3/m3催化劑·h時(shí)，轉(zhuǎn)化率最大[1]反響溫度：新觸媒：150℃，舊觸媒：180℃HgCl2含量：10.5%～12.5%水分含量：小于0.3%松裝粒度：540～640g/L粒度：0.75～6.50mm〔大于92%〕采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法[6]空間速度：，V0——原料混合氣進(jìn)料流量，m3〔STP/h〕VR——催化劑床層體積，m3SV——空間流速，h-1∴，表25量表進(jìn)料質(zhì)量kg物質(zhì)的量kmolCH≡CH3595.566138.291HCl5449.951149.314H2O0.38660.0215O21.91360.0598∑9047.8168287.68633.4.2計(jì)算：∴混合氣的體積流量：V0=287.6863×22.4=6444.173m3〔STP/h〕∴VR=214.806m3〔STP/h〕選管子[6]，∴管子內(nèi)徑為，管長(zhǎng)為6m，催化劑填充高度為5.7m∴分為8個(gè)轉(zhuǎn)化器，那么每個(gè)用2401根管子循環(huán)水需要帶走的熱為16383219.49kJ,℃K取100，∵A實(shí)際﹥A需要∴能滿足要求殼體大于400mm用鋼板卷焊而成[7]，殼體內(nèi)徑D取決于傳熱管數(shù)n，排列方式和管心距式中：t——管心距，t=1.25d0d0——換熱管外徑nc——橫過(guò)管束中心線的管數(shù)，該值與管子排列有關(guān)本設(shè)計(jì)采用正三角排列，那么t=1.25×0.057=0.07125m圓整到4000mm參考文獻(xiàn)[3]，為了滿足及時(shí)轉(zhuǎn)移反響放出的熱，從而保證反響溫度不超過(guò)最高限額，采用把轉(zhuǎn)化器換熱分為三層，三層同時(shí)進(jìn)行散熱。附簡(jiǎn)圖：圖8轉(zhuǎn)化器3.4.3手孔[4]∵反響最高壓力為1.5atm∴選用平焊法蘭手孔公稱壓力PN0.6MPa,公稱直徑DN250mm,H1=190mm采用Ⅱ類材料，墊片采用石棉橡膠板其標(biāo)記為：手孔Ⅱ〔A·G〕250-0.6HG21529-95.3.5泡沫水洗塔的設(shè)計(jì)[9]3.5.1條件：混合氣流量：6446.8m3/h鹽酸溶液外表張力=71dyN/cm混合氣溫度：25℃混合氣進(jìn)口壓力：0.014MPa混合氣出口壓力：0.010MPa氯乙烯密度：2.34kg/m3鹽酸溶液密度：1100kg/m33.5.2塔徑的計(jì)算：得泡沫塔空塔氣速：m/s進(jìn)口進(jìn)氣量=m/s塔徑：m選直徑為1500mm塔身，內(nèi)做熱噴涂聚氯乙烯處理，厚度為10mm，實(shí)際內(nèi)塔徑為：1480mm。驗(yàn)算：空塔氣速：m/s∵﹤∴本塔形成良好的泡沫層3.5.3孔的布置篩板孔按取mm,t/d=3,t=12mm。查圖得取，查圖得Aa=1.25m2Ao=1.25m2×0.10=0.125m2查得n=8500×1.25=10625個(gè)3.5.4塔板的壓降根據(jù)塔的結(jié)構(gòu)及考慮到檢修的方便，塔板取厚度為30mm的酚醛層壓板，板間距H2=600mm。查圖的Cn=0.85干板壓降：塔板總壓降hp查圖得液層有效阻力ht=0.03m液柱那么3.5.5穩(wěn)定性取3.5.6液泛3.5.7物沫夾帶：根據(jù)以上計(jì)算及驗(yàn)算，可知從理論上該塔完全符合操作條件結(jié)構(gòu)如下：塔身：，材料：A3鋼內(nèi)有10mm的噴涂層塔板：厚度為30mm，材料：酚醛層壓板共6塊。溢流管：Dg=125mm，材料：耐酸酚醛管。3.6主要設(shè)備一覽表[3]表27主要設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)及規(guī)格數(shù)量1乙炔砂封Φ1200×30012HCl緩沖罐V=20m213混合器Φ900×400014石墨冷卻器CHA1100－260(F)15多筒過(guò)濾器Φ1600×400016石墨預(yù)熱器CHA1200－305(F)17廢酸