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1、衢州学院2012届毕业设计第1章 绪论1.1 聚氯乙烯生产的国内外发展概论及意义聚氯乙烯(PVC)是乙烯基聚合物中最重要的一类，也是最早工业化的塑料品种之一。可通过模压、层合、注塑、压延、吹塑中空等方式进行加工，而且具有较好的机械性能、耐化学腐蚀性和难燃性等特点，以其低廉的价格和非常突出的性能而广泛的用于生产板材、门窗、管道和阀门等硬制品，也用于生产造革、薄膜、电线电缆等软制品。近年来，尽管在发达国家受到来自环保等多方面的压力，但世界对它的总需求仍出现稳定的增长态势。1992年，世界生产能力约为二千二百万吨，需求量为1900万吨；2002年世界总产能约为三千四百万吨，需求量约为二千八百万吨；2
2、009年世界生产能力已上升到约为三千九百万吨，需求量约为三千七百万吨；2010年世界生产能力为4300万吨，需求量4200万吨。尽管目前世界对PVC的生产和试用存在许多争议，特别在欧洲，对 PVC生产和制品的环保制约政策越来越严厉，但由于性能优良，生产成本低廉，仍具有较强的活力，特别在塑料门窗、塑料管道等建材。我国聚氯乙烯(PVC)工业起步于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1。此后全国各地的PVC装置相继建成投产。PVC由氯乙烯(VCM)聚合而成,工业生产一般采用4种聚合方式：悬浮聚合、本体聚合、乳
3、液聚合（禽微悬浮聚合）、溶液聚合。其中悬浮法PVC(SPVC)树脂产量最高，占80%，其次是乳液法PVC(EPVC),本体法PVC(MPVC)。VCM悬浮聚合是以水为介质，加入VCM、分散剂、引发剂、PH调节剂等，在搅拌和一定温度条件下进行聚合反应；VCM本体聚合仅在VCM和引发剂存在下进行，无分散剂、表面活性剂等助剂，VCM乳液聚合在VCM、引发剂、乳化剂、H2O以及其他助剂存在下进行，而VCM溶液聚合是在VCM、引发剂和溶剂存在下进行，这种方法有溶液回收和残留污染问题，并且生产成本高，该方法已逐渐被悬浮法聚合或乳液法聚合所取代。它是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大塑料品种。PVC和大连商品交
4、易所已推出的LLDPE，郑州商品交易所已推出的PTA一样，均属于三大合成材料家族的成员。随着我国经济的飞速发展和产业结构的不断升级，我国已经成为世界上PVC最大的生产国和消费国，年产值超过六百亿元人民币。PVC市场需求旺盛，缺口较大，国内各PVC生产厂家扩能，已满足市场需求。近年来，原油价格持续上涨，导致乙烯法PVC价格上扬，同时各原因导致美国与欧美国家经济发展缓慢，整个PVC行业利润下降，企业间出现业务重组的动向。由于国内电石价格波动不大，给电石法PVC带来了较大价格空间，因此一批电石法小厂采取扩能或新建。作为聚氯乙烯的单体，氯乙烯的生产制备对聚氯乙烯的生产有着重要影响。50年代前，原料主要
5、是电石乙炔，如今原料在不断改进，在原料的变化中，生产方法也从乙炔法，到联合法，到乙烯氧氯化法，到乙烷氧氯化法，聚合方式在改变，采用悬浮聚合技术，工业卫生方面也改进不少。聚合方法采用复合配方，引发剂现正向高效低毒发展。聚氯乙烯分馏利用低沸塔和高沸塔分离转化器未反应的乙炔及副产物二氯乙烷等，制得高纯度的氯乙烯单体。并根据聚合车间的要求，向聚合车间输送合格的氯乙烯单体。在分馏排空尾气中氯乙烯的回收方面，也在不断改进。不断向高效节能可持续的道路上发展。 根据中国石油和化学工业协会公布的统计数据，2007年中国合成树脂总表观消费量5233万吨，比2006年4697万吨的表观消费提高11.4%，其中产量为
6、3074万吨，进口量为2429万吨，出口量270万吨。2007年国内PVC表观消费量为1027万吨，比2006年的906万吨提高13.3%，其中国内PVC产量972万吨，进口量130万吨，出口量 75万吨。到2007 年底，我国PVC 已实现和在建项目总计产能为1208 万吨，其中电石法已经达到1000 万吨，其余是乙烯法PVC，主要集中在山东、天津、江苏、四川、新疆、浙江、河南、山西等八个省市。预计到2010 年，我国聚氯乙烯产能将达1500 万吨年，消费量将达1100-1200 万吨，产能有所过剩，届时将由进口变为净出口国家。1.2 产品的性质、用途、规格、国家标准1.2.1 氯乙烯的物理
7、性质氯乙烯（）又名乙烯基氯（Vinyl chloride）是一种应用于高分子化工的重要的单体，可由乙烯或乙炔制得。为无色、有醚样气味的气体，易液化。分子量 62.50，沸点-13.4，熔点()-159.8 。微溶于水，溶于乙醇、乙醚。有毒性，长期吸入或接触可致肝癌。与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限422（体积）。在如与醋酸乙烯酯的共聚物，用于制造薄膜、涂料、塑料地板、唱片、短纤维等；又如与偏二氯乙烯的共聚物具有无毒、透明、防腐等特性，可用于制渔网，座垫织物、滤布、包装薄膜等，商品名：莎纶、合成1，1，2-三氯乙烷等。氯乙烯有害物成分含量 CAS No. 氯乙烯99.99% 75-01-4 为p
8、vc单体。主要成分：含量： 纯度99.99%。pH：无意义。相对密度(水=1)：0.91。相对蒸气密度(空气=1)：2.15。饱和蒸气压(kPa)：346.53(25)。燃烧热(kJ/mol)：无资料。临界温度()：142 。临界压力(MPa)：5.60 。辛醇/水分配系数的对数值：1.38 。闪点()：无意义。引燃温度()：415 。爆炸上限%(V/V)：31.0 。爆炸下限%(V/V)：3.6。 1.2.2 氯乙烯的化学性质 与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限422（体积），在压力下更易爆炸，贮运时必须注意容器的密闭及氮封，并应添加少量阻聚剂。燃烧时火焰边缘微绿。可发生加成反应。可发生消去反
9、应。引发剂（如有机的过氧化物或偶氮化合物）作用下发生加聚反应，生成聚氯乙烯（PVC）塑料。还可以与某些不饱和化合物共聚成为改善某些性能的改性品种。工业上用乙炔与氯化氢于汞盐作用下加成，或由乙烯氯化后热解生成氯化氢和氯乙烯、二氯乙烷热裂解等方法制得在如与醋酸乙烯酯的共聚物，用于制造薄膜、涂料、塑料地板、唱片、短纤维等；又如与偏二氯乙烯的共聚物具有无毒、透明、防腐等特性，可用于制渔网，座垫织物、滤布、包装薄膜等，商品名：莎纶、合成1，1，2-三氯乙烷等。1.2.3 产品技术标准 表1-1 GB5761-93序号项目指标级别型号SG1SG2SG3SG4优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等品
10、合格品优等品一等品合格品12345678910粘数，ml/g(或K值）杂质粒子数，个 挥发物（包括水）含量，% 表观密度，g/ml 筛余 0.25mm筛孔物% 0.063mm筛孔“鱼眼”数量，个/400cm 100g树脂的增塑剂吸收量，g 白度（160、10min后）% 水萃取液电导率，S/m残留氯乙烯含量，wpm 156-144(77-75)16 30 900.30 0.40 0.500.45 0.42 0.402.0 2.0 8.090 90 8020 40 -74 - -74 - -8 10 -143-136(74-73)16 30 900.30 0.40 0.500.45 0.42 0
11、.402.0 2.0 8.090 90 8020 40 -74 - - 74 - -8 10 -135-127(72-71)16 30 900.30 0.40 0.500.45 0.42 0.402.0 2.0 8.090 90 8020 40 -74 - -74 - -8 10 -126-119(70-69)16 30 900.30 0.40 0.500.45 0.42 0.402.0 2.0 8.090 90 8020 40 -23 22 - 74 - - -8 10 -106543序号项目指标级别型号SG5SG6SG7SG8优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等
12、品合格品21粘数，ml/g(或K值）杂质粒子数，个 挥发物（包括水）含量，% 表观密度，g/ml 筛余 0.25mm筛孔物% 0.063mm筛孔7“鱼眼”数量，个/400cm 100g树脂的增塑剂吸收量，g 98白度（160、10min后）% 水萃取液电导率，S/m残留氯乙烯含量，wpm 118-107(68-66)16 30 900.40 0.40 0.500.45 0.42 0.402.0 2.0 8.090 90 8020 40 -20 19 -74 - - -8 10 -106-96(65-63)16 30 900.40 0.40 0.500.48 0.45 0.402.0 2.0 8
13、.090 90 8020 40 -18 16 -74 - - -8 10 -95-87(62-60)20 40 1000.40 0.40 0.500.48 0.45 0.402.0 2.0 8.090 90 8030 50 -16 14 -70 - - -8 10 -86-73(59-55)20 40 1000.40 0.40 0.500.48 0.45 0.402.0 2.0 8.090 90 8030 50 -14 14 -70 - - -8 10 -1.2.4 产品用途因为PVC树脂具有许多优良的特性，故其在工业、农业、军工和民工上有广泛用途。旗舰运动地板供应塑胶地板,PVC地板,运动地
14、板,塑胶运动地板,厂家直销,PVC卷材,PVC弹性塑胶地板,PVC运动地板,PVC塑胶地板,羽毛球场,乒乓球场,篮球场,网球场,排球场,壁球场,体育场塑胶地板,修建体育场,体育运动场塑胶,建造体育运动场用于工业、学校、医院、商业、商场、酒店、宾馆、仓库、火车站、汽车站、飞机场、兵工厂、码头等。（1） PVC一般软制品：利用挤出机可以挤成软管、电缆、电线等；利用注射成型机配合各种模具，可制成塑料凉鞋、鞋底、拖鞋、玩具、汽车配件等。 （2） PVC薄膜：PVC与添加剂混合、塑化后，利用三辊或四辊压延机制成规定厚度的透明或着色薄膜，用这种方法加工薄膜，成为压延薄膜。也可以通过剪裁，热合加工包装袋、雨
15、衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅的透明薄膜可以供温室、塑料大棚及地膜之用。经双向拉伸的薄膜，所受热收缩的特性，可用于收缩包装。（3） PVC涂层制品：有衬底的人造革是将PVC糊涂敷于布上或纸上，然后在100以上塑化而成。也可以先将PVC与助剂压延成薄膜，再与衬底压合而成。无衬底的人造革则是直接由压延机压延成一定厚度的软制薄片，再压上花纹即可。人造革可以用来制作皮箱、皮包、书的封面、沙发及汽车的坐垫等，还有地板革，用作建筑物的铺地材料。（4） PVC泡沫制品:软质PVC混炼时，加入适量的发泡剂做成片材，经发泡成型为泡沫塑料，可作泡沫拖鞋、凉鞋、鞋垫及防震缓冲包装材料。也可用挤出机基础成低发泡硬P
16、VC板材和异型材，可替代木材试用，是一种新型的建筑材料。 （5） PVC透明片材:PVC中加冲击改性剂和有机锡稳定剂，经混合、塑化、压延而成为透明的片材。利用热成型可以做成薄壁透明容器或用于真空吸塑包装，是优良的包装材料和装饰材料。（6） PVC硬板和板材:PVC中加入稳定剂、润滑剂和填料，经混炼后，用挤出机可挤出各种口径的硬管、异型管、波纹管，用作下水管、饮水管、电线套管或楼梯扶手。将压延好的薄片重叠热压，可制成各种厚度的硬质板材。板材可以切割成所需的形状，然后利用PVC焊条用热空气焊接成各种耐化学腐蚀的贮槽、风道及容器等。（7） PVC其它:门窗有硬质异型材料组装而成。在有些国家已与木门窗
17、铝窗等共同占据门窗的市场；仿木材料、代钢建材（北方、海边）；中空容器。PVC（Permanent Virtual Circuit） 永久虚电路： 两台计算机通过面向连接网络的连接。PVC能经受计算机的重新自举或电源的波动，从这个意义上说它是永久的；PVC是虚拟的，因为它是将路径放在路由表中，而不是建立物理连接。虚电路是分组交换网络提供的服务之一(另一种是数据报服务)，简单地说，就是通过网络内部的控制机制，在用户主机之间建立虚拟的逻辑连接，并且保证在其上传送信包的正确性和顺序性，通信前后要进行虚电路的建立和拆除。永久虚电路是一种在网络初始化时建立的虚电路，并且该虚电路一直保持。X.25网络和B-
18、ISDN都提供PVC服务。 （8） PVC胶袋一般是禁用的。1.3 原料的性质与来源1.3.1 乙炔气乙炔气，简称，又称电石气。结构简式HCCH，是最简单的炔烃。无色、无味、易燃的气体，微溶于水，易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。乙炔气价格在百元左右，根据进价，产地，大小，质量等因素有关。乙炔气密度标准状态下为1.17kg/m。 化学性质很活泼，能起加成、氧化、聚合及金属取代等反应。能使高锰酸钾溶液的紫色褪去。3CHCH + 10 + 26+ 10KOH + 10 在适宜条件下，三分子乙炔能聚合成一分子苯。 金属取代反应：将乙炔通入溶有金属钠的液氨里有氢气放出。乙炔与银氨溶液反应，产生白色乙炔银沉淀
19、，因为乙炔分子里碳氢键是以SP-S重叠而成的。碳氢里碳原子对电子的吸引力比较大些，使得碳氢之间的电子云密度近碳的一边大得多，而使碳氢键产生极性，给出H+而表现出一定的酸性。乙炔可用以照明、焊接及切断金属（氧炔焰），也是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。纯品乙炔为无色略带芳香气味的气体，自电石制取的乙炔含有磷化氢、砷化氢、硫化氢等杂质而具有特殊的刺激性蒜臭和毒性；常压下不能液化，升华点为-83.8，在1.19Pa压强下，熔点为-81；易燃易爆，空气中爆炸极限很宽，为2.580；难溶于水，易溶于石油醚、乙醇、苯等有机溶剂，在丙酮中溶解度极大，在1.2MPa下，1体积丙酮可以溶解3
20、00体积乙炔，液态乙炔稍受震动就会爆炸，工业上在钢筒内盛满丙酮浸透的多孔物质（如石棉、硅藻土、软木等），在11.2MPa下将乙炔压入丙酮，安全贮运。乙炔燃烧时能产生高温，氧炔焰的温度可以达到3200左右，用于切割和焊接金属。供给适量空气，可以安全燃烧发出亮白光，在电灯未普及或没有电力的地方可以用做照明光源。乙炔化学性质活泼，能与许多试剂发生加成反应。在20世纪60年代前，乙炔是有机合成的最重要原料，现仍为重要原料之一。如与氯化氢、氢氰酸、乙酸加成，均可生成生产高聚物的原料：乙炔在不同条件下，能发生不同的聚合作用，分别生成乙烯基乙炔或二乙烯基乙炔，前者与氯化氢加成可以得到制氯丁橡胶的原料2-氯-
21、1，3-丁二烯。乙炔在400500高温下，可以发生环状三聚合生成苯；以氰化镍 为催化剂，在50和1.22MPa下，可以生成环辛四烯。乙炔具有弱酸性，将其通入硝酸银或氯化亚铜氨水溶液，立即生成白色乙炔银（AgCCAg）和红棕色乙炔亚铜（CuCCCu）沉淀，可用于乙炔的定性鉴定。这两种金属炔化物干燥时，受热或受到撞击容易发生爆炸，如：反应完应用盐酸或硝酸处理，使之分解，以免发生危险：乙炔在使用贮运中要避免与铜接触。工业上可以用碳化钙（电石）水解生产乙炔 也可由天然气热裂或部分氧化制备。1.3.2 氯化氢气体 氯化氢气体是一种无色、辛辣的腐蚀性气体，具有令人窒息的臭味。氯化氢比空气重，并在潮湿空气中
22、可以产生浓烟。它具有很强的水溶性。易溶于水的气体。在干燥状态下几乎不与金属作用。但溶于水后生成盐酸腐蚀性很强。氯化氢气体对眼和呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。急性中毒时出现头痛、头昏、恶心、眼痛、咳嗽、痰中带血、声音嘶哑、呼吸困难、胸闷、胸痛等。重者发生肺炎、肺水肿、肺不张。眼角膜可见溃疡或混浊。皮肤直接接触可出现大量粟粒样红色小丘疹而呈潮红痛热。慢性影响：长期较高浓度接触，可引起慢性支气管炎、胃肠功能障碍及牙齿酸蚀症。对环境有危害，对水体可造成污染。不燃性，但具强刺激性。氯化氢气体无腐蚀性，但遇水时有强腐蚀性。能与一些活性金属粉末发生反应, 放出氢气。遇氰化物能产生剧毒的氰化氢气体。本厂氯化车间
23、及氟化厂702、703、704等三家供给。1.4 氯乙烯生产方法及原理介绍1.4.1 生产方法介绍按其所用原料可大致分为下列几种： 乙烯法：此法系以乙烯为原科，可通过三种不同途径进行，其中两种是先以乙烯氯化制成二氯乙烷：C2H4 +Cl2 C2H4Cl2 然后从二氯乙烷出发，通过不同方法脱掉氯化氢来制取氯乙烯；另一种则直接从乙烯高温氯化来制取氯乙烯。现分述如下： 二氯乙烷在碱的醇溶液中脱氯化氢(也称为皂化法) C2H4Cl2 +NaOH C2H3Cl + NaCl +H2O 此法是生产氯乙烯最古老的方法。为了加快反应的进行，必须使反应在碱的醇溶液小进行。这个方法有严重的缺点：即生产过程间歇，并
24、且要消耗大量的醇和碱，此外在生产二氯乙烷时所用的氯，最后成为氯化钠形式耗费了，所以只在小型的工业生产中采用。 二氯乙烷高温裂解 C2H4Cl2 C2H3Cl + HCl 这个过程是将二氯乙烷蒸汽加热到600以上时进行的，与此同时，还发生脱掉第二个氯化氢生成乙炔的反应，结果使氯乙烯产率降低。为了提高产率，必须使用催化剂。所用的催化剂为活性炭、硅胶、铝胶等，反应在480520下进行，氯乙烯产率可达85%。 乙烯直接高温氯化 这一方法不走二氯乙烷的途径，直接按下式进行： C2H4 +Cl2 C2H3Cl+HCl 由上式可以看出这一反应是取代反应，但实际上乙烯与氯在300以下主要是加成反应，生成二氯乙
25、烷。要想使生成氯乙烯的取代反应成为唯一的反应，则必须使温度在450以上，而要避免在低温时的加成过程，可以采用将原科单独 加温的方法来解决，但在高温下反应激烈，反应热难以移出,易发生爆炸的问题。目前一般用氯化钾和氯化锌的融熔盐类作裁热体，使反应热很快移出。 此法主要的缺点是副反应多，产品组成复杂，同时生成大量的炭黑，反应热 的移出还有很多困难，所以大规模的工业生产还未实现。 乙炔法：这一方法是以下列反应为基础的： C2H2 +HCl C2H3Cl 其生产方法又可分为液相法和气相法。液相法: 液相法系以氯化亚铜和氧化铵的酸性溶液为触媒，其反应过程是向装有含 12-15%盐酸的触媒溶液的反应器中，同
26、时通入乙炔和氯化氢，反应在60左右进行，反应后的合成气再经过净制手续将杂质除去。 液相法最主要的优点是不需要采用高温，但它也有严重的缺点，即乙炔的转化率低，产品的分离比较困难。 气相法: 气相法是以活性炭为裁体，吸附氯化汞为触媒。此法是以乙炔和氯化氢气相加成为基础。反应是在装满触媒的转化器中进行。反应温度一般为120-180左右。此法最主要的优点是乙炔转化率很高，所需设备亦不太复杂，生产技术比较成熟，所以已为大规模工业生产所采用；其缺点是氯化汞触媒有毒，价格昂贵。另外，从长远的发展上看乙炔法成本要比乙烯法高。 乙烯乙炔法：此法是以乙烯和乙快同时为原料进行联合生产，它是以下列反应为基础的： C2
27、H4 +Cl2 C2H4Cl2 C2H4Cl2 C2H3Cl+HCl C2H2 +HCl C2H3Cl 按其生产方法，此法又可分为： 联合法,即二氯乙烷的脱氯化氢和乙炔的加成结合起来的方法。 二氯乙烷裂解的副产物氯化氢，直接用作乙炔加成的原料，这免去了前者处理副产物的麻烦，又可以省去单独建立一套氯化氢合成系统,在经济上比较有利。在联合法中，氯乙烯的合成仍是在单独的设备中进行的，所以需要较大的投资。虽然如此，这种 方法仍较以上各种方法合理、经济。 共轭法(亦称裂解加成一步法) 如上所述，联合法虽较其它单独生产法合理、经济，但氯乙烯的制备仍在单独的设备中进行，仍需占用很多设备，所以还不够理想。共轭
28、法就是在联合法的基础上进行改进的。 此法系同时往一个装有触媒的反应器中加入二氯乙烷和乙炔的混合物，催化热裂解是在230、压力在4Kg/cm2以下进行，二氯乙烷裂解时生成的氯化氢立即在20-50秒钟内和乙快反应，反应的生成物再经进一步的净制处理，以将杂质除去。共轭法最主要的缺点是很难同时达到两个反应的最适宜条件，因而使乙烯与乙炔的消耗量提高。 混合气化法: 近几年来，在烯炔法的基础上发展了一种十分经济的混合气化法。这一方法以石脑油和氯气为原料，只得到氯乙烯产品，故不存在废气的利用和同时生产多种产品的问题，可以小规模并很经济地生产出氯乙烯。这种方法由下列几个过程组成： a 以石脑油的火焰裂解法制造
29、含有乙炔和乙烯的裂解气； b 裂解气中的稀乙烯不经分离，直接同氯化氢反应制造氯乙烯； c 裂解气中的稀乙炔不经分离，直接同氯气反应制造二氯乙烷； d 将二氯乙烷热裂成氯乙烯和氯化氢，并将氯化氢分离，以便能够在反应（2）中使用； e 将从上述过程所得的氯乙烯进行合理的分离。 这个方法特别适用于不能得到电石乙炔或乙烯的地区， 或者是乙炔和乙烯价 格较高的地区。由于乙炔和乙烯不需分离、浓缩和净化，没有副产物，因此不需添置分离没备，原料可综合利用，不需建立大型石油联合企业。此法的缺点是一次投资费用较大。 氧氯化法：从乙烯法的二氯乙烷（EDC）裂解制造氯乙烯（VC）的过程中，生成物除 氯乙烯外还有等分子
30、的副产氯化氢生成， 因此氯化氢的合理利用是个重要的问题。 氯化氢的利用，如前所述可以采用联合法加以回收，也可以采用氧氯化法将其作为氯源而重新使用。 氧氯化法是以氧氯化反应为基础的。所谓氧氯化反应，就是在触媒作用下以 氯化氢和氧的混合气作为氯源而使用的一种氯化反应。氧氯化法就是在触媒存在下将氯化氢的氧化和烃的氯化一步进行的方法。 以乙烯为原料用氧氯化法制取氯乙烯的方法大致有下列三种形式： 三步氧氯化法,其反应原理如下： 2C2H4 +2Cl2 2C2H4Cl2 2C2H4 +4HCl +O2 2C2H4Cl2 + 2H2O 4C2H4Cl2 4C2H3Cl + 4HCl 4C2H4 +2Cl2
31、+O2 4C2H3Cl +2H2O 二步氧氯化法,其原理是以下述反应为基础： 4C2H4 +2Cl2 +O2 2C2H4Cl2+2H2O 2C2H4Cl2 2C2H3Cl +2HCl 2C2H4 +2HCl +O2 2C2H3Cl +2H2O 一步氧氯化法,亦称乙烯直接氧氯化。它是直接以下式反应为基础的： C2H4 +2Cl2 + O2 4C2H3Cl + 2H2O 三步法实际上是由乙烯氯化制二氯乙烷、乙烯氧氯化制二氯乙烷和二氯乙烷裂解制氯乙烯三种方法所组合而成，二步法则由乙烯氧氯化法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
32、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 +O2 2C2H4Cl2 + 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。
33、在触媒作用下的氧氯化反应机理如下： C2H4 + 2CuCl2 Cu2Cl2 + C2H4Cl2 Cu2Cl2 + 3/2O2 CuOCuCl2 CuOCuCl2 +2HCl 2CuCl2 +H2O C2H4 + HCl +2O2 C2H4Cl2 +2H2O 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
34、设备条件要求很高，需要纯度较高的乙烯和特殊的催化剂。 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： A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 B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。虽然现在工业上生产氯乙烯的方法大致上有以上几种，但是，由于全球石油价格上涨，再结合我国目前的技术及经济等综合状况来看，电石法比较适合我
35、国。 因此，行业整合和节能降耗成为今后的必然形势， 国内电石法企业必须转变观念，未雨绸缪，降低环境污染，加强“新工艺、新设备和新材料”的开发和应用，合理引进进口设备，使装置的技术水平不断提高，增强抵御市场风险的能力，才能 够在竞争激烈的市场中赢得竞争优势，立于不败之地。1.4.2 生产原理 电石乙炔法生产氯乙烯工艺原理：用乙炔气相法生产氯乙烯，即以活性炭为载体，吸附氯化汞为触媒，以乙炔和氯化氢气相加成为基础，在触媒的转化器中进行氯乙烯生产工艺。此方法的优点是：乙炔转化率高，所需设备不太复杂，反应温度为 160-180，生产技术比较成熟。 目前为大规模工业生产所再用，其缺点是： 氯化汞触媒有毒，
36、价格昂贵，污染环境。一些工段的生产原理如下： 氯乙烯的合成转化反应机理 乙炔与氯化氢 HgCl2 催化剂存在下产生气相相加成反应。反应式如下： CHCH +HCl CH2=CHCl + 124.8kJ/mol（29.8kcal/mol） 上述反应过程分为：外扩散、内扩散、表面反应，内扩散和外扩散五个步骤，其反应机理如下：乙炔与氯化汞加成生成中间加成物氯乙烯氯汞： CHCH +HgCl2 ClCH=CH-HgCl 因氯乙烯氯汞很不稳定，遇氯化氢分解生成氯乙烯： ClCH-CH-HgCl + HCl CH2=CHCl + HgCl2 粗氯乙烯的净化（水洗、碱洗）原理水洗是属于一种气体的吸收操作，亦
37、即利用适当的液体吸收剂处理气体混合物，使后者分离。水是最常用易得的吸收剂。利用降膜吸收器形成的液膜，强化了氯化氢与水的接触，能较有效地除去氯化氢，还能提高副产物盐酸的浓度。水洗是一种简单、单纯的溶解过程，通称为简单吸收或物理吸收；而碱洗却不同，用碱洗吸收氯化氢、二氧化碳的过程，则起了化学反应，所用的碱液为 12-15% 左右的 NaOH溶液。其反应式为：NaOH +HCl NaCl + H2O + Q 2NaOH +CO2 Na2CO3 + H2O+Q 实际上NaOH 吸收CO2存在以下两个反应： NaOH+CO2 NaHCO3 NaHCO3 + NaOH Na2CO3+ H2O 以上两个反应
38、进行是很快的，在过量NaOH 存在时，反应一直向右进行，生成的碳酸氢钠可以全部生成碳酸钠。但是如果溶液中的氢氧化钠已经全部生成碳酸钠，这时，碳酸钠虽然还有吸收CO2的能力，但反应进行的相当缓慢，反应式为：Na2CO3 + H2O +CO2 2NaHCO3 由于溶液中没有氢氧化钠，生成的碳酸氢钠就不再消失，而碳酸氢钠在水中的溶解度很小，易沉淀下来堵塞管道、设备，使生产不能正常进行，所以溶液中必须保持一定量的氢氧化钠。 氯乙烯合成的基本原理：反应方程式：HCCH +HCl CH2=CHCl + 29.8kcal/kmol 反应机理：在氯化汞触媒存在时，乙炔与氯化氢合成氯乙烯的反应机理如下： 乙炔先
39、与氯化汞加成生成中间加成物氯乙烯氯汞：HCCH +HgCl2 ClCH=CH-HgCl 此中间加成物很不稳定，通氯化氢即分解而生成氯乙烯：ClCH=CH-HgCl +HCl CH2=CHCl + Hg 所生成的中间加成物也可能再与氯化汞加成，加成物再分离出氯化亚汞而生 成二氯乙烯，但这种可能性比较小。 当乙炔和氯化氢的分子比小时，所生成的氯乙烯能再与氯化氢加成而生成 1,1二氯乙烷：CH2=CHCl +HCl CH3-CH-Cl2 反之，当乙炔和氯化氢的分子比大时，则过量的乙炔使氯化汞催化剂还原成氯化亚汞或金属汞，使触媒脱去活性，同时生成副产物二氯乙烯。 本设计采用的是乙炔与氯化氢加成反应法来
40、进行氯乙烯的生产的。1.5 厂址选择及交通气候厂址选择是基本建设前期工作的重要组成部分，是根据国民经济建设计划和工业布局的要求，选择和确定工厂的建设位置。一个工厂厂址选择是否合理，将对建厂速度，建设投资，对项目建成后的经济效益，社会效益和环境效益的发挥，对轻化工业的合理布局和地区经济文化的发展具有深远意义，所以厂址选择是一项政策性和科学性很强的综合性工作。厂址选择的基本原则：厂址选择必须遵守国家法律法规，贯彻执行国家方针、政策，坚持基本建设程序，符合国家长远规划及行政布局、国土开发整治规划、城镇发展规划。从全局出发，正确处理工业与农业、城市与乡村、远期与近期以及协作配套等各种关系，并因地制宜，
41、节约用地，不占或少占耕地及林地。注意资源合理开发和综合利用、节约能源、节约劳动力；注意环境保护和生态平衡、保护风景和名胜古迹；同时，还要做到有利生产、方便生活、便于施工，并提供有多个可供选择的方案进行比较和评价。厂址选择的一般要求：（1） 场地地形：要满足生产工艺流程，运输要求和留有适当的发展余地。便于排除雨水，不受洪水，海潮的影响或大型水坝溃坝的威胁。（2） 地域地质和工程地质：要避开地震断层及大断裂交汇区和基本烈度高于八度（不包括八度）的地震区（若必须在地震区选厂时，应慎重选择对抗地震有利地形）。（3） 水文地质:地下水最好对建筑材料无侵蚀性或具微侵蚀性，其水位最好低于地下结构深度。（4）
42、 气象：必须考虑日照方向，方位对建筑物的排列影响。（5） 资料、原料、燃料及产品销售：要求资源，原料，燃料来源可靠，质量符合要求。（6） 交通运输：厂址要求交通方便。（7） 给水排水：厂址宜靠近水源，保证供水的可靠性，并满足对水质，水量，水温的要求。（8） 动力供应：要求工业电源及其他动力来源可靠。（9） 生活区：有污染气体排放的工厂应位于生活区的下风，并与厂区有一定的防护地带。（10） 安全防护：要符合城市及区域规划，并满足人防要求。（11） 施工条件：应尽可能利用当地供应的建筑材料。其他：如必须满足当地航空站（机场），通讯设施（广播电台，电报台）和军工工程对间隔距离和技术上的要求，并取得有
43、关部门同意。厂址地下如有古墓，遗址或有地下建筑物，文物时，事先应征得文化部门的处理意见2。 综上所述要求，我将建厂地点设在内蒙古默特旗。生产原料便于取得，利于生产。同时近年政府又提出振兴西部工业基地的口号，因此在东北建厂将享有一定的政府优惠。这里交通运输也较方便，各种公用条件都可以满足要求。这里的气象条件及自然条件也允许建厂。第二章 岗位生产流程及设备 2.1岗位生产原理与主要任务 2.1.1 岗位生产原理 精馏原理 (Principle of Rectify)蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度，）的特性，也就是具有不同的蒸气压和不同沸点，借恒压下降低温
44、度和升高温度时，各物质在气相里的组成和液相里的组成之差异3.。来实现分离目的的单元操作。蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、再沸器、冷凝器等。精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝,部分凝液作为回流液返回塔顶,其余馏出液是塔顶产品。位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降,进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。液相中的易挥发
45、组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分,称为提馏段。两段操作的结合,使液体混合物中的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。当使 n组分混合液较完全地分离而取得n个高纯度单组分产品时，须有n-1个塔。 精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在
46、塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比，称为回流比，它是精馏操作的一个重要控制参数，它的变化影响精馏操作的分离效果和能耗。2.1.2 岗位主要任务1. 将压缩机送来的粗氯乙烯气体经液化后经过分馏，除去低、高沸物。精制成纯度大于99.95%的氯乙烯液体，经单体泵送聚合工段、单体包装、PVDC车间使用。2. 注意控制尾气中VC含量。用变压吸附装置吸附氯乙烯，保证尾气放空符合指标。3. 高沸物粗二氯乙烷间断地进行闪蒸蒸馏，制成一定纯度的二氯乙烷。 2.2 岗位工艺流程及特点2.2.1 岗位工艺流程叙述（附工艺流程简图）由压缩系统来的0.55 0.65 MPa左右的粗氯乙烯进入#全凝器，再进入#全凝器用0盐水冷却，使大部分氯乙烯冷凝液化，未冷凝气体进入#尾气冷凝器，用35盐水冷却，使氯乙烯冷凝液化，其未凝尾气去尾吸，全凝器的冷凝VC液全部进入中间槽分离水份后，进入低塔加料槽，尾凝器冷凝下的VC直接进入低塔加料槽。利用位差进入低沸塔，低塔塔釜用70热水将凝液加热汽化，在塔顶冷凝器控制的回流液在塔内进行多次汽化冷凝，分离低沸点物，经塔顶冷凝器去#尾气冷凝器，分离低沸物后