年产24万吨氯化氢催化氧化制氯项目

摘要综述了氯乙烯的性质、用途及生产方法，简介了氯乙烯的合成方法及生产原理。

介绍固定床反应器工艺计算和结构计算情况。

根据设计条件和要求，通过物料衡算、热量衡算及其他工艺计算设计出年产7.5万吨氯乙烯的固定床反应器，并确定反应器的选型和尺寸，计算压降、催化剂用量等，设计出符合要求的反应器。

本次设计采用乙炔合成法工艺合成氯乙烯。

原料由乙炔气和氯化氢原料气组成，其中乙炔气中乙炔含量为99%，氯化氢原料气中氯化氢含量为99%，乙炔气与氯化氢原料气以1:1.08配比进入混合器，混合后的气体经石墨冷却器冷却后进入除雾器进一步脱水，脱水后的混合气进入预热器，预热后进入装有以活性炭为载体的氯化汞催化剂的一组反应转化器进行第一次转化，经过初步转化的混合气体再进入二组转化器（乙炔转化率达到97.6%），副产物1,1-二氯乙烷的生成量约为0.9%左右）。

反应后的粗氯乙烯进入脱汞罐脱汞后进入除沫冷却器降温，降温后送至储罐。

通过反应的物料衡算、热量衡算、反应器选型、反应器尺寸计算，得到该反应器工艺尺寸。

设计采用直径为3200 mm的列管固定床反应器，有5台反应器，列管共7482根, 催化剂床层高度为2.85 m,床层截面积为3.09 m2，催化剂总体积为9.42 m3。

通过验算，证明各指标数据均符合标准，本次设计满足设计要求。

关键词：氯乙烯；乙炔合成法；固定床反应器AbstractThe properties, application and and production methods of vinyl chloride were simply summarized . In troduced the syn thesis of vinyl chloride and react ion prin ciple. The desig n mainly calculated the process parameter and the size of the reactor. According to the design conditions and requirements through material balanee calculation, heat balanee calculation and other process calculati on desig ned annual 75,000 tons of vinyl chloride fixed-bed reactor, and determ ined the reactor select ion and size, calculate pressure drop, catalyst etc, desig ned to meet the requireme nts of the reactor.This design adopts the acetylene synthesis process for the synthesis of vinyl chloride. Raw material gas is composed of acetyle ne and hydroge n chloride . The content of acetyle ne in the acetylene gas is 99% . The content of hydrogen chloride in the hydrogen chloride gas is 99% . The proportion of acetylene and hydrogen chloride is 1:1.08 . They are mixed in the mixer, the mixed gas after gett ing in to graphite cooler n ext gets into the mist elim in ator to con duct further dehydrati on, and the mixture gets into the preheat-er, the n en ters into conv erter which is full of mercuric chloride catalyst whose carrier of a set of react ion is activated carb on for the first time, after preliminary transformation of, the mixed gas gets into converter (acetylene conversion rate of 97.6%) for the second time, the by-product 1,1- the generation of the dichloroethane is about 0.9%). Crude vinyl chloride gets into the mercury removal tank to remove mercury and en ters in the foam cooler to cool dow n. Fin ally the product is sent to a storage tank.By calculatio n of material bala nee, calculati on of heat bala nee and the select ion of reactor type , the size of the reactor is obta in ed. The desig n adopts fixed bed reactor whose colu mn pipes' diameter is 3200 mm, there are 5 tube reactors and 7482 steel pipes, the height of catalyst2bed is 2.85 m, the bed cross sectional area of catalyst bed is 3.09 m . The total volume of3catalyst is 9.42 m.Through calculation, it is proved that each index data is satisfied with a standard, this desig n achieves the desig n requireme nts.Key words : vinyl chloride;vinyl chloride; fixed bed reactor摘 要 .................................错误！未定义书签 4.4.1前台反应器的热量衡算 (15)5.1反应原理 .................................................................................................................. .19 Abstract第1章概述 ............................................................................ 1… 第2章氯乙烯的生产工艺 ................................................................ 2.2.1乙炔法 ......................................................................... 2..2.1乙烯氧氯化法 ................................................................... 2.2.3乙烯直接氯化法 ................................................................ 2.2.4乙烯氯化裂解法 .................................................................3.2.5乙烯氯化平衡法 (4)2.6混合烯炔法 .................................................................... 4.2.7乙烷氧氯化法 .................................................................. .5. 第3章反应器型式及设计方案的确定 ..................................................... 6.3.1反应器型式的确定 .............................................................. 6.3.2催化剂的确定 .................................................................. .8..3.3温度对反应的影响 .............................................................. 8.3.4压力对反应的影响 ............................................................... 8.3.5空速对反应的影响 .............................................................. 9.3.6设计方案的确定 ................................................................. 9. 第4章物料衡算与热量衡算 ............................................................. 1.04.1反应原理 ...................................................................... .104.2反应的设计条件 ................................................................ 1.04.3反应的物料衡算 ................................................................ 1.14.4 反应器的热量衡算 ............................................................. 1.44.4.2后台反应器的热量衡算 (17)第5章反应器的设计.................................................................. 19 5.2确定反应器的基本尺寸及根数 . (20)5.3实际状况 (21)5.4床层压力降的计算 (22)5.5传热面积的核算 (25)5.5.1床层对壁面的给热系数 (25)5.5.2总传热系数的计算 (29)5.5.3传热面积核算 (29)5.6数据总结 (32)第6章设计总结 (33)参考文献 (34)致谢 (35)附录 (36)第1章概述氯乙烯又名乙烯基氯（Vinyl Chloride ）是一种应用于高分子化工的重要单体，可由乙烯或乙炔制得⑴。

第一节：氯化氢合成工艺技术1 生产能力1.1 设计能力1.1.1 十万吨系统设计能力：6.7万吨HCl/年1.1.2 五万吨系统设计能力：4.7万吨HCl/年1.2 实际生产能力1.2.1十万吨系统有三台石墨合成炉及其配套设备，满负荷运行日产氯化氢气体198.67吨，单台炉产能66.22吨/日。

1.2.2 五万吨系统共有5台钢制合成炉及其配套设备，正常生产时运行4台合成炉，运行负荷日产氯化氢气体156吨，单台炉产能39吨/日。

12.3 五万吨系统通过改造，新增两台二合一副产蒸汽石墨合成炉及其配套设备，日常开一备一，满负荷运行日产氯化氢气体150吨，单台炉产能150吨/天。

系统在满负荷运行状态下，可副产压力在0.8-1.0 MPa饱和蒸汽4.375吨/h，装置年开工率按8000h计，年产蒸汽3.5万吨。

1.2.4因原料气含有一定量的水份，故生产系统在正常运行时产生一定量的冷凝酸（盐酸），其产量约为：十万吨系统5吨/日，氯化氢气体损耗量约为日产总量的0.78%；五万吨系统 3.5吨/日，氯化氢气体损耗量约为日产总量的0.52%。

1.2.5 如后工序生产出现异常，本装置生产的氯化氢气体将部分或全部倒入吸收系统制取盐酸，五万吨系统满负荷运行每小时生产氯化氢气体约3800m3 /h，用水吸收制取浓度31%盐酸可生产20.08T/h；十万吨系统满负荷运行每小时生产氯化氢气体约5500 m3 /h，用水吸收制取浓度31%盐酸可生产28.02 T/h。

1.2.6根据实际生产情况，五万吨合成系统仍有一定的生产余量，但吸收装置受设备自身因素影响已满负荷运行，如全部降量制取盐酸，前系统必须降电流；十万吨系统合成系统已趋于满负荷，无法对现有装置进行提量，如全部降量制取盐酸，三套吸收装置无法全部吸收，前系统必须降电流，将氯化氢产量降至3200 m3 /h。

2 产品及副产品2.1 本装置的产品：氯化氢气体，副产品：盐酸（合成酸、高纯酸）、蒸汽产品名称：氯化氢气体；分子式：HCL ；分子量36.5682.2 氯化氢的性质2.2.1 物理性质2.2.1.1 氯化氢是一种有毒、有害、有强烈刺激性气味的气体。

氯化铵的转化与氯乙烯的制备1 研究背景上世纪40年代末50年代初，日本学者对氯化铵进行了大量的研究，通过与硫酸铵、尿素、硝酸铵等其他氮素肥料进行比较，主要解决以下问题：肥料流失；土壤酸碱性反应；硝化；氯根（Cl—）与硫酸根（SO42—）比较；对于水田和旱地的比较；对各种农作物肥效比较等等，试验工作取得较好的效果，从而对氯化铵的生产和使用起了很好的作用[1]。

随着工业不断发展，各行业对氯资源的需求日趋旺盛。

据统计，国内纯碱每年有近17Mt 的产量，消耗工业盐20Mt，其中有约12Mt的氯资源被排放到自然界中，既造成氯资源浪费，又污染了环境。

另一方面，由于材料工业的发展，氯的需求促进氯碱行业的快速发展，“以氯定碱”的形式逐渐形成，氯碱工业的发展造成了一定程度的烧碱过剩，同时加大了对工业盐资源和能源的消耗。

因此，从联碱产业、循环经济和绿色产业的角度来讲，研究氯化铵转化，将氯化铵转化成肥料工业所需的氨和材料工业所需的氯资源，不仅减少了对工业盐资源的消耗，还可以减少氨的消耗，降低对环境的影响，同时可以实现氯碱和纯碱工艺的联合，对企业、对行业，甚至对社会都是有利的[2]。

目前，不少研究机构和纯碱企业都在研究氯化铵的综合利用问题，主要方案是回收氨进行制碱循环，而将氯转化为氯化氢、氯气和氯乙烯等有机氯产品，虽有不少相关报道和专利申请，但尚无成功的工业化装置和生产工艺。

氯乙烯作为最重要的有机化工产品之一，是用于生产聚氯乙烯的重要单体。

制备氯乙烯需要大量的氯资源，充分利用了氯碱行业中排放的氯，减小了对环境的污染。

就制取氯乙烯的方法和生产工艺进行了较长时间的工业生产和工艺改造后，产生了电石法、二氯乙烷法、氧氯化法和乙烯乙炔法等工艺，发展到目前世界上最先进的平衡氧氯化工艺，人们仍然在不断探索，以求找到更加完善的生产工艺。

目前，国外大部分公司都采用乙烯平衡氧氯化法进行生产，而国内只有少数大公司采用此技术。

由于我国经济不断增长，对乙烯和氯乙烯的需求量很大，对原料的需求也要求相应的增加。

氯气的生产工艺（一）陈立春【期刊名称】《绿箭信息》【年(卷),期】2001(002)010【摘要】本发明介绍了一种用氧气化氯化氢生产氯气的方法，所用的催化剂选自：（1）负载氧化钌催化剂，其制备过程为：将钌化合物负载于载体上，用碱性化合物处理，再用还原性化合物处理，并氧化；（2）负载氧化钌催化剂，其制备过程为：将钌化合物负载于载体上，用还原剂生成1-4价的钌，并氧化；（3）负载氧化钌催化剂，其制备过程为：将钌化合物负载于载体上，用一种还原性化合物还原，并氧化；（4）负载氧化钌催化剂，其制备工艺是用金红石型氧化钛作载体；（5）负载氧化钌催化剂，其制备过程为：将钌化合物负载于载体上，用还原性化合物或还原剂在液相中进行处理，并氧化，其中所用的二氧化钛中OH基团的含量为（0.1-30)×10-4mol(g·载体）；（6）含组分（A）和（B）[（B）的含量不少于10%]的催化体系，其中（A）为催化剂的活性组分，（B）化合物的固体相在200-500℃范围内多点测试，其导热系数不少于4W/（m·℃）；（7）孔径为0.03-8mm的大孔负载型氧化钌催化剂；（8）将氧化铝负载于载体外表面而制得的外表面负载型钌催化剂；（9）以氧化铬为载体的负载型钌催化剂。

【总页数】12页(P12-23)【作者】陈立春【作者单位】无【正文语种】中文【中图分类】TQ124.41【相关文献】1.海绵钛生产工艺镁电解氯气提纯新技术 [J], 王忠朝;李斗良2.氯气的生产工艺（二） [J], 陈立春3.氯气处理系统的安全生产工艺控制 [J], 孙立文;邵宝杰4.2000 t／a三氯乙酰氯生产工艺中氯气使用安全设计 [J], 宋春元5.氯气液化生产工艺的优化 [J], 邓建民因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。