【電石乙炔法制備氯乙烯的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)9600字（論文）】

電石乙炔法制備氯乙烯的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)摘要氯乙烯是一種既普遍又重要的化工產(chǎn)品，主要廣泛應(yīng)用于制造聚氯乙烯。目前市場(chǎng)上生產(chǎn)氯乙烯的工藝主要分為四種:電石乙炔工藝、乙烷氧氯化工藝、乙烯氧氯化工藝和烯炔工藝。其中電石乙炔工藝生產(chǎn)要求相對(duì)較低，乙炔轉(zhuǎn)化率高，工藝成熟，技術(shù)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)操作起來(lái)也很容易。本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要介紹了氯乙烯的多種生產(chǎn)方法，并對(duì)電石乙炔法生產(chǎn)氯乙烯進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)整個(gè)工藝流程進(jìn)行了物料平衡計(jì)算，能量平衡計(jì)算和簡(jiǎn)單的Aspen工藝流程模擬以及尾氣處理整個(gè)過(guò)程。還需要注意一些安全事項(xiàng)、應(yīng)急處置以及對(duì)環(huán)境的保護(hù)。關(guān)鍵字：氯乙烯

工藝設(shè)計(jì)物料衡算目錄摘要........................................................................IAbstract.........................................................................II第一章緒論11.1引言.........................................................................11.2國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展.....................................................11.3氯乙烯理化性質(zhì).....................................................3第二章生產(chǎn)方法的選擇......................................................32.1生產(chǎn)方法概述..................................62.1.1電石乙炔法..............................................102.1.2二氯乙烷法112.13乙炔氧氯化法...........................................112.2生產(chǎn)方法。...............................................122.2.1工藝特點(diǎn).....................................................122.2.2危險(xiǎn)性物料主要物性........................................42..2.3回收乙炔.....................................................42.2.4轉(zhuǎn)換器余熱利用...............................................5第三章發(fā)生工序設(shè)計(jì)計(jì)算.....................................................63.1設(shè)計(jì)依據(jù).....................................................63.1.1生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì).............................................73.1.2混合系統(tǒng)物料衡算...............................73.1.3單體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)物料衡算.....................................................83.1.4Aspenplus工藝流程模擬..............................................93.2工藝優(yōu)化.........................................................93.2.1精優(yōu)尾氣凈化方案.........................................................103.2.2尾氣問(wèn)題........................................10第四章安全事項(xiàng)............................................114.1泄漏應(yīng)急處置.......................................114.2儲(chǔ)存注意事項(xiàng).......................................114.3環(huán)境保護(hù)................................................................11第五章結(jié)論12參考文獻(xiàn)13第一章緒論1.1引言氯乙烯主要用以制造聚氯乙烯的均聚物和共聚物也可與乙酸乙烯酯、丁二烯等共聚,還可用作染料及香料的萃取劑；大部分作為多種聚合物的共聚單體，其生產(chǎn)出的聚氯乙烯樹(shù)脂是塑料工業(yè)的重要原料；與其他物質(zhì)形成共聚物，還可以生產(chǎn)成制冷劑...當(dāng)前世界上用來(lái)制造聚氯乙烯樹(shù)脂的氯乙烯單體大概占氯乙烯總產(chǎn)量的98%，在美國(guó)更是高達(dá)99%。因?yàn)镻VC樹(shù)脂性能優(yōu)良、成本低、工藝簡(jiǎn)單，所以在生活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、電子產(chǎn)品中才得以廣泛應(yīng)用。而PVC廢物可通過(guò)低溫協(xié)同熱解實(shí)現(xiàn)能源和增值產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化。［4］目前，聚氯乙烯的生產(chǎn)工藝主要分為兩大類：石油乙烯法和電石乙烯法，而石油乙烯法生產(chǎn)工藝被大多數(shù)企業(yè)所采用，因?yàn)樵摴に嚮谑突I(yè)生產(chǎn)的乙烯基單體。中國(guó)內(nèi)地受到缺油、相對(duì)富煤和石灰石的能源結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)布局等因素影響，石油乙烯法生產(chǎn)裝置難以被國(guó)內(nèi)接受，國(guó)內(nèi)76%以上的聚氯乙烯產(chǎn)量以電石法聚氯乙烯裝置生產(chǎn)，所以電石乙烯法生產(chǎn)工藝占據(jù)我國(guó)主要成分。我國(guó)電石法PVC工廠的總產(chǎn)能已占PVC工廠全球總產(chǎn)能的29%，甚至更高。我國(guó)的環(huán)境污染比較嚴(yán)重，所以化工產(chǎn)業(yè)環(huán)境污染問(wèn)題日漸突出，特別是在新能源結(jié)構(gòu)的限制下。怎樣合理利用能源做好循環(huán)再利用，怎樣做好節(jié)能減排的工作保護(hù)環(huán)境，這些問(wèn)題。是化工產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的首要問(wèn)題。富含電解氫的氣體可用作替代能源，減少了廢氣排放，節(jié)省了能源，同時(shí)產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)，一箭三雕。1.2國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展早在1835年，法國(guó)人Regnank發(fā)現(xiàn)了氯乙烯，到20世紀(jì)30年代才開(kāi)始工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)，起初均是小規(guī)模建廠，一般為5000噸/年或10000噸/年的生產(chǎn)能力。富含電解氫的氣體可用作替代能源，減少了廢氣排放，節(jié)省了能源，同時(shí)產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益，一箭三雕。在1950年以前，主要用氯化氫和乙炔氣來(lái)制造氯乙烯，再后來(lái)產(chǎn)生聯(lián)合方法稀缺法之后，即以1,2-二氯乙烷（EDC）和氯乙烯熱解系統(tǒng)制取副產(chǎn)物氯化氫的聯(lián)合方法，再用氯化氫和乙炔反應(yīng)生成氯乙烯，然后將兩種粗制氯氣純化后得到純凈物。二戰(zhàn)后，美國(guó)石油化學(xué)工業(yè)迅速發(fā)展，其中以天然氣為原料制取廉價(jià)乙烯，并將乙烯和氯氣在液相反應(yīng)制EDC，然后對(duì)它進(jìn)行熱裂解制得氯乙烯。其中，在原料轉(zhuǎn)化的初期，將裂解的副產(chǎn)物氯化氫用于電石乙炔法中形成了組合法的基礎(chǔ)。通過(guò)石腦油裂解工藝得到的乙烯和乙炔裂解氣，不用分離可直接作為粗產(chǎn)品。但是由于石腦油裂解工藝投資大、成本高、工藝復(fù)雜，終于在1971年停止了該工藝。在1964Goodrich采用了一套方法對(duì)乙烯進(jìn)行氧氯化，由于該工藝生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)能力大，推廣迅速。此時(shí)的氯乙烯工藝主要是運(yùn)用斯托弗固定床法，成功的氧氯化工藝不僅是制造氯乙烯的方法而且還為聯(lián)合平衡法提供基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)，其制法日漸成熟，通過(guò)不斷發(fā)展和革新，PVC通過(guò)常規(guī)工藝開(kāi)發(fā)制成的電石乙炔到乙氧基氯代的多種途徑方法，隨著設(shè)備和工藝的不斷改進(jìn)，其中的雜質(zhì)含量越來(lái)越低，其純度可達(dá)到99%以上。由于電石的能耗大和嚴(yán)重的粉塵污染，大多數(shù)國(guó)外的氯乙烯單體生產(chǎn)工藝都采用乙烯路線，其中92%的氯乙烯單體是通過(guò)石油乙烯路線生產(chǎn)的。我國(guó)受能源結(jié)構(gòu)影響，70％以上的生產(chǎn)工藝仍采用傳統(tǒng)的電石乙炔法路線。近年來(lái)，盡管國(guó)內(nèi)氯乙烯工藝生產(chǎn)技術(shù)有了很大的提高，但是并沒(méi)有重大的突破，正是出于環(huán)保節(jié)能理念，后處理技術(shù)不斷創(chuàng)新才能解決高污染，高能耗的問(wèn)題。就當(dāng)前和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)而言，電石乙炔法在中國(guó)仍占主導(dǎo)地位，每個(gè)PVC制造商在不斷創(chuàng)新技術(shù)并在市場(chǎng)中保持著激烈的競(jìng)爭(zhēng)。國(guó)外研發(fā)了乙烷氧氯化工藝，這種工藝是以裂解氣乙烷和新型含銅的引發(fā)劑構(gòu)成反應(yīng)體系，直接影氯化法生產(chǎn)氯乙烯，此方法運(yùn)用了銅原子轉(zhuǎn)移自由基的方法。［2］成功建成了氯乙烯設(shè)備，使得氯乙烯的生產(chǎn)成本比其他工藝降低30％成本。減少能源消耗，是氯乙烯產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，更應(yīng)該采取結(jié)構(gòu)調(diào)整，環(huán)境改善等措施，推動(dòng)氯乙烯工業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，氯乙烯行業(yè)應(yīng)增加天然氣和其他創(chuàng)新工藝路線開(kāi)發(fā)，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步提升技術(shù)路線和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。1.3氯乙烯理化性質(zhì)氯乙烯在常溫常壓下呈無(wú)色液體，有醚樣氣味，沸點(diǎn)-13.9℃，熔點(diǎn)-160.0℃，閃點(diǎn)-17.8℃，冷凝點(diǎn)-159.7℃，相對(duì)密度（水=1）：0.91，易燃易爆，與空氣混合形成爆炸氣體。微溶于水，溶于乙醇、丙酮等大多數(shù)有機(jī)溶劑，化學(xué)穩(wěn)定性極易燃。氣體質(zhì)量大，暴露在空氣中可能造成火災(zāi)，有濕氣存在時(shí)可腐蝕金屬。燃燒的產(chǎn)物分解生成氯化氫等有毒和腐蝕性煙霧，避免接觸熱、光、空氣和潮氣。第二章生產(chǎn)方法的選擇2.1生產(chǎn)方法概述目前，從我國(guó)PVC生產(chǎn)企業(yè)的工藝現(xiàn)狀進(jìn)行分析，電石法、乙烯法和,EDC/VCM法比例相同，呈現(xiàn)三管齊下的趨勢(shì)。電石法之所以能夠在中國(guó)生存是有原因的，我國(guó)的電石法生產(chǎn)PVC的技術(shù)已經(jīng)非常成熟。但是由于國(guó)際形勢(shì)有所改變，原油和天然氣的價(jià)格猛漲，導(dǎo)致生產(chǎn)PVC的成本增加，從而體現(xiàn)出我國(guó)工藝的優(yōu)勢(shì)因此，國(guó)內(nèi)對(duì)聚氯乙烯的投資以及設(shè)備更新改造和擴(kuò)建的熱潮再次掀起，在聚氯乙烯利益較大的時(shí)候，必須廣泛吸收同行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，才能做到高起點(diǎn)，高水平。經(jīng)過(guò)氯乙烯生產(chǎn)工藝和工業(yè)生產(chǎn)工藝多年的改造后,最后形成四種生產(chǎn)工藝:電石乙炔工藝、二氯乙烷工藝、乙烯氧氯化工藝和平衡氧氯化工藝。2.1.1電石乙炔法電石乙炔法主要以氯化氫和乙炔為反應(yīng)原料，氯化汞為氧化劑，進(jìn)行加成反應(yīng)以生成氯乙烯，該工藝是最早的生產(chǎn)工藝。電石乙炔工藝相比其他工藝而言更加的簡(jiǎn)單，成熟，但也存在幾點(diǎn)缺點(diǎn)：需要大量的電能作為電石反應(yīng)的基礎(chǔ)，這也使得工藝成本上升，而反應(yīng)中的氯化汞催化劑對(duì)環(huán)境也有很大影響，所以國(guó)外基本上不使用電石乙炔法。2.1.2二氯乙烷法二氯乙烷法是使用乙烯作為原料和氯氣發(fā)生加成反應(yīng)，生成二氯乙烷，然后通過(guò)熱裂二氯乙烷的方法制備氯乙烯。該反應(yīng)的副產(chǎn)物是氯化氫，如果不回收利用，既浪費(fèi)資源也使生產(chǎn)成本變高。2.1.3乙烯氧氯化法氧氯化法是在有機(jī)合成中使用氯化氫進(jìn)行這類反應(yīng)的總稱。乙烯氧氯化法是在某些區(qū)域中缺乏氫氣的情況下使用。這三種氯乙烯生產(chǎn)工藝中，第二種和第三種工藝屬于石油生產(chǎn)路線。而在我國(guó)通過(guò)乙炔法生產(chǎn)氯乙烯占全國(guó)總產(chǎn)能力的64%。由于能耗高，成本高和環(huán)境污染等問(wèn)題，世界各地正在淘汰電石生產(chǎn)工藝。而石油生產(chǎn)工藝由于低污染、低成本、成為更通用的生產(chǎn)工藝。由于石油作為非可再生資源，地球的儲(chǔ)存量越來(lái)越少，氯乙烯必將催生著新的生產(chǎn)工藝。天然氣儲(chǔ)存量極大，如果可以用天然氣替代石油或者替代部分石油，那么將大大解決能源匱乏問(wèn)題，天然氣的轉(zhuǎn)化和利用也越來(lái)越受人們的關(guān)注。2.2生產(chǎn)方法本設(shè)計(jì)采用電石乙炔法來(lái)生產(chǎn)氯乙烯，生產(chǎn)工藝主要分為兩個(gè)部分：乙炔發(fā)生工序，混合發(fā)生工序，該工藝較為簡(jiǎn)單，以乙炔和氯化氫作為原料。按照一定比例混合，在氯化汞催化劑的作用下進(jìn)行氣相加成反應(yīng)，生成的氣體通過(guò)水洗塔，堿洗塔，去除雜質(zhì)，通過(guò)冷凝、精餾最后得到純度為99%的氯乙烯氣體。主要反應(yīng)方程式如下：主反應(yīng)：OCa副反應(yīng)：O2.2.1工藝特點(diǎn)(1)混合冷凍脫水①利用氯化氫吸收特性，吸收乙炔氣體中的一部分水。并在混合過(guò)程中轉(zhuǎn)變成濃鹽酸，以降低乙炔氣體中水蒸氣的壓力；②采用冷凍的方式冷凝混合機(jī)中的殘留水分，進(jìn)一步降低水蒸氣的分壓，達(dá)到脫水的目的；③使用濕氯化氫氣體和乙炔氣體進(jìn)行一次冷凍脫水，無(wú)需使用氯化氫干燥設(shè)備；原材料技術(shù)規(guī)格如下表所示：表2-1原材料技術(shù)規(guī)格名稱規(guī)格%分析方法乙炔氣99化學(xué)分析0.930.0390氯化氫8化學(xué)分析.2危險(xiǎn)性物料主要物性危險(xiǎn)性物質(zhì)是指決定工廠或設(shè)備的防爆和防火等級(jí)，運(yùn)行環(huán)境中有害物質(zhì)的濃度超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的或應(yīng)采取措施隔離主要替代材料（空氣）和其他措施。該設(shè)備中的主要有害物質(zhì)是乙炔和氯乙烯，主要物理特性和危害如下：表2-2危險(xiǎn)性物料物性名稱分子量熔點(diǎn)℃沸點(diǎn)℃閃點(diǎn)℃燃點(diǎn)℃國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)26.036-81.8-84-17.78GBZ-2010VC62.494-153.8-13.9-78GBZ-2010這表明液體氯乙烯從設(shè)備或管道中泄露出來(lái)是非常危險(xiǎn)的，液態(tài)濾芯遇到明火會(huì)因此發(fā)生爆炸，另外，液態(tài)氯西是高度絕緣的液體，在受到壓力后會(huì)產(chǎn)生靜電積聚發(fā)生爆炸，因此，應(yīng)使用低流速來(lái)運(yùn)輸液態(tài)氯乙烯，并且設(shè)備和管道應(yīng)接地以防靜電。2.2.3回收乙炔隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源和原材料行業(yè)的供應(yīng)日益緊張。電石又是一種高耗能產(chǎn)品，所以近年來(lái)電石價(jià)格在持續(xù)上漲。對(duì)于電石法生產(chǎn)氯乙烯企產(chǎn)業(yè)，減少電石的消耗對(duì)于控制成本是非常重要的。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，乙炔發(fā)生器排出的廢漿中也有少量的乙炔，這些乙炔主要以溶解乙炔和未反應(yīng)的電石小核體的形式存在。含量一般250~400毫克∕公斤范圍內(nèi)，如果這部分乙炔氣隨電石渣漿排放掉了，污染了環(huán)境，又造成原料的損耗，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生安全隱患。在反應(yīng)器中，首先，大的電石表面會(huì)與水發(fā)生反應(yīng)，然后細(xì)小的電石顆粒在發(fā)生反應(yīng)，在這個(gè)過(guò)程中，乙炔損失的主要途徑體現(xiàn)在四個(gè)方面：(1)沒(méi)有參加反應(yīng)的微小顆粒電石，電石從上部加進(jìn)發(fā)生器與水反應(yīng)，電石渣從底部排到渣漿池，渣漿池中仍有氣泡產(chǎn)生，表明還有沒(méi)完全反應(yīng)完的微小顆粒電石。電石質(zhì)量越差，其活性越差，反應(yīng)時(shí)間就越長(zhǎng)，未完全反應(yīng)的微小顆粒電石就越多，損失的乙炔就越多。(2)電石在85℃下反應(yīng)生成的漿液通過(guò)溢流排出。溶解在漿液中的乙炔過(guò)度的飽合和溶解，隨著溫度下降的渡槽進(jìn)入漿液排放到空氣中導(dǎo)致乙炔損失。(3)碳化物爐渣成分與水反應(yīng)生成少量的氫氧化鈣，氫氧化鈣具有很強(qiáng)的吸附能力，將大量的乙炔氣體吸收，隨著漿液排入爐渣池。(4)發(fā)生器排渣次數(shù)越多，隨排渣損失的乙炔氣也越多，所脫析出來(lái)的的乙炔氣，經(jīng)處理后回用。2.2.4轉(zhuǎn)化器余熱利用當(dāng)前我國(guó)能源利用仍存在利用效率低、經(jīng)濟(jì)效益差，生態(tài)環(huán)境以及節(jié)能減排壓力大等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，如何降低生產(chǎn)成本、降低能耗、提高能源綜合利用率始終是能源發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的核心內(nèi)容。由于我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域能源消耗占全國(guó)能源消耗總量的70%除了生產(chǎn)工藝落后，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理外，工業(yè)消耗高的原因主要是由于工業(yè)余熱利用率低，能源沒(méi)有得到充分綜合利用具體改造方案包括兩部分：（1）余熱回收制取工藝?yán)湓矗翰捎没厥展に嚠a(chǎn)生的廢熱水，利用余熱回收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)降低轉(zhuǎn)換工藝循環(huán)水溫度的同時(shí)，提供工藝所需冷源，使全年8個(gè)月的生產(chǎn)達(dá)到設(shè)計(jì)工況，一方面降低公司能源消耗，廢熱排放，另一方面變廢為寶，保證工藝的穩(wěn)定，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。（2）余熱回收制取工藝熱源：采用回收工藝產(chǎn)生的廢熱水，利用熱泵余熱回收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)降低轉(zhuǎn)換工藝循環(huán)水溫度的同時(shí)，提供工藝所需低壓蒸汽熱源，使全年4個(gè)月的生產(chǎn)達(dá)到設(shè)計(jì)工況，一方面降低公司能源消耗，廢熱排放，另一方面變廢為寶，提供了工藝上需要的維溫的熱源，也保證了工藝的穩(wěn)定，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。第三章乙炔發(fā)生工序設(shè)計(jì)計(jì)算3.1設(shè)計(jì)依據(jù)每小時(shí)電石消耗量

80000/8400×1500=14285.7kg/hr

由電石發(fā)生的100%乙炔量：14285.7×300×10?3=4285.71m3/

hr

(20℃，

101.

3kPa)=3993.3198Nm3/hr=178.27kmol/hr乙炔工序送出99%乙量：178.27/0.99×0.96=172.87kmol/hr=3872.288Nm3/hr3.1.1合成轉(zhuǎn)化工序工藝流程設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)凈化和干燥后的乙炔，與干燥的氯化氫以1:1.05~1.1的比例混合，進(jìn)入反應(yīng)器，進(jìn)行加成反應(yīng)，乙炔轉(zhuǎn)化率可達(dá)到99%左右，副產(chǎn)物1,1-二氯乙烷的生成量約為1%左右。從反應(yīng)器出來(lái)的氣體產(chǎn)物中，除含有產(chǎn)物氯乙烯和副產(chǎn)物1,1-二氯乙烷以外，還含有5~10%的氯化氫，和少量沒(méi)有反應(yīng)的乙炔。反應(yīng)氣體經(jīng)過(guò)水洗和堿洗，除去氯化氫等酸性氣體，并且用固體KOH進(jìn)行干燥，反應(yīng)過(guò)程當(dāng)中所放出熱量，通過(guò)管間循環(huán)冷卻水來(lái)帶走，并將反應(yīng)熱帶走,得到粗氯乙烯凝液。粗氯乙烯先經(jīng)過(guò)冷凝蒸出塔，脫去溶解于其中的乙炔等氣體后，進(jìn)入氯乙烯、下塔進(jìn)行精餾，除去二氯乙烷等高沸點(diǎn)雜質(zhì)，塔頂蒸出產(chǎn)品氯乙烯，產(chǎn)品氯乙烯貯于低溫貯槽中。3.1.2混合系統(tǒng)物料衡算

(1)混合器物料衡算

①乙炔氣進(jìn)料

每小時(shí)100%氯化氫的進(jìn)料為178.27kmol∕h

則99%氯化氫進(jìn)料為178.27/0.99=180.1kmol∕h

其中含

N2：180.1×97%=174.697kmol∕h

CO2：180.1×3%=5.403

kmol∕h

進(jìn)料條件：10.5℃,164.225

kPa②氯化氫氣進(jìn)料取進(jìn)料比：n（乙炔）:n（氯化氫）=1：1.1則氯化氫干氣：178.27×1.1=196.097kmol/h純度90%，:8%,:1.6%,:0.4%：196.097kmol/h：196.097∕0.9×8%=17.431kmol∕h：196.097∕0.9×1.6%=3.486kmol∕h：196.097∕0.9×0.4%=0.872kmol∕h進(jìn)料條件：10.5℃,164.225kPa與氣體相平衡的鹽酸濃度為：40%查《化學(xué)工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》得40%鹽酸上方水的飽和壓PS=0.13569kP氣的總量為：196.097/0.9+0.1125=217.998kmol/h3.1.3單體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)物料衡算(1)轉(zhuǎn)化器的物料衡算乙炔加成反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為99%，主反應(yīng)收率98.44%，反應(yīng)方程式如下：主反應(yīng)：副反應(yīng)：O參加主反應(yīng)的:

172.87×98.

44%

=

170.1732

kmol/h

參加主反應(yīng)的：

170.1732

kmol/h

生成的：

170.1732

kmol/h

由于此處水的含量很少，含量相對(duì)較大，故可認(rèn)為水完全反應(yīng)。

故與水反應(yīng)的為：

0.0269

kmol/h

生成的為：

0.0269

kmol/h參加副反應(yīng)的：172.87×99%-170.1732-0.0269=0.9385kmol/h生成EDC的量為0.9385kmol/h參加副反應(yīng)的HCl：0.9385×2=1.877kmol/h(2)對(duì)冷凝器進(jìn)行能量衡算進(jìn)入塔頂冷凝器的物料量為：：170.1732×1.19278=328.06kmol/h(3)冷凝器的熱量衡算①物料溫度，由45℃降至15℃(4)成品冷卻器物料溫度由38.57℃降至25℃=170.1732×（-172.24）=-29310.6kcal/h3.4

Aspen工藝流程模擬

目前成熟的過(guò)程模擬軟件主要有

PRO/II、ASPEN

PLUS

和

HYSIM

三種,通過(guò)建立模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)運(yùn)算，運(yùn)用計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型來(lái)代替原過(guò)程，就是對(duì)原過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬，在己開(kāi)發(fā)的模擬軟件中，ASPE

PLUS

是較先進(jìn)的一種，是一款功能強(qiáng)大的化工模擬軟件包，源起于美國(guó)，能源部在七十年代后期在麻省理工學(xué)院

MIT

組織會(huì)戰(zhàn),

要求開(kāi)發(fā)新型第三代流程模擬軟件，稱這個(gè)項(xiàng)目為“先進(jìn)過(guò)程工程系統(tǒng)”（ADVANCED

SYSTEM

FOR

PROCESS

ENGINEERING）簡(jiǎn)稱ASPEN

PLUS目前的版本配有完備的物性模型和全面的單元操作模型，并且具有方便直觀的數(shù)據(jù)輸入輸出接口，可廣泛用于各種流程的模擬計(jì)算流程模擬的優(yōu)越性有以下幾個(gè)方面；

1、進(jìn)行工藝過(guò)程的能量和質(zhì)量平衡計(jì)算。

2、預(yù)測(cè)物流的流率、組成和性質(zhì)。

3、預(yù)測(cè)操作條件、設(shè)備尺寸。

4、縮短裝置設(shè)計(jì)時(shí)間，允許設(shè)計(jì)者快速地測(cè)試各種裝置的配置方案。

5、幫助改進(jìn)當(dāng)前的工藝。

6、在給定的限制內(nèi)優(yōu)化工藝條件。

7、輔助確定一個(gè)工藝約束部位（消除瓶頸）。

運(yùn)用ASPEN

PLUS化工模擬軟件對(duì)氯乙烯工藝進(jìn)行模擬，本文在ASPEN

PLU中選取恰當(dāng)?shù)难b置模塊，對(duì)氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行模擬。

Aspen工藝流程模擬圖3-13.2工藝優(yōu)化電石發(fā)生產(chǎn)氯乙烯過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生尾氣，其含有大量未回收的氯乙烯氣體、乙炔氣和氫氣等惰性氣體，上述氣體如果大量排放，不僅是一種浪費(fèi)，使氯乙烯制造成本升高，同時(shí)也會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。根據(jù)裝置自身的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等因素考慮，在規(guī)?；b置下VCM精餾尾氣排放量大，在設(shè)計(jì)中必須考慮尾氣中乙炔、VCM、氫氣等組分的綜合回收利用，以獲得合理的經(jīng)濟(jì)效益。3.2.1尾氣問(wèn)題在電石法氯乙烯生產(chǎn)流程中氯乙烯如果不能徹底回收利用將會(huì)增加生產(chǎn)成本，原采用活性炭吸附工藝回收尾氣中氯乙烯發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：①安全性能低，曾經(jīng)出現(xiàn)著火事故；②低溫鹽水盤管容易腐蝕泄漏，造成活性碳失效，頻繁檢修；③吸附效果差，經(jīng)常出現(xiàn)進(jìn)吸附器和出吸附器尾氣中的氯乙烯含量幾乎沒(méi)有變化，造成大量VCM排空。由于活性碳吸附工藝存在以上問(wèn)題，而且操作強(qiáng)度大，運(yùn)行成本高，蒸汽消耗量大，氯乙烯回收率極低，且乙炔無(wú)法回收。3.2.2精餾尾氣制氫優(yōu)化方案原先經(jīng)變壓吸附凈化后的氯乙烯精餾尾氣直接排空，里面含有大量的氫氣，為了節(jié)約能源，更好的利用尾氣，有必要將其中的有效組分回收利用。來(lái)自氯乙烯精餾尾氣回收裝置的凈化氣作為原料氣，在一定壓力和溫度下通過(guò)管道進(jìn)入原料氣緩沖罐，經(jīng)程控閥分別進(jìn)入提純塔進(jìn)行吸附與分離。經(jīng)過(guò)分離并提純的氫氣作為產(chǎn)品氣進(jìn)入產(chǎn)品氣緩沖罐緩沖穩(wěn)壓，吸附步驟結(jié)束后，通過(guò)閥門間的相互配合，完成提純塔內(nèi)的壓力均衡過(guò)程以提高氫氣的回收率。被提純塔吸附的氯乙烯、乙炔、氮?dú)獾入s質(zhì)氣體作為解吸氣排出。第四章安全事項(xiàng)及環(huán)境保護(hù)4.1泄漏應(yīng)急處理

所有人員迅速撤離污染區(qū)至上風(fēng)外，隔離，嚴(yán)格限制人員出。

切斷火源。合理通風(fēng)，加速擴(kuò)散。用水稀釋并溶解，修建堤道或挖一個(gè)坑來(lái)容納產(chǎn)生的大量廢水。

如有可能，將殘余氣或漏出氣用排風(fēng)機(jī)送至水洗塔或與搭相連的通風(fēng)櫥內(nèi)。

漏氣容器要修復(fù)、檢驗(yàn)后再用。

皮膚接觸:立即脫掉被污染的衣服，用清水和肥皂徹底清洗皮膚并尋求醫(yī)療救助

。

眼睛接觸:

立即用大量流動(dòng)清水沖洗，尋求醫(yī)療救助。

吸入:

立即到空氣清新處。

有害燃燒產(chǎn)物:

一氧化碳、二氧化碳、氯化氫。

滅火方法:

立即切斷氣源，用滅火器滅火。

4.2

儲(chǔ)運(yùn)注意事項(xiàng)

儲(chǔ)存在陰涼、通風(fēng)的地方，溫度不宜超過(guò)

30℃。

遠(yuǎn)離火種、熱源，防止陽(yáng)光直射。應(yīng)與易燃易爆分開(kāi)存放。儲(chǔ)存地點(diǎn)內(nèi)的設(shè)施應(yīng)采用防爆型，開(kāi)關(guān)設(shè)在倉(cāng)庫(kù)外，配備足夠數(shù)量的消防器材。夏季貯罐要有降溫措施，禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具，搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸，防止破損。4.3環(huán)境保護(hù)環(huán)境問(wèn)題一直被人們所關(guān)注，我不要產(chǎn)業(yè)。應(yīng)當(dāng)重視。經(jīng)濟(jì)理念和環(huán)境保護(hù)理念。嚴(yán)格遵守合同的能放標(biāo)準(zhǔn)，堅(jiān)持三廢處理制度，不斷改進(jìn)新的技術(shù)。如石油基增塑劑是PVC中常用的增塑劑，但石油基增塑劑對(duì)人類健康和環(huán)境有負(fù)面影響，也因?yàn)槭唾Y源日益匱乏，其在歐洲等國(guó)家受到限制，所以需要找到可替代的物質(zhì)。［9］在化工產(chǎn)業(yè)中，安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)都是同等重要的，化工產(chǎn)業(yè)可以通過(guò)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行調(diào)整，引進(jìn)技術(shù)，從源頭消除污染?；蛘咛岣呶廴局卫淼目萍寂c資金投入，盡量做到廢物的回收再利用。這樣才可以環(huán)境保護(hù)進(jìn)行有效的解決。第五章結(jié)論受我國(guó)能源結(jié)構(gòu)制約以及公司擴(kuò)產(chǎn)實(shí)際需求，本次設(shè)計(jì)仍采用電石乙炔法制備氯乙烯的生產(chǎn)工藝。電石法制氯乙烯工藝的優(yōu)點(diǎn)是投資少見(jiàn)效快，技術(shù)成熟，流程簡(jiǎn)單，自動(dòng)化要求不高，同時(shí)乙炔的轉(zhuǎn)化率高，單體質(zhì)量可達(dá)到99.9%以上；該工藝的缺點(diǎn)是能耗高、污染嚴(yán)重，因此應(yīng)環(huán)保和節(jié)能減排的要求，在完成工藝流程設(shè)計(jì)、詳細(xì)的物料和能量衡算的基礎(chǔ)上，兼顧節(jié)能、環(huán)保、高效等方面，對(duì)工藝進(jìn)行了改造和優(yōu)化。在節(jié)省生產(chǎn)成本的同時(shí)，還減少了環(huán)境的污染。該裝置操作維護(hù)簡(jiǎn)單，可以將電石渣漿中大部分的乙炔回收，效益非常明顯。(1)將轉(zhuǎn)化器制冷循環(huán)水中的余熱回收利用。該方案按照氯乙烯反應(yīng)器制冷/制蒸汽分別設(shè)計(jì)，一是利用余熱回收制取工藝用冷源，二是利用余熱回收系統(tǒng)制取工藝用熱源，即利用反應(yīng)產(chǎn)生的工藝水，通過(guò)溴化鋰二類熱泵余熱系統(tǒng)分別制取工藝使用的不大于3公斤的低壓蒸汽熱源。可降低能源消耗，減少?gòu)U熱排放，變廢為寶。(2)對(duì)精餾尾氣吸附工藝進(jìn)行改造，淘汰落后的活性炭吸附工藝，引入變壓吸附裝置。精餾尾氣排放達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，凈化效率高、全自動(dòng)控制、操作簡(jiǎn)便、能耗及操作費(fèi)用低、綜合效益好，達(dá)到了減排的預(yù)期目的。(3)對(duì)精餾尾氣工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，即增加了變壓吸附回收氫氣裝置設(shè)計(jì)方案，回收的氫氣作為原料制取氯化氫，進(jìn)而節(jié)約了天然氣