化工工程设计训练设计-年产47600吨氯乙烯车间反应工段工艺设计精选.doc

化工工程设计训练设计说明书（20年） 题 目： 年产47600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121班 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 教授、讲师 起讫日期： 2016.1.4~2016.1.22 目 录 第一章 绪论 1 1.1 设计依据 9 1.2 工艺流程概述 9 第章 物料衡算 9 3.1 总物料衡算 9 3.2 乙炔预冷器 9 3.3 混合脱水 10 3.4 转化器 12 3.5 水洗塔 13 第章 能量衡算 31 4.1 乙炔预冷器 31 4.2 石墨冷却器 31 4.3 预热器 32 4.4 转化器 33 4.5 石墨冷却器 35 第章 设备选型 37 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； （11）污水综合排放标准 GB8978-1996。 1.1.2 本设计主要内容 本设计工艺采用乙炔与氯化氢气相合成法。所得产品规格要求氯乙烯单体中氯乙烯含量大于99.9%（w）。本课题的研究内容包含以下几个方面： 第一部分：乙炔法合成氯乙烯工艺简介； 第二部分：物料衡算； 第三部分：热量衡算； 第四部分：工艺流程图的绘制。 1.2 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，工艺流程见图1。 （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.）在混合器中充分混合后，进入并联的石墨冷却器，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。气体再经碱洗泡沫塔除去残余的微量HCl后再送至氯乙烯气柜。气柜中氯乙烯经水封、经机前冷却器脱水和除去微量酸性气体。经气液分离器、压缩机、机后预冷器、油水分离器等设备进一步除去油和水后送至精馏段。 图1 反应工段工艺流程示意图 a-乙炔砂封;b-乙炔预冷器;c-氯化氢缓冲槽;d-混合器;e-石墨冷却器 f-酸储槽;g-酸雾过滤器;h-预热器;i-转化器;j-汞吸附器;k-石墨冷却器;m-水洗塔 第二章 物料衡算 2.1 总物料衡算 （1）设计参数 年生产时间以计算。 车间总收率（以乙炔计）：93%； 原料配比： HClC2H2=1.10； （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% mol% 98.7877 0.8648 0.1622 0.1853 100 kmol/h 106