年产30700吨氯乙烯车间反应工段工艺设计
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一、工艺流程概述1.原料准备:将乙烯气体通过氯化反应和氯化工艺制备成氯乙烯。
2.聚合反应:将制备好的氯乙烯与过氯化钴等催化剂进行聚合反应,生成聚氯乙烯。
3.精炼和提炼:通过卸料和提炼过程,除去聚合反应产生的杂质和残留催化剂。
4.融化加工:将精炼和提炼后的聚氯乙烯经过加热和融化,通过挤出、注塑、吹膜等加工工艺,制成各种产品。
5.产品检验:对融化加工后的产品进行物理性能和质量的检验。
6.包装和出库:将合格的产品进行包装,并出库销售。
二、关键设备的选择和工艺参数的确定1.氯化塔:采用液氯氯化法,选择高效的氯化塔设备,保证氯化反应的高效进行。
2.反应釜:选择适当规格的不锈钢反应釜,对聚合反应进行控制。
3.蒸馏塔:选择具有高效蒸馏性能的蒸馏塔,进行精炼和提炼过程。
4.挤出机、注塑机、吹膜机等加工设备:选择具有高效和稳定性能的加工设备,满足产品加工要求。
5.检测仪器:选择高精度的物理性能和质量检测仪器,确保产品符合标准要求。
三、安全措施和环保要求1.氯气泄漏报警和处理系统:设置氯气泄漏探测器,在发现泄漏情况时及时报警,并启动处理系统进行处理,保证车间人员的安全。
2.废气处理系统:设置废气处理设备,对产生的废气进行处理,减少对环境的污染。
3.废水处理设施:建立废水处理系统,对产生的废水进行处理,达到排放标准。
4.严格操作规程和个人防护措施:制定严格的操作规程,包括操作流程、操作要求等,并提供个人防护装备,提醒员工遵守相关安全规定。
5.废弃物处理:建立废弃物分类处理系统,对废弃物进行分类、包装和处理,减少对环境的影响。
四、能源消耗和优化1.合理规划车间布局和设备布置,减少能源输送、损耗和消耗。
2.对设备进行定期检修和维护,保持设备运行的稳定性和高效性,减少能源的浪费。
3.提高工艺参数的优化,减少生产过程中能源的消耗。
4.引入智能化管理系统,对能源消耗进行实时监控和调整,达到最佳的能效。
总结:年产万吨聚氯乙烯车间的工艺设计需要考虑原料准备、聚合反应、精炼和提炼、融化加工、产品检验以及包装和出库等环节。
年产万吨聚氯乙烯车间工艺设计1. 引言本文档旨在对年产万吨聚氯乙烯(PVC)车间的工艺设计进行详细说明。
PVC是一种重要的合成树脂,广泛应用于建筑材料、电线电缆、塑料制品等领域。
设计一个高效、稳定和可持续发展的车间工艺对于确保产品质量和提高生产效率至关重要。
2. 工艺流程2.1 原料准备PVC的主要原料包括乙烯、氯乙烯和氢氯酸等。
原料准备阶段需要对原料进行储存、提供和混合。
储存区域应具备良好的通风和防火设施,确保原料的安全性和稳定性。
2.2 反应PVC的生产主要通过聚合反应完成。
聚合反应要求严格的温度控制、压力控制和触媒添加。
反应釜设备应具备高效的加热和冷却系统,以确保反应的可控性和高效性。
2.3 分离和磺化在聚合反应完成后,需对产物进行分离和磺化处理。
分离过程主要通过卸料和过滤等方式进行,确保分离效果良好。
磺化处理则需通过控制温度和添加磺化剂等手段,使产物获得所需的性质和品质。
2.4 硫化经过分离和磺化处理后的产物需要进行硫化反应,以提高PVC的机械性能和耐候性。
硫化过程需要控制温度、压力和硫化剂的添加量,确保硫化反应的完全性和一致性。
2.5 润滑和加工硫化后的PVC需要进行润滑处理,以增强其流动性和加工性。
润滑处理一般通过添加润滑剂,同时需要控制温度和混合速度,以确保润滑剂均匀分布。
之后,PVC可进行成型、挤出、注塑等加工方式,制成最终的产品。
3. 设备需求为了实现年产万吨聚氯乙烯的目标,车间需要配置以下主要设备:•反应釜:高效的反应釜能够提供良好的加热和冷却系统,满足反应过程的要求。
•分离设备:包括卸料和过滤设备,能够实现有效和高效的分离过程。
•磺化设备:具备精确的温度控制和添加磺化剂的能力,以实现良好的磺化效果。
•硫化设备:提供准确的温度和压力控制,确保硫化反应的完全性和一致性。
•润滑设备:包括润滑剂添加设备和混合设备,能够实现均匀的润滑处理。
4. 安全和环境考虑在设计车间工艺时,安全和环境因素是非常重要的考虑因素。
三十万吨聚氯乙烯项目乙炔精制工段的工艺设计及中和塔的设计第一步:查阅资料,了解氯乙酸生产工艺,及关键工艺参数和物料参数。
1、工艺过程乙炔气从水封进入冷却塔进行洗涤冷却,冷却后的乙炔气进入水洗塔,出来的气体一路进入气柜,一路经水环泵加压都进入水洗二塔。
后在浓硫酸清净塔中除去气体中的杂质。
经清净后的乙炔气呈酸性,进入中和塔被碱中和,中和塔出来的乙炔气纯度达到98.5%以上,达到下一工段的使用要求,出来的气体去乙炔沙封罐。
乙炔清净主要是除去乙炔中对后面工序正常生产有害的杂质气体,即PH3、H2S 、NH3、SiH4、AsH3 、水、二氧化碳。
采用次氯酸钠的净化原理也就是采用强氧化剂次氯酸钠把还原性化合物PH3、H2S 、SiH4、AsH3 等氧化成相应的酸,然后用碱液中和酸并除去二氧化碳,最后用低温水洗除去碱沫和乙炔中的水分。
其反应式为:4NaOCl + H2S H2SO4 + 4NaCl4NaOCl + H3P H3PO4 + 4NaCl4NaOCl + AsH3H3AsO4 + 4NaCl4NaOCl + SiH4SiO2 + H2O + 4NaCl其反应产物磷酸、硫酸等由后面中和塔除去。
反应式为:H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2OH3PO4 + 3NaOH Na3PO4 + 3H2OCO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O2、工艺参数年产30万吨PVC生产时间(年工作日)300天,每天24小时,连续操作表2.1 生产工艺控制指标3、物料参数氯酸钠(NaOCl)【英文名称】Sodium Hypochlorite危险性类别:腐蚀品侵入途径:吸入、食入、经皮吸收健康危害:经常用手接触本品的工人,手掌大量出汗,指甲变薄,毛发脱落。
本品有致敏作用。
本品放出的氯气有可能引起中毒。
环境危害:无明显污染。
燃爆危险:本品不燃,具腐蚀性,可致人体灼伤,具致敏性。
化学品中文名称:次氯酸钠化学品英文名称:sodium hypochlorite中文名称2:漂白水;漂水英文名称2:hypochlorous acid分子式:NaClO相对分子量:74.442(按2007年国际相对原子质量)有害物成分:次氯酸钠溶液CAS No. 7681-52-9主要成分:含量:工业级(以有效氯计)一级13%; 二级10%。
氯乙烯工艺设计范文氯乙烯是一种非常重要的有机化学原料,广泛应用于塑料制品、橡胶制品、合成纤维、涂料、医药和农药等领域。
本文将探讨氯乙烯的工艺设计及其工艺流程。
氯乙烯的工艺设计主要包括原料选择、反应器设计、分离装置设计以及工艺流程优化等方面。
首先,原料选择。
氯乙烯的主要原料是乙烯和氯气。
乙烯是一种广泛存在于石油和天然气中的重要烃类化合物,而氯气则可通过电解食盐水或电解氯化钠来制备。
在原料选择时,需要考虑乙烯和氯气的纯度以及供应的可靠性和成本因素。
其次,反应器设计。
氯乙烯的主要制备方法是通过氯化乙烯反应。
该反应通常是在高温下进行,并利用催化剂促进反应速率。
反应器的设计要考虑到反应速率、温度和压力的控制以及产物的分离等因素。
分离装置设计是氯乙烯工艺设计的关键一步。
氯乙烯的主要杂质是氯化乙烯和1,2-二氯乙烷。
分离装置的设计要考虑到这些杂质的物理性质和沸点,并采取合适的分离方法,如精馏、冷凝和吸收等。
最后,对氯乙烯的工艺流程进行优化是提高生产效率和产品质量的关键。
在工艺流程中,可以采用节能措施和改进操作条件来减少能耗和排放。
此外,还可以进行废气处理和废水处理,以减少对环境的污染。
总的来说,氯乙烯工艺设计是一个复杂而关键的过程。
通过合理选择原料、合适的反应器设计、优化的分离装置和工艺流程,可以实现高效生产氯乙烯,并提高产品质量和减少环境污染。
在实际应用中,还需要与相关部门合作,遵守相关法规和标准,确保工艺的安全和可持续发展。
万吨聚氯乙烯车间工艺设计1.工艺流程:PVC的生产工艺通常包括聚合、塑化、脱除不饱和气体、热稳定、挤出和制品成形等步骤。
聚合是PVC制备的关键步骤,通常采用悬浮聚合法,其中乙烯氯和稳定剂等原料在聚合釜中发生聚合反应。
塑化过程将聚合物颗粒加热成粘稠的熔体,以便后续处理。
脱除不饱和气体过程将熔融的PVC中的不饱和气体去除。
热稳定工艺用于防止PVC分解,在高温条件下添加热稳定剂。
挤出工艺将熔融的PVC通过模具挤出,形成所需的形状。
制品成形过程将挤出的PVC制品进行冷却、切割和包装。
2.设备布局:PVC车间的设备布局应考虑到安全、生产效率和操作便利性。
首先,应将不同的工艺步骤合理安排,以确保工序之间的流程顺畅。
例如,聚合反应器应位于PVC车间的中心位置,以便于原料的输入和产物的输出。
其次,应根据原料、中间产物和成品的特性进行合理的设备布置。
例如,塑化机、挤出机和制品成形设备应根据工艺流程的要求进行合理的布局,以方便操作和流程控制。
此外,应考虑设备的安全性和防火防爆要求,并合理布置安全设施和逃生通道。
3.能耗分析:在PVC车间中,能耗管理是至关重要的。
应进行能耗分析,找出能耗高的环节,并采取合理的措施降低能耗。
例如,在塑化过程中,采用高效的预热装置和加热系统,减少能量损耗。
在挤出过程中,采用高效的挤出机和冷却系统,减少能耗和水的浪费。
此外,应优化生产计划,避免设备空闲和停机时间,提高生产效率和能源利用率。
4.环保措施:PVC生产过程中会产生废水、废气和固体废物,对环境造成一定的影响。
为满足环保要求,应采取相应的环保措施。
首先,在废水处理方面,应安装废水处理设施,对生产废水进行处理,并达到排放标准。
其次,在废气处理方面,应安装废气处理设备,对排放的废气进行净化和回收利用。
最后,在固体废物处理方面,应实施废物分类和合理处置,减少对环境的负面影响。
综上所述,万吨级PVC车间的工艺设计应合理安排工艺流程,合理布局设备,进行能耗分析和实施环保措施,以确保生产的安全、高效和环保。
黄山学院本科毕业论文本科毕业论文(设计)( 2014 届 )题目:学院:专业:学生姓名:学号:指导教师:职称(学位):完成时间:成绩:黄山学院教务处学位论文原创性声明兹呈交的学位论文,是本人在指导老师指导下独立完成的研究成果。
本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果,均在文中以明确方式标明。
本人依法享有和承担由此论文而产生的权利和责任。
声明人(签名):年月日目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1 绪论 (3)1. 1 氯乙烯的简介 (3)1.2 国内外氯乙烯工业的发展 (3)1.3氯乙烯在国民经济中的作用和地位 (4)1.4氯乙烯的生产方法 (4)1.4.1乙炔法 (5)1.4.2烯炔法 (5)1.4.3乙烯氧氯化法 (6)1.4.4乙烷氯化法 (7)1.5设计任务书 (7)2工艺流程 (7)2.1工艺流程图 (7)2.2工艺流程详述 (8)2.2.1冷凝部分 (8)2.2.2精馏部分 (8)3工艺计算 (8)3.1物料衡算计算 (8)3.1.1全凝器的物料衡算 (8)3.1.2水分离器的物料衡算 (9)3.1.3精馏工段的物料衡算 (10)3.2热量衡算 (13)3.2.1能量衡算的意义与作用 (13)3.2.2热量衡算及所需媒质的量 (13)3.2.3全凝器的热量恒算 (14)3.2.4精馏工段的热量衡算 (14)4设备选型 (20)4.1换热器选型 (20)4.2精馏塔工艺设计及选型 (25)4.2.1操作条件的确定 (25)4.2.2塔板数的确定 (25)4.2.3基础数据整理 (26)4.2.4塔径的计算及板间距离的确定 (29)4.2.5塔高的计算 (31)4.2.6溢流堰长计算 (31)4.2.7塔体厚度的计算 (32)5三废处理 (33)参考文献: (35)致谢 (36)附图 (37)年产30000吨氯乙烯车间精馏工段设计##学院化学工程与工艺###指导老师:###(硕士)摘要:本设计为年产30000吨氯乙烯的车间工艺设计。
悬浮聚合法年产30万吨聚氯乙烯车间工艺设计摘要本文概述了聚氯乙烯的性质、应用、发展状况、工艺进展以及聚合过程中的影响因素,在此基础上确定了聚氯乙烯悬浮聚合的生产工艺路线和相关参数。
然后在物料衡算、热量衡算的基础上进行了设备选型、车间布置和经济核算。
文中还对防火防爆防雷和三废的处理回收等方案进行了简单的阐述。
最后绘制了带控制点的工艺流程图、主体设备图和车间布置图。
关键词:聚氯乙烯,悬浮聚合,反应釜,工艺设计聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride)简称PVC,下同。
它是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂,是氯乙烯的均聚物。
PVC为无定形结构的白色粉末,支化度较小。
工业生产的PVC相对分子量一般在5万~12万范围内,具有较大的多分散性,相对分子量随聚合温度的降低而增加;无固定熔点,80~8 5℃开始软化,130℃变为粘弹态,160~180℃开始转变为粘流态;有较好的机械性能,抗张强度60MPa左右,冲击强度5~10kJ/m2;有优异的介电性能。
但对光和热的稳定性差,在100℃以上或经长时间阳光曝晒,就会分解而产生氯化氢,并进一步自动催化分解,引起变色,物理机械性能也迅速下降,在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。
PVC很坚硬,溶解性也很差,只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中,对有机和无机酸、碱、盐均稳定,化学稳定性随使用温度的升高而降低。
PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮-苯混合溶剂中,用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维,称氯纶。
具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨并具有较好的保暖性和弹性。
目录1绪论 (1)1.1聚氯乙烯简介 (1)1.2聚氯乙烯的发展状况 (1)1.3国内外聚氯乙烯悬浮聚合的工艺进展 (1)1.3.1 国内聚氯乙烯悬浮聚合的工艺进展 (2)1.3.2 国外聚氯乙烯悬浮聚合的工艺进展 (3)1.4聚合工艺实践方法 (5)1.4.1本体聚合生产工艺 (5)1.4.2乳液聚合生产工艺 (5)1.4.3悬浮聚合生产工艺 (5)1.5 悬浮聚合生产工艺的两种操作方法的比较 (6)1.5.1连续式操作 (6)1.5.2间歇式操作 (7)1.6 氯乙烯悬浮聚合生成聚氯乙烯过程中的影响因素 (7)1.6.1纯水的影响 (7)1.6.2乙炔的影响 (7)1.6.3高沸物的影响 (8)1.6.4聚合体系中氧的影响 (8)1.6.5聚合体系中铁的影响 (8)1.6.6分散剂的影响 (8)1.6.7引发剂的影响 (9)1.6.8涂釜剂的影响 (9)1.6.9调节剂的影响 (9)1.6.10聚合温度的影响 (9)1.6.11无机添加剂的影响 (9)2 本设计的工艺流程和相关参数的设定 (11)2.1本设计拟采用的方法 (11)2.1.1生产方法 (11)2.1.2反应机理 (11)2.2本设计拟采用的工艺条件 (11)2.2.1聚合釜的选择 (11)2.2.2氯乙烯单体回收冷凝系统 (13)2.2.3气提系统 (14)2.2.4离心系统 (14)2.2.5P V C树脂的干燥系统 (15)2.3工况温度的选择 (15)2.4 本设计拟采用的生产工艺路线和工艺参数 (16)2.4.1生产工艺路线 (16)2.4.2主要工艺参数 (16)2.4.3工艺流程图 (17)3物料衡算 (18)3.1有关设计参数设定 (18)3.2本工艺的配方 (18)3.3聚合釜的物料衡算 (18)3.3.1物料平衡图 (19)3.3.2反应前后各物质的质量计算 (19)3.3.3物料衡算表 (19)3.4混料槽的物料衡算 (20)3.4.1物料平衡图 (20)3.4.2混料前后各物质的质量计算 (21)3.4.3物料衡算表 (21)3.5汽提塔的物料衡算 (21)3.5.1物料平衡图 (21)3.5.2 汽提前后各物质的质量计算 (22)3.5.3 物料衡算表 (23)3.6 离心部分的物料衡算 (23)3.6.1 物料平衡图 (24)3.6.2 离心前后各物质的质量计算 (24)3.6.3 物料衡算表 (24)3.7 气流干燥部分的物料衡算 (24)3.7.1 物料平衡图 (25)3.7.2 干燥前后各物质的质量计算 (25)3.7.3 物料衡算表 (25)3.8 沸腾干燥部分的物料衡算 (25)3.8.1 物料平衡图 (25)3.8.2 干燥前后各物质的质量计算 (26)3.8.3 物料衡算表 (26)3.9 筛分部分的物料衡算 (26)3.9.1 物料平衡图 (26)3.9.2 筛分前后各物质的质量计算 (26)3.9.3 物料衡算表 (26)3.10全过程物料衡算 (27)3.10.1 间歇操作过程物料衡 (27)3.10.2 连续操作过程物料衡算 (27)4 能量衡算 (29)4.1 热量衡算方程 (29)4.2 聚合釜的热量衡算 (29)4.2.1 有关参数的选择 (29)4.2.2 春季时聚合釜热量衡算 (30)4.2.3 夏季时聚合釜热量衡算 (31)4.2.4 秋季时聚合釜热量衡算 (32)4.2.5 冬季时聚合釜热量衡算 (33)4.3 汽提塔的热量衡算 (34)4.4 汽流干燥部分的热量衡算 (34)4.4.1 气流干燥部分的相关数据 (35)4.4.2 热量衡算 (35)4.5 沸腾干燥部分的热量衡算 (34)4.5.1 相关数据的选择和设定 (39)4.5.2 热量衡算 (40)5 设备选型 (45)5.1 聚合釜的选择 (45)5.1.1 釜外型尺寸及内部构件辅助设备的参数 (45)5.1.2 聚合釜台数及设备后备系数的计算 (45)5.1.3 聚合釜外形尺寸的设计 (46)5.1.4 搅拌装置的设计 (47)5.1.5 工艺管口的设计 (47)5.2 混料槽的选择 (49)5.3 汽提塔的选择 (49)5.3.1 塔尺寸及塔的特性参数 (49)5.3.2 操作工艺条件 (50)5.3.3 气提塔的数量 (50)5.4 离心机的选择 (50)5.5 气流干燥床的选择 (51)5.6 沸腾干燥床的选择 (52)5.6.1 适宜操作气速的计算 (52)5.6.2 沸腾床和挡板高度的计算 (53)5.6.3 分布板结构设计 (54)5.7 换热设备的选型和工艺计算 (55)5.7.1 气提塔中螺旋板换热器设计 (55)5.7.2 沸腾干燥中空气预热器设计 (57)5.8 流体输送机械的选型设计 (57)5.9 贮罐的选型和工艺设计 (57)5.9.1 原料氯乙烯单体的贮罐设计 (57)5.9.2 原料氯乙烯计量罐设计 (59)6 厂址选择及车间布置设计 (60)6.1 厂址选择的依据和原则 (60)6.2 车间厂房布置 (60)6.2.1 车间厂房布置的原则 (60)6.2.2 车间厂房结构设计 (61)6.2.3 车间各部分组成及布置要求 (61)6.3 车间设备布置 (62)6.3.1 车间设备布置的原则 (62)6.3.2 车间设备布置的要求 (63)6.4 本设计的车间布置 (65)7 技术经济 (67)7.1 技术经济分析概述 (67)7.2 主要技术经济指标 (67)7.3 投资估算 (67)7.3.1 总投资费用估算 (67)7.3.2 成本估算 (68)7.3.3 收入、税收和利润 (70)7.3.4 经济评价 (71)8 安全操作、三废防治和环境保护 (73)8.1 厂内的防火、防爆措施 (73)8.1.1 氯乙烯聚合的安全规范 (73)8.1.2 防火防爆措施 (73)8.2 废气防治 (75)8.2.1 废气危害 (75)8.2.2 废气防治措施 (75)8.3 废水防治 (75)8.3.1 废水危害 (75)8.3.2 废水防治措施 (75)8.4 废渣防治 (76)8.4.1 废渣危害 (76)8.4.2 废渣防治措施 (76)9 结论 (77)参考文献 (78)致谢 (81)1 绪论1.1 聚氯乙烯简介聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride)简称PVC,下同。
专业课程设计题目:年产30万吨聚氯乙烯的生产工艺设计院部:化学化工学院专业:材料化学班级:1101 学号:************ 学生姓名:***导师姓名:李谷才完成日期:2014年7月5日课程设计任务书院部:化学化工学院专业:材料化学班级:1101姓名:王礼银同组人员姓名:指导教师:李谷才教研室主任:黄先威院教学院长:2014年6月21日目录1 引言 (1)2年产30万吨聚氯乙烯生产工艺设计 (2)2.1氯乙烯单体的合成路线 (2)2.1.1联合法................................................................................... 错误!未定义书签。
2.2聚氯乙烯工艺设计 (5)2.2.1乙炔工段.............................................................................. 错误!未定义书签。
2.2.2氯化氢工段 (2)2.2.3氯乙烯工序 (3)2.2.4聚合工序............................................................................... 错误!未定义书签。
2.2.5压缩冷凝回收 (5)2.2.6离心干燥及包装................................................................... 错误!未定义书签。
2.3 物料衡算及设备选择 (5)2.3.1物料衡算 (5)2.3.2生产设备 (6)2.4生产过程要求与措施 (7)2.4.1厂内的防火防爆 (7)2.4.2厂内的照明及保暖 (7)2.4.3防静电防雷措施 (8)2.5三废的处理 (8)3 总结 (10)参考文献 (11)1引言聚氯乙烯(PVC)是5大通用塑料之一,具有耐腐蚀、电绝缘、阻燃性和机械强度高等优异性能,广泛用于工农业及日常生活等各个领域,尤其是近年来建筑市场对PVC产品的巨大需求,使其成为具备相当竞争力的一个塑料品种。
年产30万吨聚氯⼄烯合成⼯段⼯艺初步设计设计资料毕业设计(论⽂)题⽬年产30万吨PVC合成⼯段的⼯艺初步设计作者学院化学化⼯学院专业材料化学学号指导教师摘要本设计是根据悬浮聚合,年产量为30万吨聚氯⼄烯(PVC)合成⼯段的初步⼯艺设计,根据株洲化⼯集团现场实习等有关资料及参考有关⽂献书籍,完成了物料衡算、热量衡算、主要设备和管道的设计与选型、经济分析、环境保护等。
此设计有说明书⼀份、CAD图纸四张,⼿绘图纸⼀张。
说明书内容包括:1.聚氯⼄烯的概况及主要合成⽅法; 2.PVC合成三个⼯段的简单介绍,其中重点介绍了合成⼯段的⽣产原理和流程;3.物料衡算、热衡算;4.主要设备的设计和选型;5.主要管道的设计及选型;6.经济分析;7.环境保护与安全⽣产技术。
图纸包括:1、合成⼯段⼯艺流程图 2、车间平⾯布置图 3、转化器的装配图 4、⼯⼚布置图 5、碱洗泡沫塔的装配图关键词:氯⼄烯;合成;悬浮聚合;聚氯⼄烯;设计ABSTRACTThe primary design for synthesis construction section of polyvinyl chloride 16000 tons per year was completed according to the information of Zhuzhou Chemical Industry Group scene practice and its relative dates. The equilibrium of material and equilibrium of heat quantity were calculated and the main equipments and pipelines were chosen. The design included a instruction booklet and three diagrams.The main contention of the instruction booklet included: the development history and trendency of producing polyvinyl chloride and vinyl chloride, the production principle and process of synthesis construction section, the calculation of the balance of material and calculation of heat quantity, the design and choice about the main equipments. the design and choice about the main pipelines, the disposal of three wastes processing security and fire protection technology.The diagrams comprised of 1 the technique flow chart with controlled point, 2 the factory floor-plan diagram and the main equipment installing picture, 3 the factory diagram.Keywords: vinyl chloride;;suspension polymerization;polyvinyl chloride;preliminary design⽬录引⾔....................................................................................................................................... - 1 -第⼀章聚氯⼄烯的概况及主要合成⽅法....................................................................... - 2 -1.1 聚氯⼄烯的概况............................................................................................... - 2 -1.1.1聚氯⼄烯的性质.................................................................................... - 2 -1.1.2聚氯⼄烯⼯业的发展概况.................................................................... - 2 -1.1.3聚氯⼄烯制品的开发与应⽤技术........................................................ - 3 -1.2 聚氯⼄烯合成⽅法........................................................................................... - 5 -1.2.1聚氯⼄烯(PVC)⼯艺简介...................................................................... - 5 -1.2.2典型聚合⼯艺概述................................................................................ - 5 -第⼆章聚氯⼄烯的⼯艺过程........................................................................................... - 9 -2.1 主要原料说明................................................................................................... - 9 -2.1.1氯化氢.................................................................................................... - 9 -2.1.2⼄炔........................................................................................................ - 9 -2.1.3氯⼄烯.................................................................................................. - 10 -2.1.4 其它辅助原料...................................................................................... - 11 -2.2 氯⼄烯的合成................................................................................................. - 12 -2.3 聚合⼯序......................................................................................................... - 14 -2.3.1.聚合⼯段流程简述............................................................................. - 14 -第三章物料衡算............................................................................................................... - 16 -3.1 计算依据......................................................................................................... - 16 -3.2 计算................................................................................................................. - 17 -3.2.1混合器的物料衡算.............................................................................. - 17 -3.2.2⽯墨冷却器的物料衡算...................................................................... - 18 -3.2.3多筒过滤器的物料衡算...................................................................... - 20 -3.2.4⽯墨预热器的物料衡算...................................................................... - 20 -3.2.5转化器的物料衡算.............................................................................. - 21 -3.2.6除汞器的物料衡算.............................................................................. - 21 -3.2.7⽔洗泡沫塔的物料衡算...................................................................... - 22 -3.2.8碱洗泡沫塔的物料衡算...................................................................... - 23 -3.2.9氯⼄烯合成的总物料衡算.................................................................. - 24 -第四章热量衡算............................................................................................................. - 24 -4.1 标况下有关物化数据..................................................................................... - 24 -4.2 衡算⽅法......................................................................................................... - 25 -4.3 计算................................................................................................................. - 25 -4.3.1⽯墨冷却器.......................................................................................... - 25 -4.3.2⽯墨预热器.......................................................................................... - 27 -4.3.3转化器.................................................................................................. - 28 -4.3.4冷却⽔消耗.......................................................................................... - 30 -第五章主要设备的计算与选型....................................................................................... - 31 -5.1 ⽯墨冷却器的选型......................................................................................... - 31 -5.2 ⽯墨预热器的选型......................................................................................... - 32 -5.3 转化器的设计................................................................................................. - 33 -5.4 泡沫⽔洗塔的设计......................................................................................... - 35 -5.5 主要设备⼀览表............................................................................................. - 38 -第六章主要管道管径计算和选型................................................................................. - 39 -6.1 HCl进料管...................................................................................................... - 39 -6.2 ⼄炔⽓进料管................................................................................................. - 40 -6.3 ⽯墨冷却器的进料管..................................................................................... - 40 -6.4 多筒过滤器进料管......................................................................................... - 40 -6.5 转化器进料出料管......................................................................................... - 41 -6.6 40%盐⽔进料管............................................................................................... - 42 -6.7 循环⽔管......................................................................................................... - 42 -第七章经济分析............................................................................................................... - 44 -7.1 基本介绍......................................................................................................... - 44 -7.1.1 预计产品成本..................................................................................... - 44 -7.1.2 经济分析........................................................................................... - 44 -7.2 ⽣产PVC所需原材料..................................................................................... - 44 -7.3 原材料及动⼒消耗......................................................................................... - 45 -7.4 投资估算......................................................................................................... - 45 -7.5 产品成本及部分⼚家的成品价格................................................................. - 45 -第⼋章安全⽣产............................................................................................................... - 47 -8.1 安全防⽕技术................................................................................................. - 47 -8.2 ⼄烯合成的安全技术..................................................................................... - 48 -8.3 ⼄炔爆炸......................................................................................................... - 48 -8.4 氯⼄烯的燃烧................................................................................................. - 49 -8.5 安全措施......................................................................................................... - 49 -第九章环境保护............................................................................................................... - 50 -9.1 废⽓的产⽣、中毒机理及处理..................................................................... - 50 -9.1.1 尾排氯⼄烯外逸的产⽣..................................................................... - 50 -9.1.2 中毒机理............................................................................................. - 50 -9.1.3 对VC泄露的综合治理....................................................................... - 50 -9.2 氯化汞触媒的产⽣、中毒机理及处理......................................................... - 51 -9.2.1 氯化汞触媒的产⽣............................................................................. - 51 -9.2.2 氯化汞中毒机理................................................................................. - 51 -9.2.3 废HgCl2触媒的处理......................................................................... - 51 -9.3 废⽔的产⽣、中毒机理及处理..................................................................... - 51 -9.3.1 废⽔排放标准..................................................................................... - 51 -9.3.2 废⽔的处理⽅法................................................................................. - 52 -9.4 其他三废的处理............................................................................................. - 52 -结论..................................................................................................................................... - 53 -参考⽂献............................................................................................................................. - 54 -引⾔本设计是根据设计任务书的要求,以实地考察的PVC⽣产⼯艺流程为参考并通过⼴泛查阅相关的化⼯⽣产设计资料对年产30万吨PVC的氯⼄烯合成⼯段进⾏了初步的设计。
题目:年产30700吨氯乙烯车间反应工段工艺设计学院:系:专业:班级:学号:学生姓名:起讫日期:指导教师:职称:系分管主任:审核日期:目录第一章绪论....................................................................................................................1.1设计依据..............................................................................................................1.2工艺流程概述......................................................................................................1.3.............................................................................................................................. 第二章物料衡算............................................................................................................3.1总物料衡算..........................................................................................................3.2乙炔预冷器..........................................................................................................3.3混合脱水..............................................................................................................3.4转化器..................................................................................................................3.5水洗塔.................................................................................................................. 第三章能量衡算..........................................................................................................4.1乙炔预冷器..........................................................................................................4.2石墨冷却器..........................................................................................................4.3预热器..................................................................................................................4.4转化器 ........................................................................................................................................4.5石墨冷却器...............................................................................................................................第四章辅助设备选型..................................................................................................5.3反应工段设备一览表..........................................................................................第一章绪论1.1 设计依据及主要设计内容1.1.1 设计依据(1)南昌大学化工工程设计训练任务书;(2)化工设计标准图图幅和书写格式CDA2-81;(3)化工工厂初步设计内容深度规定中有关内容更改的补充(92)化基发字695号;(4)氯乙烯安全技术规程GB 14544-93;(5)中华人民共和国环境保护法;(6)中华人民共和国大气污染防治法;(7)化工企业爆炸和火灾危险环境电力设计规程HGJ21-89;(8)中华人民共和国化工行业标准;(9)工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范HGJ229-91;(10)环境空气质量标准GB3095-1996;(11)污水综合排放标准GB8978-1996。
1.1.2 本设计主要内容本设计工艺采用乙炔与氯化氢气相合成法。
所得产品规格要求氯乙烯单体中氯乙烯含量大于99.9%(w)。
本课题的研究内容包含以下几个方面:第一部分:乙炔法合成氯乙烯工艺简介;第二部分:物料衡算;第三部分:热量衡算;第四部分:工艺流程图的绘制。
1.2 工艺流程概述本设计采用乙炔与氯化氢气相合成法生产氯乙烯,反应工段工艺流程主要包括混合脱水、氯乙烯合成和合成气水洗三部分所组成,工艺流程见图1。
(1)混合脱水由乙炔工段送来的原料乙炔气,送至预冷器预冷后与从氯化氢工段送来的干燥氯化氢,按一定的分子配比(乙炔/氯化氢=1/1.10)在混合器中充分混合后,进入并联的石墨冷却器,用-35℃盐水间接冷却。
混合器中水分以40%的酸雾部分流出,另一部分则夹带于气流中。
进入串联的酸雾过滤器中,由硅油玻璃棉捕集分离,然后该气体经预热器预热后,由流量计控制进入转化器合成氯乙烯(VC)。
(2)合成干燥混合气由转化器上部进入,通过列管中填装的吸附于活性炭上的HgCl 2触媒转化为粗氯乙烯,合成反应的热量通过AB 型泵循环的热水移去。
粗氯乙烯在高温下带逸的HgCl 2升华物,在填装活性炭的汞吸附器中除去,然后进入净化系统。
(3)水洗从汞吸附器出来的粗氯乙烯气体经石墨冷却器,除去一部分盐酸(水和HCl ),再通入泡沫水洗塔回收过量HCl 以制取20%盐酸,塔顶是以高位槽温水喷淋。
一次循环制得的酸由塔底低位槽流入盐酸储槽供罐装外销。
气体再经碱洗泡沫塔除去残余的微量HCl 后再送至氯乙烯气柜。
气柜中氯乙烯经水封、经机前冷却器脱水和除去微量酸性气体。
经气液分离器、压缩机、机后预冷器、油水分离器等设备进一步除去油和水后送至精馏段。
排放乙炔气氯化氢气体jih gfed cbak1324657m 5789图1 反应工段工艺流程示意图a-乙炔砂封;b-乙炔预冷器;c-氯化氢缓冲槽;d-混合器;e-石墨冷却器 f-酸储槽;g-酸雾过滤器;h-预热器;i-转化器;j-汞吸附器;k-石墨冷却器;m-水洗塔第二章 物料衡算2.1 总物料衡算(1)设计参数年生产时间以 计算。
车间总收率(以乙炔计):93%; 原料配比: C 2H 2/HCl=1/1.10; (2)原料气规格表2-1 原料乙炔气规格组份 C 2H 2 H 2O O 2 N 2 ∑ w%990.60.20.2100表2-2 原料氯化氢气规格组份 HCl H 2O O 2 N 2 ∑ w%962.50.31.2100(3)车间物料总衡算乙炔与氯化氢在氯化汞/活性炭催化剂上合成氯乙烯的反应:C 2H 2 + HCl = C 2H 3Cl原料乙炔消耗:原料乙炔气消耗见表2-3。
表2-3原料乙炔气消耗组份 C 2H 2H 2O O 2 N 2 ∑w%mol%kmol/hkg/h取22C H HCl=1/1.10;HCl 的物质的量为 kmol/h 。
原料氯化氢气消耗见表2-4。
表2-4原料氯化氢气消耗组份HCl H2O O2N2∑w% 96 2.5 0.3 1.2 100 mol%kmol/hkg/h2.2 乙炔预冷器(1)计算参数乙炔气进口温度:25℃;出口温度:5℃;操作压力:1.8 kgf/cm2。
(2)物料衡算由表查得5℃时H2O的饱和蒸汽压:P0=总压P=1.8kgf/cm2=1.764×105Pa塔釜分出的水分:图2-1乙炔预冷器物料衡算示意图M水= kmol/h计算结果见表2-5。
表2-5 C2H2预冷器物料衡算表名称进料出料组分摩尔流量kmol/h质量流量kg/h摩尔流量kmol/h质量流量kg/h气相C2H2 H2O O2 N2∑液相水∑总乙炔出口气H2O乙炔进口气2.3 混合脱水(1)计算参数氯化氢气进口温度:25℃;乙炔气进口温度:5℃;气体出口温度:-14℃;操作压力:1.6kgf/cm 2;脱下的水的盐酸浓度(w%):40%。
40%盐酸液水的饱和蒸气压计算公式/mmH g :2647lg ()9.33923()P mmHg T K =-(2)物料衡算40%盐酸水的饱和蒸汽压计算:2lg o H O p =2O H O P = mmHg=Pa设出口处盐酸中HCl 为m kmol/h,H 2O 为n kmol/h 。
40% HCl (aq )的摩尔浓度mol%为: %图2-2混合脱水示意图{m kmol/h n kmol/h== 计算结果见表2-6。
表2-6混合脱水物料衡算表 名称 进料出料组分 摩尔流量 kmol/h质量流量 kg/h摩尔流量 kmol/h质量流量 kg/h气 相C 2H 2 HCl O 2 N 2 H 2O ∑液 相HCl H 2O ∑∑乙炔气氯化氢气出口气体40%盐酸2.4 转化器(1)计算参数原料气进口温度:76~80℃;出口温度:100℃;操作压力:1.5kgf/cm 2;冷却水进口温度:97℃;冷却水出口温度:100℃。