产10万吨氯乙烯车间精馏段工艺设计(可编辑) .doc
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1、 新疆工业高等专科学校毕业设计论文题 目 年产10万吨氯乙烯车间精馏段 工艺设计 专 业 应用化工技术 学生姓名 学 号 小组成员 指导教师 完成日期 新疆工业高等专科学校教务处印制新 疆 工 业 高 等 专 科 学 校毕 业 设 计论 文 任 务 书班级 专业 应用化工技术 姓名 日期 1论文设计题目 年产10万吨氯乙烯车间精馏段工艺设计 2设计论文要求1学生应在教师指导下按时完成所规定的内容和工作量独立完成2选题有一定的理论意义与实践价值必须与所学专业相关3设计任务明确思路清晰4设计方案的分析论证原理综述方案方法的拟定及依据充分可靠5格式规范严格按系部制定的设计格式模板调整格式6所有学生必
2、须在规定时间交论文初稿3设计论文日期任务下达日期 完成日期 4指导教师签字 新 疆 工 业 高 等 专 科 学 校毕 业 设 计论 文成 绩 评 定 报 告序号评分指标具 体 要 求分数范围得 分1学习态度努力学习遵守纪律作风严谨务实按期完成规定的任务010分2能力与质量调研论证能独立查阅文献资料及从事其它形式的调研能较好地理解设计任务并提出实施方案有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力015分综合能力设计能运用所学知识和技能有一定见解和实用价值025分设计论文质量计算准确可靠有依据分析逻辑清晰正确合理020分3工作量内容充实工作饱满符合规定字数要求绘图 表 符合要求0 15分4撰写质量结构
3、严谨文字通顺用语符合技术规范图表清楚字迹工整书写格式规范 0 15分合计0100分评语 成 绩 评阅人签名 日 期 毕业设计论文答辩及综合成绩答 辩 情 况自 述 情 况清 晰完 整流 利简 练清 晰完 整完 整熟 悉内 容基 本完 整熟 悉内 容不 熟悉 内容提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩小组评语及建议成绩答辩委员会综合成绩 答辩委员会主任签字 年 月 日年产10万吨氯乙烯车间精馏段工艺设计学号091632 姓名曾海潮 新疆工业高等专科学校 乌鲁木齐 830091 摘要氯乙烯又名乙烯基氯是一种应用于高分子化工的重要的单体为无色易液化气体是塑料工
4、业的重要生产原料是生产聚氯乙烯塑料的单体或与醋酸乙烯丙烯腈制成共聚物用作粘合剂涂料绝缘材料和合成纤维也用作化学中间体或溶剂因此氯乙烯的发展前景很好本文对年产10万吨VC精制工段进行了工艺设计简单介绍了VC合成工段的生产方法原理工艺流程对主要的设备为参数进行了计算和设计通过对原料和中间产物及产品的各种性质的分析和氯乙烯单体和合成工段生产原理的了解和掌握制定出了合理的生产方案及工艺流程同时以设计任务以及计算机为辅助对氯乙烯精制工段中的低沸塔进行了物料衡算热量衡算塔及其附属设备的计算最终完成了设计并绘制了相应的工艺流程图和设备图 关键词氯乙烯低沸塔工艺流程目 录1 绪 论111 氯乙烯在国民经济中的
5、地位和作用112氯乙烯工业发展概况213 氯乙烯的理化性质314 氯乙烯的危害及防治415氯乙烯的生产方法516氯乙烯精馏形式92 低沸精馏塔工艺设计1021 氯乙烯精馏工序物料衡算的已知条件1022 全凝器的物料衡算1023 低沸塔的物料衡算1124 低沸塔塔板数的确定1225 低沸塔其他物性数据的计算1426 低沸精馏塔的塔体工艺尺寸的计算1727 低沸塔塔板主要工艺尺寸的计算1828 低沸塔接管的选型203 高沸精馏塔工艺设计2231 高沸塔的物料衡算2232 高沸塔塔板数的确定2333 高沸塔其他物性数据的计算2634 高沸精馏塔的塔体工艺尺寸的计算2835 高沸塔塔板主要工艺尺寸的计
6、算2936 高沸塔接管的选型31结 论33参考文献34致 谢3511 氯乙烯在国民经济中的地位和作用氯乙烯又名乙烯基氯是一种应用于高分子化工的重要的单体为无色易液化气体是塑料工业的重要生产原料是生产聚氯乙烯塑料的单体或与醋酸乙烯丙烯腈制成共聚物用作粘合剂涂料绝缘材料和合成纤维也用作化学中间体或溶剂氯乙烯易液化这一性质在氯乙烯精制中有着重要的工业意义除此之外氯乙烯易溶解于丙酮乙醇和烃类微溶于水它易燃与空气混合爆炸的极限是422它对人体有麻醉的作用对肝脏有影响可使人中毒人对氯乙烯的嗅觉感知的质量浓度为24g长期的接触会使人引起消化系统皮肤组织神经系统等多种症状 氯乙烯分子含有不饱和双键和不对称的氯
7、原子因而很容易发生均聚反应也能与其他的单体发生共聚反应还能与多种无机或有机化合物进行合成加成取代及缩合等化学反应 氯乙烯的主要应用是在工业上进行均聚反应或共聚的以上生产高聚物目前世界上用于制造聚氯乙烯树脂的上网氯乙烯单体量约占氯乙烯总产量的96而美国则达98氯乙烯的聚合物广泛用于工业农业建筑及人们的日常生活中例如硬的聚氯乙烯具有强度高质量轻耐磨性能好等特点广泛用于工业给水排水排污排气及排放腐蚀性的流体等用管道管件以及农业灌溉系统电线电缆等管道等其总量约占氯乙烯的消耗量的30多目前世界上塑料销量的20以上用于建筑而建筑上的40是氯乙烯的聚合物如塑料地板不仅可以制成色彩鲜艳的各种图案而且可以将图案
8、制成表面有浮雕感的多种型材聚氯乙烯制成得到的门和窗具有较好的隔热隔冷隔音性能好的以及耐腐蚀耐潮湿耐霉烂等特点而且由于它们的表面光滑不需要涂漆维修方便比其他的塑料门的材料要便宜好多因而在国内外的的产业上得到了广泛阿的应用和发展聚氯乙烯的材料具有色泽鲜艳花纹有立体感防潮防霉防燃及便易清洗的特点用做房屋建设具有简单大方价格便宜等好多的优点软的聚氯乙烯具有坚韧柔软耐弯曲有弹性耐寒等优点所以常用作电线电缆的绝缘包皮以代替铅皮橡胶与纸张等聚氯乙烯糊是将聚氯乙烯的颗粒分散在液体悬浮介质中形成高粘度状的混合物用于制造人造革零件及日常生活用品 由于传统的电石乙炔法制氯乙烯需要消耗大量电能 对环境造成了严重的污染
9、 我国在几家较大的氯乙烯生产厂引进了日本欧洲的平衡氧氯化生产工艺 该工艺由于具有成本低质量高污染小易于大规模生产等优点 是目前世界上比较通用的氯乙烯生产工艺但是 平衡氧氯化法生产氯乙烯需要大量消耗石油中的乙烯 随着石油资源的日益短缺和对氯乙烯供不应求矛盾的日益尖锐 这一工艺也暴露出它的弊端作者研究开发了乙烷在较低温度下 高转化率高选择性脱氢氧化氯化生成氯乙烯的新催化剂及相应的工艺过程该过程一旦开发成功 可为炼气厂油田气中乙烷生产氯乙烯提供了一条新的技术路线 最初的氯乙烯生产全部以乙炔为原料乙烯氯乙烯又名乙烯基氯是一种应用于高分子化工的重要的单体为无色易液化气体是塑料工业的重要生产原料是生产聚氯
10、乙烯塑料的单体或与醋酸乙烯丙烯腈制成共聚物用作粘合剂涂料绝缘材料和合成纤维也用作化学中间体或溶剂 由于传统的电石乙炔法制氯乙烯需要消耗大量电能 对环境造成了严重的污染 我国在几家较大的氯乙烯生产厂引进了日本欧洲的平衡氧氯化生产工艺 该工艺由于具有成本低质量高污染小易于大规模生产等优点 是目前世界上比较通用的氯乙烯生产工艺但是 平衡氧氯化法生产氯乙烯需要大量消耗石油中的乙烯 随着石油资源的日益短缺和对氯乙烯供不应求矛盾的日益尖锐 这一工艺也暴露出它的弊端作者研究开发了乙烷在较低温度下 高转化率高选择性脱氢氧化氯化生成氯乙烯的新催化剂及相应的工艺过程该过程一旦开发成功 可为炼气厂油田气中乙烷生产氯
11、乙烯提供了一条新的技术路线 60年代后期随着乙烯装置大型化及乙烯氧氯化技术的成熟乙烯法在经济和环保等方面占有明显的优势在世界范围内乙炔法迅速被乙烯法取代迄今为止全世界氯乙烯装置93以上采用乙烯法在工业发达国家如日本以全部淘汰了乙炔法仅在我国及其它发展中国家仍占有相当比重12氯乙烯工业发展概况 氯乙烯是制备聚氯乙烯及其共聚物的单体也常称为氯乙烯单体VCM在世界上是与乙烯和氢氧化钠等并列的最重要的化工产品之一 氯乙烯的合成始于1835年由法化学家Regnault用氢氧化钾的乙醇溶液将二氯乙烷脱氯化氢制得并于1838年观察到了它的聚合体这次的发现被认为是PVC的开端1902年Biltz将12-二氯乙
12、烷进行热分解也制得氯乙烯但当时由于聚合物的科学和生产技术尚不成熟他的发现没有导致工业生产的结束Klatte于1912年通过乙炔与氯化氢的催化加成反应制得了氯乙烯成为工业上氯乙烯合成的最初工艺但在沿用将近30多年后由于乙炔生产的高能耗而逐渐趋于淘汰 从1940年起氯乙烯的生产原料乙炔开始被乙烯部分取代首先将乙烯直接氯化成12-二氯乙烷EDC再加以热裂解制得氯乙烯裂解产生的氯化氢仍被用在乙炔-氯化氢法中 混合气体法制备氯乙烯采用石脑油作原料将石脑油用燃烧气体裂解后制成含乙炔和乙烯的混合气体该混合气体先后与氯化氢和氯气反应制成易分离的氯乙烯和12-二氯乙烷经热裂解制成氯乙烯日本吴羽化学公司将其工业化
13、生产将该法中的原料从石脑油换成石油则成为原油裂解法可得到高浓度的乙炔乙烯的混合气体而且可从副产物的芳香族的焦油沥青的物质中制造热煤油或碳纤维等物质具有综合的经济效益 19551958年美国的化学公司研究的大规模乙烯氧氯化法制备12-二氯乙烷取得成功至此以后乙烷全部取代乙炔成为制备氯乙烯的原料至目前为止大多数工厂都采用乙烯直接氯化和乙烯氧氯化制备12-二氯乙烷EDC再将EDC加以热裂解得到氯乙烯单体VCM的联合切平衡的DC-EDC-OXY-EDC-VCM法来制备氯乙烯联合平衡法充分利用廉价的原料基本上不生成副产物目前西方世界90以上的氯乙烯产量是用该法生产的 我国从50年代开始研究和生产聚氯乙烯
14、1953年由沈阳化工研究院和北京化工研究院开始小试1956年小试成功并在锦西建立了第一个生产厂家此后各地相继投产到1970年已经发展到20家原料聚乙烯单体全部采用电石乙炔法制得随着我国的不断发展已经逐步开始建设乙烯氧化制氯乙烯的生产装置1976年我国已经开始形成了一条新的乙烯路线13 氯乙烯的理化性质com 理化性质 氯乙烯在通常情况下为无色易燃有特殊香味的气体稍加压力条件下 可以很容易地转变为液体氯乙烯稍溶于水在25时水中可溶解氯乙烯水在氯乙烯内的溶解度在-15时氯乙烯可溶解水氯乙烯可溶于烃类丙酮乙醇含氯溶剂如二氯乙烷及多种有机溶剂内氯乙烯有较好的机械强度优异的电介性能但对光和热的稳定性差其
15、化 学式为分子量为 62499熔点为-1538沸点-134临界压力为 临界温度为 1566气化热为 与空气形成爆炸性混合物其爆炸浓度范围为 422体积比com 化学性质反应方程式乙炔和氯化氢在氯化汞催化剂作用下生成氯乙烯反应式C2H2HClC3H2Cl1248KJmol 1腐蚀性干燥态氯乙烯不具腐蚀性但含水状态下会腐蚀铁及不锈钢 2感光性会进行迅速的光化学氧化作用与聚合反应 3分解性燃烧会发生 HClCOCO2及高毒性之光气烟雾 氯乙烯的两个反应部分氯原子和双键能进行的化学反应很多但一般来讲连接在双键上的氯原子不太活泼所以有关双键的反应则比有关氯原子的反应很多现各举一两个例子如下有关氯原子的反
16、应与丁二酸氢钾反应生成丁二酸乙烯脂与苛性钠共热时脱掉氯乙烯生成乙炔有关双键的反应与氯乙烯加成生成二氯乙烷在紫外线照射下能与硫化氢加成生成2-氯乙硫醇氯乙烯通过聚合反应可生成聚氯乙烯氯乙烯是重要的有机化工产品它的主要用途是生产聚聚氯乙烯氯乙烯的两个起反应部分氯原子和双键能进行的化学反应很多由于双键的存在因此氯乙烯能发生氧化加成裂解取代均聚共聚等一些列化学反应4危害性聚合 于空气中或遇热日光会会产生危害性聚合反应 通常加酚为抑制剂以防止聚合 5反应性与不相容性 与铜铝和催化性不纯物等金属空气氧阳光点火源氧化剂接触起激烈聚合反应 受热及未添加或耗尽抑制剂的情形下会发生放射性聚合反应 氯乙烯和大气中的
17、氧以及强氧化剂反应会发生过氧 化物并会起剧烈的聚合反应 6稳定性与反应性 化学稳定性极易燃气体比空气重可沿地面流动可能造成远处着火有湿气存在时腐蚀铁和钢 燃烧分解产物燃烧时分解生成氯化氢和光气等有毒和腐蚀性烟雾 避免接触条件避免受热光照和接触空气与潮气14 氯乙烯的危害及防治 氯乙烯是无色易液化的气体与空气形成可爆炸性混合物难溶于水溶于乙醇乙醚丙酮和二氯乙烷易聚合 氯乙烯是应用最广泛的树脂聚氯乙烯PVC的单体用于制备聚氯乙烯偏二氯乙烯也用于作冷冻剂等com 职业危害 接触机会在氯乙烯和聚氯乙烯的生产过程中都有接触氯乙烯的可能尤其是生产聚氯乙烯的聚合釜的清理清釜工的慢性氯乙烯中毒可能性最大应用聚
18、氯乙烯树脂或含有氯乙烯的共聚物熔融后制作各种塑料制品时释放出氯乙烯单体有时作业环境空气中的氯乙烯浓度很高极易引起中毒 中毒临床表现急性中毒轻度中毒时病人出现眩晕头痛恶心胸闷嗜睡步态蹒跚等严重中毒者神志不清或呈昏睡状甚至昏迷抽搐更严重者会造成死亡com 急性中毒现场处理 1皮肤接触立即脱去被污染的衣着用肥皂水和流动清水彻底中洗皮肤并就医 2眼睛接触立即提起眼睑用流动清水或生理盐水冲洗并就医 3吸入迅速脱离现场至空气新鲜处保持呼吸道通畅如呼吸困难给吸氧呼吸及心跳停止者立即进行人工呼吸和心脏挤压术并就医com 预防措施 1设备密闭氯乙烯制造和聚氯乙烯制造过程中都必须做好管道的密闭注意设备的维修和保养
19、杜绝跑冒滴漏 2清釜技改以往聚合釜人工清釜一釜一清清釜工要接触大量氯乙烯技术改造后聚合釜壁涂防结剂几十釜甚至上百釜清一次清釜用高压水 清洗避免了工人直接接触氯乙烯 3抽取单体从聚氯乙烯树脂成品中经冷却真空抽取氯乙烯单体使成品中的氯乙烯单体含量由原来的1左右降到以下这样使聚氯乙烯成品的热加工中释放氯乙烯单体的量极大减少减少了污染和危害 4做好个体防护进入聚合釜操作或检修时必须戴空气呼吸器严密防护并加强换班缩写缩短接触 5定期检测氯乙烯作业环境的空气中氯乙烯浓度要定期检测国家的卫生标准为 6做好职业性体检对氯乙烯作业工人应认真进行就业前和定期性 每年一次 体检15氯乙烯的生产方法 目前从国内十大P
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