南昌大学年产20500吨氯乙烯车间反应工段工艺设计..doc

化工工程设计训练设计说明书 题 目 年产 20500吨氯乙烯车间反应工段工艺设计 学 院： 资源环境与化工系化学工程 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 化工112班 学 号： 5801111053 学生姓名： 毕松岩 指导教师： 张文龙 起讫日期： 2015/1/4- 目 录 第一章 绪论 1 1.1 设计依据及主要设计内容 1 1.2 工艺流程概述 1 第二章 物料衡算 2 2.1 总物料衡算 2 2.2 乙炔预冷器 3 2.3 混合脱水 4 2.4 转化器 6 2.5水洗塔 8 第三章 能量衡算 1 3.1乙炔预冷器 1 3.2石墨冷却器 1 3.3预热器 2 3.4转化器 3 3.5石墨冷却器 5 第四章 设备计算与选型 7 4.1反应器的计算与选型 7 4.2 传热设备的计算与选型 8 第一章 绪论 1.1 设计依据及主要设计内容 1.1.1 设计依据 （1）南昌大学化工工程设计训练任务书； （2）化工设计标准图图幅和书写格式 CDA2-81； （3）化工工厂初步设计内容深度规定中有关内容更改的补充 (92)化基发字695号； （4）氯乙烯安全技术规程GB 14544-93； （5）中华人民共和国环境保护法； （6）中华人民共和国大气污染防治法； （7）化工企业爆炸和火灾危险环境电力设计规程 HGJ21-89； （8）中华人民共和国化工行业标准； （9）工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范HGJ229-91； （10）环境空气质量标准 GB3095-1996污水综合排放标准 GB8978-199699.9%（w）.2 工艺流程概述 本设计采用乙炔与氯化氢气相合成法生产氯乙烯，反应工段工艺流程主要包括混合脱水、氯乙烯合成和合成气水洗三部分所组成。 （1）混合脱水 由乙炔工段送来的原料乙炔气，送至预冷器预冷后与从氯化氢工段送来的干燥氯化氢，按一定的分子配比（乙炔/氯化氢=1/1.1）在混合器中充分混合后，进入石墨冷却器，用-35℃盐水间接冷却。混合器中水分以40%的酸雾部分流出，另一部分则夹带于气流中。进入串联的酸雾过滤器中，由硅油玻璃棉捕集分离，然后该气体经预热器预热后，由流量计控制进入转化器合成氯乙烯（VC）。 （2）合成 干燥混合气由转化器上部进入，通过列管中填装的吸附于活性炭上的HgCl2触媒转化为粗氯乙烯，合成反应的热量通过AB型泵循环的热水移去。粗氯乙烯在高温下带逸的HgCl2升华物，在填装活性炭的汞吸附器中除去，然后进入净化系统。 （3）水洗 从汞吸附器出来的粗氯乙烯气体经石墨冷却器，除去一部分盐酸（水和HCl），再通入泡沫水洗塔回收过量HCl以制取20%盐酸，塔顶是以高位槽温水喷淋。一次循环制得的酸由塔底低位槽流入盐酸储槽供罐装外销。气体送往分离工段精制。 第二章 物料衡算 2.1 计算框图及组分编码 系统衡算组分编码如下表2-1所示： 表2-1 系统衡算组分编码 组分 C2H2 H2O O2 N2 HCl VC EDC CH3CHO CO2 C 编码 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2.1 总物料衡算 （1）设计参数 年生产时间以320天，每天24小时计算。7680小时 车间总收率（以乙炔计）：93%； 原料配比：HCl / C2H2=1.10（mol）； （2）原料气规格 表2-1 原料乙炔气规格 组份 C2H2 H2O O2 N2 ∑ w% 99 0.6 0.2 0.2 100 表2-2 原料氯化氢气规格 组份 HCl H2O O2 N2 ∑ w% 96 2.5 0.3 1.2 100 （3）车间物料总衡算 乙炔与氯化氢在氯化汞/活性炭催化剂上合成氯乙烯的反应： C2H2 + HCl = C2H3Cl 原料乙炔消耗： 原料乙炔气消耗见表2-3。 表2-3原料乙炔气消耗 组份 C2H2 H2O O2 N2 ∑ w% 99 0.6 0.2 0.2 100 mol% 98.7877 0.8648 0.1622 0.1853 100 kmol/h 45.922939 0.402015 0.075401 0.086139 46.