氯乙烯畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1 氯乙烯在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用</p><p>　　氯乙烯又名乙烯基氯，是一種應(yīng)用于高分子化工的重要的單體，為無(wú)色、易液化氣體，是塑料工業(yè)的重要生產(chǎn)原料，是生產(chǎn)聚氯乙烯塑料的單體；或與醋酸乙烯、丙烯腈制成共聚物，用作粘合劑、涂料、絕緣材料和合成纖維，也用作化學(xué)中間體或溶劑。氯乙烯易液化，這一性質(zhì)在氯乙烯

2、精制中有著重要的工業(yè)意義。除此之外，氯乙烯易溶解于丙酮、乙醇和烴類(lèi)，微溶于水，它易燃，與空氣混合爆炸的極限是4%—22%，它對(duì)人體有麻醉的作用，對(duì)肝臟有影響，可使人中毒，人對(duì)氯乙烯的嗅覺(jué)感知的質(zhì)量濃度為2.4g/，長(zhǎng)期的接觸會(huì)使人引起消化系統(tǒng)、皮膚組織、神經(jīng)系統(tǒng)等多種癥狀。</p><p>　　氯乙烯分子含有不飽和雙鍵和不對(duì)稱(chēng)的氯原子，因而很容易發(fā)生均聚反應(yīng)；也能與其他的單體發(fā)生共聚反應(yīng)，還能與多種無(wú)機(jī)或有機(jī)化合

3、物進(jìn)行合成、加成、取代及縮合等化學(xué)反應(yīng)。</p><p>　　氯乙烯的主要應(yīng)用是在工業(yè)上進(jìn)行均聚反應(yīng)或共聚的以上生產(chǎn)高聚物。目前世界上用于制造聚氯乙烯樹(shù)脂的上網(wǎng)氯乙烯單體量約占氯乙烯總產(chǎn)量的96%，而美國(guó)則達(dá)98%。氯乙烯的聚合物廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑及人們的日常生活中，例如；硬的聚氯乙烯具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐磨性能好等特點(diǎn)。廣泛用于工業(yè)給水、排水、排污、排氣及排放腐蝕性的流體等用管道、管件以及農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)、電

4、線(xiàn)電纜等管道等，其總量約占氯乙烯的消耗量的30%多，目前世界上塑料銷(xiāo)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，不僅可以制成色彩鮮艷的各種圖案，而且可以將圖案制成表面有浮雕感的多種型材。聚氯乙烯制成得到的門(mén)和窗具有較好的隔熱、隔冷、隔音性能好的以及耐腐蝕、耐潮濕、耐霉?fàn)€等特點(diǎn)。而且由于它們的表面光滑，不需要涂漆、維修方便，比其他的塑料門(mén)的材料要便宜好多，因而在國(guó)內(nèi)外的的產(chǎn)業(yè)上得到了廣泛阿的應(yīng)用和發(fā)展，聚氯乙烯的

5、材料具有色澤鮮艷，花紋有立體感、防潮、防霉、防燃及便易清洗的特點(diǎn)，用做房屋建設(shè)具有簡(jiǎn)單大方，價(jià)格便宜等好多的優(yōu)點(diǎn)。軟的聚氯乙烯具有堅(jiān)韌柔軟、耐彎曲、有彈性、耐寒等優(yōu)點(diǎn)，所以常用作電線(xiàn)電纜的絕緣包皮，以代替鉛</p><p>　　由于傳統(tǒng)的電石乙炔法制氯乙烯需要消耗大量電能, 對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染, 我國(guó)在幾家較大的氯乙烯生產(chǎn)廠引進(jìn)了日本、歐洲的平衡氧氯化生產(chǎn)工藝, 該工藝由于具有成本低、質(zhì)量高、污染小、易于大規(guī)

6、模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn), 是目前世界上比較通用的氯乙烯生產(chǎn)工藝。但是, 平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯需要大量消耗石油中的乙烯, 隨著石油資源的日益短缺和對(duì)氯乙烯供不應(yīng)求矛盾的日益尖銳, 這一工藝也暴露出它的弊端。作者研究開(kāi)發(fā)了乙烷在較低溫度下, 高轉(zhuǎn)化率、高選擇性脫氫氧化氯化生成氯乙烯的新催化劑及相應(yīng)的工藝過(guò)程。該過(guò)程一旦開(kāi)發(fā)成功, 可為煉氣廠、油田氣中乙烷生產(chǎn)氯乙烯提供了一條新的技術(shù)路線(xiàn)。</p><p>　　最初的氯乙烯生產(chǎn)

7、全部以乙炔為原料。60年代后期，隨著乙烯裝置大型化及乙烯氧氯化技術(shù)的成熟，乙烯氯乙烯又名乙烯基氯，是一種應(yīng)用于高分子化工的重要的單體，為無(wú)色、易液化氣體，是塑料工業(yè)的重要生產(chǎn)原料，是生產(chǎn)聚氯乙烯塑料的單體；或與醋酸乙烯、丙烯腈制成共聚物，用作粘合劑、涂料、絕緣材料和合成纖維，也用作化學(xué)中間體或溶劑。</p><p>　　由于傳統(tǒng)的電石乙炔法制氯乙烯需要消耗大量電能, 對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染, 我國(guó)在幾家較大的氯乙

8、烯生產(chǎn)廠引進(jìn)了日本、歐洲的平衡氧氯化生產(chǎn)工藝, 該工藝由于具有成本低、質(zhì)量高、污染小、易于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn), 是目前世界上比較通用的氯乙烯生產(chǎn)工藝。但是, 平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯需要大量消耗石油中的乙烯, 隨著石油資源的日益短缺和對(duì)氯乙烯供不應(yīng)求矛盾的日益尖銳, 這一工藝也暴露出它的弊端。作者研究開(kāi)發(fā)了乙烷在較低溫度下, 高轉(zhuǎn)化率、高選擇性脫氫氧化氯化生成氯乙烯的新催化劑及相應(yīng)的工藝過(guò)程。該過(guò)程一旦開(kāi)發(fā)成功, 可為煉氣廠、油田氣中乙烷生

9、產(chǎn)氯乙烯提供了一條新的技術(shù)路線(xiàn)。</p><p>　　60年代后期，隨著乙烯裝置大型化及乙烯氧氯化技術(shù)的成熟，乙烯法在經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等方面占有明顯的優(yōu)勢(shì)，在世界范圍內(nèi)乙炔法迅速被乙烯法取代。迄今為止，全世界氯乙烯裝置93%以上采用乙烯法，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家如日本，以全部淘汰了乙炔法，僅在我國(guó)及其它發(fā)展中國(guó)家仍占有相當(dāng)比重。</p><p>　　1.2氯乙烯工業(yè)發(fā)展概況</p><

10、;p>　　氯乙烯是制備聚氯乙烯及其共聚物的單體。也常稱(chēng)為氯乙烯單體（VCM），在世界上是與乙烯和氫氧化鈉等并列的最重要的化工產(chǎn)品之一。</p><p>　　氯乙烯的合成始于1835年，由法化學(xué)家Regnault用氫氧化鉀的乙醇溶液將二氯乙烷脫氯化氫制得，并于1838年觀察到了它的聚合體，這次的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是PVC的開(kāi)端。1902年，Biltz將1，2-二氯乙烷進(jìn)行熱分解也制得氯乙烯，但當(dāng)時(shí)由于聚合物的科學(xué)和生

11、產(chǎn)技術(shù)尚不成熟，他的發(fā)現(xiàn)沒(méi)有導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)的結(jié)束。Klatte于1912年通過(guò)乙炔與氯化氫的催化加成反應(yīng)制得了氯乙烯，成為工業(yè)上氯乙烯合成的最初工藝，但在沿用將近30多年后，由于乙炔生產(chǎn)的高能耗而逐漸趨于淘汰。</p><p>　　從1940年起，氯乙烯的生產(chǎn)原料，乙炔開(kāi)始被乙烯部分取代，首先將乙烯直接氯化成1，2-二氯乙烷（EDC），再加以熱裂解制得氯乙烯，裂解產(chǎn)生的氯化氫仍被用在乙炔-氯化氫法中。</p&

12、gt;<p>　　混合氣體法制備氯乙烯采用石腦油作原料，將石腦油用燃燒氣體裂解后，制成含乙炔和乙烯的混合氣體，該混合氣體先后與氯化氫和氯氣反應(yīng)，制成易分離的氯乙烯和1，2-二氯乙烷經(jīng)熱裂解制成氯乙烯，日本吳羽化學(xué)公司將其工業(yè)化生產(chǎn)。將該法中的原料從石腦油換成石油，則成為原油裂解法，可得到高濃度的乙炔、乙烯的混合氣體，而且可從副產(chǎn)物的芳香族的焦油、瀝青的物質(zhì)中制造熱煤油或碳纖維等物質(zhì)，具有綜合的經(jīng)濟(jì)效益。</p>

13、<p>　　1955-1958年，美國(guó)的化學(xué)公司研究的大規(guī)模乙烯氧氯化法制備1，2-二氯乙烷取得成功。至此以后，乙烷全部取代乙炔成為制備氯乙烯的原料。至目前為止，大多數(shù)工廠都采用乙烯直接氯化（DC）和乙烯氧氯化（OXY）制備1，2-二氯乙烷（EDC），再將EDC加以熱裂解得到氯乙烯單體（VCM）的聯(lián)合切平衡的DC-EDC-OXY-EDC-VCM法來(lái)制備氯乙烯。聯(lián)合平衡法充分利用廉價(jià)的原料，基本上不生成副產(chǎn)物，目前西方世界9

14、0%以上的氯乙烯產(chǎn)量是用該法生產(chǎn)的。</p><p>　　我國(guó)從50年代開(kāi)始研究和生產(chǎn)聚氯乙烯，1953年由沈陽(yáng)化工研究院和北京化工研究院開(kāi)始小試，1956年小試成功，并在錦西建立了第一個(gè)生產(chǎn)廠家。此后各地相繼投產(chǎn)，到1970年已經(jīng)發(fā)展到20家，原料聚乙烯單體全部采用電石乙炔法制得，隨著我國(guó)的不斷發(fā)展，已經(jīng)逐步開(kāi)始建設(shè)乙烯氧化制氯乙烯的生產(chǎn)裝置。1976年，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始形成了一條新的乙烯路線(xiàn)。</p>

15、<p>　　1.3 氯乙烯的理化性質(zhì)</p><p>　　1.3.1 理化性質(zhì)</p><p>　　氯乙烯在通常情況下為無(wú)色、易燃、有特殊香味的氣體，稍加壓力條件下， 可以很容易地轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。氯乙烯稍溶于水，在25℃時(shí)100g水中可溶解0.11g 氯乙烯；水在氯乙烯內(nèi) 的溶解度，在-15℃時(shí)，100g氯乙烯可溶解0.03g水。氯乙烯可溶于烴類(lèi)、丙酮、乙醇、含氯溶劑如二氯乙烷及

16、多種有機(jī)溶劑內(nèi)。氯乙烯有較好的機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)異的電介性能，但對(duì)光和熱的穩(wěn)定性差，其化 學(xué)式為,分子量為 62.499，熔點(diǎn)為-153.8℃，沸點(diǎn)-13.4℃，臨界壓力為 5.60Mpa，臨界溫度為 156.6℃，氣化熱為 330J/g，與空氣形成爆炸性混合物，其爆炸濃度范圍為 4%-22%（體積比）。</p><p>　　1.3.2 化學(xué)性質(zhì)</p><p>　　反應(yīng)方程式: 乙炔和氯化氫在

17、氯化汞催化劑作用下生成氯乙烯反應(yīng)式</p><p>　　C2H2+HCl→C3H2Cl+124.8KJ/mol</p><p>　　（1）腐蝕性：干燥態(tài)氯乙烯不具腐蝕性，但含水狀態(tài)下會(huì)腐蝕鐵及不銹鋼。 </p><p>　?。?）感光性：會(huì)進(jìn)行迅速的光化學(xué)氧化作用與聚合反應(yīng)。</p><p>　　（3）分解性：燃燒會(huì)發(fā)生 HCl,CO, CO

18、2 及高毒性之光氣煙霧。 氯乙烯的兩個(gè)反應(yīng)部分，氯原子和雙鍵，能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)很多。但一般來(lái) 講，連接在雙鍵上的氯原子不太活潑，所以有關(guān)雙鍵的反應(yīng)則比有關(guān)氯原子的反 應(yīng)很多，現(xiàn)各舉一兩個(gè)例子如下： 有關(guān)氯原子的反應(yīng)： 與丁二酸氫鉀反應(yīng)生成丁二酸乙烯脂： 與苛性鈉共熱時(shí)，脫掉氯乙烯生成乙炔： 有關(guān)雙鍵的反應(yīng)： 與氯乙烯加成生成二氯乙烷： 在紫外線(xiàn)照射下能與硫化氫加成生成 2-氯乙硫醇： 氯乙烯通過(guò)聚合反應(yīng)可生成聚氯乙烯。 氯乙烯是重要的有

19、機(jī)化工產(chǎn)品，它的主要用途是生產(chǎn)聚聚氯乙烯。氯乙烯的 兩個(gè)起反應(yīng)部分，氯原子和雙鍵，能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)很多。由于雙鍵的存在，因 此氯乙烯能發(fā)生氧化、加成、裂解、取代、均聚、共聚等一些列化學(xué)反應(yīng)。</p><p>　?。?）危害性聚合：于空氣中或遇熱、日光會(huì)會(huì)產(chǎn)生危害性聚合反應(yīng)。</p><p>　　通常加酚為抑制劑以防止聚合。 </p><p>　?。?）反應(yīng)性與不相容

20、性：與銅、鋁和催化性不純物等金屬、空氣、氧、陽(yáng)光、點(diǎn)火源、氧化劑接觸起激烈聚合反應(yīng)。 </p><p>　　受熱及未添加或耗盡抑制劑的情形下會(huì)發(fā)生放射性聚合反應(yīng)。 </p><p>　　氯乙烯和大氣中的氧以及強(qiáng)氧化劑反應(yīng)會(huì)發(fā)生過(guò)氧 化物，并會(huì)起劇烈的聚合反應(yīng)。</p><p>　　(6)穩(wěn)定性與反應(yīng)性:化學(xué)穩(wěn)定性極易燃。氣體比空氣重，可沿地面流動(dòng)，可能造成遠(yuǎn)處著火，

21、有濕氣存在時(shí)，腐蝕鐵和鋼。</p><p>　　燃燒（分解）產(chǎn)物燃燒時(shí)，分解生成氯化氫和光氣等有毒和腐蝕性煙霧。</p><p>　　避免接觸條件避免受熱、光照和接觸空氣與潮氣。</p><p>　　1.4 氯乙烯的危害及防治</p><p>　　氯乙烯是無(wú)色易液化的氣體，與空氣形成可爆炸性混合物，難溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷，易

22、聚合。</p><p>　　氯乙烯是應(yīng)用最廣泛的樹(shù)脂聚氯乙烯（PVC）的單體，用于制備聚氯乙烯、偏二氯乙烯，也用于作冷凍劑等。</p><p>　　1.4.1 職業(yè)危害</p><p>　　(1) 接觸機(jī)會(huì)：在氯乙烯和聚氯乙烯的生產(chǎn)過(guò)程中，都有接觸氯乙烯的可 能，尤其是生產(chǎn)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。應(yīng)用聚氯乙烯樹(shù)脂或含有氯乙烯的共聚

23、物熔融后制作各種塑料制品時(shí)，釋放出氯乙烯單體，有時(shí)作業(yè)環(huán)境空氣中的氯乙烯濃度很高，極易引起中毒。</p><p>　　(2) 中毒臨床表現(xiàn)：急性中毒。輕度中毒時(shí)，病人出現(xiàn)眩暈、頭痛、惡心、胸悶、嗜睡、步態(tài)蹣跚等；嚴(yán)重中毒者，神志不清，或呈昏睡狀，甚至昏迷、抽搐，更嚴(yán)重者會(huì)造成死亡。</p><p>　　1.4.2 急性中毒現(xiàn)場(chǎng)處理</p><p>　?。?）皮膚接觸

24、立即脫去被污染的衣著，用肥皂水和流動(dòng)清水徹底；中洗皮膚，并就醫(yī)。</p><p>　?。?）眼睛接觸立即提起眼瞼，用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗，并就醫(yī)。</p><p>　?。?）吸入迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給吸氧。呼吸及心跳停止者，立即進(jìn)行人工呼吸和心臟擠壓術(shù)，并就醫(yī)。</p><p>　　1.4.3 預(yù)防措施</p>&l

25、t;p>　?。?）設(shè)備密閉氯乙烯制造和聚氯乙烯制造過(guò)程中，都必須做好管道的密閉。注意設(shè)備的維修和保養(yǎng)，杜絕跑、冒、滴、漏。</p><p>　?。?）清釜技改以往聚合釜人工清釜，一釜一清，清釜工要接觸大量氯乙烯。技術(shù)改造后，聚合釜壁涂防結(jié)劑，幾十釜甚至上百釜清一次。清釜用高壓水(10MPa)清洗，避免了工人直接接觸氯乙烯。</p><p>　?。?）抽取單體從聚氯乙烯樹(shù)脂成品中經(jīng)冷卻

26、真空抽取氯乙烯單體，使成品中的氯乙烯單體含量由原來(lái)的1%左右，降到10ppm以下。這樣使聚氯乙烯成品的熱加工中，釋放氯乙烯單體的量極大減少，減少了污染和危害。</p><p>　　（4）做好個(gè)體防護(hù)進(jìn)入聚合釜操作或檢修時(shí)，必須戴空氣呼吸器，嚴(yán)密防護(hù)，并加強(qiáng)換班，縮寫(xiě)縮短接觸。</p><p>　　(5）定期檢測(cè)氯乙烯作業(yè)環(huán)境的空氣中氯乙烯濃度要定期檢測(cè)。國(guó)家的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為30mg／m3。&l

27、t;/p><p>　　(6)做好職業(yè)性體檢對(duì)氯乙烯作業(yè)工人應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行就業(yè)前和定期性(每年一次)體檢。</p><p>　　1.5氯乙烯的生產(chǎn)方法</p><p>　　目前,從國(guó)內(nèi)十大PVC 生產(chǎn)商的工藝和原料路線(xiàn)的現(xiàn)狀分析,我國(guó)PVC 生產(chǎn)中乙烯法、電石法和EDC/ VCM 法基本各占1/ 3 ,呈現(xiàn)三足鼎立之勢(shì),是世界各大PVC 生產(chǎn)國(guó)中僅有的兼有乙烯法、電石法、ED

28、C/ VCM 法3 種裝置共存的國(guó)家。電石法PVC 在中國(guó)能夠生存是有其深刻的歷史和現(xiàn)實(shí)原因的。由于目前中國(guó)PVC 生產(chǎn)的原料路線(xiàn)、資源分布和環(huán)境要求的不同,尤其是電石法PVC 的工藝技術(shù)已十分成熟,資源有保證。近幾年以來(lái),特別是美國(guó)9. 11 事件以來(lái),隨著國(guó)際局勢(shì)的緊張,國(guó)際原油、天然氣價(jià)格暴漲,導(dǎo)致了以乙烯工藝路線(xiàn)的PVC 成本增加, 從而突顯了我國(guó)電石法PVC 的成本優(yōu)勢(shì)。2004 年我國(guó)的電石法PVC 主導(dǎo)了全國(guó)的PVC 市場(chǎng)

29、,出現(xiàn)了一個(gè)暴利時(shí)代。于是國(guó)內(nèi)再度掀起了電石法PVC 的投資與裝置改擴(kuò)建的熱潮。在目前電石法PVC 利潤(rùn)空間比較大的時(shí)候, 新建裝置一定要防止低水平的重復(fù)建設(shè),要廣泛吸收同行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),真正做到高起點(diǎn)、高水平。 </p><p>　　氯乙烯是一種非常重要的化工原材料,主要用來(lái)制備聚氯乙烯( 簡(jiǎn)稱(chēng)PVC)樹(shù)脂,也用于制備偏二氯乙烯、冷凍劑等 。全世界9 % 的氯乙烯單體都用于生產(chǎn)聚氯乙烯, 我國(guó)目前沒(méi)有專(zhuān)門(mén)

30、的氯乙烯生產(chǎn)企業(yè), 所有的氯乙烯裝置均與聚氯乙烯裝置配套建設(shè), 完全一體化。氯乙烯的生產(chǎn)工藝經(jīng)歷了多年的工業(yè)生產(chǎn)和工藝改造后, 形成了4 種主要的生產(chǎn)工藝。工業(yè)上合成氯乙烯的方法有：(1)乙炔法；(2)烯炔法；(3)乙烯氧氯化法；(4) 乙烷氧氯化法。</p><p><b>　　1.5.1 乙炔法</b></p><p>　　氯乙烯的生產(chǎn)方法常用乙炔法，即以一定純度

31、的氯化氫與一定純度的乙炔氣體以1：1.05～1.1比例充分混合后，在HgCl2觸媒作用下，在100～180℃作用下，反應(yīng)生成氯乙烯。</p><p>　　在氯化高汞觸媒存在時(shí),乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的反應(yīng)機(jī)理如下:</p><p><b>　?。?）反應(yīng)方程式:</b></p><p>　　CH≡CH + HCl →CH2 = CHCl +

32、 124. 8kJ / mol</p><p>　　乙炔首先與氯化高汞加成生成中間加成物氯乙烯氯汞:</p><p>　　CH≡CH + HgCl2 →ClCH = CH - HgCl</p><p>　　此中間加成物很不穩(wěn)定,通氯化氫即分解而生成氯乙烯:</p><p>　　ClCH = CH - HgCl + HCl →CH2 = CHC

33、l + HgCl2</p><p>　　所生成的中間產(chǎn)物也可能再與氯化高汞產(chǎn)生加成反應(yīng),生成物再分離出氯化亞汞而生成二氯乙烯。但這種可能很小。為保證充分生成氯乙烯,氯化高汞觸媒要求通過(guò)其的乙炔量為20～40m3/ m3 觸媒。</p><p>　　(2) 當(dāng)混合氣中氯化氫過(guò)量多時(shí),所生成的氯乙烯能再與過(guò)量的氯化氫反應(yīng)生成1. 1 —二氯乙烷。</p><p>　　C

34、H2 = CHCl + HCl →CH3 - CHCl2</p><p>　　(3) 當(dāng)混合氣中乙炔過(guò)量多時(shí),則過(guò)量的乙炔使氯化高汞催化劑還原成氯化亞汞或金屬汞,使觸媒失去活性,同時(shí)生成副產(chǎn)品二氯乙烯。</p><p>　　CH≡CH + HgCl2 →ClCH = CH - HgCl</p><p>　　ClCH = CH - HgCl + HgCl2 →ClHg

35、 - CHCl -CHCl - HgCl</p><p>　　ClHg - CHCl - CHCl - HgCl →CHCl = CHCl +Hg2Cl2</p><p><b>　　或:</b></p><p>　　CH≡CH + HgCl2 →Cl - CH - CH - Cl →Hg +ClCH = CHCl Hg</p>

36、<p>　　此法以HgCl2做觸媒，活性炭作載體，在列管式固定床轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行。乙炔轉(zhuǎn)化率很高，產(chǎn)品純度高，所需設(shè)備不很復(fù)雜，工藝流程比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)技術(shù)成熟，因此很適合中、小規(guī)模生產(chǎn)，缺點(diǎn)是HgCl2有毒、價(jià)格昂貴、成本高。</p><p>　　其生產(chǎn)方法又可分為液相法和氣相法。液相法不需要高溫，但乙炔轉(zhuǎn)化率低，產(chǎn)品分離困難，因此多采用氣相法。</p><p><b>　

37、?。?) 液相法</b></p><p>　　液相法系以氯化亞銅和氧化銨的酸性溶液為觸媒，其反應(yīng)過(guò)程是向裝有含12~15%鹽酸的觸媒溶液的反應(yīng)器中，同時(shí)通入乙炔和氯化氫，反應(yīng)在60℃左右進(jìn)行，反應(yīng)后的合成氣再經(jīng)過(guò)凈制手續(xù)將雜質(zhì)除去。</p><p><b>　?。?） 氣相法</b></p><p>　　氣相法是以活性炭為裁體，吸附

38、氯化汞為觸媒，此法是以乙炔和氯化氫氣相加成為基礎(chǔ)。反應(yīng)是在裝滿(mǎn)觸媒的轉(zhuǎn)化器中進(jìn)行。反應(yīng)溫度一般為120~180℃左右。 </p><p><b>　　1.5.2 烯炔法</b></p><p>　　此法是以乙烯和乙快同時(shí)為原料進(jìn)行聯(lián)合生產(chǎn)，它是以下列反應(yīng)為基礎(chǔ)的： </p><p>　　C2H4 + Cl2 → C2H4Cl C2H4Cl

39、 → C2H3Cl + HCl C2H2 + HCl → C2H3Cl</p><p>　　按其生產(chǎn)方法，可分為：</p><p>　?。?） 聯(lián)合法：聯(lián)合法即二氯乙烷的脫氯化氫和乙炔的加成結(jié)合起來(lái)的方法。 二氯乙烷裂解的副產(chǎn)物氯化氫，直接用作乙炔加成的原料，這免去了前者處理副 產(chǎn)物的麻煩，又可以省去單獨(dú)建立一套氯化氫合成系統(tǒng)，在經(jīng)濟(jì)上比較有利。在 聯(lián)合法中，氯乙烯的合成仍是在單獨(dú)的

40、設(shè)備中進(jìn)行的，所以需要較大的投資。雖 然如此，這種方法仍較以上各種方法合理、經(jīng)濟(jì)。</p><p>　?。?） 共軛法（亦稱(chēng)裂解加成一步法） ：如上所述，聯(lián)合法雖然較其它單獨(dú)生產(chǎn) 法合理、經(jīng)濟(jì)，但氯乙烯的制備仍在單獨(dú)的設(shè)備中進(jìn)行，仍需占用很多的設(shè)備， 所以還不夠理想。共軛法就是聯(lián)合法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的。此法系同時(shí)往一個(gè)裝 有觸媒的反應(yīng)器中加入二氯乙烷和乙炔的混合物，催化熱裂解是在 230 0 C、壓力 在 4 公

41、斤/厘米 2 以下進(jìn)行， 二氯乙烷裂解是生成的氯化氫立即在 20~50 秒鐘內(nèi)和 乙炔反應(yīng)，反應(yīng)的生成物再經(jīng)進(jìn)一步的凈制處理，以將雜質(zhì)出去。共軛法最主要 的缺點(diǎn)是很難同時(shí)達(dá)到兩個(gè)反應(yīng)的最適宜條件，因而使乙烯與乙炔的消耗量提 高。 </p><p>　?。?） 混合氣化法：近幾年來(lái)，在烯炔法的基礎(chǔ)上發(fā)展了一種十分經(jīng)濟(jì)的氯乙 烯生產(chǎn)方法------混合氣化法。這一方法以石腦油和氯氣為原料，只得到氯乙烯產(chǎn) 品。故不存在

42、廢氣的利用和同時(shí)生產(chǎn)多種產(chǎn)品的問(wèn)題，可以小規(guī)模并很經(jīng)濟(jì)地生 產(chǎn)出氯乙烯。這個(gè)方法由下列幾個(gè)過(guò)程組成： 以石腦油的火焰裂解法制造含有乙炔和乙烯的裂解氣； 裂解氣中的烯乙烯不經(jīng)分離，直接同氯化氫反應(yīng)制造氯乙烯； 裂解氣中的烯乙炔不經(jīng)分離，直接同氯氣反應(yīng)制造二氯乙烷； 將二氯乙烷熱裂成氯乙烯和氯化氫， 并將氯化氫分離， 以便能能夠在反應(yīng) （2） 中使用。 將從上述過(guò)程所得的氯乙烯進(jìn)行合理的分離。 這個(gè)方法特別適用于不能得到 電石乙炔和乙烯的地

43、區(qū)，或者是乙炔和乙烯價(jià)格較高的地區(qū)。由于乙炔和乙烯不 需分離、濃縮和凈化，沒(méi)有副產(chǎn)物。因此，不需添置分離設(shè)備。原料可綜合利用， 不需建立大型石油聯(lián)合企業(yè)。此法的缺點(diǎn)是一次投資費(fèi)用較大。</p><p>　　1.5.3 乙烯氧氯化法</p><p>　　乙烯氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯，包括三步反應(yīng)：</p><p>　　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

44、及氯化氫；第三步乙烯、氯化氫和氧發(fā)生氧氯化反應(yīng)生成二氯乙烷。 </p><p><b>　?。?） 乙烯氯化　</b></p><p>　　乙烯和氯加成反應(yīng)在液相中進(jìn)行： </p><p>　　CH2=CH2Cl2→CH2ClCH2Cl </p><p>　　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(yīng)介質(zhì)。反應(yīng)熱

45、可通過(guò)冷卻水或產(chǎn)品二氯乙烷汽化來(lái)移出。反應(yīng)溫度40～110℃，壓力0.15～0.30MPa，乙烯的轉(zhuǎn)化率和選擇性均在99%以上。 </p><p>　?。?） 二氯乙烷熱裂解　生成氯乙烯的反應(yīng)式為： </p><p>　　ClCH2CH2Cl─→CH2=CHCl +HCl </p><p>　　反應(yīng)是強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，在管式裂解爐中進(jìn)行，反應(yīng)溫度500～550℃，壓力

46、0.6～1.5MPa；控制二氯乙烷單程轉(zhuǎn)化率為50%～70%,以抑制副反應(yīng)的進(jìn)行。主要副反應(yīng)為： </p><p>　　CH2=CHCl─→H2C=CH2 +HCl </p><p>　　CH2=CHCl+ HCl─→ClCH3CHCl </p><p>　　ClCH2CH2Cl─→2CH2 +2HCl </p><p>　　裂解產(chǎn)物進(jìn)入淬冷

47、塔，用循環(huán)的二氯乙烷冷卻，以避免繼續(xù)發(fā)生副反應(yīng)。產(chǎn)物溫度冷卻到50～150℃后，進(jìn)入脫氯化氫塔。塔底為氯乙烯和二氯乙烷的混合物，通過(guò)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(yīng)的粗二氯乙烷,經(jīng)精餾除去不純物后，仍作熱裂解原料。 </p><p>　?。?） 氧氯化反應(yīng)　以載在γ－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(yīng)式為： </p><p>　

48、　H2C=CH2 2HCL &frac12;O2→CLCH2CH2CL H2O </p><p>　　主要副反應(yīng)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物）。反應(yīng)溫度200～230℃，壓力0.2～1MPa,原料乙烯、氯化氫、氧的摩爾比為1.05:2:0.75～0.85。反應(yīng)器有固定床和流化床兩種形式，固定床常用列管式反應(yīng)器，管內(nèi)填充顆粒狀催化劑，原料乙烯、氯化氫與

49、空氣自上而下通過(guò)催化劑床層，管間用加壓熱水作熱載體，以移走反應(yīng)熱，并副產(chǎn)壓力1MPa的蒸汽。固定床反應(yīng)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(dá)98%以上。　在流化床反應(yīng)器中進(jìn)行乙烯氧氯化反應(yīng)時(shí)，采用細(xì)顆粒催化劑，原料乙烯、氯化氫和空氣分別由底部進(jìn)入反應(yīng)器，充分混合均勻后，通入催化劑層，并使催化劑處于流化狀態(tài)，床內(nèi)裝有換熱器,可有效地引出反應(yīng)熱。這種反應(yīng)器反應(yīng)溫度均

50、勻而易于控制，適宜于大規(guī)模生產(chǎn)，但反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，催化劑磨損大。 </p><p>　　由反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)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(zhuǎn)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(jìn)入熱解爐裂解。 </p><p>　　乙烯氧氯化法的主要優(yōu)點(diǎn)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。&

51、lt;/p><p>　　1.5.4 乙烷氧氯化法 </p><p>　　采用特制的熔鹽為觸媒，使石油裂解氣中的乙烷在反應(yīng)器中進(jìn)行氧氯化和裂解反應(yīng)，從而制得氯乙烯。這是一條新的工藝路線(xiàn)，有液相法和氣相法，其中液相法比較成熟，其反應(yīng)為：</p><p>　　C2H6 + HCl + O2 KCl－CuCl2－CuCl2 C2H3Cl + 2H2O</p&g

52、t;<p>　　2C2H6 + 2HCl + O2 2C2H3Cl + 2H2O</p><p>　　C2H6 + 2HCl + O2 C2H4Cl2 +H2O這種方法可以省去裂解乙烯的步驟，可直接采用粗氯化烴類(lèi)作氯源，避免了處理氯化烴的麻煩。但該工藝中乙烷的單程轉(zhuǎn)化率很低，僅為28%左右，而且產(chǎn)物復(fù)雜，分離起來(lái)也很困難。</p><p>　　（1） 乙

53、烷直接氯化</p><p>　　將飽和碳?xì)浠衔镌诓环€(wěn)定的溫度范圍內(nèi)，例如在1000℃下與氯氣反應(yīng)，可生成相當(dāng)量的氯乙烯。反應(yīng)式為：C2H6 +2Cl2 → C2H3Cl + 3HCl</p><p><b>　?。?） 乙烷氧氯化</b></p><p>　　反應(yīng)式為：2C2H6 + Cl2 + 3/2O2 → 2C2H3Cl + 3H2O&

54、lt;/p><p>　　目前這些方法僅處于實(shí)驗(yàn)階段，工業(yè)化方法尚未完成。</p><p><b>　　2．設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 氯乙烯精餾工序物料衡算</p><p>　　2.1.1氯乙烯精餾工序物料衡算的已知條件</p><p><b>　?。?） 原料成分</b

55、></p><p>　　粗氯乙烯溶液，粗氯乙烯含量90%（質(zhì)量比），乙炔含量2%，二氯乙烷含</p><p>　　量2%，水含量6%。</p><p>　?。?） 低沸塔操作條件</p><p>　　操作壓力（表壓）0.55，塔頂溫度30，進(jìn)料板溫度5，塔釜溫度50；回流比5-10，單板壓降0.7，全塔效率30%。 </p>

56、<p>　?。?）高沸塔操作條件</p><p>　　操作壓力（表壓）0.35，塔頂溫度20，進(jìn)料板溫度50，塔釜溫度30；回流比0.2-0.6，單板壓降0.7，全塔效率30%。</p><p><b>　?。?） 精餾要求</b></p><p>　　精氯乙烯含量99.9%（質(zhì)量比），乙炔含量≤0.001%。</p>

57、<p>　　2.1.2 全凝器的物料衡算</p><p><b>　　（1）原料成分</b></p><p>　　粗氯乙烯溶液，其中氯乙烯90%（質(zhì)量比），乙炔2%（質(zhì)量比），二氯乙烷2%（質(zhì)量比），水6%（質(zhì)量比），本次設(shè)計(jì)要聚氯乙烯的年產(chǎn)量為10萬(wàn)噸/年，一年生產(chǎn)時(shí)間為8000h，粗氯乙烯溶液可采用流量為10.2萬(wàn)噸/年，即：102000/8000=

58、12.75。</p><p>　?。?）粗氯乙烯溶液中各組分組成的計(jì)算 </p><p>　　粗氯乙烯溶液流量為12.75，</p><p>　　則： 氯乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%即</p><p>　　乙炔的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%,即 </p><p>　　二氯乙烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%,即</p><p>　　

59、水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%,即</p><p>　　（3）全凝器物料衡算 </p><p><b>　　, </b></p><p><b>　　, </b></p><p>　　故原料液流量F= + + </p><p>　　2.1.3低沸塔的物料衡算</p>

60、<p>　　在低沸塔中，主要進(jìn)行氯乙烯和乙炔的分離，而不考慮二氯乙烷的影響。</p><p>　　低沸塔進(jìn)料的原料液中含有氯乙烯11.475t/h,乙炔0.255t/h,求其質(zhì)量分?jǐn)?shù)：</p><p>　　ω氯乙烯 == 98%</p><p><b>　　ω乙炔 = </b></p><p>　　根據(jù)工藝要求

61、，塔頂餾出液組成99.9%，塔底釜液組成0.1%。為了便于計(jì)算，假設(shè)一次性把乙炔蒸餾完全。</p><p>　?。?）原料液及塔頂，塔底的摩爾分率</p><p>　　乙炔的摩爾質(zhì)量 MA = 26.04 </p><p>　　氯乙烯的摩爾質(zhì)量MB = 62.49</p><p>　　進(jìn)料： </p><p&

62、gt;　　塔頂： </p><p>　　塔底： </p><p>　?。?）原料液及塔頂，塔底的平均摩爾質(zhì)量</p><p><b>　?。?）物料衡算</b></p><p><b>　　原料液處理量： </b></p><p><b>

63、;　　總物料衡算： </b></p><p>　　乙炔的物料衡算： </p><p>　　解出： </p><p><b>　　低沸塔物料衡算</b></p><p>　　低沸塔物料衡算計(jì)算結(jié)果</p><p>　　組分

64、 進(jìn)料F 塔頂D 塔底W</p><p>　　流量 193.0 8.44 185.0 </p><p>　　由圖表可知物料平衡。</p><p>　?。?）低沸塔塔板數(shù)的確定</p><p>　　①乙炔—氯乙烯的汽液相平衡數(shù)<

65、/p><p>　　由化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)查得乙炔，氯乙烯的飽和蒸汽壓如下表；</p><p><b>　　氯乙烯的飽和蒸汽壓</b></p><p>　　氯乙烯 -40 -20 0 20</p><p>　　蒸汽壓 31.54

66、 77.90 164.4 329.5 </p><p><b>　　乙炔的飽和蒸汽壓</b></p><p>　　乙炔 -40 -20 0 20</p><p>　　蒸汽壓 759.2 1486 26

67、35 4347</p><p>　　根據(jù)乙炔，氯乙烯的飽和蒸汽壓，利用泡點(diǎn)方程</p><p>　　計(jì)算出乙炔，氯乙烯的汽液相平衡數(shù)據(jù)如下表：</p><p>　　乙炔，氯乙烯的汽液相平衡數(shù)</p><p>　　溫度T 液相中乙炔的摩爾分?jǐn)?shù) 汽相中乙炔的摩爾分?jǐn)?shù)</p><p>

68、　　-40 0.7125 0.9835</p><p>　　-20 0.3353 0.9059</p><p>　　0 0.1561

69、 0.7479</p><p>　　20 0.0549 0.4338</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)畫(huà)出汽液相平衡圖見(jiàn)附圖。</p><p>　　②求最小回流比和操作回流比</p><p>　　采用圖解法求最小回流比。在圖的對(duì)角線(xiàn)上自e(0.046，0.04

70、6)作垂線(xiàn)即為進(jìn)料線(xiàn)q線(xiàn)，該線(xiàn)與平衡線(xiàn)的交點(diǎn)坐標(biāo)為</p><p><b>　　故最小回流比</b></p><p>　　故取操作回流比為R=6（低沸塔的操作回流比為5~10）</p><p>　　③求精餾塔的氣液相負(fù)荷</p><p><b>　?、芮蟛僮骶€(xiàn)方程</b></p>&l

71、t;p><b>　　精餾段操作線(xiàn)方程：</b></p><p><b>　　提餾段操作線(xiàn)方程：</b></p><p>　　⑤圖解法求理論板層數(shù)</p><p>　　采用圖解法求理論板層數(shù)結(jié)果為：</p><p>　　總理論板層數(shù)NT=6.6</p><p><b

72、>　　進(jìn)料板位置NF=5</b></p><p>　　考慮到乙炔與氯乙烯屬于非同類(lèi)化合物與理想溶液的拉烏爾定律有較大的誤差，故取板效率為30%。</p><p>　　所以：精餾段實(shí)際板層數(shù)N精=4/0.3≈14</p><p>　　提餾段實(shí)際板層數(shù)N提=2.6/0.3≈9</p><p>　?。?）低沸塔其他物性數(shù)據(jù)的計(jì)算&

73、lt;/p><p>　　精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算，以精餾段為例進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　　①操作壓力計(jì)算</b></p><p>　　塔頂操作壓力 PD=101.3+550=651.3</p><p>　　每層塔板壓降=0.7 </p><p><b>　　進(jìn)料板壓力

74、 </b></p><p><b>　　精餾段平均壓力</b></p><p><b>　　②操作溫度的計(jì)算</b></p><p>　　依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過(guò)試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中氯乙烯和乙炔的飽和蒸汽壓由安托尼方程計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：</p><p><b>　　

75、塔頂溫度：=30</b></p><p><b>　　進(jìn)料板溫度：=5</b></p><p><b>　　精餾段平均溫度：</b></p><p><b>　?、燮骄栙|(zhì)量計(jì)算</b></p><p>　　塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p&

76、gt;<b>　　查平衡曲線(xiàn)得 ：</b></p><p>　　進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p><b>　　由圖解理論板得：</b></p><p>　　查平衡曲線(xiàn)得： </p><p>　　精餾段平均摩爾質(zhì)量:</p><p><b>　?、芷骄芏?/p>

77、的計(jì)算</b></p><p><b>　　氣相平均密度的計(jì)算</b></p><p>　　由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算：</p><p><b>　　液相平均密度的計(jì)算</b></p><p>　　液相平均密度依據(jù)下式計(jì)算：</p><p>　　塔頂液相平均密度的計(jì)算

78、:</p><p>　　由,查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： </p><p>　　進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算:</p><p>　　由, 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： </p><p>　　進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率：</p><p>　　精餾段液相平均密度：</p><p><

79、b>　　3 </b></p><p>　　⑤液相平均表面張力的計(jì)算</p><p>　　液相平均表面張力依據(jù)下式計(jì)算：</p><p>　　塔頂液相平均表面張力的計(jì)算:</p><p>　　由,查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><p><b>　　, </b><

80、;/p><p>　　進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算:</p><p>　　由, 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><p>　　精餾段液相平均表面張力:</p><p>　　⑥液體平均黏度的計(jì)算</p><p>　　液體平均黏度依據(jù)下式計(jì)算：</p><p>　　塔頂液相平均黏度的計(jì)算：</p&

81、gt;<p>　　由,查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><p><b>　　解得：</b></p><p>　　進(jìn)料板液相平均黏度的計(jì)算：</p><p>　　由, 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><p><b>　　解得：</b></p><p>　　精

82、餾段液相平均黏度：</p><p>　　（6）低沸塔精餾塔的塔體工藝尺寸的計(jì)算</p><p><b>　?、偎降挠?jì)算</b></p><p>　　精餾段的氣，液相體積流率為：</p><p><b>　　由</b></p><p>　　式中計(jì)算，其中由化工設(shè)計(jì)書(shū)查取，&l

83、t;/p><p><b>　　圖的橫坐標(biāo)為：</b></p><p>　　取板間距，板上液層高度則：</p><p>　　由化工設(shè)計(jì)書(shū)查取，得：</p><p><b>　　=0.064</b></p><p>　　由化工設(shè)計(jì)書(shū)取安全系數(shù)為0.75，則空塔氣速為：</p&g

84、t;<p>　　由化工設(shè)計(jì)書(shū),按照標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為D=0.7m</p><p><b>　　塔截面積為</b></p><p><b>　　實(shí)際空塔氣速為：</b></p><p>　　②精餾塔有效高度計(jì)算</p><p><b>　　精餾段有效高度為：</b>&

85、lt;/p><p><b>　　提餾段有效高度為：</b></p><p>　　故精餾塔的有效高度為</p><p>　?。?）低沸塔塔板主要工藝尺寸的計(jì)算</p><p><b>　?、僖缌餮b置計(jì)算</b></p><p>　　因塔徑D=0.7m，可選用單溢流弓形降液管，采用凹

86、形受液盤(pán)。</p><p><b>　　各項(xiàng)計(jì)算如下：</b></p><p><b>　　堰長(zhǎng)LW</b></p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　溢流堰高度</b></p><p><b&

87、gt;　　由 </b></p><p>　　選用平直堰，堰上液層高度hOW由由化工設(shè)計(jì)書(shū)式</p><p><b>　　近似取E=1,則</b></p><p><b>　　取板上清液層高度</b></p><p><b>　　故 </b></p>

88、<p>　　弓形降液管寬度和截面積</p><p>　　由 由化工設(shè)計(jì)書(shū)得</p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　故 </b></p><p>　　驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即</p><p><b>　　故降液管設(shè)計(jì)

89、合理。</b></p><p><b>　　降液管底隙高度</b></p><p><b>　　由化工設(shè)計(jì)書(shū)取</b></p><p><b>　　則：</b></p><p>　　故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。</p><p>　　由化工設(shè)計(jì)書(shū)

90、選用平受液盤(pán)，深度.</p><p><b>　?、谒宀贾?lt;/b></p><p><b>　　塔板的分塊</b></p><p>　　由化工設(shè)計(jì)書(shū)，因故塔板采用整塊式。</p><p><b>　　邊緣區(qū)寬度確定</b></p><p><b&

91、gt;　　由化工設(shè)計(jì)書(shū)，取</b></p><p><b>　　開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算</b></p><p>　　開(kāi)孔區(qū)面積由化工設(shè)計(jì)書(shū)式</p><p><b>　　其中 </b></p><p>　　故 </p><p><b>　　篩孔

92、計(jì)算及其排列</b></p><p>　　由化工設(shè)計(jì)書(shū),可選用碳鋼板，取篩孔直徑. 篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為：</p><p>　　由化工設(shè)計(jì)書(shū),篩孔數(shù)目n為：</p><p>　　由化工設(shè)計(jì)書(shū),開(kāi)孔率為：</p><p>　　氣體通過(guò)閥孔的氣速為：</p><p>　?。?）低沸塔接管的選型&l

93、t;/p><p><b>　?、龠M(jìn)料管的選型計(jì)算</b></p><p><b>　　進(jìn)料流量</b></p><p><b>　　進(jìn)料的平均摩爾質(zhì)量</b></p><p><b>　　進(jìn)料的平均密度 </b></p><p><

94、;b>　　由化工原理書(shū)得：</b></p><p>　　一般液體流速為， 氣體流速為</p><p>　　由 取</p><p><b>　　則</b></p><p>　　由化工原理書(shū)附錄二十一中查普通無(wú)縫鋼管的選用細(xì)則，確定選用：</p&

95、gt;<p><b>　　， 其內(nèi)徑為</b></p><p>　?、谒敋怏w進(jìn)入冷凝管的選型計(jì)算</p><p><b>　　塔頂氣體流量</b></p><p>　　塔頂氣體的平均摩爾質(zhì)量</p><p>　　由,查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： </p>

96、;<p>　　塔頂氣體的平均密度 </p><p><b>　　由化工原理書(shū)得：</b></p><p>　　一般液體流速為， 氣體流速為 由</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　則</b>

97、</p><p>　　由化工原理書(shū)附錄二十一中查普通無(wú)縫鋼管的選用細(xì)則，確定選用：</p><p>　　， 其內(nèi)徑為③塔頂回流管的選型計(jì)算</p><p><b>　　塔頂回流量</b></p><p>　　塔頂回流的平均摩爾質(zhì)量 </p><p>　　塔頂回流的平均密度 </p&

98、gt;<p><b>　　由化工原理書(shū)得：</b></p><p>　　一般液體流速為， 氣體流速為</p><p>　　由 取</p><p><b>　　則</b></p><p>　　由化工原理書(shū)附錄二十一中查普通無(wú)縫

99、鋼管的選用細(xì)則，確定選用：</p><p><b>　　， 其內(nèi)徑為</b></p><p>　?、芩壮鲆汗軓降拇_定</p><p><b>　　塔底出液量</b></p><p>　　塔底出液的平均摩爾質(zhì)量</p><p>　　由于塔底出液含有的氯乙烯，塔底出液的平均

100、密度近似為氯乙烯在的密度。查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： </p><p>　　塔底出液的平均密度 </p><p><b>　　由化工原理書(shū)得：</b></p><p>　　一般液體流速為， 氣體流速為</p><p><b>　　取</b></p><p><b&

101、gt;　　則</b></p><p>　　由化工原理書(shū)附錄二十一中查普通無(wú)縫鋼管的選用細(xì)則，確定選用：</p><p><b>　　， 其內(nèi)徑為</b></p><p>　?、菟渍羝M(jìn)料管的選型計(jì)算</p><p><b>　　塔底蒸汽流量</b></p><p

102、>　　塔底蒸汽的平均摩爾質(zhì)量</p><p>　　塔底蒸汽的平均密度 </p><p><b>　　由化工原理書(shū)得：</b></p><p>　　一般液體流速為， 氣體流速為 由</p><p><b>　　取</b></p><p>

103、;<b>　　則</b></p><p>　　由化工原理書(shū)附錄二十一中查普通無(wú)縫鋼管的選用細(xì)則，確定選用：</p><p><b>　　， 其內(nèi)徑為</b></p><p>　　2.1.4高沸塔的物料衡算</p><p>　　在高沸塔中，主要進(jìn)行氯乙烯和二氯乙烷的分離。進(jìn)料的原料液中含有氯乙烯,二

104、氯乙烷，原料液中氯乙烯和二氯乙烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：</p><p><b>　　ω氯乙烯 =</b></p><p><b>　　ω二氯乙烷 = </b></p><p>　　根據(jù)工藝要求，塔頂餾出液組成99.9%，塔底釜液組成0.1%，為了計(jì)算方便，假定氯乙烯一次性蒸餾完全。</p><p>　　（1

105、）原料液及塔頂，塔底的摩爾分率</p><p><b>　　氯乙烯的摩爾質(zhì)量</b></p><p><b>　　二氯乙烷的摩爾質(zhì)量</b></p><p><b>　　進(jìn)料： </b></p><p><b>　　塔頂： </b></p

106、><p>　　塔底： =0.00144</p><p>　?。?）原料液及塔頂，塔底的平均摩爾質(zhì)量</p><p><b>　?。?）物料衡算</b></p><p><b>　　原料液處理量：</b></p><p><b>　　總物料衡算：</b>

107、;</p><p><b>　　氯乙烯的物料衡算：</b></p><p><b>　　解出：</b></p><p><b>　　高沸塔物料衡算</b></p><p>　　————————————————————————————————</p><p&g

108、t;　　組分 進(jìn)料F 塔頂D 塔底W</p><p>　　———————————————————————————————</p><p>　　流量 182.3 180 2.28</p><p>　　表4.1 高沸塔物料衡算計(jì)算結(jié)果</p>

109、;<p>　　由圖表可知物料平衡。</p><p>　　（4）高沸塔塔板數(shù)的確定</p><p>　?、俾纫蚁纫彝榈钠合嗥胶鈹?shù)</p><p>　　由化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)查得氯乙烯，二氯乙烷的飽和蒸汽壓如下表所示：</p><p>　　表4.2氯乙烯的飽和蒸汽壓</p><p>　　氯乙烯

110、 40℃ 60℃ 80℃ 100℃</p><p>　　蒸汽壓 </p><p>　　表4.3 二氯乙烷的飽和蒸汽壓</p><p>　　二氯乙烷 40℃ 60℃ 80℃ 1

111、00℃</p><p>　　蒸汽壓 </p><p>　　根據(jù)氯乙烯，二氯乙烷的飽和蒸汽壓，利用泡點(diǎn)方程</p><p>　　計(jì)算出氯乙烯，二氯乙烷的汽液相平衡數(shù)據(jù)如下表：</p><p>　　表4.4氯乙烯，二氯乙烷的汽液相平衡數(shù)</p><p>　　溫度℃

112、 液相中氯乙烯的摩爾分?jǐn)?shù) 汽相中氯乙烯的摩爾分?jǐn)?shù)</p><p>　　40 0.5563 0.9301</p><p>　　60 0.2803 0.7723</p><p>　　80

113、 0.1130 0.4830</p><p>　　100 0.0010 0.0061</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)畫(huà)出汽液相平衡圖見(jiàn)附圖。</p><p>　　②求最小回流比和操作回流比</p

114、><p>　　采用圖解法求最小回流比。在圖的對(duì)角線(xiàn)上自作垂線(xiàn)ef即為進(jìn)料線(xiàn)線(xiàn)，該線(xiàn)與平衡線(xiàn)的交點(diǎn)坐標(biāo)為：</p><p><b>　　故最小回流比</b></p><p>　　故取操作回流比為（高沸塔的操作回流比為0.2~0.6）</p><p>　?、矍缶s塔的氣液相負(fù)荷</p><p><b

115、>　?、芮蟛僮骶€(xiàn)方程</b></p><p><b>　　精餾段操作線(xiàn)方程：</b></p><p><b>　　提餾段操作線(xiàn)方程：</b></p><p>　　⑤圖解法求理論板層數(shù)</p><p>　　采用圖解法求理論板層數(shù)結(jié)果為：</p><p>　　總

116、理論板層數(shù)NT=6.6</p><p><b>　　進(jìn)料板位置NF=2</b></p><p><b>　　實(shí)際板層數(shù)的求取</b></p><p>　　考慮到二氯乙烷與氯乙烯屬于非同類(lèi)化合物與理想溶液的拉烏爾定律有較大的誤差，故取板效率為30%。</p><p>　　所以：精餾段實(shí)際板層數(shù)N精=1

117、/0.3≈4</p><p>　　提餾段實(shí)際板層數(shù)N提=5.6/0.3≈19</p><p>　?。?）高沸塔其他物性數(shù)據(jù)的計(jì)算</p><p>　　精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算，以精餾段為例進(jìn)行計(jì)算：</p><p><b>　?、俨僮鲏毫τ?jì)算</b></p><p><b>

118、　　塔頂操作壓力 </b></p><p><b>　　每層塔板壓降</b></p><p><b>　　進(jìn)料板壓力</b></p><p><b>　　精餾段平均壓力</b></p><p><b>　?、诓僮鳒囟鹊挠?jì)算</b></p&

119、gt;<p>　　依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過(guò)試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中氯乙烯和二氯乙烷的飽和蒸汽壓由安托尼方程計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：</p><p><b>　　塔頂溫度：℃</b></p><p><b>　　進(jìn)料板溫度：℃</b></p><p><b>　　精餾段平均溫度：℃</b>

120、;</p><p><b>　?、燮骄栙|(zhì)量計(jì)算</b></p><p>　　塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：</p><p><b>　?。?</b></p><p><b>　　查平衡曲線(xiàn)得 </b></p><p>　　進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：</

121、p><p><b>　　由圖解理論板得：</b></p><p><b>　　查平衡曲線(xiàn)得：</b></p><p>　　精餾段平均摩爾質(zhì)量:</p><p><b>　　④平均密度的計(jì)算</b></p><p><b>　　氣相平均密度的計(jì)算&l

122、t;/b></p><p>　　由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算：</p><p><b>　　液相平均密度的計(jì)算</b></p><p>　　液相平均密度依據(jù)下式計(jì)算：</p><p>　　塔頂液相平均密度的計(jì)算</p><p>　　由℃, 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><

123、p>　　進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算::</p><p>　　由℃, 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><p>　　進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率：</p><p>　　精餾段液相平均密度：</p><p>　?、菀合嗥骄砻鎻埩Φ挠?jì)算</p><p>　　液相平均表面張力依據(jù)下式計(jì)算：</p><p&

124、gt;　　塔頂液相平均表面張力的計(jì)算:</p><p>　　由℃, 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><p><b>　　, </b></p><p>　　進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算:</p><p>　　由℃, 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><p><b>

125、　　, </b></p><p>　　精餾段液相平均表面張力:</p><p>　?。?）高沸塔精餾塔的塔體工藝尺寸的計(jì)算</p><p><b>　?、偎降挠?jì)算</b></p><p>　　精餾段的氣，液相體積流率為：</p><p><b>　　由</b&