電石乙炔法生產(chǎn)氯乙烯畢業(yè)設計

1、如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 1 / 43- 1 - 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計（論計（論 文）文） ( (化工系化工系) ) 題題 目目 電石乙炔法生產(chǎn)氯乙烯電石乙炔法生產(chǎn)氯乙烯 專專 業(yè)業(yè) 班班 級級 姓姓 名名 學學 號號 指導教師指導教師 完成日期完成日期 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! / 43- - 目錄 摘要.1 前言.2 第一章氯乙烯概述.4 1.1 化學品名稱.4 1.2 成分組成信息.4 1.3 危險性概述.4 第二章氯乙烯生產(chǎn)方法.5 2.1 乙炔氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯.5 2.2 電石乙炔法生產(chǎn)氯乙烯.7 第三章 乙炔氣的制備.8 3.1 乙炔性質(zhì).8

2、3.2 生產(chǎn)方法.9 3.3 影響因素.10 第四章制備氯化氫.12 4.1 制備方法.12 4.2 鹽酸脫吸法生產(chǎn)氯化氫.13 4.3 副產(chǎn)鹽酸脫吸法生產(chǎn)氯化氫.14 第五章主要設備.16 5.1 合成部分設備.16 5.2 列管式石墨換熱器.17 5.3 吸收部分設備.18 第六章氯乙烯制備.21 6.1 工藝流程.21 6.1.1 混合脫水和合成系統(tǒng).21 6.1.2 凈化和壓縮系統(tǒng).22 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! I / 43- I - 6.1.3 精餾系統(tǒng).23 6.2 反應原理.24 6.2.1 混合脫水的目的.24 6.2.2 混合脫水的原理.24 6.2.3

3、影響脫水效果的因素.25 6.2.4 氯乙烯的合成.25 第七章經(jīng)濟核算和物料衡算.28 7.1 經(jīng)濟核算.28 7.1.1 技術指標的核算.29 7.2 物料衡算.29 第八章 環(huán)保與廢物處理.31 總結.32 致謝.33 參考文獻.34 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 0 / 43- 0 - 摘要摘要 氯乙烯的制備在 PVC 的生產(chǎn)過程中是一個非常重要的環(huán)節(jié)，它把從氯化氫裝置 送來的干燥氯化氫氣體和從乙炔裝置送來的精制乙炔氣體在這里合成反應生成粗氯 乙烯，并經(jīng)過脫水、凈化、精餾等工序后，制成精制氯乙烯，即單體，用來滿足聚 合的需要。 本設計主要論述了電石法生產(chǎn)氯乙烯，以及原料氣

4、的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，以 及它的用途；還介紹了生產(chǎn)氯乙烯的主要設備，基本原理和工藝流程（包括脫水系 統(tǒng)的工藝流程、合成系統(tǒng)的工藝流程、凈化系統(tǒng)的工藝流程、壓縮系統(tǒng)的工藝流程、 精餾系統(tǒng)的工藝流程、尾氣吸附的工藝流程）,并講述了各崗位的操作安全、工藝控 制指標，最后還介紹了生產(chǎn)的“三廢”治理，和企業(yè)的發(fā)展前景和需要。 關鍵詞：乙炔 氯化氫 氯乙烯 工藝流程 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 1 / 43- 1 - 前言前言 聚氯乙烯是一種重要的熱塑性樹脂，它經(jīng)過成形加工、改性可以制成軟質(zhì)、硬 質(zhì)、泡沫、纖維等塑料制品。性能優(yōu)良、廣范用于塑料管、板、模、片型材、人造 革、電纜、絕緣帶、地

5、板磚、門框、窗框、玩具、唱片、電器材料及其它日用品。 根據(jù)國家發(fā)展規(guī)劃，今后的聚氯乙烯制品將在農(nóng)業(yè)、建筑、包裝、汽車、機電等領 域有較多的發(fā)展。氯乙烯單體是聚氯乙烯聚合成的原料，聚氯乙烯工藝的發(fā)展帶動 了氯乙烯生產(chǎn)工藝的發(fā)展。早在1835年，法國人Regnauk就發(fā)現(xiàn)了氯乙烯，直到 1912-1913年，德國化學家F.Klate和E.Zacharis才發(fā)現(xiàn)了氛乙烯和聚氯乙烯的工業(yè) 生產(chǎn)方法，較大規(guī)模的乳液聚合則到1935年才由Bitterfeld實現(xiàn)。1940年，美國的 古德里奇公司創(chuàng)建了懸浮聚合，從此以后，聚氯乙烯工業(yè)開始發(fā)展，1940年，全世 界產(chǎn)量為1.1萬噸，1950年為22萬噸，19

6、60年達145萬噸，1970年600萬噸，2001年全 球具有聚氯乙烯生產(chǎn)能力3310萬噸/年(企業(yè)180余家)。目前世界上聚氯乙烯生產(chǎn)能 力年均增速為4.4%。按生產(chǎn)工藝看，乙烯石油路線占93%，電石工藝占7%左右。現(xiàn)在， 美國生產(chǎn)能力最大，為720萬噸/年(有生產(chǎn)能力企業(yè)14家、工廠27個)。其次是中國 大陸，生產(chǎn)能力為360萬噸/年，再者是日本，生產(chǎn)能力260萬噸/年。世界聚氯乙烯 生產(chǎn)能力整體增速是在減緩，其中歐洲、美洲、大洋洲增長轉為緩慢，相反發(fā)展中 國家卻增長較快，尤其是近幾年，亞非地區(qū)表現(xiàn)明顯，預計到2003年前后世界聚氯 乙烯生產(chǎn)能力將增至3500萬噸/年。 五十年代以前，聚氯

7、乙烯的原料主要是電石乙炔，戰(zhàn)后二十年電石產(chǎn)量有較 大增長，到1965年，全世界電石產(chǎn)量達到760萬噸，以后由于聚氯乙烯原料的轉 換，產(chǎn)量降到400余萬噸。在原料變換初期，曾出現(xiàn)了聯(lián)合法和烯炔法，聯(lián)合法 以1, 2一二氯乙烷(EDC)裂解制取氯乙烯并副產(chǎn)氯化氫，然后以氯化氫與電石 乙炔再合成氯乙烯，兩種粗氯乙烯經(jīng)精制得出聚合用的單體，此法優(yōu)點在于能利 用己有的電石資源和乙炔及合成裝置，能夠迅速的提高生產(chǎn)能力，缺點則還需利 用大量高價電石， 因此不能持久。烯炔法即是以石腦油裂解得出乙烯、乙炔裂解 氣，不經(jīng)分離即直接氯化制取氯乙烯，此法比較起來投資較大，工藝復雜，成本 也較高，存在也不久。 第一套乙

8、烯氧氯化裝置是1964年美國肯塔基州建成的古得里奇工藝，由于此 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 2 / 43- 2 - 工藝成本較低，生產(chǎn)能力強大，得以迅速推廣。當時出現(xiàn)的乙烯氯化工藝，主要 為古得里奇的沸騰床法，美國斯托弗公司的固定床法。美國的氯乙烯原料變換到 1969年基本完成，這幾年中氯乙烯的生產(chǎn)量幾乎增大了一倍，日本的原料變換開 始于1965年，1972年電石乙炔法基本停止生產(chǎn)。此后，出現(xiàn)了以純氧為原料的氧 氯化法，如日本三井東壓技術，直接氯化，在沸點下于EDC液相中反應，生成的 EDCnyw氣相排出，簡化了分離、洗滌工藝，熱能得以充分利用。氧氯化以純氧為 原料，成本比較低

9、，生產(chǎn)裝置產(chǎn)量的伸縮性也較大。乙烷的一步氧氯化制取氯乙 烯工藝己在美國進行了工業(yè)性試驗，乙烷價格比較低，報道的成本比乙烯氧氛化 法還要低，被認為是有廣闊前途的工藝。但迄今為止，尚未見有大型生產(chǎn)裝置建 成投產(chǎn)的報道。 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 3 / 43- 3 - 第一章第一章氯乙烯概述氯乙烯概述 1.11.1 化學品名稱化學品名稱 化學品中文名稱： 氯乙烯 化學品英文名稱： chloroethylene 中文名稱： 乙烯基氯 英文名稱： vinyl chloride 分子式： C2H3Cl 結構式： CHCl=CH2 分子量： 62.50 1.21.2 成分組成信息成分組成

10、信息 有害物成分 含量 CAS No. 75-01-4 氯乙烯 99.99% 1.31.3 危險性概述危險性概述 健康危害： 急性毒性表現(xiàn)為麻醉作用；長期接觸可引起氯乙烯病。急性中 毒：輕度中毒時病人出現(xiàn)眩暈、胸悶、嗜睡、步態(tài)蹣跚等；嚴重中毒可發(fā)生昏迷、 抽搐，甚至造成死亡。皮膚接觸氯乙烯液體可致紅斑、水腫或壞死。慢性中毒： 表現(xiàn)為神經(jīng)衰弱綜合征、肝腫大、肝功能異常、消化功能障礙、雷諾氏現(xiàn)象及肢 端溶骨癥。皮膚可出現(xiàn)干燥、脫屑、濕疹等。本品為致癌物，可致肝血管肉瘤。 環(huán)境危害： 氯乙烯在環(huán)境中能參與光化學煙霧反應。 燃爆危險： 本品易燃，為致癌物。 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!

11、4 / 43- 4 - 第第二二章章氯乙烯生產(chǎn)方法氯乙烯生產(chǎn)方法 2.12.1 乙炔氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯乙炔氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯 乙烯氧氯化法是現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)氯乙烯的主要方法。分三步進行(見 2-1 圖)：第 一步乙烯氯化生成二氯乙烷；第二步二氯乙烷熱裂解為氯乙烯及氯化氫；第三步乙 烯、氯化氫和氧發(fā)生氧氯化反應生成二氯乙烷。 圖 2-1 乙烯氧氯化制氯乙烯流程 1 二氯乙烷合成塔 2 貯槽 3 脫輕組分塔 4 脫重組分塔 5 熱解爐 6 二氯乙烷淬冷塔7 脫氯化氫塔 8 氯乙烯精餾塔9 氧氯化反應塔 10 水淬冷塔 11 分層器 12 吸收塔 13 解吸塔 14 脫水塔 乙烯氯化乙烯和氯加成反應在液

12、相中進行： CH2CH2+Cl2CH2ClCH2Cl 采用三氯化鐵或氯化銅等作催化劑，產(chǎn)品二氯乙烷為反應介質(zhì)。反應熱可通過冷 卻水或產(chǎn)品二氯乙烷汽化來移出。反應溫度 40110，壓力 0.150.30MPa，乙烯 的轉化率和選擇性均在 99以上。 二氯乙烷熱裂解生成氯乙烯的反應式為： ClCH2CH2ClCH2CHCl+HCl 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 5 / 43- 5 - 反應是強烈的吸熱反應，在管式裂解爐中進行，反應溫度 500550，壓 力 0.61.5MPa；控制二氯乙烷單程轉化率為 5070，以抑制副反應的進行。 主要副反應為： CH2CHClHC 呏 CH+HC

13、l CH2CHCl+HClClCH3CHCl ClCH2CH2Cl2C+H2+2HCl 裂解產(chǎn)物進入淬冷塔，用循環(huán)的二氯乙烷冷卻，以避免繼續(xù)發(fā)生副反應。產(chǎn)物溫 度冷卻到 50150后，進入脫氯化氫塔。塔底為氯乙烯和二氯乙烷的混合物，通 過氯乙烯精餾塔精餾，由塔頂獲得高純度氯乙烯，塔底重組分主要為未反應的粗二 氯乙烷，經(jīng)精餾除去不純物后，仍作熱裂解原料。 氧氯化反應以載在 氧化鋁上的氯化銅為催化劑，以堿金屬或堿土金屬 鹽為助催化劑。主反應式為： H2CCH2+2HCl+O2ClCH2CH2Cl+H2O 主要副反應為乙烯的深度氧化（生成一氧化碳、二氧化碳和水）和氯乙烯的氧氯 化（生成乙烷的多種氯化

14、物） 。反應溫度 200230，壓力 0.21MPa，原料乙烯、 氯化氫、氧的摩爾比為 1.05:2:0.750.85。反應器有固定床和流化床兩種形式， 固定床常用列管式反應器，管內(nèi)填充顆粒狀催化劑，原料乙烯、氯化氫與空氣自上 而下通過催化劑床層，管間用加壓熱水作熱載體，以移走反應熱，并副產(chǎn)壓力 1MPa 的蒸汽。固定床反應器溫度較難控制，為使有較合理的溫度分布，常采用大量惰性 氣體作稀釋劑，或在催化劑中摻入固體物質(zhì)。二氯乙烷的選擇性可達 98以上。在 流化床反應器中進行乙烯氧氯化反應時，采用細顆粒催化劑，原料乙烯、氯化氫和 空氣分別由底部進入反應器，充分混合均勻后，通入催化劑層，并使催化劑處

15、于流 化狀態(tài)，床內(nèi)裝有換熱器，可有效地引出反應熱。這種反應器反應溫度均勻而易于 控制，適宜于大規(guī)模生產(chǎn)，但反應器結構較復雜，催化劑磨損大。 由反應器出來的反應產(chǎn)物經(jīng)水淬冷，再冷凝成液態(tài)粗二氯乙烷。冷凝器中未被 冷凝的部分二氯乙烷及未轉化的乙烯、惰性氣體等經(jīng)溶劑吸收等步驟回收其中二氯 乙烷。所得粗二氯乙烷經(jīng)精制后進入熱解爐裂解。 乙烯氧氯化法的主要優(yōu)點是利用二氯乙烷熱裂解所產(chǎn)生的氯化氫作為氯化劑， 從而使氯得到了完全利用。 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 6 / 43- 6 - 2.22.2 電石乙炔法生產(chǎn)氯乙烯電石乙炔法生產(chǎn)氯乙烯 電石乙炔法是生產(chǎn)氯乙烯最早工業(yè)化的方法，設備工藝簡

16、單，投資少，產(chǎn)品 純度高。 反應基本原理:乙炔和氯化氫在以氯化汞為活性組份，以活性碳為載體的催化劑 上氣相反應生成氯乙烯。 主反應:CaC2十H2O=CH=-CH十Ca(OH)2 反應機理:乙炔先與氯化汞加成生成中間加成物氯乙烯氯汞 CH=-CH+HgCls= CLCH=CH-HgCl 工藝過程：乙炔和氯化氫按一定摩爾比混合進入在列管內(nèi)裝有氯化汞催化劑反 應器進行反應，在反應中放出的熱量，借列管外的循環(huán)冷卻水帶走，反應后粗氯乙 烯氣體進入水洗塔及堿洗塔，洗去氣體中氯化氫及二氧化碳，堿洗后氣體，通過干 燥塔進行壓縮、全凝、液化，液體氯乙烯通過低沸點塔及高沸點塔，除去高、低沸 物，得到精氯乙烯送入

17、貯槽。 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 8 / 43- 8 - 第三章第三章 乙炔氣的制備乙炔氣的制備 3.13.1 乙炔性質(zhì)乙炔性質(zhì) 乙炔又稱電石氣。結構簡式 HCCH，是最簡單的炔烴?；瘜W式 C2H2 純品乙炔為無色無氣味的氣體，自電石制取的乙炔含有磷化氫、砷化氫、 硫化氫等雜質(zhì)而具有特殊的刺激性蒜臭和毒性；常壓下不能液化，升華點為- 83.8，在 1.19105Pa 壓強下，熔點為-81；易燃易爆，空氣中爆炸極限很 寬，為 2.580；難溶于水，易溶于石油醚、乙醇、苯等有機溶劑，在丙 酮中溶解度極大，在 1.2MPa 下，1 體積丙酮可以溶解 300 體積乙炔，液態(tài)乙炔 稍受

18、震動就會爆炸，工業(yè)上在鋼筒內(nèi)盛滿丙酮浸透的多孔物質(zhì)，在 11.2MPa 下將乙炔壓入丙酮，安全貯運。 用途：金屬的焊接和切割、有機合成、原子吸收光譜、標準氣、校正氣、 合成橡膠、照明。 分子結構： C 原子以 sp 雜化軌道成鍵、分子為直線形的非極性分子。 純乙炔為無色芳香氣味的易燃、有毒氣體。熔點（118.656kPa）-80.8， 沸點-84，相對密度 0.6208(-82/4)，折射率 1.00051，折光率 1.0005（0） ，閃點（開杯）-17.78，自燃點 305。在空氣中爆炸極限 2.3%- 72.3%（vol） 。微溶于水，易溶于乙醇、苯、丙酮等有機溶劑。在 15和 1.5M

19、Pa 時，乙炔在丙酮中的溶解度為 237g/L，溶液是穩(wěn)定的。工業(yè)品乙炔帶輕 微大蒜臭。由碳化鈣(電石)制備的乙炔因含磷化氫等雜質(zhì)而有惡臭。 乙炔分子量 26.4 ，氣體比重 0.91（ Kg/m3） ， 火焰溫度 3150，熱值 12800（千卡/m3）在氧氣中燃燒速度 7.5 ，純乙炔在空氣中燃燒 2100 度左右， 在氧氣中燃燒可達 3600 度。 化學性質(zhì)很活潑，能起加成、氧化、聚合及金屬取代等反應。 乙炔在常溫常壓下為具有麻醉性的無色可燃氣體。純時沒有氣味，但是在 有雜質(zhì)時有討厭的大蒜氣味。比空氣輕，能與空氣形成爆炸性混合物，極易燃 燒和爆炸。微溶于水，在 25、101.325kPa

20、 時，在水中的溶解度為 0.94cm3/cm3。溶于酒精、丙酮、苯、乙醚等。在 15、一個大氣壓下，一個 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 8 / 43- 8 - 容積的丙酮可溶解 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 8 / 43- 8 - 25 個容積的乙炔，而在 12 個大氣壓下，可溶解 300 個容積的乙炔。與汞、 銀、銅等化合生成爆炸性化合物。能與氟、氯發(fā)生爆炸性反應。在高壓下乙炔 很不穩(wěn)定，火花、熱力、磨擦均能引起乙炔的爆炸性分解而產(chǎn)生氫和碳。因此， 必須把乙炔溶解在丙酮中才能使它在高壓下穩(wěn)定。一般，在乙炔的發(fā)生和使用 管道中的乙炔的壓力均保持在 1 個大氣壓的表壓

21、以下。 3.23.2 生產(chǎn)方法生產(chǎn)方法 碳化鈣法是最古老且迄今仍在工業(yè)上普遍應用的乙炔生產(chǎn)方法。它是使電 石與水在乙炔發(fā)生器中作用而制得乙炔： CaC22H2OC2H2Ca(OH)2 1kg 電石（含碳化鈣 80）可得乙炔約 310l（常溫、常壓） 。 工業(yè)上應用的乙炔發(fā)生器分干式和濕式兩種。由于反應放熱大，乙炔發(fā)生 器結構的設計應能使反應熱迅速移出，并防止局部過熱與超溫超壓；電石分解 應盡量完全，并避免乙炔在 150C 以上發(fā)生聚合等副反應。小型發(fā)生器多用濕 式，用水量為化學計量值的若干倍（1kg 碳化鈣加水 820kg） ，排出稀石灰乳 同時移出反應熱。大型裝置多用干式發(fā)生器，類型甚多。較

22、多的為臥式螺旋推 進型或立式塔板型。干式發(fā)生器用水量大大減少（約與所用碳化鈣等重） ，排出 的石灰渣含水4，污染大為減輕，有些工廠也用大型的濕式發(fā)生器，操作較 安全，但稀石灰灰漿的處理較麻煩。 電石為固體物料，運輸方便，制得乙炔濃度很高，只需簡單精制即可使用。 故碳化鈣法應用比較普遍，既可大規(guī)模生產(chǎn)，也可少量發(fā)生以用于焊接或切割。 但生產(chǎn)電石能耗太高，發(fā)展受到限制。 碳化鈣法乙炔濃度為 9698.5，含有硫化物、磷化氫、砷化氫、氨和乙 炔衍生物等雜質(zhì)，此等物質(zhì)能使催化劑中毒或腐蝕金屬，在作為化工原料使用 前常用稀硫酸、次氯酸鈉溶液（氯通入稀氫氧化鈉溶液）分別洗滌凈化。少量 的乙炔也可用干法凈化

23、，采用重鉻酸鹽凈化劑、三氯化鐵凈化劑均可達到凈化 要求。 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 9 / 43- 9 - 3.33.3 影響因素影響因素 （1）發(fā)生的溫度 溫度一般維持在 338348K。溫度的波動對電石分解速 度有影響。高溫度，電石水解的速度加快，生產(chǎn)能力提高。同時，溫度提高， 乙炔在水中的溶解度減小，乙炔的收率會提高。而溫度過高乙炔氣中水蒸氣含 量就會增加，致使乙炔冷卻塔的負衡增大。 （2）發(fā)生的壓力 壓力增大，使乙炔分子密集，增加分解爆炸的可能性。 因此，在一般情況下，壓力不允許超過 147kPa。另外，壓力增大，使乙炔在水 中的溶解度增大，同時對設備的嚴密件要求也就

24、更高，否則會產(chǎn)生跑漏現(xiàn)象， 這時乙炔的收率及安全均受影響。但壓力太低會造成負壓，空氣會竄入發(fā)生器 而引起爆炸。發(fā)生器壓力一般在 713kPa。 （3）液面高度 在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)的 Ca(OH)2連續(xù)由溢流管排出，從而 保證了發(fā)生器液面高度不變。一般控制波面高度為發(fā)生器高度曲 34。當液面 偏高時，發(fā)生器內(nèi)氣相空間變小，壓力就會波動，給操作帶來不便。液面過高， 會使反應區(qū)上移堵塞加料管，甚至會把大量殘渣漿帶到正水封，嚴重威脅著安 全生產(chǎn)。若液面降低，反應區(qū)下移，氣相空間增大，發(fā)生器的利用率降低，此 時反應溫度與壓力的波動較大，不易控制。若液面太低，以致降到電石加料短 管以下，乙炔就會從加料短管

25、口短路而排出，引起著火或爆炸。 （4）電石粒度 電石水解是液固相反應。其水解速度與電石和水接觸面 大小有關，即與電石粒度有關。電石粒度越小與水水的接觸面越大，水解速 度也就越快。在此情況下，由于反應劇烈，有可能引起局部過熱而發(fā)生分解爆 炸。電石粒度越大，水解速度緩慢，容易造成水解不完全，而導致電石的消耗 定額提高，為了防止事故和保證電石水解完全，對電石粒度的要求，一般為 5080mm 較好。 （5）電石的純度 在生產(chǎn)中要求電石發(fā)氣量大于 0.25mkg 知由圖 22 可以看出，一定粒度的電石，在相同的時間里，由于純度不同其乙炔的產(chǎn)率就 不一樣。純度高，說明電石碳化鈣的含量高。優(yōu)質(zhì)電石含碳化鈣一

26、般為 93， 故水解的乙炔產(chǎn)率就高，發(fā)氣量就大。如果雜質(zhì)含量高，相應的 PH 、H S 等 32 雜質(zhì)氣 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 10 / 43- 10 - 多，乙炔氣量必然要降低。采用優(yōu)質(zhì)電石不但可以提高分解速度，而且可 以減輕清凈崗位的處理負荷。 （6）攪拌 發(fā)生器使用攪拌的目的，是不斷更新電石和水的接觸面以破壞 反應過程中生成的氫氧化鈣對電石的包圍，從而提高水解速度。如攪拌速度太 快，電石尚未水解完成，就會被耙至排渣口，會造成損失。攪拌轉速一般控制 在 11.5r/min。 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 11 / 43- 11 - 第四章第四章制備氯化氫

27、制備氯化氫 4.14.1 制備方法制備方法 合成法生產(chǎn)氯化氫的工藝流程如圖 2-1 所示 圖 2-1 合成法生產(chǎn)氯化氫的工藝流程 1-氫氣柜；2 氫氣緩沖器；3、4-阻火器；5-合成爐；6-空氣冷卻器；7-石 墨冷卻器；8、13、17-氯化氫緩沖器；9、10、11-石墨冷卻塔；12-酸霧過濾器； 14-納氏泵；15-氣液分離器；16-硫酸冷卻器；18-氯化氫除沫器 原料氫氣由電解槽陰極出來，經(jīng)過冷卻、洗滌，大大降低了氣相溫度，消 除了氣相中夾帶的堿霧和雜質(zhì)，由輸氫壓縮機(經(jīng)復式壓縮機、羅獲鼓風機或鈉 氏泵)送出，在氫氣柜中貯存(在規(guī)模較大的生產(chǎn)工藝中設置氣柜以確保氫氣穩(wěn) 定、壓力平衡)。氫氣的

28、純度在 98以上，經(jīng)氣液分離器及阻火器進入合成爐 (5)燃燒器。 原料氯氣由電解槽陽極出來，經(jīng)過冷卻、干燥、凈化，使氯氣成為含濕量 其微的干燥氣體。由氯氣壓縮機(離心式壓縮機或納氏泵)送入氯氣緩沖罐(2)， 經(jīng)穩(wěn)壓 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 12 / 43- 12 - 裝置調(diào)節(jié)，以恒壓送入合成爐與燃燒器，其純度在 90以上，氯內(nèi)含氫在 0.5以下。 原料氯氣和氫氣經(jīng)節(jié)流控制一定的摩爾比(CL ：H =1：1.051.1)分別注 22 入燃燒器的內(nèi)管和外管，氯氣由下而上經(jīng)內(nèi)套管上端側壁幾個排料孔，切線方 向均勻輸出與外套管由下而上的氯氣充分混合燃燒。石英的燃燒器傳熱較慢， 套管

29、口積蓄的熱量不易散失，能經(jīng)常保持引發(fā)溫度，以使合成反應持續(xù)進行， 燃燒時火焰溫度可達 2000以上，并發(fā)出青白色火焰。 合成后的氯化氫氣體蘊蓄著大量熱量，借散熱翅片或夾套冷卻水冷卻，可 移去部分熱量，降低了爐壁濕度。出合成爐時氣體溫度仍可達 400 一 500， 經(jīng)鐵制的空氣冷卻導管冷卻后，氣相溫度可降至 150以下，然后進入圓塊孔 或石墨換熱器)或列管式石墨冷卻器，用工業(yè)上水將氯化氫氣體冷卻到 40左 右。再經(jīng)過下封頭出口的控制閥門進入氣體緩沖器(分離冷凝鹽酸和分配氣體之 用)，分兩路分別進入兩組串聯(lián)的列管式石墨冷凝器，以25冷凍鹽水將氣體 冷卻到1218左右，進入酸霧分離器，氣相中夾帶的

30、30左右的鹽酸霧 沫，經(jīng)分離器中含氛硅油浸漬處理過的玻璃纖維捕集分離，使氣相氯化氫成為 含濕量小于 0.06的干燥氣體，再進入緩沖器后被納氏泵抽吸，在泵內(nèi)借助于 濃度為 93以上的硫酸作為液環(huán)、密封，由于離心力的作用，使氣體受到壓縮。 受壓后的氯化氯氣體和硫酸一起進入氣液分離器，硫酸從底部排出，經(jīng)過冷卻 后又被納氏泵吸入循環(huán)使用。而氯化氫氣體則由氣液分離器頂部排出，經(jīng)緩沖 器，除沫器(18)后通往氯乙烯合成裝置。 4.24.2 鹽酸脫吸法生產(chǎn)氯化氫鹽酸脫吸法生產(chǎn)氯化氫 經(jīng)氯化處理后的干燥氯氣進入緩沖器和阻火器后，再進入三合一鹽酸爐頂 部的燃燒器。經(jīng)氫氣處理后的清凈氫氣送至緩沖器和砂封阻火器后，

31、進入三合 一鹽酸爐頂部的燃燒器，合成的氯化氫氣體經(jīng)爐內(nèi)石墨塊冷卻，經(jīng)與來自稀酸 槽，由稀鹽酸泵送來，由轉子流量計控制的稀鹽酸（濃度為 20%左右）接觸吸 收成為濃鹽酸（35%36%）從三合一鹽酸爐底部排出通往尾氣吸收塔，與稀酸泵 送來的另一路稀酸接觸吸收后流入稀酸貯槽。尾氣吸收塔中未被吸收的極微量 氣體，被 水流泵抽送，與二次水一起進入緩沖罐排出下水道。 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 14 / 43- 14 - 3536%左右的濃鹽酸，經(jīng)濃鹽酸泵抽送，由轉子流量計控制，定量進入解 吸塔頂部。其塔底與再沸器相遇，在飛他殼程走定壓蒸汽加熱，因此再沸器出 口的鹽酸溶液是呈沸騰狀的氣液混

32、合物。這種沸騰狀的氣液混合物對密度顯然 小于液體，因而使再沸塔循環(huán)得以形成。隨著這種沸騰的氣液混合物從解吸塔 底部往上升，與由上噴淋下來的濃鹽酸進行傳熱，傳質(zhì)，利用水汽冷凝釋放的 冷凝熱，使鹽酸中氯化氫受熱脫吸出來，至解吸塔頂部時，氯化氫氣體已經(jīng)達 到相當高的 純度。解吸塔中的氯化氫脫吸直至達到恒沸狀態(tài)的平衡為止。 解吸塔頂部出來的氯化氫氣體，經(jīng)石墨工業(yè)上水冷凝器冷卻后，再經(jīng)過石 墨鹽水冷凝器用-15冷缺鹽水冷卻，將氣體冷卻至510，其中絕大部 分的 水汽被冷凝，生成 40%左右的冷凝鹽酸流入濃鹽酸貯槽。出鹽水冷凝器的 氯化氫氣體，則再經(jīng)酸霧分離器除去可能夾帶的酸霧后，成為合格的氯化氫氣 體送

33、至氯乙烯單體合成裝置。 從解吸塔底部出來的鹽酸接近于恒沸混合物（20%21%） ，無法再進行解吸， 經(jīng)稀酸冷卻器用工業(yè)水冷卻瘸子 40一下，流至稀鹽酸貯槽，作為合成氯化氫 的吸收液。 從上述鹽酸脫吸法生產(chǎn)氯化氫工藝的過程可以看出，合成爐采用三合一爐 的為數(shù)不多，更多的還是二合一或單一合成爐。其制酸流程中，經(jīng)尾氣塔的吸 收液不用水，而是用吸收后的恒沸液。 采用鹽酸脫吸生產(chǎn)氯化氫具有純度高（可以達到 99.9%）純度基本無波動的 優(yōu)點，因而對氯乙烯合成中自動控制乙炔與氯化氫配比十分有利，對降低氯化 氫單耗，減少精餾尾氣的放空，取得長足進步的情況下，鹽酸脫吸法很由推廣 價值的。 4.34.3 副產(chǎn)鹽

34、酸脫吸法生產(chǎn)氯化氫副產(chǎn)鹽酸脫吸法生產(chǎn)氯化氫 在諸多有機氯化物生產(chǎn)中，往往由副產(chǎn)氯化氫產(chǎn)生，但是這部分副產(chǎn)氯化 氫的純度較低，含有的雜質(zhì)多，而采用鹽酸脫吸法生產(chǎn)氯化氫的工藝同樣可以 適用副產(chǎn)鹽酸。 來自生產(chǎn)工序的副產(chǎn)氯化氫氣體送入絕熱吸收塔，同由稀酸泵送出的先在 尾氣吸收塔中吸收了尾氣中所含少量的氯化氫去氣體的 20%左右濃度稀鹽酸接 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 14 / 43- 14 - 觸，進行絕熱傳熱傳質(zhì)吸收，制成 31%以上的濃鹽酸進入貯槽。在尾氣吸收塔 中，未吸收的惰性氣體及有機雜質(zhì)則放空，濃酸貯槽中用濃酸泵抽送到解吸塔 頂部，噴淋而下，與再沸器經(jīng)蒸汽的加熱成為沸騰的汽

35、液混合物，由解吸塔底 部進入自下而上接觸，進行傳熱，傳質(zhì)。利用水汽冷凝時候釋放出的冷凝熱將 濃鹽酸中的氯化氫氣體脫吸出來，直至達到恒沸狀態(tài)平衡為止。脫吸出來的氯 化氫氣體經(jīng)工業(yè)水冷卻器冷卻至-5-10 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 14 / 43- 14 - ，并經(jīng)酸霧分離器捕集去除氣相中夾帶的酸霧后，送往氯乙烯合成，解 吸塔底部出來的恒沸混合物（20%鹽酸）無法解吸，經(jīng)稀酸冷卻器冷卻至 40 以下，流入稀酸貯槽用。 在副產(chǎn)氯化氫的吸收過程中，采用填料塔絕熱吸收比降膜式吸收塔交換吸 收為好。盡管絕熱吸收影響吸收效果，但由于有機雜質(zhì)往往媳婦在石墨管壁上， 使傳熱，傳質(zhì)效果大為下降。

36、 副產(chǎn)鹽酸脫吸精制后，氯化氫的純度可以達到 99.9%以上，因此應用比較 廣泛，尤其小企業(yè)比較合適。 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 15 / 43- 15 - 第五章第五章主要設備主要設備 5.15.1 合成部分設備合成部分設備 合成爐是制造氯化氫氣(或鹽酸)的主要設備。目前工藝上應用比較廣泛的是調(diào) 制合成爐，它又分為空氣冷卻式和水冷夾套式兩種。圖 5-1 給出了日產(chǎn) I00 噸鹽酸， 設備容積 32m的大型空氣冷卻式鋼制合成爐的結構。其爐體是由中間圓柱筒體和上 下雙錐形頂?shù)咨w構成，外壁均勻燒焊有 32 條散熱翅片，以增加空氣自然冷卻面積。 爐底裝有氫氣和氯氣混合燃燒的石英燈頭，

37、氯氣的分配管靠上端的地方，均勻設置 30 只寬度 18的長孔，以使氫氣均勻地與氯氣混合燃燒。燒燈頭處有快開式點火手 孔及觀察火焰的視鏡，爐頂部設量防爆孔，防爆膜可采用石棉高壓紙板材料，由防 爆孔法蘭夾套(上設防雨罩)，為有利散熱，合成爐一般均置于露天操作借下錐體 上的四只文耳安裝于鋼架上。 除空冷式合成爐外，還有水冷夾套式合成爐，圖 5-2 為大型(日產(chǎn) 45 噸)水冷式 剛制合成爐結構圖。由于強化傳熱過程，可使其生產(chǎn)能力提高 13 左右；在不降低 爐溫條件下，可延長爐子的使用壽命(至 35 年)，充分利用氯化氫反應的余熱(如 用作采暖熱水)。因此，這種水冷夾套式合成爐愈來愈廣泛地被人們所采用

38、，為避免 爐壁溫度過低而發(fā)生爐體內(nèi)水蒸汽冷凝而腐蝕設備，有人建議將進水溫度控制在 6080以上，尚能在夾套側形成沸騰給熱而提高余熱利用率。 由于石墨具有耐腐蝕、耐高溫、傳熱效率高等優(yōu)點，石墨制合成爐的應用也越 來越廣泛。工業(yè)上多見用爐外壁噴淋冷卻水的水冷式石墨爐，以降低爐內(nèi)氯化氫溫 度和提高生產(chǎn)能力。這種爐子是由爐底、爐蓋和爐身三部分組成的圓筒狀設備，筒 體直徑常見在 400600mm。爐身為不浸漬(透性)石墨材料，外壁涂以石墨粉為填樹 的酚醛涂料；爐底和爐蓋則用酚醛浸漬的不透性石墨制作。由于爐身是透性石墨材 料，爐壓一般是負壓操作。 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 16 / 43

39、- 16 - 圖 5-1 空氣冷卻鋼制合成爐結構圖 圖 5-2 水冷膠套是鋼制合 1-防爆膜；2-爐體；3-點火口 1-防爆膜；2-爐體；3-點火口 4-氯氣燈頭；5-氫氣燈頭； 4-套管式燈頭；5-視鏡 6- 視鏡 6-支座；7 水冷夾套 6-支座；7 水冷夾套 7-浮頭；8-鋼殼 5.25.2 列管式石墨換熱器列管式石墨換熱器 石墨換熱器是用于冷卻或加熱氯化氧或其他腐蝕性氣體的設備，主要有列管式 和塊孔式。圖 5-3 給出了上蓋設置冷卻水箱的浮頭列管式石墨換熱器，可用于合成 爐經(jīng)空氣冷卻導管后的高溫氯化氫氣的冷卻，水箱的設置可以降低氣體進口部位特 別是上管板的溫度，不致經(jīng)受高溫而使管板與列

40、管的膠接縫處因材料熱膨脹系數(shù)差 異而脹裂損壞。由圖可見。與氣體接觸部分均用石墨材料制造，這種石墨是浸漬過 酚醛或糠銅樹脂的所為“不造性石墨”。如上、下管板是由小尺寸石墨塊交叉膠接 后，經(jīng)過車圓、浸漬、鉆孔、浸漬、再精加工而完成的，列管則是由石墨粉與酚醛 樹脂捏合擠壓成型的；列管與管板(或浮頭)間借酚醛膠泥粘合而成。列管外的殼體 是通入冷卻水，所以可用普通低碳鋼制作，折流扳選用硬聚氯乙烯樹料。下管板又 稱浮頭，當操作溫度高于或低于安裝溫度時，石墨列管由于具有較大的熱膨脹系數(shù)， 使它比鋼質(zhì)的外殼體發(fā)生較大的伸長或收縮鋼殼體與浮頭間的填料函結構，就是 為了防止因這種溫差引起的伸縮不致使石墨管或膠接處

41、拉裂而產(chǎn)生泄漏的結構 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 18 / 43- 18 - 。也就是說，借支耳立式安裝的石墨換熱器，上管板和鋼殼是固定的，當操作 溫度變化時，由于列管與外殼伸縮下一致，導致浮頭、底蓋，乃至與底蓋相連的管 道都有觀察不到的伸縮(或稱作浮動)，這就是浮頭式石墨換熱器的重要性，所以， 當與底蓋連接的管道直徑較大，彎頭直管段較短難以自然熱補償時，應根據(jù)伸縮情 況加設管道熱補償器。顯而易見，對于列管式石墨換熱器，立式安裝比斜式或臥式 安裝更有利于浮頭的白由仲箔。 圖 5-3 列管式石墨換熱器結構圖 1-法蘭；2-上管板 3-填料； 4-壓蓋；5-半開環(huán)；6-底蓋；7-支

42、座；8-散熱翅 片 9-石墨列管；10-折流板；11-支耳；12-冷卻水箱 5.35.3 吸收部分設備吸收部分設備 見圖 5-4，膜式吸收塔是一種等溫吸收器，是用不透性石墨制作的，是近年發(fā) 展起來用于氯化氫吸收制取鹽酸的主要設備，其基本結構和一般列管式石墨換熱器 相似，所不同的是吸收塔在上管板的管孔上設置有吸收液的分配器。在分配器內(nèi)， 設置分配環(huán)及分配管進行吸收液分配，每個分配管上端有 4 個“v”字形開口，以確 保吸收液形成螺旋線狀的液膜。分配管下端采用螺紋結構，以便于與上管板相連， 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 18 / 43- 18 - 以調(diào)整各分配管至同平面，從而保證吸收

43、液流量均勻，分配器中吸收液從一個圓 周的襯膠分液環(huán)底 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 18 / 43- 18 - 部溢入(形成一個液封)，在同一個水平而上進入每個分配管的“v”字開口處， 沿切線方向流入管內(nèi)，沿管壁旋流而下， 在管內(nèi)壁形成一層吸收液的液膜，但氯 化氫氣體由上至下穿入管內(nèi)，與液膜接觸，制成鹽酸，而釋放出的溶解熱經(jīng)石墨管 傳給了冷卻水帶走。 膜式吸收塔具有典型的氣液相在固定界面?zhèn)髻|(zhì)的特點，因而出酸濃度高，溫度 低，操作穩(wěn)定，易于檢修等特點，常見的膜式吸收塔采用了 HG5132380 標淮。 其許用的技術特性： (1)計用溫度 氣體入口溫度250， (2)許用壓力 殼程

44、03MPa r 管程 01MPa， 見圖 5-5，填料吸收塔是一種沒有熱交換的絕熱吸收塔。一般常用在氯化氫含 量較高時作吸收制酸用，也用在與降膜式吸收塔串聯(lián)作吸收氯化氫含量較低的尾氣 之用，或用于副產(chǎn)鹽酸脫吸時吸收副產(chǎn)物氯化氫。當然鹽酸脫吸中的解吸塔也經(jīng)常 采用此類填料塔，因此是最常見的傳質(zhì)設備，其結構見圖 5-5。 圖 5-4 模式吸收塔結構簡圖 圖 5-5 填料吸收結構簡圖 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 19 / 43- 19 - 填料塔內(nèi)主要包括液流分布器(或稱分液管)填料、支承分布板(或稱柵板)，用 于酸吸收，可用鋼襯膠、石墨或陶瓷等制作。填料則可用陶瓷、聚乙烯塑料或石墨

45、 制作。 在填料塔中，氣體由底部進入，穿過支承分布板由下而上進入料層，液流則由 塔頂部分布器在同一截面上均勻噴淋而下。在填料層中，氣液相進行傳熱、傳質(zhì)。 出口氣體由塔頂負載波動小，因此應用還是比較廣泛的。 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 20 / 43- 20 - 第六章氯乙烯制備第六章氯乙烯制備 6.16.1 工藝流程工藝流程 6.1.16.1.1 混合脫水和合成系統(tǒng)混合脫水和合成系統(tǒng) 圖 6-1 混合脫水和合成系統(tǒng)工藝流程 1-乙炔預冷器；2-混合器；3a、3b-石墨冷凝器；4a、4b-酸霧過濾器；5-預熱器; 6a-第組轉化器；6b-第組轉化器 由乙炔裝置送來的精制乙炔氣，經(jīng)

46、砂封和乙炔預冷據(jù)預冷后，與氯化氫裝置送 來的干燥氯化氫，經(jīng)緩沖器通過流量計調(diào)節(jié)分子配比(乙炔氯化氫11.051.1)， 在混合器中文分混合后，進入串聯(lián)的石墨冷卻器，用35鹽水(尾氣冷凝器下水) 間接冷卻，混合氣中水分一部分則以 40鹽酸排出，部分則夾帶于氣流中，進入串 聯(lián)的酸霧過濾器中，由硅油玻璃棉捕集分離，然后該氣體經(jīng)預熱器預熱，由流量計 控制進入串聯(lián)的第組轉化器。借列管中填裝的吸附于活性炭上升汞催化劑，使乙 炔和氯化氫合成轉化為氯乙烯第一組出口氣中尚有 2030未轉化乙炔，再進入 第組轉化器繼續(xù)反應。使出口處末轉化的乙炔控制在 3以下。第組轉化器(可 由數(shù)合并聯(lián)操作)接裝活性較高的新催化劑

47、，第組轉化器(可由數(shù)臺并聯(lián)操作)則填 裝活性較低的，即由第組更換下來的舊催化劑。合成反應的熱量系通過離心泵 送來的 95100左右的循環(huán)熱水移去。 在混合脫水系統(tǒng)石墨冷卻器之后，也有采用先經(jīng)旋風分離器分離酸液，再用一 臺酸霧過濾器脫酸的流程。 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 21 / 43- 21 - 6.1.26.1.2 凈化和壓縮系統(tǒng)凈化和壓縮系統(tǒng) 見圖 6-2。粗氯乙烯在高溫下帶逸的氯化汞升華物，在填裝活性碳的汞吸附器 中除去，然后由石墨冷卻器將合成氣冷卻到 35以下，進入水洗泡沫塔(2)回收過 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))接觸制得 20的鹽酸，

48、由塔底借位差流入鹽。 圖 6-2 粗氯乙烯凈化壓縮系統(tǒng)工藝流程圖 1-汞吸附器；2-水洗泡沫塔；3-堿洗泡沫塔； 4-氣柜；5-冷卻塔；6-機前預冷器； 7-水分離器；8-氯乙烯壓縮機；9-機后冷卻器 酸大貯槽供灌裝外銷。氣體再經(jīng)堿洗泡沫塔除去殘余的微量氯化氫后，送至氯 乙烯氣柜，氣柜中氯乙烯經(jīng)冷堿塔進一步除去微量酸氣體，至機前預冷器和水分離 器。分離出部分冷凝水。往復式壓縮機加壓至 0.490.59MPa(表壓)，并經(jīng)機后油 分離器、冷卻器及分離器等設備進一步除去油及水后送精餾系統(tǒng)。 水洗泡抹塔后，可串聯(lián)第二臺水洗泡沫塔或水洗填科塔。以備開、停車通氯化 氫時，或氯化氫純度波動較大時，通入吸收

49、水操作，其中少量氯化氯的酸性水可排 至中和處理。 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 22 / 43- 22 - 6.1.36.1.3 精餾系統(tǒng)精餾系統(tǒng) 圖 6-3 氯乙烯精餾工藝流程 1a、1b-全凝器；2-水分離器；3-低沸塔；4-中間槽；5a、5b 尾氣冷凝器；6- 水分離器；7-高沸塔；8-成品冷凝器；9-單體貯槽 圖 6-3 示出了氯乙烯精餾工藝流程。自壓縮機送來的 0.490.59MPa(表壓)的 粗氯乙烯，先進入全凝器用工業(yè)水或 0冷凍鹽水進行間接冷卻，使大部分氯乙 烯氣體冷凝液化，液體氯乙烯利用位差進入水分離器利用密度差連續(xù)分層，除水 后進入低沸塔，全凝器中未冷凝氣體(

50、主要為惰性氣體)進入尾氣冷凝器，其冷凝液 主要含有氯乙烯及乙炔組成，作為回流液返入低沸塔頂部。低沸塔底部的加熱釜借 轉化器循環(huán)熱水來進行間接加熱，以將沿塔板下流的液相中的低沸物蒸出。 氣相沿用板向上流動并與塔板上液相進行同樣的熱量及質(zhì)量交換，最后經(jīng)塔頂 冷凝器以 0冷凍鹽水將其冷卻作為塔頂回流液，不冷凝氣體亦由塔頂經(jīng)全凝器通 入尾氣冷凝器處理，低沸塔底脫除低沸物的氯乙烯利用位差送入中間槽。 尾氣冷凝保(用35冷凍鹽水冷卻)排出的不冷凝氣體，經(jīng)尾氣吸附裝置，回 收其中氯乙烯組分后，惰性氣體經(jīng)壓力自控的減壓閥排空。 中間槽的粗氯乙烯借閥門減壓后連續(xù)進入高沸塔，向下流的液相經(jīng)塔底的加熱 釜將氯乙烯組

51、分蒸出。上升的蒸氣與塔板上液相進行同樣的熱量及質(zhì)量交換，至塔 頂排出精氯乙烯氣相，經(jīng)塔頂冷凝器以 0冷凍鹽水將其冷凝作為塔頂回流，大部 分氣相則進入成品冷凝器，用工業(yè)水或 0冷凍鹽水間接冷卻：降氯乙烯全部冷凝 下來，利用位差流入成品貯槽中，根據(jù)聚合 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 24 / 43- 24 - 裝置需要，借氯乙烯氣化槽中單體氣化壓力，將成品單體間歇壓送至該裝置使 用。 自高沸塔底分離收集到的 1.1二氯乙烷為主的高沸點物質(zhì)，間歇排放入高沸 物受槽，并由填料塔或蒸餾塔(又稱塔)回收其中氯乙烯或 4070的餾分。 上述流程中，也可在成品冷凝器之后設置固堿干燥器，以脫除精氯

52、乙烯中的水 分含量。 6.26.2 反應原理反應原理 6.2.16.2.1 混合脫水的目的混合脫水的目的 原料氣乙炔和 HCL 的水分必須盡量除去，因為原料氣中存在水分，容易溶解氯 化氫形成鹽酸，嚴重腐蝕轉化器。特別嚴重時可以使列管發(fā)生穿漏，被迫停工檢修， 使生產(chǎn)受損失。水分的存在易使轉化器中的催化劑結塊，降低催化劑的活性，還導 致整個轉化器系統(tǒng)的阻力增加，氣流分布不均勻，局部地方出于反應特別劇烈發(fā)生 過熱，使氯化汞升華加劇，催化劑活性迅速降低，并且濕度波動大，不易控制。 水分的存在還容易發(fā)生副反應，如， C H +H OCH CHO(乙醛) 2223 乙醛在精制中不易除去，于是成為 VC 單

53、體的雜質(zhì)，對聚合反應有一定影響，同 時由于生成的醛，一部分乙炔原料被消耗，VC 單體的收率降低。根據(jù)工藝設計要求， 乙炔和氯化氫原料氣中的含水量應在 0.06以下。 6.2.26.2.2 混合脫水的原理混合脫水的原理 在乙炔和氯化氫混合冷凍脫水工藝中，原料氣中的水分被氯化氫吸收后呈 40 左右的鹽酸酸霧析出，混合氣體的含水量取決于該溫度下的 40鹽酸溶液上的蒸氣 分壓，也就是說，在石墨冷凝器和酸霧過濾器中，混合氣溫度越低，水分含量也越 小。在同一溫度下，40鹽酸的水蒸氣分壓遠比純水來得低，而當進一步降低溫 度時，由于生成更濃的鹽酸，以及水蒸氣分壓進一步下降，可獲得更低的含水量。 在混合冷凍脫水

54、過程中，冷凝 40鹽酸，除少量以液膜狀自石墨冷卻器列管內(nèi) 壁流出外大部分呈極微細的“酸霧”(直徑在幾個微米以下)懸浮于混合氣流中， 形成“氣溶膠”，用一 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 25 / 43- 25 - 般氣液相分離設備是捕集不到的而采用浸漬 35憎水性有機硅樹脂的 5 10um 細玻璃纖維，可以將其大部分分離下來。 6.2.36.2.3 影響脫水效果的因素影響脫水效果的因素 （1）脫水溫度：在生產(chǎn)中的溫度控制范圍為-1216，脫水效果都應該是很 好的，理論上的含水遠都遠低于工藝設計指標 0.06，且溫度愈低，水蒸氣的冷凝 愈徹底，但要注意溫度并不是愈低愈好、當溫度低于1

55、8時、濃鹽酸就會析出 HC 拉H O 的結晶，造成管道的堵塞，這是生產(chǎn)中出現(xiàn)過的故障。 2 （2）玻璃棉目前國內(nèi)生產(chǎn)上采用的除去鹽酸酸霧的方法是過濾法.過濾層用玻 璃絲做成具有幾個微米大小的玻璃纖維層,并用憎水性有機硅樹脂浸漬處理,以使其 含這種樹脂約為 35%.這種濾層可以除去大量酸霧,但是所漬的硅油對 20%以上的鹽 酸耐腐蝕性均較差,所以在生產(chǎn)中必須經(jīng)常更換玻璃纖維.一般半年需更換一次. （3）生產(chǎn)負荷對于過濾器的設置,一般限制乙炔,氯化氫的混合截面流速在 0.1m/s 以下,以及采用串聯(lián)過濾脫水的流程能得到滿意的脫水效果. 6.2.46.2.4 氯乙烯的合成氯乙烯的合成 1.反應機理；

56、乙炔與氯化氫在升汞催化劑存在下的氣相加成反應式為： CHCH+HClCH CHCl+124.8Kj/mol 2 上述反應實際上是非均相的，分 5 個步驟來進行，其中表面反應為控制階段。 (1)外擴散 乙炔、氯化氫向碳的外表而擴散； (2)內(nèi)擴散 乙炔、氯化氫經(jīng)碳的微孔通道向外表面擴散； (3)表面反應 乙炔、氯化氫在升汞催化劑活化中心反應發(fā)生加成反應生成氯 乙烯； (4)內(nèi)擴散 氯乙烯經(jīng)碳的微孔通道向外表面擴散； (5)外擴散 氯乙烯自碳外表面向氣流中擴散。 2.催化劑：(1)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) 750950高溫水蒸氣活化以氧化(或稱“燒掉”)

57、成型后炭粒內(nèi) 部的揮發(fā)組分，使形成許多微細的“孔穴”和“通道”。因此活性炭具有非常驚 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 25 / 43- 25 - 人的表面積，如利用低濕氮氣吸附法或苯蒸氣動態(tài)吸附法，可測得目前常用的活性 炭其每克重量就會有 8 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 25 / 43- 25 - 001000m 的表面積，這一數(shù)值又稱為活性炭的比表面積?；钚蕴康倪@一特 2 性使它具有優(yōu)異的吸附能力，被廣泛地應用于氣體或液體中微量雜質(zhì)的吸附分離過 程。 (2)升汞 在常溫下是白色的結晶粉末，分子式 HgCl ，分子量 271.52，升華 2 點 302，在此溫度下固

58、態(tài)升汞可以直接升華變成蒸氣態(tài)，純的升汞蒸氣壓依溫度 而急劇上升。 升汞在水中具有一定的溶解度，且隨溫度上升而增加，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，且水溶液實際上不導電，說 明這種化合物為共價鍵的性質(zhì)，升汞在水中的微量解離不產(chǎn)生 Hg離子，而按獨特 2 的方式進行： HgClCl+Hg +Cl 純的升汞粉末(無載體活性炭時)對氯乙烯合成反應并無活性，而一旦吸附于活 性炭表面，由于兩者的相互作用使對該反應有優(yōu)異的活性和選擇性，而一旦吸附于 活性炭表面，由于兩者的相互作用使對該反應有優(yōu)異的活性和選擇性，是迄今為止 該化學反應最為理想的催化劑。工業(yè)生產(chǎn)中宜選

59、用純度99的試劑升汞作為催化 劑的原料。 （3）催化作用 眾所用知，催化劑是一種能改變化學反應速率而本身并不發(fā)生 化學變化且不能改變化學反應平衡的物質(zhì)，即當進行可逆反應時，消化劑對兩個反 方向的反應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應來說，在 100180范圍的熱力學平領常數(shù)是很高的，說明在上述溫度下反應達到平衡，則 有獲得高收率氯乙烯產(chǎn)品的可能。但反應動力學實驗證實，當無催化劑存在時，該 反應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應時，反 應過程就大大地被加速，這時的平衡常數(shù)是很大的，催化劑與乙炔生成了中間絡合 物，再由中間絡合物進一步生成氯乙烯即使化

60、劑的存在改變了反應的歷程(機理) 和反應所需的活化能，也可以達到加速反應的效果。出于催化劑并不參加化學反應， 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。 如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 26 / 43- 26 - 如前所述，純的升汞對合成反應并非起催化作用，純的活性炭也只有較低的催 化活性，而當升汞吸附于活性炭表面后(比表面積下降到 600800m/g)即具有很 強的催化活性。 對原料氣的要求 氯乙烯合成反應對原料氣乙炔和氯化氫的純度和雜質(zhì)含量均 有嚴格的要求。 （1）純度 如果原料氣純度低，使二氧化碳、氮惰性氣體量增多，不僅會