产2.2万吨氯乙烯车间精馏工段工艺设计.doc

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1、年产2.2万吨氯乙烯车间精馏段工艺设计摘要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、易液化气体，沸点-13.9，临界温度142，临界压力5.22MPa。氯乙烯是有毒物质。它与空气形成爆炸混合物，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。在世界上氯乙烯与乙烯和氢氧化钠等是并列的最重要的化工产品之一。 它以其低廉的价格和非常突出的均衡性能而成为十分理想的材料。 国外只有少数公司使用乙炔法生产氯乙烯单体，而我国70%的厂家则采用此种方法，因此它具有设备、工艺简单，投资低，小规模

2、经营的特点。由于我国经济的稳定增长，对乙烯的需求量很大，对原料的需求也逐渐增加。因此氯乙烯的发展前景非常良好。本文对年产2.2万吨VC精制工段进行了工艺设计。简单介绍了VC合成工段的生产方法、原理、工艺流程，对主要设备参数等进行了计算及设计。通过对原料、中间产物、产品的各种性质的分析和氯乙烯单体合成工段生产原理的了解和掌握，制定出了合理的生产方案及工艺流程。同时以设计任务以及计算机为辅助,对氯乙烯精制工段中的低沸塔进行了物料衡算，热量衡算，塔及其附属设备的计算。最终完成了设备尺寸型号的确定及对设备材质的选择等工作，并绘制了相应的工艺流程图和设备图。关键词：氯乙烯；低沸塔；工艺流程；设计计算Ab

3、stractVinyl chloride is a kind of important application in polymer chemicals, produced by the monomer Vinyl or acetylene system.It is a colorless gas,which is liquefied easily, boiling point is -13.9 c, and the critical temperature is 1420C, critical pressure is 522 MPa. VC is toxic substances. It w

4、ith air mixture formation explosion, explosion limit 4% 22 (size), under pressure to blast, shipping containers must notice the airtight sealing and nitrogen, and shall add a inhibitor.In the world, VC ethylene and sodium hydroxide and others are parallel to one of the most important chemical produc

5、ts . It is its low price and very outstanding balance of performance become a very good material.Only a minority of foreign companies use the acetylene to produce vinyl chloride monomer, and 70% of the manufacturers use the method, so it has the brief equipment and low investment, simple operation,m

6、anagement on small scale. Because of Chinas economic growth steadily, the demand of ethylene, demand for raw materials will increase gradually. Therefore the development foreground is very good .In this paper, the production route and process principle for 120,000 ton VC refining unit were discussed

7、. The design and calculation is based on the vinyl chloride production methods, combined with the actual conditions in China established production process. And Section of the vinyl chloride production methods, principles, processes and key equipment, and other routes were discussed. Through the raw

8、 material, intermediate products, the product of the nature of the analysis and synthesis of vinyl chloride monomer production Section of the principle of understanding and knowledge, work out a reasonable plan and production processes. At the same time depending on the design task and computer-assi

9、sted, make a calculation of the low boiling point tower. Such as mass balance, heat balance, and the calculations of the column and its accessory equipments. Final size of the equipment and determine the types of equipment, such as the choice of material, and drew the flow-sheet.Key words: VC ; low

10、boiling point tower ; technical process ; design and calculation 目录引言1第1章 文献综述11.1氯乙烯在国民经济的地位和作用11.2氯乙烯工业的发展及前景11.3氯乙烯的生产方法21.3.1电石乙炔法21.3.2平衡氧氯化法31.3.3乙烯氧氯化法41.3.4乙烯乙炔法51.4氯乙烯的性质61.4.1物理性质61.4.2化学性质71.5电石乙炔法生产氯乙烯的工艺原理81.6生产条件的选择111.7本设计任务14第2章物料衡算与热量衡算152.1物料衡算152.1.1 计算方法152.1.2计算机框图162.2 热量衡算172.

11、2.1 温度计算172.2.2 回流比的计算202.2.3 热量衡算22第3章 塔的工艺计算及校核263.1 塔的选择263.2 浮阀塔的工艺计算263.2.1 逐板计算263.2.2 塔径的计算与选择293.2.3 塔板布置及流体力学验算计算32第4章 塔及其附属设备的计算与选型514.1 塔顶冷凝器的设计与选型514.2 塔底再沸器的设计与选型524.3 泵的选型与计算524.3.1回流泵524.3.2进料泵534.3.3 塔釜液泵534.3.4 除沫器544.4 主要接管554.4.1 塔顶蒸汽出口管554.4.2 回流管径554.4.3 加料管径564.4.4塔釜出料管径564.4.5

12、塔釜进气管径564.5 塔体结构57致谢58参考文献61文献翻译62氯乙烯的乳化聚合66引言氯乙烯是重要的有机化工产品，它的主要用途是生产聚聚氯乙烯。在我国聚氯乙烯树脂更是经历了从无到有，由少到多的历程。聚氯乙烯树脂是我国五大基础树脂之一，我国由于经济的持续高涨，树脂合成技术和加工技术的进步，使聚氯乙烯在工业、农业、建筑、汽车包装和家电等各个领域得到了广泛的应用，尤其是我国的建筑行业对聚氯乙烯的需求强劲市场缺口较大1。而氯乙烯作为聚氯乙烯的单体，只有供应充足才能满足它的后续产品有更大的发展。市场经济的大蓬勃发展正在推动着我国聚氯乙烯工业的发展，作为氯碱工业的支柱产业聚氯乙烯工业正在推动着一些相

13、关产业的发展。聚氯乙烯历史上曾经是使用量最大的塑料，现在某些领域上以被聚乙烯、PET所代替，但仍然在大量使用，其消耗量仅次于聚乙烯和聚丙烯。由于我国经济的稳定增长，对聚氯乙烯的需求量很大，对原料的需求也逐渐增加。因此氯乙烯的发展前景非常良好。从世界形势看，中东、南美和中国在未来5-8年内对全氯乙烯的需求仍将保持增长的势头。其中中国的需求增长尤为强劲，需求量的年均增长率将达到8%-10%。近几年来，国内PVC生产装置规模水平虽在不断地提高，但与国外的PVC平均装置规模为1520万吨每年及最大装置规模在100万吨每年以上相比仍明显的落后。另外，国家一系列的政策的出台，针对高耗能和高污染行业进行清理

14、整顿，电石行业作为高耗能和高污染行业将被国家列为限制类行业，行业的发展将受到限制。从长远发展来看，我国高耗能项目将逐步减少并被加强控制；而且，电力的短缺使得成本较低的电石行业面临成本增加状况1。第1章 文献综述1.1氯乙烯在国民经济的地位和作用氯乙烯在常温常压下为无色气体，具有微甜，其分子内包含双键，工业上氯乙烯以液态运输，不允许人体直接接触，属OSHA管制物质。氯乙烯是重要的有机化工产品，它的主要用途是生产聚聚氯乙烯。在我国聚氯乙烯树脂更是经历了从无到有，由少到多的历程。聚氯乙烯树脂是我国五大基础树脂之一，我国由于经济的持续高涨，树脂合成技术和加工技术的进步，使聚氯乙烯在工业、农业、建筑、汽

15、车包装和家电等各个领域得到了广泛的应用，尤其是我国的建筑行业对聚氯乙烯的需求强劲市场缺口较大。而氯乙烯作为聚氯乙烯的单体，只有供应充足才能满足它的后续产品有更大的发展。市场经济的大蓬勃发展正在推动着我国聚氯乙烯工业的发展，作为氯碱工业的支柱产业聚氯乙烯工业正在推动着一些相关产业的发展。由于聚氯乙烯优异的性能，成本低，在许多领域代替了木材和钢铁。我国由于建筑行业的活跃，聚氯乙烯的消费正在蓬勃发展，而国内不能满足全部的需求。在“十五”期间，我国国民经济的发展西部大开发都给聚氯乙烯的发展带来了新机遇，发展建筑业、农业、信息业加、快快城市化进程和市政工程建设、保护生态环境、改善和提高人民生活质量、走可

16、持续发展道路、都需要大量的乙烯制品。聚氯乙烯历史上曾经是使用量最大的塑料，现在某些领域上以被聚乙烯、PET所代替，但仍然在大量使用，其消耗量仅次于聚乙烯和聚丙烯。聚氯乙烯制品形式十分丰富，可分为硬聚氯乙烯、软聚氯乙烯、聚氯乙烯糊三大类。硬聚氯乙烯主要用于管材、门窗型材、片材等挤出产品，以及管接头、电气零件等注塑件和挤出吹型的瓶类产品，它们约占聚氯乙烯65%以上的消耗。软聚氯乙烯主要用于压延片、汽车内饰品、手袋、薄膜、标签、电线电缆、医用制品等。聚氯乙烯糊约占聚氯乙烯制品的10%，主要用产品有搪塑制品等2。1.2氯乙烯工业的发展及前景1835年V.Regnault首先发现了氯乙烯，在实验室以二氯

17、乙烷和乙醇钾溶液制得氯乙烯。1911年Klaett和 Rollet 由乙炔和氯化氢合成氯乙烯。1913年Griesim-Elektron使用氯化汞催化剂使这项合成得以发展.。51926年，美国B.F. Goodrich公司的Waldo Semon合成了PVC并在美国申请了专利。1931年以氯化汞为催化剂,由乙炔和氯化氢合成氯乙烯工艺首先在德国实现工业化。1933年美国开发了乙烯法生产氯乙烯工艺，乙烯直接氯化生成二氯乙烷，而后在碱作用下二氯乙烷分子脱氯化氢得到氯乙烯。1950年研究出二氯乙烷裂解得到氯乙烯，并和电石乙炔生产氯乙烯组成联合法氯乙烯工艺4。随着石油工业的发展，1958年Dow化学公司

18、将电石乙炔工艺路线改换成石油乙烯工艺路线，建成了固定床乙烯氧氯化法氯乙烯装置。1964年B.F.Goodrich公司建成了流化床乙烯氧氯化法氯乙烯装置。由于乙烯氧氯化法较其他氯乙烯合成方法在技术指标上更为合理，这种工艺的出现使氯乙烯的生产得到了飞速的发展。70年代开始，国外的新建氯乙烯工厂均以乙烯氧氯化法为基础，与此同时，对老厂进行技术改造。我国的乙烯产量1990年为77.7万吨。当前仍以电石乙炔为主，使用乙烯的厂家很少。1977年北京化工二厂引进B.F.Goodrich技术，建成年产8万吨乙烯氧氯化法装置，随后有山东齐鲁石化公司和上海氯碱总厂的氧氯化装置投产。化学工业部北京化工厂研究院开展了

19、空气法流化床氧氯化技术及其催化剂的研究，中国科学院兰州化学物理所对乙烯氧氯化法工艺进行了进一步的研究，锦西化工研究院对氧氯化固定床催化剂研究。与此同时北京化工二厂、齐鲁石化公司等厂家对技术进行了深入剖析，对装置提出改进方案，经实施后均得到了满意的效果。由于我国经济的稳定增长，对聚氯乙烯的需求量很大，对原料的需求也逐渐增加。因此氯乙烯的发展前景非常良好。从世界形势看，中东、南美和中国在未来5-8年内对全氯乙烯的需求仍将保持增长的势头。其中中国的需求增长尤为强劲，需求量的年均增长率将达到8%-10%，中东和那南美地区对全氯乙烯的需求量的年均增长率将达到5%以上。1.3氯乙烯的生产方法【4】1.3.

20、1电石乙炔法使用乙炔作原料生产氯乙烯单体的工艺过程是众所周知的，是将乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯。乙炔转化为氯乙烯的选择性可达99%，副产物是1，1-二氯乙烯、反式二氯乙烷和偏二氯乙烯。在氯化氢中微量的水会导致产生乙醛。如果使用的乙炔含有丁二烯，反应后生成的单体中也会含有丁二烯、氯丁二烯，较大量的乙炔等，在聚和时影响树脂的质量。因此，使用纯净的乙炔很重要。此反应可以是气相，也可以是液相反应，工业上采用的是气相法，其反应式为： C2H2+HClC2H3Cl反应式采用列管式，分成两组，催化剂是氯化高汞，载体是活性炭，一般HgCl2的含量是10%到20%。第一组装入使用过的催化剂，第二组装入新催化剂。

21、催化剂HgCl2是易挥发的物质，直接影响乙炔的转化率和氯乙烯的收率。当温度达到200时，会有大量HgCl2升华而使催化活性下降；而温度太低时其反应速率太慢。也有使用氯化汞-氯化钡载于活性炭的催化剂，据说该复合催化剂的活性和选择性较高，可以减少HgCl2的升华，稳定性得到改善。乙炔生产氯乙烯的技术比较成功，流程简单，副产物少，产品纯度高。但因乙炔是有CaC2和H2O反应生成，而电石制取耗电大，成本高，存在污染，该法目前逐渐被新工艺取代。 目前，国外只有少数公司使用乙炔生产氯乙烯单体，而我国70%的厂家则采用此种方法，因此它具有设备、工艺简单，投资低，能小规模经营的特点。以及我国的电石原料比较丰富

22、，西部地区利用此种优势就地取材来生产氯乙烯还是相对有利的。此外一些获取原料乙烯比较方便的厂家则已经采用更先进的乙烯氧氯化法来生产。1.3.2平衡氧氯化法迄今，平衡氧氯化工艺仍是工业化生产氯乙烯单体最先进的技术。在世界范围内，93%的聚氯乙烯树脂都采用平衡氧氯化法生产的氯乙烯单体经聚合而成；具有反应器大、生产效率高、生产成本低、单体杂志含量少和可连续操作的特点。其主要反应为： 4C2H4+2Cl2+O24C2H3Cl+2H2O在直接氯化反应中，可使用低温或高温氯化工艺。使用低温氯化工艺的优点是副产品少，但必须使1kg二氯乙烷中的含量保持在100mg以下，否则，如果中间体中氯化铁的浓度过高，会使生

23、产的氯乙烯单体中的杂志含量增高，所以，一般允许的铁含量仅是在生产过程中物料缓慢腐蚀设备和管道所产生的很少量的铁。 采用高温工艺时，所有与液体接触的设备都需要使用合金材料，尤其是反应器在强湍流条件下会造成设备腐蚀，在这里加入的铁催化剂是溶解在二氯乙烷中的无水氯化铁。与低温工艺相比，高温工艺也有其优越性，生产出的二氯乙烷一般不需要水洗脱除铁和共沸物进行干燥。此外，由于二氯乙烷形成的热是蒸发热的6倍，所以，沸腾发生器借助本身热量，靠反应热产生的蒸汽操作分馏塔，净化直接氯化产品；干燥氧氯化二氯乙烷并可以从裂解段回收未转化的二氯乙烷。1.3.3乙烯氧氯化法 乙烯氧氯化法生产氯乙烯，包括三步反应： 乙烯直

24、接氯化 CH2=CH2+Cl2CH2ClCH2Cl 二氯乙烷裂解 2CH2ClCH2Cl2CH2=CHCl+2HCl 乙烯氧氯化 CH2=CH2+2HCl+O2CH2ClCH2Cl+H2O主、副反应 乙烯直接氯化部分 主反应： CH2=CH2+Cl2CH2ClCH2Cl H=-201kJ/mol 该反应可以在气相中进行，也可以在溶剂中进行。气相反映由于放热大，散热困难而不易控制，因此工业上采用在极性溶液存在下的液相反应，溶剂为二氯乙烷。 副反应： CH2ClCHCl+Cl2CH2ClCHCl2+HCl CH2ClCHCl2+ Cl2CHCl2CHCl2+HCl 主要生成多氯乙烷。 乙烯中的少量

25、甲烷和微量丙烯亦可发生氯代和加成反应形成相应的副产物。 二氯乙烷裂解部分 主反应：CH2ClCH2ClCH2=CHCl+HCl H=79.5kJ/mol此反应是吸热可逆反应。 副反应：CH2=CHClCHCH+HCl CH2=CHCl+HClCH3CHCl2 CH2ClCH2ClH2+2HCl+2CnCH2=CHCl 聚氯乙烯 乙烯氧氯化部分 主反应：CH2=CH2+2HCl+O2CH2ClCH2Cl+H2O H=-251kJ/mol这是个强放热反应。 副反应：CH2=CH2+2O22CO+2H2O CH2=CH2+3O22CO2+2H2O CH2=CHCl+HClCH3CH2Cl 还有生成其

26、它氯衍生物的副反应发生。这些副产物的总量仅为二氯乙烷生成量的1%以下。 乙烯液相氯化反应的催化剂常用FeCl3。假如FeCl3的主要作用是抑制取代反应，促进乙烯和氯气的加成反应，减少副反应增加氯乙烯的收率。 二氯乙烷裂解反应是在高温下进行，不需要催化剂。乙烯氧氯化制二氯乙烷需要在催化剂存在下进行。工业常用催化剂是以Al2O3为载体的CuCl2催化剂。根据氯化铜催化剂的组成不同，可分为单组分催化剂、双组分催化剂、多组分催化剂。近年来，发展了非铜催化剂。1.3.4乙烯乙炔法按其生产方法，可分为：1.联合法：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

27、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。2.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4公斤厘米以下进行，二氯乙烷裂解时生成的氯化氢立即在2050秒钟内和乙快反应，反应的生成物再经进一步的净制

28、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。3.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氯乙烯生产方法混合气化法。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。这个方法由下列几个过程所组成：以石脑油的火焰裂解法制造含有乙炔和乙烯的裂解气；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；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；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。将从上述过程所得的氯

29、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。1.4氯乙烯的性质1.4.1物理性质氯乙烯在通常情况下为无色、易燃、有特殊香味的气体，稍加压的条件下，可以很容易地转变为液体。 氯乙烯稍溶于水，在25时100g水中可溶解0.11g氯乙烯；水在氯乙烯内的溶解度，在-15时，100g氯乙烯可溶解0.03g水。氯乙烯可溶于烃类、丙酮、乙醇、含氯溶剂如二氯乙烷及多种有机溶剂内。氯乙烯有较好的机械强度，优异的电介

30、性能，但对光和热的稳定性差，其化学式为CH2=CHCl，分子量为62.499，熔点为-153.8，沸点-13.4，临界压力为5.60Mpa，临界温度为156.6，汽化热为330J/g，与空气形成爆炸性混合物，其爆炸浓度范围为4%-22 %（体积比）。1.氯乙烯的蒸气压氯乙烯蒸气压力和温度的关系：表1.1氯乙烯的蒸气压表温度 压力 mmHg温度 压力 mmHg28.37395.616.21225823.02513.025.72302716.61677.633.53378913.61767.539.7244928.32949.039.7245001.571224.846.8054344.01149

31、0.654.8766765.53158.260.3475862.液体氯乙烯的密度.液体氯乙烯的密度与温度的关系：表1.2液体氯乙烯的密度温度 密度 g/ml温度 密度 g/ml12.960.969239.570.87331.320.944348.200.855513.490.922359.910.831028.110.89553.氯乙烯的潜热潜热即蒸发或冷凝1g氯乙烯所需的热量，其与温度关系如下：表1.3氯乙烯的潜热温度 潜热 cal/g温度 潜热 cal/g-2085.72080.2-1084.13078.5083.04076.61081.75074.44.氯乙烯的溶解度氯乙烯在水中的溶解度

32、如下：表1.4常压下氯乙烯在水中的溶解度温度 010152028溶解度 体积/体积水0.8080.5720.4330.2920.101.4.2化学性质腐蚀性： 干燥态氯乙烯不具腐蚀性，但含水状态下会腐蚀铁及不绣钢。 感光性： 会进行迅速的光化学氧化作用与聚合反应。 危害性聚合： (1)于空气中或遇热、日光会会产生危害性聚合反应。(2)通常加酚为抑制剂以防止聚合。 反应性与不相容性： (1)与铜、铝和催化性不纯物等金属、空气、氧、阳光、点火源、氧化剂接触起激烈聚合反应。(2)受热及未添加或耗尽抑制剂的情形下会发生放热性聚合反应，造成爆炸。(3)氯乙烯和大气中的氧以及強氧化剂反应会产生过氧化物，並

33、会起剧烈的聚合反应。 分解性： 燃烧会产生HCl, CO, CO2及高毒性之光气烟雾。 氯乙烯的两个反应部分，氯原子和双键，能进行的化学反应很多。但一般来讲，连接在双键上的氯原子不太活泼，所以有关双键的反应则比有关氯原子的反应多，现各举一两个例子如下： 有关氯原子的反应【7】 1、与丁二酸氢钾反应生成丁二酸乙烯酯：2、与苛性钠共热时，脱掉氯化氢生成乙炔：有关双键的反应 1、与氯化氢加成生成二氯乙烷； 2、在紫外线照射下能与硫化氢加成生成2氯乙硫醇； 3、氯乙烯通过聚合反应可生成聚氯乙烯7。氯乙烯是重要的有机化工产品，它的主要用途是生产聚聚氯乙烯。氯乙烯的两个起反应部分，氯原子和双键，能进行的化

34、学反应很多。由于双键的存在，因此氯乙烯能发生氧化、加成、裂解、取代、均聚、共聚等一系列化学反应1.5电石乙炔法生产氯乙烯的工艺原理 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，反应温度在100180间，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，价格昂贵，污染环境。一些工段的生产原理如下： 混合脱水的原理 在乙炔与氯化氢混合冷冻脱水工艺中，利用氯化氢的吸湿性，原料气中水分本氯化氢吸收后呈40%左右的盐酸雾析出。混合气体的含水量取决于该温度

35、下的40%盐酸溶液上的蒸汽分压，即混合气温度越低，水含量越小。 在混合冷冻脱水过程中，冷凝的40%盐酸，除少量是以液膜状自石墨冷却器列管内壁流出外，大部分呈极性微细的“酸雾”悬浮于混合气流中，形成“气溶胶”，采用浸渍3-5%憎水性含F有机硅树脂5-10m细玻璃纤维，将其大部分分离下来。 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：CHCH+HClCH2=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

36、+HgCl2ClCH-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+HClCH2=CHCl+HgCl2 当乙炔与氯化氢的分子比较小时，所产生的氯乙烯再与氯化氢及成而生成1，1-二氯乙烷。 CH2=CHClCH2-CHCl2 若乙炔与氯化氢分子比较大时，过量的乙炔，使氯化汞催化剂还原成氯化亚汞或金属汞，使触媒失去活性，同时生成副产物二氯乙烯。 CHCH+HgCl2ClCH-CH-HgClClHg-CHCl-CHCl-HgClClCH=CHCl+Hg2Cl2 CHCH+HgCl2Cl-CHHgCH-ClHG+CLCH=CHCl 粗氯乙烯的净化（水洗，碱洗）

37、原理 水洗是属于一种气体的吸收操作，亦即利用适当的液体吸收剂处理气体混合物，试后者分离。水是最常用易得的吸收剂。 利用降膜吸收器形成的液没，强化了氯化氢与水的接触，能较有效的出去氯化氢，还能提高副产盐酸的浓度。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，用碱液吸收氯化氢、二氧化碳的过程，则起了化学反映，所用碱液为1215%左右的NaOH溶液。其反应式为： NaOH+HClNaCl+H2O+Q 2NaOH+ CO2Na2CO3+H2O+Q 实际上NaOH吸收CO2是存在以下两个反应的： NaOH+CO2NaHCO3 NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O 以上两个

38、反映进行是很快的，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，反应为： NaCO3+H2O+CO22NaHCO3 由于溶液中没有氢氧化钠，生成的碳酸钠就不再消失，因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。 .盐酸脱吸的原理 利用盐酸非常容易挥发的这一特性，将盐酸利用水蒸气的热量在一定的温度和压力下，将酸中的氯化氢解析出来，将浓盐酸变成稀盐酸，得到高纯度的氯化氢供VCM合成用，稀酸再返回VCM合

39、成脱酸系统制成浓酸后，循环使用。 氯乙烯精馏的原理液体混合物的精馏过程，是基于不同组成混合物的不同物质具有不同的挥发度。也就是具有不同蒸汽压和不同沸点，借恒压下降低温度和升高温度时，各物质在气相里的组成和液相里组成之差异，来获得分离的。此精馏过程必须依据：由塔底再沸器使物料产生上升的蒸汽和由塔顶冷凝器使部分蒸汽冷凝为向下回流的液体这两个条件。在连续精馏的每一块塔板上，均发生部分汽化和部分冷凝，也就是传热和传质过程，塔顶部的蒸汽所含易挥发的组分（低沸物）较多，温度也较低；塔顶部的液体所含难挥发组分（高沸物）较多，温度也较高一些。以低沸塔为例，当上层塔板向下流的液体（含有较多的易挥发组分乙炔），在

40、该塔板上与下层上升的蒸汽（含有较少的易挥发组分乙炔）接触时，两者发生气液相之间的传质和传热过程，使易挥发组分乙炔以扩散方式逸入上升蒸汽中，而难挥发组分氯乙烯则同时一相反方向，并以扩散方式进入向下流的液体中，气体通过一次次接触，上升蒸汽中易挥发组分乙炔的含量，将因液体的部分汽化而增多；向下流的液体难挥发组分氯乙烯的含量则因为蒸汽的部分冷凝而增多。通过许多块塔板上气液相间的热量和质量传递平衡过程，使上升的蒸汽到达塔顶部时，含有很浓的易挥发组分乙炔，而向下流的液体到达塔底时，则含有很浓的难挥发组分氯乙烯（几乎不含乙炔），从而实现完全分离。高沸塔的分离原理也是如此，只是对高沸塔来说易挥发组分是氯乙烯，

41、难挥发组分为高沸物（主要是1，1-二氯乙烷）杂质。1.6生产条件的选择1.原料的要求：(1)乙炔：纯度99.5%，不含硫、磷；用硝酸银试纸检查不变色，含水0.03%，含氧95%，含氯0.002%,含水0.03%，含氧0.4%。(3)触媒：活性炭含量：90%左右；含水99.5%，乙醛10ppm，乙炔含量0.001%，高沸点物：微量,铁含量0.001%，常压下沸点：13.90.1。2.生产条件的选择氯乙烯合成生产条件的选择是比较复杂的，它们必须满足产量高、质量好、消耗定额低、工艺流程和设备构造简单、操作方便、安全可靠等条件。决定生产条件最重要的因素是：触媒活性、原料气的纯度、分子比、反应温度、空间

42、速度等，现分述如下：3.触媒的活性在氯乙烯合成中，决定乙炔转化率高低最重要的因素是触媒的活性。影响触媒活性的各种因素前已述及。触媒的活性越高，则乙炔的转化越好，副反应少，产量高，消耗定额低。因此在触媒制备时，应尽可能使其具有最高的活性。在使用中，应正确操作以延长其使用寿命。4.原料气的纯度a 惰性气体的影响：原料气中惰性气体除了不参加反应外，还必须不与触媒起化学反应，不毒害触媒。但即使如此，由于它会降低反应物的浓度，不利于氯乙烯的转化。所以，惰性气体的含量应愈低愈好。此外，惰性气体多，还会增加了后部分离的困难，同时在尾气中也以一定的比例带走氯乙烯，增加了尾气的排空损失。b.含水的影响：原料气含

43、水应愈低愈好，一般要求控制在0.03%以下。含水过高则生成盐酸，腐蚀管道和设备。而铁设备腐蚀的结果，生成了氯化铁，又会堵塞管道和设备，给生产带来很多麻烦。原料气含水，还造成触媒粘结，使触媒的活性下降，寿命缩短，触媒结块堵塞设备的结果，还导致了系统阻力增加和气体分配不均匀。在局部阻力小的列管里，气体大量通过，会使局部反应激烈而过热，使触媒迅速失效，以致于造成整个转化操作的恶化。此外，在水的存在下，乙炔易与水起化学反应而生成乙醛，从而消耗原料，降低收率，还增加了氯乙烯分离的困难。c含氯的影响：在原料气氯化氢的合成中，常常由于操作控制不当，会含有一小部分游离的氯气。这部分游离氯遇到乙炔以后，就会和乙

44、炔激烈反应生成氯乙炔。这种物质很容易燃烧爆炸，直接影响到生产的安全。此外，游离氯的存在还造成副产多氯化物含量的增加，导致以后分离的困难，同时也影响氯乙烯的收率。所以，在氯乙烯的转化反应中，要求原料气不含游离氯，在不得已的情况下，游离氯含量亦应控制在0.002%以下。d含氧的影响：原料气中如果含有氧气，不仅影响生产的安全，而且，当含有少量氧气的原料气通过转化器的触媒层时，与载体活性炭反应生成一氧化碳或二氧化碳，从而增加了合成气中的惰性气体量，也增加了以后分离的困难和氯乙烯的排空损失。此外，在氯乙烯的常压分馏中，二氧化碳与干燥塔内的固碱作用生成一层碳酸钠硬壳，影响了固碱的脱水作用，从而引起水分在以

45、后低温系统中结冰绪塞设备。e催化毒物的影响：在原料气乙炔中，往往由于清净不好，而含有少量的硫、磷、砷的化合物。5.分子比在工业生产中，乙炔和氯化氢的配比控制得很严格，从反应机理中可以看出，如果乙炔过量，触媒中的氯化汞还原成氯化亚汞或金属汞，使触媒脱掉活性并生成副产物，直接增加了乙炔的消耗。如果氯化氢过量太多，也会使所生成的氯乙烯进一步与过量的氯化氢加成生成二氯乙烷等多氯化物。所以，在工业生产中乙炔与氯化氢的分子比常控制在1:1.051.1左右，亦即氯化氢过量510。控制氯化氢稍过量的原因有三：a.确保乙炔反应完全，避免乙炔过量造成触媒中毒。b.氯化氢价格比乙炔低廉，且过量部分可以用水洗、碱洗除掉。c.氯乙烯中含乙炔对聚合的影响比含氯化氢坏得多。理论上，氯化氢的过剩量应愈小愈好，这对提高氯乙烯收率、提高单体质量、减少氯化氢消耗、降低成本都有很大好处。随着操作技术的熟练和仪表质量的提高，氯化氢过剩量正在逐步缩减。6.空间流速空间流速是指单位时间内通过单位体积触媒的气体量(气体量习惯以乙炔量来表示)，其单位为：米C2H2米触媒小时。乙快的空间流速对氯乙烯的产率有影响。当空间流速增加时，气体与触媒的接触时间减少，乙炔的转化率随之降低。反之，当空间流速减小时，乙炔转化率提高，但高沸点副产物量也随之增多，这时生产能力随之而减小。在实际生产中，比较恰当的乙炔空间流速为3060米C