年产5万吨氯乙烯合成工段的工艺设计 精品.docx

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年产5万吨聚氯乙烯的氯乙烯合成工段

工艺设计

摘要：

本设计是年产5万吨聚氯乙烯的氯乙烯合成工段的初步工艺设计，本设计根据株洲

化工集团现场实习有关资料及有关文献，完成物料衡算、热量衡算。

此设计配有说明书一份、图

纸三份。

说明书内容：

1．PVC和VC的发展及发展趋势。

2．合成工段的生产原理、流程。

3．物料衡

算、热量衡算。

4．主要设备的设计和选型．5．三废处理安全与安全技术。

三副图纸：

1．带控制点的物料流程图。

2．车间平面布置图。

3．主要设备的装配图。

关键词：

合成、PVC、VC、工艺、设计。

ThePreliminary

Designaboutthe

Synthesis

Construction

Section

ofVinyl

ChlorideofPVC50000tonsperyear

Speciality:

Chemical

engineering

&technologyAuthor:

SuLinSupervisor:

ZengWennan

Abstract:

ThisgraducationdesignisaprimarydesignedaboutsynthesisconstructionsectionofvinylchlorideofPVC

50000tonseveryyear.AccordingtotheZhuzhouchemicalindustrygroupscenepracticepertinentdatesandrelateddates,the

designwascompletedwiththecalculationofthebalanceofmaterialandheatquantity.Duringthesign,theinstructionbooklet

andthreediagramshavebeenworkedou．t

Themaincontentionoftheinstructionbookletcanbebrieflyillustratedasfollows:

1.Thedevelopmenthistoryof

producingPVC&VCanditstrendency.2.TheproductionwaytoproduceVC.3.Thecalculationofthebalanceofmaterialand

calculationofheatquantity.4.Thedesignandchoiceaboutthemainequipments.5.Thedisposalofthreewastesprocessing

securityandfireprotectiontechnology.

Therearethreediagramsasfollows:

1.Thetechniqueflowchartwithcontrolledpoint.2.Thefactoryfloor-plan

diagram.3.Themainequipmentinstallingpicture.

Key

words:

synthesis、PVC、VC、technological、design.

9

目录

中文摘要英文摘要前言

1绪论 5

1.1聚氯乙烯（PVC） 5

1.1.1聚氯乙烯工业的发展概况 5

1.1.2聚氯乙烯工业在国民经济中的作用 6

1.1.3聚氯乙烯系列聚合物的性质 6

1.1.4聚氯乙烯制品的开发与应用技术 7

1.1.5聚氯乙烯合成方法 8

1.2氯乙烯（VC） 12

1.2.1氯乙烯的合成 12

1.2.2生产工艺流程简述 15

1.2.3主要工艺参数 16

1.2.4主要原料和产物的物化性质 16

2工艺计算 18

2.1物料衡算 18

2.1.1计算依据 18

2.1.2计算 19

2.2热量衡算 26

2.2.1衡算方法 26

2.2.2标况下有关物化数据表 27

2.2.3计算 27

3主要设备的设计与选型 34

3.1石墨冷却器的选型 34

3.1.1已知条件 34

3.1.2计算两流体的平均温度差 34

3.2石墨预热器的选型 35

3.2.1已知条件 35

3.2.2计算两流体的平均温度差 35

3.3石墨冷却器Ⅱ的选型 36

3.3.1已知条件 36

3.3.2计算两流体的平均温度差 36

3.4转化器的设计 37

3.4.1已知条件 37

3.4.2计算 37

3.4.3手孔 39

3.5泡沫水洗塔的设计 39

3.5.1已知条件 39

3.5.2塔径的计算 39

3.5.3孔的布置 40

3.5.4塔板的压降 40

3.5.5稳定性 41

3.5.6液泛 41

3.5.7物沫夹带 42

3.6主要设备一览表 42

4主要管道管径计算和选型 43

4.1HCl进料管 43

4.2乙炔气进料管 43

4.3石墨冷却器的进料管 44

4.4多筒过滤器进料管 44

4.5转化器进料管 44

4.6转化器出料管 45

4.7石墨冷却器进口管 45

4.840%盐水进料管 46

4.9循环水管 46

4.9.1石墨预热器 46

4.9.2转化器 46

4.9.3石墨冷却器 46

4.10总进水管 47

4.11部分管道一览表 47

5合成工段中三废的产生及处理 47

5.1氯化汞触媒的产生中毒机理及处理 47

5.1.1氯化汞触媒的产生 47

5.2尾排氯乙烯外逸的产生中毒机理及处理 48

5.2.1尾排氯乙烯外逸的产生 48

5.2.2中毒机理 48

5.3废水的处理 49

5.3.1废水排放标准 49

5.3.2废水的处理方法 49

5.4其他三废的处理 50

6安全生产防火技术 50

6.1厂区安全生产特点 50

6.2乙烯合成的安全技术 50

6.2.1原料及中间提的闪点、自燃点、爆炸范围 50

6.3乙炔爆炸 51

6.3.1氧化爆炸 51

6.3.2分解爆炸 51

6.3.3乙炔的化合爆炸 51

6.4氯乙烯的燃烧性能 51

6.5安全措施 51

结论 52

参考文献 53

致谢 54

前言

本设计是根据设计任务书的要求，对年产5万吨聚氯乙烯的氯乙烯合成工段进行初步设计，广泛

收集了PVC工艺和化工设计的相关资料作为设计的理论依据。

本设计对PVC的工艺发展状况、工艺选择、性质、工艺流程及合成原理，相关的物料性质、物

料衡算、设备选型、管道设计作了较为详细的阐述，以理论设计为主，参考了大量资料和书籍，力求

接近实际、切合实际。

在此次设计中，自始至终都得到了黄彩娟老师的悉心指导和同学们的热心帮助，在此表示衷心的

感谢。

由于水平有限，设计经验不足，设计汇总难免存在纰漏和不足之处，敬请各位老师和同学批评指

正。

谢谢！

1绪论

1.1聚氯乙烯（PVC）

1.1.1聚氯乙烯工业的发展概况[1]

20世纪的30年代50年代是塑料工业迅速发展的时期。

在此期间有许多合成塑料如聚氯乙烯、

聚苯乙烯等形成工业化。

自1835年法国化学家V.Regnault

首先发现了氯乙烯，于1838年他又观察到聚合体，这就是最早

的聚氯乙烯。

1872年包曼（Baumann）报导了氯乙烯的制备，并观察到在强烈阳光照射后，氯乙烯逐渐

变成一种无定形的白色固体物。

经历数十年直到1910年德国与美国研究了氯乙烯在紫外线和过氧化

物存在下的聚合反应。

1910年，Ostromislensky

在进行氯乙烯研究时，也获得氯乙烯聚合物，称之为

Cauprenechloride。

1920年，德国研究聚氯乙烯已相当活跃，这时美国联碳化学公司与杜邦公司对氯

乙烯聚合物的制备发表了专利。

这标志着氯乙烯及其聚合物的制造已进入实用技术阶段。

1920年，

在美国的柏寨森

（BURGHAUSAN）的瓦克（WACKER）公司制取聚醋酸乙烯，用它与氯乙烯共聚制得

一种新材料。

该材料易加工，且不再发生分解因它具有内增塑性，可用作涂料和硬模塑制品，开辟了

以内增塑的办法解决了聚氯乙烯的加工。

另一方面也为聚氯乙烯从共聚改性作出了开拓性的工作。

对

聚氯乙烯发展起到积极的推动作用。

又于1932年发现聚氯乙烯的低分子增塑剂。

英国帝国化学公司

于1937年采用高沸点液体如磷酸酯类增塑聚氯乙烯，得到了类似橡胶的物质，从而第一次打破了传

统的橡胶市场，成为橡胶材料的代用品。

德国法本公司于1932年采取乳液聚合法生产聚氯乙烯，定名为“伊奇利特”（Igelit），以后于1933

年美国碳化物和碳化学公司系统的“贝克菜特”（BAKBLITE）公司等用溶液聚合法建立了小型工厂，商

品定名为“维尼”利特（ViNYILITE）。

聚氯乙烯自工业化问世至今，六十多年来仍处不衰之势。

占目前塑料消费总量的29%以上。

到上

世纪末，聚氯乙烯树脂大约以3%的速度增长。

这首先是由于新技术不断采用，产品性能亦不断地得

到改进，品种及牌号的增加，促进用途及市场的拓宽。

其次是制造原料来源广、制造工艺简单。

产品

质量好。

在耐燃性、透明性及耐化学药品性能方面均较其它塑料优异。

又它是氯碱行业耗“氯”的大户，

对氯碱平衡起着举足轻重的作用。

从目前世界主要聚氯乙烯生产国来说：

一般耗用量占其总量的20～

30%。

特别是60年代以来，由于石油化工的发展，为聚氯乙烯工业提供廉价的乙烯资源，引起了人

们极大的注意，因而促使氯乙烯合成原料路线的转换和新制法以及聚合技术不断地更新，使聚氯乙烯

工业获得迅猛的发展。

从上述期间可看出聚氯乙烯树脂在主要生产国的产量与消费量均有近2%的增长率，而在其余国

家和地区均略高于3%。

平均聚合

高级电绝缘材料

电绝缘材料，一般软制

品

电绝缘材料，农膜，塑

料鞋

一般薄膜，软管，人造

革，高强度硬管

透明硬制品，硬管，型

材

唱片，透明片，硬板，

焊条，纤维

吹塑瓶，透明片，管件

过氯乙烯树脂

1.1.2聚氯乙烯工业在国民经济中的作用

合成树脂是塑料工业的基本原料，在一定条件下塑制成一定形状的材料，在常温下它的形状不变，

是材料工业的重要组成部分。

作为热塑性塑料的原料之一的聚氯乙烯树脂，在世界各国合成树脂的生产、品种及消费上均处领

先地位。

我国也是如此，聚氯乙烯塑料制品居于各树脂及加工制品之主。

这主要由于以下原因：

（1）

聚氯乙烯材料制品性能优良。

有独