年產(chǎn)30萬(wàn)噸PVC生產(chǎn)工藝流程工廠設(shè)計(jì)

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年產(chǎn)30萬(wàn)噸PVC聚合工段 工藝初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)  摘 要 本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)30萬(wàn)噸PVC聚合合成工段的初步工藝設(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)，完成了物料衡算、熱量衡算、主要設(shè)備和管道的設(shè)計(jì)及選型。此設(shè)計(jì)有說(shuō)明書(shū)一份、圖紙四張。 說(shuō)明書(shū)內(nèi)容：1．PVC和VC的發(fā)展及發(fā)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．主要管道的設(shè)計(jì)及選型。6．三廢處理安全與防火技術(shù)。 圖紙：1．帶控制點(diǎn)的物料流程圖。2．車(chē)間平面布置圖。3．主要設(shè)備的裝配圖。4．廠區(qū)平面圖 關(guān)鍵詞：合成、PVC、VC、設(shè)計(jì)。 The Preliminary Design about the Synthesis Construction Section of PVC 200000 tons per year Abstract The primary design for synthesis construction section of PVC 300000 tons per year was complete 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 four diagrams. The main contention of the instruction booklet included: 1 the development history and trendency of producing PVC and VC, 2 the production principle and process of synthesis construction section, 3 the calculation of the balance of material and calculation of heat quantity, 4 the design and choice about the main equipments. 5 the design and choice about the main pipelines, 6 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,3 the main equipment installing picture and the Site plan Key Words: synthesis、PVC、VC、design. 前言 本設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，以株州化工集團(tuán)的PVC生產(chǎn)工藝流程為參考并通過(guò)查閱相關(guān)的化工生產(chǎn)設(shè)計(jì)資料對(duì)年產(chǎn)30萬(wàn)噸PVC的氯乙烯聚合合成工段進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)針對(duì)PVC生產(chǎn)工藝在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r、工藝選擇、產(chǎn)品性質(zhì)、工藝流程及合成原理，相關(guān)的物料性質(zhì)、物料衡算、能量衡算、設(shè)備選型、管道設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)分析以及尾氣和三廢的處理作了較為詳細(xì)的闡述，以理論設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，查閱了大量資料和書(shū)籍，力求與實(shí)際符合。 在此次的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，自始至終都得到了曾祥成老師的耐心指導(dǎo)和同組同學(xué)的熱心幫助，在此表示衷心的感謝。 由于經(jīng)驗(yàn)不足，水平有限，設(shè)計(jì)中難免存在紕漏和不足之處，敬請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。謝謝！  目 錄 中文摘要 i 英文摘要 ii 前言 iii 一、pvc概括 1 1 pvc簡(jiǎn)介 1 2 pvc性質(zhì) 2 3我國(guó)pvc生產(chǎn)消費(fèi)現(xiàn)狀 3 4 建設(shè)一個(gè)30萬(wàn)噸/年規(guī)模的pvc廠的可行性 4 二、pvc產(chǎn)品及原輔材料說(shuō)明 4 1 電石 4 2 氯化氫 6 3 氯乙烯 6 4 去離子水 7 5分散劑 7 6 引發(fā)劑 7 7其它助劑 7 三、工藝路線的選擇和介紹 8 1 工藝路線的選擇 8 2 工藝流程介紹 9 四、物料衡算 12 1 合成段計(jì)算 12 2 聚合段計(jì)算 21 五、熱量衡算 25 1 衡算方法 25 2 計(jì)算 26 六、主要設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型 34 1合成車(chē)間的設(shè)備計(jì)算 34 2 聚合車(chē)間的設(shè)備計(jì)算 38 七、主要管道管徑計(jì)算和選型 48 1合成段 48 2循環(huán)水管 51 3聚合段 51 八、經(jīng)濟(jì)分析 53 1基本計(jì)算 53 2產(chǎn)品成本及部分廠家的成品價(jià)格 54 九、三廢的產(chǎn)生及處理 55 1氯化汞觸媒的產(chǎn)生中毒機(jī)理及處理 55 2尾排氯乙烯外逸的產(chǎn)生中毒機(jī)理及處理 55 3廢水的處理 56 4其它三廢的處理 58 X 結(jié)論 58 參考文獻(xiàn) 59 - 62 - 第一章 概 論 1.1 PVC簡(jiǎn)介 1.1.1 PVC的發(fā)展史 聚氯乙烯（Polyvinylchloride，PVC）是一種無(wú)毒、無(wú)臭的白色粉末。主要成份為聚氯乙烯聚氫乙烯，是由氯乙烯（Vinyl Chloride）單體聚合而成的熱塑性高聚物，其分子結(jié)構(gòu)式：（CH2-CH-）n，其中n為聚合度。PVC為無(wú)定形聚合物，含結(jié)晶度5%—10%的微晶體，熔點(diǎn)為175，目前商品化的PVC樹(shù)脂的平均相對(duì)分子質(zhì)量范圍在1.9105～5.0106之間，國(guó)產(chǎn)通用型懸浮PVCSG1～SG8型平均相對(duì)分子質(zhì)量則在4105～1106之間。 早在1835年，法國(guó)人Regnauk n就發(fā)現(xiàn)了氯乙烯（vinyl chloride），1838年觀察到其在光作用下能形成無(wú)定形粉狀高聚物。直到1912～1913年，德國(guó)化學(xué)家F.Klate和E.Zacharia才發(fā)現(xiàn)了氯乙烯和聚氯乙烯(polyvinyl chloride,簡(jiǎn)稱PVC)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(shí)現(xiàn)。1940年，美國(guó)的古德里奇公司創(chuàng)建了懸浮聚合，從此以后，聚乙烯工業(yè)開(kāi)始發(fā)展，1940年全世界產(chǎn)量為1.1萬(wàn)噸，1950年為22萬(wàn)噸，1960年達(dá)145萬(wàn)噸，1970年為600萬(wàn)噸，1980年1000萬(wàn)噸，1990年為1500萬(wàn)噸，近期估計(jì)在2800 萬(wàn)噸左右。 我國(guó)聚氯乙烯工業(yè)起步于20世紀(jì)50年代末，第一套聚氯乙烯裝置在錦西化工廠于1958年建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力在3000噸／年。1959年，國(guó)內(nèi)建成4個(gè)生產(chǎn)能力6000噸／年的聚氯乙烯廠，即北京化工二廠、上海天原化工廠、天津化工廠、天津大沽化工廠，1970年國(guó)內(nèi)聚氯乙烯樹(shù)脂廠增加到20家，但規(guī)模都叫小，1978年從日本東洋工程公司引進(jìn)了兩套20萬(wàn)噸／年聚氯乙烯廠，分別在齊魯石化公司和上海吳涇建廠。進(jìn)入20世紀(jì)90年代北京化工二廠、上海氯堿、天津大沽化工廠、錦西化工廠等紛紛改進(jìn)，生產(chǎn)能力提高很大。 1.1.2 PVC的分類(lèi)及用途 PVC可分為軟PVC和硬PVC。其中硬PVC大約占市場(chǎng)的2/3，軟PVC占1/3。軟PVC一般用于地板、天花板以及皮革的表層，但由于軟PVC中含有柔軟劑(這也是軟PVC與硬PVC的區(qū)別)，容易變脆,不易保存，所以其使用范圍受到了局限。硬PVC不含柔軟劑，因此柔韌性好，易成型，不易脆，無(wú)毒無(wú)污染，保存時(shí)間長(zhǎng)，因此具有很大的 開(kāi)發(fā)應(yīng)用價(jià)值。軟質(zhì)PVC多用來(lái)做成真空吸塑薄膜，用于各類(lèi)面板的表層包裝，所以又被稱為裝飾膜、附膠膜，應(yīng)用于建材、包裝、醫(yī)藥電線電纜、薄膜和片材、傳送帶、日用品（鞋、玩具、門(mén)簾、密封條）人造革及箱包等諸多行業(yè)。其中建材行業(yè)占的比重最大，為60%，其次是包裝行業(yè)，還有其他若干小范圍應(yīng)用的行業(yè)。硬制品主要包括各種型材、管材、硬片、瓶類(lèi)、汽車(chē)配件、異型材等 PVC材料用途極廣， 主要用于制作：pvc卡片；pvc貼牌；pvc鐵絲；pvc窗簾；pvc涂塑電焊網(wǎng)；pvc發(fā)泡板、pvc吊頂、pvc水管、pvc踢腳線等以及穿線管、電纜絕緣、塑料門(mén)窗、塑料袋 等方面。在我們的日常生活領(lǐng)域中處處可見(jiàn)到PVC產(chǎn)品。PVC被用來(lái)制作各種仿皮革，用于行李包，運(yùn)動(dòng)制品，如籃球、足球和橄欖球等。 1.2 PVC的性質(zhì) 1.2.1 物理性質(zhì) （1） 外觀 聚氯乙烯樹(shù)脂尾白色粉末微粒，但工業(yè)產(chǎn)品夾帶分解產(chǎn)物或機(jī)械雜質(zhì)，使樹(shù)脂發(fā)黃或有黑色的雜質(zhì)，統(tǒng)稱為黑黃點(diǎn)。 （2） 密度和表觀密度 PVC平均密度為1.4g／cm3,實(shí)際上它很分散。密度分布窄的，其結(jié)構(gòu)不均勻，易被增塑劑或其他液態(tài)助劑滲透；密度分布寬的，樹(shù)脂有的使開(kāi)孔的，有的則使不能滲透的孔，影響增塑劑等的吸收和滲透。 （3） 水分 PVC是極性聚合物，因而有一定的吸水性。水分影響過(guò)篩，水分可使成型時(shí)產(chǎn)生氣泡而影響產(chǎn)品質(zhì)量。通常要求在0.1%-0.3%。 （4） 機(jī)械性質(zhì) PVC抗沖擊強(qiáng)度很高，常溫下可達(dá)到10MPa. （5） 溶解性質(zhì) 可溶于氯化苯、二氯乙烷、酯類(lèi)等，不溶于水、汽油、酒精、氯乙烯中。 1.2.2 化學(xué)性質(zhì) （1） 化學(xué)穩(wěn)定性 化學(xué)穩(wěn)定性很高，除若干有機(jī)溶劑外，常溫下可耐任何濃度的鹽酸、90%以下的硫酸、50%～60%的硝酸及20%以下的燒堿。這是由于PVC分子沿主鏈存在有許多極性鍵，大分子與大分子之間的結(jié)合力強(qiáng)，可以耐酸、堿和非極性溶劑的作用，因此，耐化學(xué)腐蝕性能優(yōu)良。 （2） 熱性能 通常的PVC玻璃化溫度Tg在75～80℃，結(jié)晶PVC的熔點(diǎn)為175℃，因而通常加工溫度在160～220℃。PVC加熱到130℃以上時(shí)變?yōu)槠じ餇?，呈現(xiàn)彈性，長(zhǎng)期加熱則分解脫出氯化氫，同時(shí)使PVC變色。隨著溫度的升高，樹(shù)脂由白色變?yōu)榈S色→深黃色→棕色→黑色。在200℃以上開(kāi)始分解并失去化學(xué)穩(wěn)定性與優(yōu)良的物理性質(zhì)。聚氯乙烯只是在火焰上才能燃燒并分解，放出氯化氫，離開(kāi)火焰立即熄滅。 （3）光性能 純聚氯乙烯在紫外線單色光的照射下顯示藍(lán)綠熒光色，在長(zhǎng)期光線照射下發(fā)生老化并使之色澤變暗。 （4） 電性能 PVC具有特別好的介電性能，使屬于介電功耗最小的材料之一，它對(duì)于交流電和直流電的絕緣能力可與硬橡膠媲美。PVC的介電性能與溫度有關(guān)，溫度升高，介電性能變差。 1.3 我國(guó)PVC生產(chǎn)消費(fèi)現(xiàn)狀 1.3.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀 近年來(lái)，中國(guó)聚氯乙烯（PVC）發(fā)展速度驚人，市場(chǎng)需求將呈現(xiàn)迅猛增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，特別是在建材方面，近年來(lái)正處于高速增長(zhǎng)期，隨著中國(guó)市場(chǎng)國(guó)際化的步伐加大，聚氯乙烯樹(shù)脂包裝材料和管材在水泥、化肥、糧食、食品、飲料、藥品、洗滌劑、化妝品等領(lǐng)域都將有廣闊的發(fā)展空間，其需求量相應(yīng)大幅度增長(zhǎng)；另外，汽車(chē)、通訊、交通領(lǐng)域?qū)勐纫蚁?shù)脂的需求也呈高速增長(zhǎng)，中國(guó)聚氯乙烯樹(shù)脂工業(yè)仍有較大的發(fā)展空間。 因此新建、擴(kuò)建項(xiàng)目紛紛上馬，產(chǎn)能迅速擴(kuò)大，產(chǎn)量大幅提高。1997-2006年，中國(guó)PVC產(chǎn)能、產(chǎn)量年均增長(zhǎng)率分別高達(dá)22.2%和20.0%。2006年全國(guó)聚氯乙烯樹(shù)酯累計(jì)產(chǎn)量為823.86萬(wàn)噸；2007年全國(guó)聚氯乙烯樹(shù)酯累計(jì)產(chǎn)量達(dá)到971.67萬(wàn)噸；由于受世界金融危機(jī)及原材料等因素的影響，國(guó)內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)的疲軟，2008年全國(guó)聚氯乙烯樹(shù)酯累計(jì)產(chǎn)量為 881.6萬(wàn)噸，同比下降9.27%，裝置開(kāi)工率僅為57.8%。2009年有所回升。 1.3.2 消費(fèi)現(xiàn)狀 20世紀(jì)90年代中期以來(lái), 隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化基礎(chǔ)建設(shè)、包裝材料、電子電器制品等方面的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)PVC的需求增長(zhǎng)迅速,成為全球PVC消費(fèi)增長(zhǎng)最快的國(guó)家,高速增長(zhǎng)的消費(fèi)市場(chǎng)引發(fā)了PVC的生產(chǎn)投資熱潮。特別是2000年以來(lái),受?chē)?guó)家加大基礎(chǔ)建設(shè)投資、擴(kuò)大內(nèi)需、啟動(dòng)居民住房消費(fèi)市場(chǎng)等宏觀政策影響,市場(chǎng)對(duì)管材、型材和化學(xué)建材等硬制品存在著強(qiáng)勁的需求,極大地推動(dòng)PVC樹(shù)脂工業(yè)及其加工業(yè)的發(fā)展。2004年人均消費(fèi)量3 kg左右, 2007年達(dá)到7 kg左右,而發(fā)達(dá)國(guó)家年人均消費(fèi)量則接近20 kg,國(guó)內(nèi)PVC消費(fèi)市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮蟆?005年開(kāi)始國(guó)內(nèi)PVC產(chǎn)量和需求量已經(jīng)超過(guò)美國(guó),從而成為世界最大PVC 消費(fèi)國(guó)和生產(chǎn)國(guó)。自1996到2007年12 年翻了4番,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)同期的GDP增長(zhǎng)率，與此同時(shí)，由于產(chǎn)能和產(chǎn)量的大幅度增長(zhǎng)，凈進(jìn)口量大幅度減少，自給率不斷增加。2001年我國(guó)PVC樹(shù)脂的表觀消費(fèi)量只有534.40萬(wàn)噸，2005年達(dá)到約820.05萬(wàn)噸，2006年進(jìn)一步增加到約918.09 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)約11.9％，2001-2006年表觀消費(fèi)量的年均增長(zhǎng)率約為11. 4 ％。2007 年的表觀消費(fèi)量達(dá)到1026.76 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)約11。8％。產(chǎn)品自給率相應(yīng)從2001年的54.6％增加到2005年81.5％,2006年的89.7％，2007 年的94.6％，2008年受?chē)?guó)際金融危機(jī)的影響，表觀消費(fèi)量急劇下降。2009年，在國(guó)家4萬(wàn)億經(jīng)濟(jì)投入刺激下，國(guó)家加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，PVC消費(fèi)量有所回升。目前，我國(guó)PVC 消費(fèi)主要集中在華南和華東地區(qū)，廣東、浙江、福建、山東和江蘇等省份的消費(fèi)合計(jì)約占全國(guó)總消費(fèi)量的70%，其中，廣東和福建省市場(chǎng)需求量最大，但產(chǎn)能不足，進(jìn)口PVC 所占比例較高；華東地區(qū)的江蘇、山東和浙江省PVC 加工工業(yè)比較發(fā)達(dá)， 三省的消費(fèi)量約占國(guó)內(nèi)總消費(fèi)量的34%；華北地區(qū)產(chǎn)銷(xiāo)基本平衡。今后，隨著中西部地區(qū)開(kāi)發(fā)力度的加強(qiáng)以及大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施的興建，中西部PVC 的消費(fèi)量將會(huì)逐漸增加。我國(guó)PVC 樹(shù)脂的消費(fèi)主要分為兩大類(lèi)，一是軟制品，約占總消費(fèi)量的37%，主要包括電線電纜、各種用途的膜（根據(jù)厚度不同可分為壓延膜、防水卷材、可折疊門(mén)等）、鋪地材料、織物涂層、人造革、各類(lèi)軟管、手套、玩具、塑料鞋以及一些專用涂料和密封件等。二是硬制品，約占總消費(fèi)量的63%，主要包括各種型材、管材、板材、硬片和瓶等。預(yù)計(jì)今后幾年，我國(guó)PVC 樹(shù)脂的需求量將以年均約7%的速度增長(zhǎng)，到2012年總消費(fèi)量將達(dá)到約1350萬(wàn)t，其中，硬制品的年均增長(zhǎng)速度將達(dá)到約7%，而在硬制品中，異型材和管材的發(fā)展速度增長(zhǎng)最快， 年均增長(zhǎng)率將達(dá)到約10%。未來(lái)我國(guó)PVC 樹(shù)脂消費(fèi)將繼續(xù)以硬制品為主要發(fā)展方向。 1.4 建設(shè)一個(gè)30萬(wàn)噸/年規(guī)模PVC廠的可行性 對(duì)以上可能影響我國(guó)PVC行業(yè)發(fā)展的因素及其生產(chǎn)消費(fèi)現(xiàn)狀和發(fā)展前景，在今后的發(fā)展中，一方面要嚴(yán)格控制無(wú)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的項(xiàng)目建設(shè)，按國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策、環(huán)保等有關(guān)規(guī)定關(guān)停和按市場(chǎng)運(yùn)行規(guī)律自然淘汰一些能耗高、工藝路線落后、污染大、成本高的小型PVC生產(chǎn)裝置，一方面也應(yīng)鼓勵(lì)在資源合理配置的基礎(chǔ)上實(shí)行跨行業(yè)和部門(mén)的合作，同時(shí)加快我國(guó)大型PVC項(xiàng)目的建設(shè)努力提高我國(guó)現(xiàn)有生產(chǎn)裝置規(guī)模和產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。雖然2008年受世界金融危機(jī)的影響，整個(gè)PVC行業(yè)受到很大沖擊，但隨著國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施的大力建設(shè)和全球經(jīng)濟(jì)的回升，對(duì)PVC的需求量越來(lái)越大，整體PVC行業(yè)會(huì)迎來(lái)一個(gè)快速發(fā)展的道路，為了更好的抓住機(jī)遇，因此建設(shè)一個(gè)20萬(wàn)噸／年規(guī)模的PVC生產(chǎn)裝置既響應(yīng)國(guó)家的相關(guān)規(guī)定，有符合市場(chǎng)的需要，生產(chǎn)能力和競(jìng)爭(zhēng)力都非常穩(wěn)定、靈活，非常具有可行性。 第二章 PVC原輔材料說(shuō)明 2.1電石 電石是由碳和氧化鈣（生石灰）在電阻電弧爐內(nèi)于高溫條件下化合而成的，所以它的化學(xué)名叫碳化鈣，分子式，分子量64.10kg/mol。 2.1.1 性質(zhì) （1）化學(xué)純的碳化鈣幾乎是無(wú)色透明的結(jié)晶體，通常所說(shuō)的電石是指工業(yè)碳化鈣，即除了含有大部分碳化鈣外，還有少部分雜質(zhì)。工業(yè)用電石的顏色則隨所含的碳化鈣純度不同而不同，有呈灰色，棕黃色或黑色。 （2）18℃時(shí)的比重為2.22，電石比重隨著含量的減少而增加。 （3）不溶于所有有機(jī)溶劑中，熔點(diǎn)2300℃（純電石），含80%時(shí)熔點(diǎn)為2000℃。 （4）電石與水作用生成乙炔和氫氧化鈣。 2.1.2 規(guī)格 大多數(shù)企業(yè)電石具有以下的組成：（重量） 75%～83% 7%～14% 0.4%～3% SiO2、Fe-Si、SiC 0.6%～3% Fe2O3 0.2%～3% CaS 0.2%～2% CaSO4 0.2%～0.4% CaCN2 0.2%～1% Al、Al4C3、Al2O3 1.5%～4% MgO、Ca、Ca3N2、Ca3P2、Ca3As2 少量 2.1.3 電石的標(biāo)準(zhǔn) 原料電石的技術(shù)條件、檢驗(yàn)規(guī)則、檢驗(yàn)方法和包裝等都必須負(fù)荷國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 10665—2004的要求。 （1）技術(shù)要求 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)技術(shù)條件見(jiàn)表3.1 表2.1 電石國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)條件 項(xiàng)目 指標(biāo) 優(yōu)等品 一等品 合格品 發(fā)氣量（20℃、101.3kpa/）/(L/kg) ≥ 300 280 260 乙炔中磷化氫的體積分?jǐn)?shù)/% ≤ 0.06 0.08 乙炔中硫化氫的體積分?jǐn)?shù) /% ≥ 0.10 粒度（5～80mm）質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% ≥ 85 篩下物（2.5mm以下）質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% ≤ 5 （2）檢驗(yàn)規(guī)則 電石批次劃分和采樣桶數(shù)百分比按表3.2進(jìn)行。 表3.2 電石批次劃分和采樣桶數(shù)百分比 批次/t <5 5～<15 15～<25 25～<35 35～<50 桶口處取樣/% 20 12 8 7 6 測(cè)粒度取樣/% 10 6 5 4 3 2.2氯化氫 2.2.1氯化氫的分子式 HCl ,分子量 36.5kg/mol。 2.2.2氯化氫的性質(zhì) （1)氯化氫在常溫常壓下是無(wú)色有刺激性氣味的氣體。 (2)氯化氫極易溶于水而變成鹽酸，病強(qiáng)烈放熱。極易與潮濕的空氣中的水分結(jié)合生成白色煙霧。 （3）在干燥狀態(tài)下幾乎不與金屬作用，但在含水或溶于水時(shí)，表現(xiàn)鹽酸的性能，腐蝕性很強(qiáng)，能與大多數(shù)金屬反應(yīng)。 (4)氯化氫是制造合成材料的重要原料，可用它來(lái)制造PVC等合成材料。 2.3 氯乙烯 2.3.1 氯乙烯的分子式 ，分子量62.51kg/mol。 2.3.2 氯乙烯的性質(zhì) （1）常溫常壓下為無(wú)色氣體。帶有芳香氣味 （2）屬易燃易爆物質(zhì)，遇火焰即可燃燒爆炸，在空氣中爆炸范圍為3.8~29.3%，故在有氯乙烯存在的地方都要嚴(yán)禁煙火及撞擊火花的產(chǎn)生。 （3）有毒，對(duì)人體有麻醉作用，長(zhǎng)時(shí)間接觸VC氣體可使人致癌。 （4）在氯乙烯系統(tǒng)若有氧氣存在則生成過(guò)氧化物，給后處理造成困難。與氯乙烯開(kāi)始反應(yīng)生成單質(zhì)體，它溶解于氯乙烯單體中，以后分解和重排，生成對(duì)碰撞很敏感的過(guò)氧化聚合物，并會(huì)變成醛和酸。它們對(duì)聚合過(guò)程有很大的影響，氯乙烯系統(tǒng)中存在微量的水和酸，會(huì)加速單體生成過(guò)氧化聚合物，造成設(shè)備管道的腐蝕。 （5）氯乙烯性質(zhì)活潑，它能起加成反應(yīng)，易起聚合反應(yīng)，它能與丁二烯、乙烯、丙稀腈、醋酸乙烯、丙烯酸酯等共聚物。 （6）氯乙烯難溶于水，溶于醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷。 2.4 去離子水 所用反應(yīng)介質(zhì)水，應(yīng)經(jīng)過(guò)離子交換樹(shù)脂或磺化煤進(jìn)行脫鹽處理。處理后的水pH應(yīng)在5～8.5范圍，硅膠含量≤0.2mg/L。 2.5 分散劑 懸浮聚合生產(chǎn)的聚氯乙烯顆粒的大小與形態(tài)，主要取決于所用的分散劑，可分為兩類(lèi)：主分散劑和輔助分散劑。主分散劑的作用是控制所得顆粒的大小，但也會(huì)影響聚氯乙烯的孔隙率和某些形態(tài)。輔助分散劑的作用是提高顆粒中的孔隙率，并使之均與以改進(jìn)聚氯乙烯樹(shù)脂吸收增塑劑的性能。主分散劑主要是纖維素醚和部分水解的聚乙烯醇。輔助分散劑主要是小分子表面活性劑和低水解度聚乙烯醇。 2.6 引發(fā)劑 由于氯乙烯懸浮聚合溫度為50～60℃上下，應(yīng)根據(jù)反應(yīng)溫度選擇合適的引發(fā)劑，其原則為在反應(yīng)溫度條件下引發(fā)劑的半衰期大約為2h者，反應(yīng)時(shí)間為最佳。由于反應(yīng)后期單體濃度降低，為了使反應(yīng)后期具有適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，所以反應(yīng)前期與反應(yīng)后期應(yīng)當(dāng)使用不同半衰期的引發(fā)劑。因此聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)工廠目前多數(shù)使用復(fù)合引發(fā)劑，即兩種引發(fā)劑的混合物。 2.7 其他助劑 2.7.1 鏈終止劑 為了保證聚氯乙烯樹(shù)脂質(zhì)量，使聚合反應(yīng)在設(shè)定的轉(zhuǎn)化率終止或防止發(fā)生意外停電事故，必須臨時(shí)終止反應(yīng)時(shí)使用，工業(yè)生產(chǎn)中使用聚合級(jí)雙酚A、叔丁基鄰苯二酚等。 2.7.2 鏈轉(zhuǎn)移劑 為了控制聚氯乙烯平均分子量，除嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度外，必要時(shí)添加鏈轉(zhuǎn)移劑，特別時(shí)生產(chǎn)分子量較低的樹(shù)脂牌號(hào)時(shí)。常用的鏈轉(zhuǎn)移劑為硫醇等。 2.7.3 抗魚(yú)眼劑 為了減少聚氯乙烯樹(shù)脂中所含結(jié)實(shí)的圓球狀樹(shù)脂，可加入抗魚(yú)眼劑，主要時(shí)苯甲醚的叔丁基、羥基衍生物。 2.7.4 防粘釜?jiǎng)? 在生產(chǎn)聚氯乙烯過(guò)程中，樹(shù)脂粘結(jié)于反應(yīng)釜壁上形成釜垢時(shí)懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯樹(shù)脂必須解決的工藝問(wèn)題之一，較先進(jìn)的方法時(shí)加入防釜?jiǎng)?。防釜?jiǎng)┓N類(lèi)很多，而且生產(chǎn)工廠技術(shù)保密，但主要是苯胺染料等的混合溶液或與某些有機(jī)酸的絡(luò)合物。 第三章 工藝路線的選擇和介紹 3.1工藝路線的選擇 3.1.1PVC工藝簡(jiǎn)介 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(shù)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，便宜的價(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)盛不衰的發(fā)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，絕大部分均聚及共聚產(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，而日本則懸浮聚合占的比例較大。 3.1.2各種生產(chǎn)工藝介紹 (1)本體聚合。一般采用“兩端本體聚合法”，第一段稱為預(yù)聚合，采用高效引發(fā)劑，在62～75℃下強(qiáng)烈攪拌下使氯乙烯聚合的轉(zhuǎn)化率為8%時(shí)，輸送至聚合釜中，在加入低效引發(fā)劑的等量單體，在約60℃下，慢度攪拌，繼續(xù)聚合至轉(zhuǎn)化率達(dá)80%時(shí)，停止反應(yīng)。本體聚合時(shí)在氯乙烯單體中不加入任何介質(zhì)，只有引發(fā)劑。生產(chǎn)的PVC樹(shù)脂純度較高，質(zhì)量較好，結(jié)構(gòu)規(guī)整，孔隙率高而均勻。但聚合操作控制難度大，PVC樹(shù)脂分子量分布較寬。 (2)懸浮聚合。液態(tài)氯乙烯單體以水為分散介質(zhì)，兵加入適當(dāng)?shù)姆稚┖筒蝗苡谒苡趩误w的引發(fā)劑，在一定溫度下攪拌，使其呈珠粒狀懸浮于水相中進(jìn)行聚合。然后經(jīng)堿洗、汽提、離心、干燥得到白色粉末狀PVC樹(shù)脂。選取不同的分散劑，可以得到顆粒結(jié)構(gòu)和形態(tài)不同的兩類(lèi)樹(shù)脂。國(guó)產(chǎn)牌號(hào)分為SG-疏松型（“棉花球”型）樹(shù)脂；XJ-緊密型（“乒乓球”型）樹(shù)脂。疏松型樹(shù)脂吸油性好，易塑化，成型時(shí)間短，加工操作方便，適用于粉料直接成型，因而一般選用懸浮法聚合的疏松型樹(shù)脂作為PVC硬質(zhì)品成型的基礎(chǔ)原料。目前各樹(shù)脂廠生產(chǎn)的懸浮法PVC樹(shù)脂，基本上都是疏松型的。 （3）乳液聚合。氯乙烯單體在乳化劑作用下，分散于水中形成乳液，再用水溶性的引發(fā)劑來(lái)引發(fā)，進(jìn)行聚合，乳液可用鹽類(lèi)使聚合物析出，再經(jīng)洗滌、干燥得到PVC樹(shù)脂粉末。乳液法PVC樹(shù)脂粒徑極細(xì)，樹(shù)脂中乳化劑含量高，電絕緣性能差，成本高。該樹(shù)脂常用于PVC糊的制備。 （4）微懸浮聚合。使用油性引發(fā)劑，在用乳化劑分散、穩(wěn)定的細(xì)小氯乙烯單體液滴中引發(fā)聚合，生成的PVC乳液，經(jīng)破乳、洗滌、干燥得到PVC樹(shù)脂粉末。該方法生產(chǎn)的PVC樹(shù)脂具有良好的加工性能，能滿足大多數(shù)加工的需要。 （5）溶液聚合。以甲醇、甲苯、苯、丙酮作溶劑，使氯乙烯單體在溶劑中聚合，由于溶劑具有鏈轉(zhuǎn)移劑的作用，所以聚合物的分子量和聚合速率不高。聚合得到的PVC樹(shù)脂因不溶于溶劑而不斷析出。此種PVC樹(shù)脂不宜于一般成型用，僅作為涂料、粘合劑，是目前各種聚合方法中產(chǎn)量最少的一種方法。 就以上5種主要聚合工藝來(lái)講，通過(guò)幾種方法的比較，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(shù)脂的方法，工藝復(fù)雜、成本較高且樹(shù)脂質(zhì)量較差。 懸浮法工藝在PVC的各種生產(chǎn)方法中技術(shù)最為成熟，故本設(shè)計(jì)采用懸浮法聚合。 3.2工藝流程的介紹 3.2.1 乙炔工段 (1)發(fā)生。經(jīng)破碎好的電石裝進(jìn)電石吊斗，推到提升口，由電動(dòng)葫蘆吊到三樓，送到發(fā)生器加料貯存，用置換其中的乙炔氣后，電石在繼續(xù)通的情況下，經(jīng)第一貯斗碟伐放入第二貯斗，第二貯斗電石經(jīng)過(guò)電磁振動(dòng)加料器加入發(fā)生器內(nèi)。電石在發(fā)生器內(nèi)遇水產(chǎn)生乙炔氣，從發(fā)生器頂部逸出，電石水解時(shí)放出大量的熱，可借連續(xù)加入發(fā)生器內(nèi)的水來(lái)維持發(fā)生器溫度，電石水解之后電石渣漿從溢流管不斷排除，以維持發(fā)生器液面，渣漿從排泄口排到地溝，流到沉淀池集中處理，頂部逸出的乙炔氣體經(jīng)噴淋冷卻后，分別進(jìn)入氣柜或水環(huán)壓縮機(jī)。 (2)清凈。由發(fā)生器送來(lái)并經(jīng)冷卻的乙炔氣，經(jīng)水環(huán)壓縮機(jī)加壓到0.05~0.1Mpa左右，進(jìn)入第一、第二清凈塔，NaOCl溶液由泵打到第二清凈塔頂，從塔底流出再由泵打至第一清凈塔頂。器塔底流出的廢NaOCl溶液與冷卻塔出來(lái)的廢水回至廢水貯槽，用泵打到發(fā)生器作為補(bǔ)充用水。經(jīng)清凈后的乙炔氣帶有酸性，進(jìn)入中和塔用堿液除去，中和塔出來(lái)的乙炔氣進(jìn)入二臺(tái)串聯(lián)的列管冷凝器除去大量水分后，送氯乙烯工序。 3.2.2 氯化氫工段 原料氫氣由電解裝置輸氫泵送來(lái)，經(jīng)過(guò)氫氣氣柜緩沖及阻火器，進(jìn)入鋼制合成爐底部的燃燒器點(diǎn)火燃燒。原料氯氣由電解裝置氯干燥送來(lái)經(jīng)緩沖器后按一定的摩爾比[H2:Cl=(1.05～1.1):1]進(jìn)入合成爐燈頭的內(nèi)管，由下二上經(jīng)石英燈頭上的斜孔均勻地和外套管的氫氣混合燃燒。燃燒時(shí)火焰溫度達(dá)到2000℃左右，并發(fā)出熱和光，正?；鹧娉是喟咨：铣珊蟮穆然瘹錃怏w，借爐身和夾套冷卻水或散熱翅片散熱，到爐頂出口，溫度降到100～150℃，再進(jìn)入上蓋帶冷卻水箱的石墨冷卻器，用冷卻水將氯化氫氣體冷卻到40～50℃左右，由下底蓋排出，經(jīng)閥門(mén)控制進(jìn)入緩沖器，再送人串聯(lián)的石墨冷卻器，用-25℃左右的冷凍鹽水，將氣體冷卻到-12℃～-18℃后，進(jìn)入酸霧分離器，氣體中夾帶的40%鹽酸霧沫由分離器內(nèi)的有機(jī)硅玻璃棉捕集，冷凝酸排入酸貯槽。分離器出口的干燥氯化氫氣體經(jīng)緩沖器進(jìn)入納氏泵壓縮，借泵內(nèi)濃度93%以上的硫酸作液封和潤(rùn)滑。硫酸隨氯化氫排至氣液分離器，自下部流入盤(pán)管冷卻器，經(jīng)水冷卻后循環(huán)吸入納氏泵；分離器出口的干燥氯化氫經(jīng)緩沖器送至氯乙烯合成裝置。 3.2.3氯乙烯工序 (1)混合脫水工序。由乙炔工段送來(lái)的粗乙炔氣經(jīng)砂封與來(lái)自HCL工序的HCL經(jīng)緩沖罐通過(guò)孔板流量計(jì)調(diào)節(jié)配比在混合器內(nèi)充分混合，進(jìn)入石墨冷卻器內(nèi)在﹣35℃鹽水下進(jìn)行冷卻到﹣14℃2℃，、HCL混合氣體在此溫度下，部分水份以40%左右的酸霧析出，部分酸霧夾帶于氣相中進(jìn)入多筒過(guò)濾器，由含氟硅油棉捕集分離。然后，經(jīng)二臺(tái)石墨預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。 (2)合成轉(zhuǎn)化。干燥、預(yù)熱后的混合氣從轉(zhuǎn)化器上部進(jìn)入，通過(guò)列管中裝填的吸附于活性炭上的觸媒轉(zhuǎn)化為粗氯乙烯，轉(zhuǎn)化過(guò)程反應(yīng)放熱則通過(guò)熱水循環(huán)泵循環(huán)的熱水移去。粗氯乙烯在高溫下帶逸的升華物在填裝活性炭的吸附器中脫除，然后進(jìn)入精餾系統(tǒng)。 (3)水洗、堿洗、氯乙烯壓縮。除貢后的粗氯乙烯進(jìn)入三合一水洗組合塔，經(jīng)堿洗塔，出去殘余的微量HCL后進(jìn)入VC氣柜或經(jīng)機(jī)前冷卻器，出去部分夾帶液，經(jīng)螺桿壓縮機(jī)加壓到0.5~0.6MPa（表壓），經(jīng)機(jī)后冷卻器除去夾帶水和油后，送精餾。 (4) 精餾。由單壓縮機(jī)出來(lái)的粗氯乙烯氣體進(jìn)入全凝器，使大部分冷凝液化經(jīng)低沸加料貯槽，進(jìn)入低沸塔，未凝聚氣體進(jìn)入尾氣冷凝器，其冷凝液全部進(jìn)入低沸塔。低沸塔釜加熱器將冷凝液中低沸物蒸出，經(jīng)塔頂冷凝器用7℃水或者5℃水控制回流比后，由塔頂匯入尾氣冷凝器處理，塔釜粗氯乙烯進(jìn)入高沸塔，尾氣冷凝器未冷凝的氣體經(jīng)變壓吸附回收大部分氯乙烯和乙炔后，惰性氣體排空。由低沸塔進(jìn)入高沸塔的氯乙烯，經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制流量，減壓后進(jìn)入高沸塔。高沸加熱器將氯乙烯逸出，經(jīng)塔板分離成氯乙烯，經(jīng)塔頂控制部分回流，大部分氯乙烯進(jìn)入成品冷凝器，然后進(jìn)入單體貯槽，按需送聚合工序，在高塔釜分離收集到的1，1二氯乙烷（EDC）為主的高沸物進(jìn)入殘液槽，定期壓送廢液處理塔，將殘液中的二氯乙烷精制，包裝外銷(xiāo)，未凝VC其他回到氣柜。 (5) 冷凍站 +5℃水系統(tǒng)。從液氨槽出來(lái)的液氨經(jīng)過(guò)5℃水分配臺(tái)流入蒸發(fā)器，液氨變成氣態(tài)氨帶走蒸發(fā)器外工業(yè)水熱，合格的5℃水由5℃水泵送往乙炔、合成、聚合。蒸發(fā)器內(nèi)汽化的氨背螺桿氨壓機(jī)抽走，經(jīng)壓縮到1.5Mpa（表壓）左右的過(guò)熱氣態(tài)氨進(jìn)入油分離器，分離后的氣態(tài)氨進(jìn)入蒸發(fā)式冷凝管列管內(nèi)，被外管水冷卻成液氨，進(jìn)入熱虹吸氨貯液器，溢流到液氨貯槽完成制冷循環(huán)。 ﹣35℃鹽水系統(tǒng)。從液氨貯槽出來(lái)的液氨首先進(jìn)入經(jīng)濟(jì)冷卻器過(guò)冷后，獲得的低溫液氨經(jīng)鹽水分配臺(tái)節(jié)流膨脹進(jìn)入蒸發(fā)器盤(pán)管，吸收管外鹽水的熱量而氣化，是管外鹽水溫度降低，合格的﹣35℃鹽水由泵送往合成、聚合使用。氣態(tài)氨自蒸發(fā)器吸入螺桿壓縮機(jī)內(nèi)，經(jīng)壓縮后的過(guò)熱氣態(tài)氨進(jìn)入油分離器，分離后的油后進(jìn)入蒸發(fā)式冷凝器，被水間接冷凝為液氨，流入熱虹吸氨貯液器，再溢流到液態(tài)氨貯槽，完成制冷循環(huán)。 在池內(nèi)加工業(yè)水，再加氯化鈣，將鹽水比重調(diào)制1.28～1.29，按需送鹽水蒸發(fā)器。 （6）溴化鋰系統(tǒng) 溴化鋰制冷是以蒸汽為動(dòng)力，利用“溴化鋰與水”組成的二元溶液為工質(zhì)對(duì)，在真空狀態(tài)下，水蒸發(fā)作為制冷劑，從而吸收載冷劑（冷媒水）熱負(fù)荷，達(dá)到所需的合格7℃水送到合成工序。溴化鋰水溶液作為吸收劑，常設(shè)和低溫下強(qiáng)烈地吸收水蒸汽，通過(guò)高溫（蒸汽）將水份釋放和循環(huán)水冷卻吸收，周而復(fù)始實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)。 3.2.4 聚合崗位 本工藝流程全過(guò)程控制采用DSC集散控制。首先將合格的脫離子水、VCM單體、分散劑、引發(fā)劑及其他助劑按配方要求精確計(jì)量后，由泵加入到經(jīng)閃蒸真空防粘釜處理后的聚合釜中，用循環(huán)熱水升溫至制定溫度后進(jìn)行恒溫反應(yīng)，在最短反應(yīng)時(shí)間、壓力降達(dá)到配方要求后加入種植劑終止反應(yīng)。漿料由泵送至料漿貯槽，為反應(yīng)的單體經(jīng)回收單體真空泵回收至VC氣柜，去回收裝置進(jìn)行加壓冷凝回收。 3.2.5 氣體崗位 來(lái)自料漿的PVC料漿經(jīng)過(guò)濾器、料漿泵、螺旋板換熱器由塔底排除的熱漿料預(yù)熱后，進(jìn)入氣提塔進(jìn)行受熱汽提。塔底排除的熱漿料經(jīng)過(guò)同一換熱器被進(jìn)塔冷料漿冷卻后至離心干燥崗位。由塔頂出來(lái)的VCM/ 混合氣體經(jīng)過(guò)塔頂冷凝器除水后，VCM去壓縮冷凝崗位冷凝成液態(tài)至回收單體貯槽。 3.2.6 壓縮冷凝回收 因聚合反應(yīng)的收率≤85%，故釜內(nèi)有未參加聚合反應(yīng)的氯乙烯單體，經(jīng)過(guò)聚合釜及排放槽泄壓后仍有0.3～0.5MPA的余壓，可直接用5℃水和﹣35℃鹽水經(jīng)過(guò)一級(jí)、二級(jí)冷凝器進(jìn)行冷凝，當(dāng)其壓力處于5KPa～0.3 Mpa時(shí)再進(jìn)行加壓冷凝，成為回收單體備聚合使用，不凝性氣體則從排空管排向大氣。 2.2.7 離心干燥及包裝 由氣提塔出來(lái)的PVC料漿，以離心機(jī)分離大部分水份后得到約含水20%~25%的濕PVC樹(shù)脂，之后由螺旋輸送器送到干燥系統(tǒng)進(jìn)行干燥。樹(shù)脂干燥器采用脈沖氣流干燥塔及旋風(fēng)干燥床，熱風(fēng)為干燥熱源，干燥好的PVC從圓盤(pán)振動(dòng)篩篩選后被羅茨鼓風(fēng)機(jī)抽如料倉(cāng)。料倉(cāng)里的PVC成品經(jīng)全自動(dòng)縫包、稱重、碼垛、分析合格后入庫(kù)。 第四章 物料衡算 4.1 合成段的計(jì)算 4.1.1計(jì)算依據(jù) （1）生產(chǎn)能力 年產(chǎn)30萬(wàn)噸的聚氯乙烯 年工作日：以300天計(jì)算 日產(chǎn)量：30104103/300=106 kg/d 小時(shí)產(chǎn)量：30104103/30024=4.17104kg/h ∵聚合物一般進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為85%～90%[2]，再加上在洗滌樹(shù)脂、包裝工段的損失，這里取轉(zhuǎn)化率為88%。 x88% 2.78104 kg x=4.17104/88%=4.74104 kg ∴每小時(shí)要合成氯乙烯4.74104 kg （2）化學(xué)反應(yīng)式 主反應(yīng)： 副反應(yīng)： （產(chǎn)量非常小，可忽略不計(jì)） （3）倒推法計(jì)算 精餾：（氯乙烯的收率：99.5%）4.74104/99.5%=4.762104kg=761.92kmol/h 轉(zhuǎn)化器：（乙炔轉(zhuǎn)化率：95%）761.92/95%=802kmol/h ∴進(jìn)氣中CH≡CH需802kmol=2.0852104kg/h 4.1.2 混合器的物料衡算 CH≡CH HCl O2 H2O 游離氯（可忽略） 乙炔 氯化氫 混合器 圖4.1 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。 本設(shè)計(jì)選取：n CH≡CH：nHCl=1:1.08 (1)進(jìn)料 表4.1 進(jìn)料氣組成 進(jìn)料氣 組分 含量/% 乙炔氣 CH≡CH 99.75 H2O 0.25 氯化氫氣 HCl 99.8 H2O 0.1 O2 0.1 ∴進(jìn)混合器需乙炔氣：802/99.75%=804kmol/h 進(jìn)混合器需氯化氫氣：8021.08/99.8%=867.895kmol/h ∴CH≡CH：802kmol/h=20852kg/h HCl：8021.08=866.16kmol/h=31614.84kg/h O2：867.8950.1%=0.868kmol/h=27.77kg/h H2O：8040.25%+867.8950.1%=2.88kmol/h=51.84kg/h (2)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。 CH≡CH：802kmol/h=20852kg/h HCl：866.16kmol/h=31614.84kg/h O2：0.868kmol/h=27.77kg/h H2O：2.88kmol/h=51.84kg/h (3)混合器物料衡算表 表4.2 混合器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量/kg/h W/% 出料 質(zhì)量/kg/h W/% CH≡CH 20852 39.68 CH≡CH 20852 39.68 HCl 31614.84 60.17 HCl 31614.84 60.17 O2 27.77 0.0528 O2 27.77 0.0528 H2O 51.84 0.0972 H2O 51.84 0.0972 總物料 52546.45 100.0 總物料 52546.45 100.0 4.1.3 石墨冷卻器 CH≡CH HCl O2 H2O 石墨冷卻器 混合氣 鹽酸 圖4.2 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，來(lái)自混合器的混合氣中水分一部分以40%鹽酸的形式排出，其它的則夾帶于氣流中。 設(shè)混合氣中水分以40%鹽酸排出的量占水總量的30%。 （1）進(jìn)料 CH≡CH：802kmol/h=20852kg/h HCl：866.162kmol/h=31614.84kg/h O2：0.868kmol/h=27.77kg/h H2O：2.88kmol/h=51.84kg/h (2)出料 CH≡CH：802kmol/h=20852kg/h O2：0.868kmol/h=27.77kg/h H2O ： 2.88（1-30%）=2.016kmol/h=36.288kg/h ∵ ∴ HCl：31614.84-(51.84-36.288)=31604.472kg/h=865.876kmol/h 鹽酸：(51.84-36.288)+(51.84-36.288)=25.920kg/h (3)石墨冷卻器物料衡算表 表4.3 石墨冷卻器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量/kg W/% 出料 質(zhì)量/kg W/% CH≡CH 20852 39.68 CH≡CH 20852 39.68 HCl 31614.84 60.17 HCl 31604.472 60.146 O2 27.77 0.0528 O2 27.77 0.0528 H2O 51.84 0.0972 H2O 36.288 0.069 鹽酸 25.920 0.0522 Σ 52546.45 100.0 Σ 52546.45 100.0 4.1.4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(shù)脂的5～10um細(xì)玻璃纖維，可將大部分酸霧分離下來(lái)，以鹽酸的形式排出。 設(shè)：鹽酸為40%，除水量為80% (1)進(jìn)料： CH≡CH：20852 kg HCl：31604.472 kg H2O：36.288kg O2：27.77kg (2)出料： CH≡CH：20852 kg O2：27.77kg H2O： 36.288（1-80%）=7.2576kg ∵ ∴ HCl：31604.472-(36.288-7.2576)=31585.1184kg/h 鹽酸：36.28880%+(36.288-7.2576)=48.384kg/h (3)多筒過(guò)濾器物料衡算表 表4.4 多筒過(guò)濾器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量/kg W/% 出料 質(zhì)量/kg W/% CH≡CH 20852 39.703 CH≡CH 20852 39.703 HCl 31604.472 60.175 HCl 31585.1184 60.1386 O2 27.77 0.0528 O2 27.77 0.0528 H2O 36.288 0.0692 H2O 7.2576 0.0135 鹽酸 48.384 0.0921 Σ 52520.53 100.0 Σ 52520.53 100.0 4.1.5石墨預(yù)熱器 表4.5石墨預(yù)熱器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量/kg W/% 出料 質(zhì)量/kg W/% CH≡CH 20852 39.739 CH≡CH 20852 39.739 HCl 31585.1184 60.194 HCl 31585.1184 60.194 O2 27.77 0.0532 O2 27.77 0.0532 H2O 7.2576 0.0138 H2O 7.2576 0.0138 Σ 52472.146 100.0 Σ 52472.146 100.0 4.1.6轉(zhuǎn)化器 CH≡CH HCl O2 H2O 轉(zhuǎn)化器 CH2=CHCl HCl CH≡CH O2 H2O CH3CHCl2 圖4.3轉(zhuǎn)化器物料衡算方框圖 根據(jù)氯乙烯產(chǎn)率為99.46%，二氯乙烷產(chǎn)率0.54%，乙炔轉(zhuǎn)化率為95%。[3] (1)進(jìn)料組成為 CH≡CH：20852kg HCl： 31585.1184kg O2： 27.77kg H2O： 7.2576 (2)出料組成為 CH2=CHCl：（2085226）95%99.46%62.5=47361.6kg CH≡CH：20852（1-95%）=1042.6kg CH3CHCl2:：（2085226）95%0.54%99=407.3kg HCl： 31585.1184-（47361.662.5+2407.399）36.5=3625.6124kg O2：27.77kg H2O：7.2576 (3)轉(zhuǎn)化器物料衡算表 表4.6 轉(zhuǎn)化器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量/kg W/% 出料 質(zhì)量/kg W/% CH≡CH 20852 39.739 CH2=CHCl 47361.6 90.26 HCl 31585.1184 60.194 CH≡CH 1042.6 1.9869 O2 27.77 0.0529 HCl 3625.6124 6.909 H2O 7.2576 0.0141 O2 27.77 0.0543 H2O 7.2576 0.0138 CH3CHCl2 407.3 0.776 Σ 52472.146 100.0 Σ 52472.14 100.0 誤差分析：（52472.146-52472.14）/52472.146100%=0.0000114% 故可行。 4.1.7除汞器 催化劑在物料中含量很少，而且不會(huì)影響整個(gè)物料平衡。 除汞器物料衡算表 表4.7 除汞器物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量/kg W/% 出料 質(zhì)量/kg W/% CH2=CHCl 47361.6 90.26 CH2=CHCl 47361.6 90.26 CH≡CH 1042.6 1.9869 CH≡CH 1042.6 1.9869 HCl 3625.6124 6.909 HCl 3625.6124 6.909 O2 27.77 0.0543 O2 27.77 0.0543 H2O 7.2576 0.0138 H2O 7.2576 0.0138 CH3CHCl2 407.3 0.776 CH3CHCl2 407.3 0.776 Σ 52472.14 100.0 Σ 52472.14 100.0 4.1.8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40%的鹽酸。設(shè)HCl的回收率為98%。 H2O CH2=CHCl CH≡CH HCl O2 H2O CH3CHCl2 水洗塔 CH2=CHCl CH≡CH HCl O2 H2O CH3CHCl2 40%鹽酸 圖4.4水洗塔物料衡算方框圖 （1）進(jìn)料 CH2=CHCl：47361.6kg CH≡CH：1042.6kg O2：27.77kg CH3CHCl2：407.3kg HCl: 3625.6124 H2O: 7.2576+3625.612498%=8297.8246kg （2）出料 CH2=CHCl：47361.6kg CH≡CH：1042.6kg O2：27.77kg CH3CHCl2：407.3kg HCl: 3625.6124(1-98%)=72.5kg 回收的鹽酸：3625.612498%/30%=11843.667kg H2O： 8297.8246-11843.66770%=7.258kg （3）水洗泡沫塔物料衡算表 表4.8 水洗泡沫塔物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量/kg W/% 出料 質(zhì)量/kg W/% CH2=CHCl 47361.6 77.945 CH2=CHCl 47361.6 77.945 CH≡CH 1042.6 1.716 CH≡CH 1042.6 1.716 HCl 3625.6124 5.9668 HCl 72.5 0.119 O2 27.77 0.0457 O2 27.77 0.0457 H2O 8297.8246 13.656 H2O 7.258 0.0118 CH3CHCl2 407.3 0.6705 CH3CHCl2 407.3 0.6705 鹽酸 11843.667 19.492 Σ 60762.707 100.0 Σ 60762.707 100.0 4.1.9堿洗泡沫塔 NaOH溶液 CH2=CHCl CH≡CH HCl O2 H2O CH3CHCl2 堿洗泡沫塔 CH2=CHCl CH≡CH O2 H2O CH3CHCl2 NaCl溶液 圖4.5 堿洗泡沫塔物料衡算方框圖 根據(jù)：用5%～10%的NaOH溶液除去余下的氯化氫氣體。取10%的NaOH溶液除氯化氫氣體。 （1）進(jìn)料 NaOH溶液 :（72.5/36.5）40/10%=794.52kg CH2=CHCl： 47361.6 kg CH≡CH ： 1042.6kg HCl： 72.5 kg O2 ： 27.77 kg H2O： 7.258kg CH3CHCl2 ： 407.3kg （2）出料 HCl被堿液吸收，從而出料氣中不含HCl氣體 NaCl溶液：794.52+72.5=867.02kg CH2=CHCl： 47361.6 kg CH≡CH ： 1042.6 kg O2 ： 27.77 kg H2O： 7.258 kg CH3CHCl2 ： 407.3kg （3）堿洗泡沫塔物料衡算表 表4.9 堿洗泡沫塔物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量/kg W/% 出料 質(zhì)量/kg W/% CH2=CHCl 47361.6 95.269 CH2=CHCl 47361.6 95.269 CH≡CH 1042.6 2.097 CH≡CH 1042.6 2.097 HCl 72.5 0.1458 O2 27.77 0.0558 O2 27.77 0.0558 H2O 7.258 0.0154 H2O 7.258 0.0154 CH3CHCl2 407.3 0.819 CH3CHCl2 407.3 0.819 NaOH溶液 794.52 1.598 NaCl溶液 867.02 1.7438 Σ 49713.56 100.0 Σ 49713.56 100.0 4.1.10總物料衡算表 表4.10 合成段總物料衡算表 進(jìn)料 質(zhì)量/kg W/% 出料 質(zhì)量/kg W/% CH≡CH 20852 33.833 CH≡CH 1042.6 1.692 HCl 31614.84 51.296 CH2=CHCl 47361.6 76.846 O2 27.77 0.045 O2 27.77 0.045 H2O 8342.4 13.536 H2O 7.258 0.0135 NaOH溶液 794.52 1.29 NaCl溶液 867.02 1.406 CH3CHCl2 407.3 0.66 30%鹽酸 11843.667 19.217 40%鹽酸（多筒） 48.384