聚乙烯生产工艺设计

专业课程设计题目：年产30万吨聚氯乙烯的生产工艺设计院部：化学化工学院专业：材料化学班级：1101学号：201106200129学生姓名：王礼银导师姓名：李谷才完成日期：2014年7月5日课程设计任务书院部：化学化工学院专业：材料化学班级：1101姓名：王礼银同组人员姓名：一．课程设计题目：聚氯乙烯的生产工艺设计二．课程设计内容及设计要求：1、对目标设备进行综述；2、目标设备生产原料选择；3、设计合理的技术参数；4、绘制目标设备结构示意图；5、编制设计说明书。三．课程设计时间安排：6月22日至7月5日第18周：查阅文献、拟定设计方案。第19周：制定设计方案，编制设计说明书。四．主要参考资料：[1]米镇涛.化学工艺学[M].北京:化学工业出版社,2005年.[2]韩冬冰.化工工艺学[M].中国石化出版社，1997年.[3]周志华．尹华杰．化工设备设计基础．[M]．化学工业出版社,1996年.[4]张濂．许志美．化学反映器分析[M]．化学工业出版社,2005年.指导教师：李谷才教研室主任：黄先威院教学院长：2014年6月21日材料化学专业课程设计2目录1引言............................................................................................................................12年产30万吨聚氯乙烯生产工艺设计.......................................................................22.1氯乙烯单体的合成路线..........................................................................................22.1.1联合法...................................................................................错误!未定义书签。2.2聚氯乙烯工艺设计..................................................................................................52.2.1乙炔工段..............................................................................错误!未定义书签。2.2.2氯化氢工段...........................................................................................................22.2.3氯乙烯工序...........................................................................................................32.2.4聚合工序...............................................................................错误!未定义书签。2.2.5压缩冷凝回收......................................................................................................52.2.6离心干燥及包装...................................................................错误!未定义书签。2.3物料衡算及设备选择.............................................................................................52.3.1物料衡算...............................................................................................................52.3.2生产设备...............................................................................................................62.4生产过程要求与措施..............................................................................................72.4.1厂内的防火防爆...................................................................................................72.4.2厂内的照明及保暖...............................................................................................72.4.3防静电防雷措施...................................................................................................82.5三废的处理..............................................................................................................83总结..........................................................................................................................10参考文献......................................................................................................................11材料化学专业课程设计11引言聚氯乙烯(PVC)是5大通用塑料之一,具有耐腐蚀、电绝缘、阻燃性和机械强度高等优异性能,广泛用于工农业及日常生活等各个领域,尤其是近年来建筑市场对PVC产品的巨大需求,使其成为具备相当竞争力的一个塑料品种。PVC糊树脂自20世纪30年代开发以来,已有近70年的历史。目前全世界PVC糊树脂总生产能力约200万t/a,其中,西欧是PVC糊树脂生产厂家最多、产量最大的地区。我国聚氯乙烯工业起步于于50年代，仅次于酚醛树脂是最早工业化生产的热塑性树脂，第一个PVC装置于1958年在锦西化工厂建成投产，生产能力为3000吨／年。此后全国各地的PVC装置相继建成投产，到目前为止，我国有PVC树脂生产企业80余家，遍布全国29个省、市、自治区，总生产能力达220万吨／年70~75万t/a。PVC树脂在我国塑料工业中具有举足轻重的地位，同时PVC作为氯碱工业中最大的有机耗氯产品，对维持氯碱工业的氯碱平衡具有极其重要的作[1]。本设计为年产量30万吨聚氯乙烯车间聚合工段工艺。本次设计采用了氯乙烯单体悬浮聚合工艺。介绍了PVC的聚合工艺，建厂的有关事项及合成聚氯乙烯的流程和设备，对整个生产工艺做出了详细的叙述。材料化学专业课程设计22年产30万吨聚氯乙烯生产工艺设计2.1氯乙烯单体的合成路线2.1.1联合法以乙烯和氯化氢和乙炔反应,相比乙烯和氯气反应来说,提高了氯乙烯的生产能力,而且减少了氯资源的浪费和减少了坏境的污染。物料平衡式为:CH2=CH2+CH≡CH+Cl22CH2=CH2Cl2.2聚氯乙烯工艺设计2.2.1乙炔工段(1)发生。经破碎好的电石装进电石吊斗，推到提升口，由电动葫芦吊到三楼，送到发生器加料贮存，用N2置换其中的乙炔气后，电石在继续通N2的情况下，经第一贮斗碟伐放入第二贮斗，第二贮斗电石经过电磁振动加料器加入发生器内。电石在发生器内遇水产生乙炔气，从发生器顶部逸出，电石水解时放出大量的热，可借连续加入发生器内的水来维持发生器温度，电石水解之后电石渣浆从溢流管不断排除，以维持发生器液面，渣浆从排泄口排到地沟，流到沉淀池集中处理，顶部逸出的乙炔气体经喷淋冷却后，分别进入气柜或水环压缩机。(2)清净。由发生器送来并经冷却的乙炔气，经水环压缩机加压到0.05~0.1Mpa左右，进入第一、第二清净塔，NaOCl溶液由泵打到第二清净塔顶，从塔底流出再由泵打至第一清净塔顶。器塔底流出的废NaOCl溶液与冷却塔出来的废水回至废水贮槽，用泵打到发生器作为补充用水。经清净后的乙炔气带有酸性[2]，进入中和塔用碱液除去，中和塔出来的乙炔气进入二台串联的列管冷凝器除去大量水分后，送氯乙烯工序。2.2.2氯化氢工段原料氢气由电解装置输氢泵送来，经过氢气气柜缓冲及阻火器，进入钢制合成炉底部的燃烧器点火燃烧。原料氯气由电解装置氯干燥送来经缓冲器后按一定的摩尔比[H2:Cl2=(1.05～1.1):1]进入合成炉灯头的内管，由下二上经石英灯头上的斜孔均匀地和外套管的氢气混合燃烧。燃烧时火焰温度达到2000℃左右，并发出热和光，正常火焰呈青白色。合成后的氯化氢气体，借炉身和夹套冷却水或散热翅片散热，到炉顶出口，温度降到100～150℃，再进入上盖带冷却水箱的石墨冷材料化学专业课程设计3却器，用冷却水将氯化氢气体冷却到40～50℃左右，由下底盖排出，经阀门控制进入缓冲器，再送人串联的石墨冷却器，用-25℃左右的冷冻盐水，将气体冷却到-12℃～-18℃后，进入酸雾分离器，气体中夹带的40%盐酸雾沫由分离器内的有机硅玻璃棉捕集，冷凝酸排入酸贮槽。分离器出口的干燥氯化氢气体经缓冲器进入纳氏泵压缩，借泵内浓度93%以上的硫酸作液封和润滑。硫酸随氯化氢排至气液分离器，自下部流入盘管冷却器，经水冷却后循环吸入纳氏泵[3]；分离器出口的干燥氯化氢经缓冲器送至氯乙烯合成装置。2.2.3氯乙烯工序(1)混合脱水工序。由乙炔工段送来的粗乙炔气经砂封与来自HCL工序的HCL经缓冲罐通过孔板流量计调节配比在混合器内充分混合，进入石墨冷却器内在﹣35℃盐水下进行冷却到﹣14℃±2℃，C2H2、HCL混合气体在此温度下，部分水份以40%左右的酸雾析出，部分酸雾夹带于气相中进入多筒过滤器，由含氟硅油棉捕集分离。然后，经二台石墨预热器预热后进入转化器[4]。(2)合成转化。干燥、预热后的混合气从转化器上部进入，通过列管中装填的吸附于活性炭上的HgCl2触媒转化为粗氯乙烯，转化过程反应放热则通过热水循环泵循环的热水移去。粗氯乙烯在高温下带逸的HgCl2升华物在填装活性炭的吸附器中脱除，然后进入精馏系统。(3)水洗、碱洗、氯乙烯压缩。除贡后的粗氯乙烯进入三合一水洗组合塔，经碱洗塔，出去残余的微量HCL后进入VC气柜或经机前冷却器，出去部分夹带液，经螺杆压缩机加压到0.5~0.6MPa（表压），经机后冷却器除去夹带水和油后，送精馏。(4)精馏。由单压缩机出来的粗氯乙烯气体进入全凝器，使大部分冷凝液化经低沸加料贮槽，进入低沸塔，未凝聚气体进入尾气冷凝器，其冷凝液全部进入低沸塔。低沸塔釜加热器将冷凝液中低沸物蒸出，经塔顶冷凝器用7℃水或者5℃水控制回流比后，由塔顶汇入尾气冷凝器处理，塔釜粗氯乙烯进入高沸塔，尾气冷凝器未冷凝的气体经变压吸附回收大部分氯乙烯和乙炔后，