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内蒙古工业大学本科毕业设计说明书

图2-6 混合脱水和合成系统工艺流程

1－乙炔顶冷器；2－混合器；3a，3b－石墨冷凝器；4a，4b－酸雾捕集器；

5－预热器；6a－第Ⅰ组转化器；6b－第Ⅱ组转化器

由乙炔装置送来的精制乙炔气，经砂封和乙炔预冷器预冷后，与氯化氢装置送来的干氯化氢，经缓冲器通过流量计调节分子配比(乙炔/氯化氢=1/1.05～1.1)，在混合器中充分混合后，进入串联的石墨冷却器，用－35℃盐水(尾气冷凝器下水)间接冷却，混合气中水分一部分则以40%盐酸排出，部分则夹带于气流中，进入串联的酸雾过滤器小，由硅油玻璃棉捕集分离，然后该气体经预热器预热，由流量计控制进入串联的第Ⅰ组转化器。借列管中填装的吸附于活性炭上升汞催化剂，使乙炔和氯化氢合成转化为氯乙烯，第一组出口气中尚有20～30%未转化乙炔，再进入第2组转化器6b继续反应。使出口处未转化的乙炔控制在3%以下。第Ⅱ组转化器(可由数台并联操作)填装活性较高的新催化剂，第Ⅰ组转化器(也可由数台并联操作)则填装活性较低的，即由第Ⅱ组更换下来的旧催化剂。合成反应的热量，系通过离心泵送来的95～100℃左右的循环热水移去。

在合成转化器系统，小型装置由于转化器台数少，如3～4台，也有采用可串联可并联的流程，遇个别转化器损漏时可以灵活切换。 （见《聚氯乙烯工艺学》 P29） （2） 净化压缩系统

见图2-7给出了合成后氯乙烯气体的净化压缩系统工艺流程。

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图2-7 粗氯乙烯净化压缩系统工艺流程

1－汞吸附器；2－水洗泡沫塔；3－碱洗泡沫塔；4－气柜；5－冷碱塔；6－机前预冷器；

7－水分离器；8－氯乙烯压缩机；9－机后冷却器

前述第二组转化器排出的氯乙烯气中，含有因高温升华数量可观的氯化高汞化合物。在填装活性碳的汞吸附器中除去，然后由石墨冷凝器将合成气冷却到15℃以下，进入水洗泡沫塔回收过量的氯化氢。泡沫塔顶是以高位槽低温水喷淋，一次(不循环)连续吸收后制得20%的盐酸，由塔底借位差流入盐酸大贮槽供灌装外销。气体再经碱洗泡沫塔出去残余的微量氯化氢后，送至氯乙烯气柜，气柜中氯乙烯经冷碱塔进一步除去微量酸气体，至机前预冷器和水分离器。分离出部分冷凝水。往复式压缩机加压至0.49～0.59MPa(表压)，并经机后油分离器、冷却器及分离器等设备。进一步除去油及水后送精馏系统。

水洗泡沫塔后，可串联第二台水洗泡沫塔或水洗填料塔(图中未示出)。以备开、停车通氯化氢时，或氯化氢纯度波动较大时，通入吸收水操作，其含少量氯化氢的酸性水可排至中和池处理。 （3）氯乙烯精馏工艺流程

氯乙烯精馏工艺流程如图2-8所示。

自压缩机送来的0.49～0.59MPa(表压)的粗氯乙烯，先进入全凝器，用工业水或0℃冷冻盐水进行间接冷却，使大部分氯乙烯气体冷凝液化，液体氯乙烯利用位差进入水分离器，利用密度差连续分层，除水后进入低沸塔，全凝器中未冷凝气体(主要进入尾气冷凝器，其冷凝液主要由氯乙烯及乙炔组成，作为回流液返入低沸塔顶部，低沸塔底部的加热釜借转化器循环热水来进行加热，以将沿塔板下流的液相中的低沸

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物蒸出。气相沿塔板向上流动并与塔板上液相进行同样的热量及质量交换，最后经塔顶冷凝器以0℃冷冻盐水将其冷凝作为塔顶回流液，不冷凝气体亦由塔顶经全凝器通入尾气冷凝器处理，低沸塔底脱除低沸物的氯乙烯利用位差送入中间槽。

尾气冷凝器(用－35℃冷冻盐水冷却)排出的不冷凝气体，经尾气吸附装置，回收 其中氯乙烯组分后，惰性气体经压力自控的减压阀排空。

中间槽的粗氯乙烯借阀门减压后连续进入高沸塔，向下流的液相经塔底的加热釜将氯乙烯组分蒸出。上升的蒸汽与塔板上液相进行同样的热量及质量交换，至塔顶排出精氯乙烯气相，经塔顶冷凝器以0℃冷冻盐水将其冷凝作为塔顶回流，大部分气相则进入成品冷凝器，用工业水或0℃冷冻盐水间接冷却将氯乙烯全部冷凝下来，利用位差流入成品贮槽中，根据聚合装置需要，借氯乙烯气化槽中单体气化压力，将成品单体间歇压送至该装置使用。

自高沸塔底分离收集到的1,1-二氯乙烷为主的高沸点物质，间歇排放入高沸物贮槽，并由填料塔或蒸馏塔回收其中氯乙烯或40～70℃的馏分。

上述流程中，也可在成品冷凝器之后设置固碱干燥器，以脱除精氯乙烯中的水分含量。

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第三章

物 料 衡 算

选择好工艺路线后，就要对其进行物料衡算。本次设计的生产任务如下：

设计题目：60 kt PVC/a 粗氯乙烯精馏工段工艺设计 设计条件： 1.原料气组成：

表3-1 C2H2原料气的组成 名 称 V %

表3-2 HCl原料气的组成 名 称 V %

2.产品聚合度： 92%

3.年工作日： 330天 合330×24 = 7920 小时 4.VC收率：96%～98% 取 96.5% 5.乙炔转化率：98%～99% 取 98.5%

HCl 96.94

空气 0.08

H2O 2.98

C2H2 96.60

N2 0.48

H2O 2.92

3.1 需原料气的计算

3.1.1 每小时需生产VC量：

根据生产任务和技术要求得

60 000 000 / (7920×0.965×0.92) = 8533.1804 kg/h = 136.5309 kmol/h = 3058.2922 Nm3/h

3.1.2 每小时所需纯原料量

为了满足生产8533.1804 kg/h VC的要求，所需C2H2和HCl的量可由反应式：

C2H2

（3-1）

和转化率来计算。

已知C2H2的转化率为98.5%，其中的0.5%转化为高沸物(主要是二氯乙烷

+ HCl → CH2CHl