化工毕业设计范例资料(3)

和二氯乙烷裂解法组合而成。所以严密地讲，这两种方法的氧氯化反应仅是用来制造二氯乙烷，而不是直接制造出氯乙烯。其过程是将氯化氢氧化和乙烯的氯化同时在一个过程中进行。它们都是以下式反应为基础的：

2C2H4 + 4HCl + O22C2H4Cl2 + 2H2O

这个反应需要在触媒的存在下进行。一般作为氧氯化反应的触媒，以持有可变原子价的金属氯化物最为有效。实际使用的触媒，以二价铜盐(氯化铜、硫酸铜)为主体，见碱金属和碱土金属盐类(氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸氢钠、硫酸钠)等作为助触媒，此外还加入稀土金属盐类作为第三成份构成复合触媒。加入助触媒的目的用以提高氯的吸收能力和二氯乙烷的选择率，抑制乙烯的燃烧反应和触媒的升华或中毒。加入稀土元素则使之具有低温活性，以改善触媒对温度的依赖性，从而延长设备和载体的寿命。

在触媒作用下的氧氯化反应机理如下：

C2H4 + 2CuCl2 Cu2Cl2 + 3/2O2CuOCuCl2 + 2HCl

Cu2Cl2 + C2H4Cl2

CuOCuCl2

2CuCl2 + H2O

C2H4 + HCl + 1/2OC2H4Cl2 + H2O

触媒裁体一般使用多孔性氧化铝、氧化镁、二氧化硅和硅藻土等。 反应器的形式很多，一般有固定床、移动床和流化床。另外也有流化床与固定床的组合形式或者是以液相法来进行氧氯化反应的，各种形式的反应条件和经济效果也大不相同。

至于一步氧氯化法则是近年来最新的一种氯乙烯生产方法。其特点是工艺过程特别简单，在资源利用、动力消耗和经济上更为合理。但技术和设备条件要求很高，需要纯度较高的乙烯和特殊的催化剂。

2.2.5 乙烷法

为了获得更充足的原料和更廉价的氯乙烯，当前各国正在积极研究以乙烷为原料制取氯乙烯的方法。其途径如下： (1)、乙烷直接氯化：

将饱和碳氢化合物在不稳定的温度范围内，例如在1000℃下与氯气反应，可生成相当量的氯乙烯。反应式为：

C2H6 + 2Cl2

C2H3Cl + +3HCl

(2)、乙烷氧氯化： 反应式为：

2C2H6 + Cl2 + 3/2O2

2C2H3Cl + 3H2O

目前这些方法仅处于实验阶段，工业化方法尚未完成。

综上所述，氯乙烯的制造方法是多种多样的。事实上还不仅所列举的那些，以各种不同的原科、不同的基本方法，通过不同途径的组合，仍可以得出各式各样的合成路线。当前，氯乙烯的生产路线不下十多种，每种方法各有优缺点。而生产方法的选择，首先要取决于地区的资源、工艺过程的繁简、设备情况和过程的经济性，同时也取决于各种方法技术条件的成熟程度和现实的可能性。从目前进展看，乙炔法和乙烯法成本差不多，但从长久来讲，乙炔法是敌不过乙烯法的，尤其是在石油工业日益发展的形势下，可见通过石油热裂获得大量乙烯，这时采用乙烯法就更为有利。

2.3 工艺流程简述

含有未反应的乙炔、氯化氢、升华的汞蒸汽及副反应合成的高沸物等杂质的合成气，由二段合成气总管自上而下进入装有活性碳的脱汞器（D-301），用活性碳吸附合成气中的汞蒸汽。来自脱汞器（D-301）的合成气进入上层是筛板、下层是填料的水洗塔(T-301)，中部用水洗塔进酸泵(P-301)输送来的稀盐酸进行吸收氯化氢气体，上层筛板计量加入生产水吸收残余的氯化氢使合成气得道进一步的净化，净化后夹带着少量盐酸雾的合成气由水洗塔上部出来。水和稀酸吸收氯化氢后生产出的盐酸进入稀酸储槽(V-302)，再由水洗塔进酸泵(P-301)返回水洗塔(T-301)进行循环吸收合成气体中的氯化氢。

由水洗塔(T-301)顶部出来含有少量氯化氢雾的合成气由底部进入碱洗塔(T-302)，与塔顶经碱循环泵(P-302)加压计量的碱液进行中和，从碱洗塔上部出来的中性粗氯乙烯合成气一部分送VCM气柜(V-305)，一部分去机前冷却器

(E-301)。循环碱液由底部流回碱循环槽(V-303)，在由碱循环泵(P-302)循环使用。VCM气柜或由碱洗塔而来的粗氯乙烯气体进入机前冷却器(E-301)与5℃冷冻水进行间接换热降温，冷凝脱一部分水后，以正压低温状态进入氯乙烯压缩机(C-301)经压缩后高温高压的氯乙烯气体，经机后冷却器(E-302)与循环水进行换热降温，进一步脱水.由机后冷却器(E-302)而来的粗VCM气体，进入全凝器(E-303)，使VCM几乎全部冷凝液化，不凝气体（主要为惰性气体）进入尾凝器（E-304），然后再进入低沸塔冷凝器（E-306）.全凝器的冷凝液体VCM进入粗氯乙烯缓冲罐(V-306)利用水和VCM的密度差连续分层脱除水分，然后进入粗氯乙烯固碱干燥器（D-302）利用固碱的吸水性进一步脱除氯乙烯中的水分，使粗氯乙烯得到进一步干燥。

干燥后的粗氯乙烯连续进入低沸塔(T-303)，低沸塔底部的低沸塔再沸器(E-305)借循环热水间接换热，将VCM液体中的低沸物(主要是C2H2)蒸出。塔釜（再沸器）蒸出的气相沿逐层塔板而上，在逐块塔板上与向下的液体接触，进行热量和质量交换，使液相中的低沸点组分得以气化蒸出，气相中的高沸点组分VCM得以冷凝，二相流体均得到逐级提纯，最后进入低沸塔顶冷凝器（E-306）以5℃冷冻水降温液化，凝液进入低沸塔回流罐(V-307),低沸塔顶冷凝器出来的不凝气体进入尾气回收系统，回收VCM单体，凝液由底部流入低沸塔回流罐(V-307)。低沸塔塔底的VCM连续送至高沸塔(T-304)。含有高沸物的氯乙烯液体连续进入高沸塔中部，高沸塔底部液体中的轻组分VC被高沸塔再沸器(E-308)以热水加热气化而上升与下降的液体在逐层塔板上充分接触进行传质和传热过程，上升气相中的重组分被液化，下降液相的轻组分被汽化上升，进入精馏段再与回流液体在精馏段塔板上进行冷凝蒸发，使物料得以充分的分离提纯，直至在塔顶出口获得极高的VC气体,经成品冷凝器(E-307)以冷冻水液化为液体进入高沸塔回流罐(V-308)，一小部分计量回流至高沸塔(T-304)，绝大部分进入氯乙烯成品球罐 (V-310)供聚合使用。高沸塔塔底以二氯乙烷为主的高沸点物质，进入蒸出塔（T-305）,塔顶蒸汽进入蒸出塔冷凝器（E-310），冷凝后部分回流。塔釜出料一部分进入再沸器（E-309）加热成蒸汽进入蒸出塔（T-305），一部分进入二氯乙烷贮槽（V-309）作为二氯乙烷成品。

第三章 物料衡算

3.1 已知条件

（1）、进料组成如表3-1 表3-1：

序号 1 2 3 4 5

组成 乙炔 氯乙烯 乙醛 二氯乙烷

水

摩尔分数 0.0000076 0.9784 0.000575 0.005382 0.0136

（2）、进料P=5atm t=40℃ 塔顶 p=4atm t=26℃

塔底P=5.3atm t=52℃

3.2 计算方法和计算机程序框图

3.2.1、计算方法

采用清晰分割方法建立数学模型：

F D W

L

L

L

F Zi D Yi W

i 1

i 1

i 1

Xi

L

i 1L

Yi 1 YHXi 1 X

1

i 1

L

Z xFi

式中：Y xDi

X xWi

L

F( Zi X

L

)

由数学模型可得：D

i 1

1 YH YL

若i L,则Yi FZi/Di,Xi 0;； 若i L,则Yi (FZL WXL)/D； 若i H,则YH (FZH DYH)/W； 若i H，则Yi 0,XH FZi/W；

3.2.2计算机程序框图

计算程序见附件 计算结果如表3-2 表3-2：

摩尔分数 塔顶 塔底

乙炔 7.846E-06

氯乙烯 0.99994 0.3144

乙醛 5.215E-05 0.01878

二氯乙烷

0 0.17129

水 0 0.4328

轻关键组分：氯乙烯 重关键组 …… 此处隐藏：3067字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……