30万吨/a聚氯乙烯工厂-乙烯氯化工段工艺设计
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- 郭宏涛毕业设计论文 摘要
本设计为年产量为30万t/a聚氯乙烯的乙烯氯化工段工艺设计，主要采用乙烯平衡氧氯化法生产聚氯乙烯的中间产物——1,2-二氯乙烷。本文主要对物料衡算、能量衡算的工艺计算，以及对精馏塔的塔高、塔径与壁厚的机械设计计算。对物料管径、换热器、泵和储罐进行设计选型。设计图有：物料流程图、装配图、管道及仪表流程图、设备条件图和设备布置图。
关键词：乙烯氯化 平衡氧氯化法 二氯乙烷 机械设计
Abstract
This design for the annual production is 30t/a PVC Vinyl chloride process design section.This design mainly adopts ethylene balanced oxychlorination producing polyvinyl chloride intermediates of 1,2-dichloroethane. In this design, the calculation of material balance, energy balance and the mechanical design of tower height, tower diameter and wall thickness of the distillation tower are calculated.. Design and selection of material diameter, heat exchanger, pump and tank. Design chart: material flow chart, assembly plan, piping and instrumentation flow chart, equipment condition diagram and equipment layout plan.
目录
1 引言 1
2 工艺设计简介 1
2.1 乙烯氯化的生产工艺 1
2.2 本设计拟采用的工艺 2
2.3 工艺路线选择 3
2.4 工艺流程简图 4
3 设计规模与生产制度 5
4 原料与产品的理化性质 5
5 工艺设计与计算 6
5.1 物料衡算 6
5.2 热量衡算 12
6 精馏塔塔板计算 30
6.1 轻组分脱除塔 30
6.2 重组分塔 33
6.3 塔径的计算： 35
6.4 塔高计算 42
6.5 壁厚计算 43
7 其他设备的选择 47
7.1 废气储槽的计算与选型 47
7.2 重组分塔废液储槽的计算与选型 48
7.3 换热器设计 48
7.4 主物流管管径计算 51
7.5 直接氯化反应器 54
7.6 氧氯化反应器 54
8 产品储罐设计 54
9 泵的设计 58
9.1 气液分离器到混合器轻组分塔间泵 58
9.2 轻组分塔与重组分塔间泵的设计 59
三废处理 61
总 结 62
致 谢 62
参 考 文 献 63
1 引言
乙烯氯化所生产的产品氯乙烯主要的用途是来合成聚氯乙烯。我国聚氯乙烯的生产开发是在1950年开始的,传统的氯乙烯生产主要有乙烯法和乙炔法（电石法）2种工艺，而我国氯乙烯的生产很多是采用电石法工艺。我国的塑料品种中聚氯乙烯的发展相对来说较早,聚氯乙烯在国民经济的很多领域都有应用。在国内，一些聚氯乙烯生产厂家主要采取进口氯乙烯(VCM)或二氯乙烷(EDC)来生产聚氯乙烯。我国聚氯乙烯生产仍然采用电石法，这也是国内厂家产PVC的主要方法。PVC 的产量是衡量氯碱工业和化学建材的重要指标之一。在国家政策的大力支持下,我国的氯碱工业及聚氯乙烯工业飞速发展。
2 工艺设计简介
2.1 乙烯氯化的生产工艺
聚氯乙烯产工艺在经过长时间的工业化生产和工艺技术改造之后,形成了电石乙炔法、二氯乙烷法、氧氯化法三种工艺。平衡氧氯化工艺基本上是目前世界上最先进的聚氯乙烯生产工艺。下面对这三种工艺的方法原理以及各自的优缺点进行简单的介绍和分析。
1. 电石乙炔法
在我国电石乙炔法是最早生产氯乙烯的方法。电石乙炔法的原料是以乙炔和氯化氢为主, 催化剂为HgCl2的加成反应, 从而生成氯乙烯。具体过程为：首先电石与水反应产生乙炔，除去杂质之后与氯化氢混合、干燥再进入转化器。反应管中装有HgCl2催化剂，在常压下进行反应且该反应为放热反应。其反应过程如下：
C2H2+HCl→C2H3Cl
乙炔经过精制与氯化氢混合、干燥后进入列管式反应器, 在180-200℃的常压下反应,生成氯乙烯,它的副产物1,1一二氯乙烷,乙烯基乙炔、二氯乙烯和三氯乙烷等。乙炔的转化率90% , 氯乙烯的收率95% 以上。
优点：工艺成熟，反应条件温和，设备简单，副产物少，投资低，产率高。
缺点：该工艺是以电石为原料，需要消耗大量的能量导致目标产物的成本升高。...
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