年產(chǎn)6萬(wàn)噸PVC配套乙炔工段工藝設(shè)計(jì)

*畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目：年產(chǎn)6萬(wàn)噸PVC配套乙炔工段工藝設(shè)計(jì) 學(xué)位申請(qǐng)人姓名院(系) 名 稱化學(xué)與化工學(xué)院專 業(yè) 名 稱化學(xué)工程與工藝年 級(jí) 班 級(jí)指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱目錄內(nèi)容摘要1關(guān)鍵詞1Abstract1Keywords1前 言21 緒論21.1產(chǎn)品名稱及性質(zhì)21.2產(chǎn)品特性21.3原料特性51.4產(chǎn)品的主要用途82 工藝方案的選擇及流程92.1工藝方案的選擇92.2濕法乙炔生產(chǎn)原理及工藝流程103 生產(chǎn)工藝計(jì)算153.1生產(chǎn)數(shù)據(jù)153.2工藝計(jì)算174 主要設(shè)備的計(jì)算和選型244.1中和塔的設(shè)計(jì)244.2冷凝器295 安全防火設(shè)計(jì)305.1綜合安全防護(hù)305.2安全防護(hù)306 環(huán)境保護(hù)316.1廢渣的治理316.2廢水處理316.3廢氣治理31參考文獻(xiàn)32致謝33內(nèi)容摘要：本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)6萬(wàn)噸PVC乙炔工段的初步工藝設(shè)計(jì)，整個(gè)設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)正文和設(shè)計(jì)圖紙兩部分組成。在設(shè)計(jì)正文中，簡(jiǎn)單介紹了乙炔的性質(zhì)和主要用途，也介紹了目前由電石生產(chǎn)乙炔的兩種常見(jiàn)的生產(chǎn)方法濕法乙炔和干法乙炔，并進(jìn)行了比較，最后確定以濕法乙炔作為本設(shè)計(jì)的工藝生產(chǎn)方法。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，進(jìn)行了較為詳細(xì)的物料衡算和能量衡算，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行了工藝計(jì)算和選型，同時(shí)對(duì)整個(gè)聚氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中的安全注意事項(xiàng)及“三廢”治理作了相關(guān)說(shuō)明。繪制了相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)計(jì)圖紙包括乙炔生產(chǎn)工藝流程圖、主要設(shè)備圖。關(guān)鍵詞：聚氯乙烯 乙炔 電石 生產(chǎn)工藝Abstract: Entire design is for annual output of 60,000 tons of acetylene working procedure，which are composed of two parts：designing article and design drawing originally. Produce current situation, properties and main use having introduced acetylene in the middle designing specifications, the handicraft production method having also introduced that at present, two kinds common industry polymerization production method to produce acetylene, the wet process and the dried process having carried out comparison , ascertaining that finally with the wet process . In the design process, in accordance with the requirements of the mission design, a more detailed material balance and energy balance, and equipment for the calculation and selection process, the entire production of PVC in the process of attention to safety Issues and the three wastes Management made a note. Drawing the corresponding design drawings, design drawings, including acetylene production process map, the map of major equipment assembly, and the equipment layout plans.Keywords: polyvinyl chloride acetylene calcium carbide Productive technology前 言聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯單體（VC）均聚或與其他多種單體共聚而制得的合成樹(shù)脂，聚氯乙烯再配以增塑劑、穩(wěn)定劑、高分子改性劑、填料、偶聯(lián)劑和加工助劑，經(jīng)過(guò)提煉、塑化、成型加工成各種材料。當(dāng)前，PVC生產(chǎn)面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。比如：生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，潛在替代品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，資源的進(jìn)一步優(yōu)化配置，能量的合理充分利用，生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化和高效率化，生產(chǎn)和使用效率的提高，應(yīng)用技術(shù)和市場(chǎng)開(kāi)拓等，都在不同程度上影響著PVC的進(jìn)一步發(fā)展，在上述問(wèn)題上仍有大量工作要做，對(duì)生態(tài)環(huán)境安全的配套助劑，環(huán)境保護(hù)技術(shù)（包括PVC廢棄物的回收，再利用和處理）等方面，更需要花大力氣加以研究。1 緒論1. 1產(chǎn)品名稱及性質(zhì)1.1.1產(chǎn)品名稱乙炔1.1.2分子式C2H2 ，分子量為26.041.1.3產(chǎn)品說(shuō)明工業(yè)電石乙炔中因含有雜質(zhì)磷化氫等而有特殊臭味。在溫度-83.6和0.1MPa壓力下，乙炔變?yōu)闊o(wú)色、易流動(dòng)的液體。溫度繼續(xù)下降，即成為白雪狀物質(zhì)。在0和0.1MPa壓力下，1L液態(tài)乙炔可得382.5L氣態(tài)乙炔。1.2產(chǎn)品特性1.2.1物理性質(zhì)1.2.1.1密度乙炔氣體在不同的溫度下的密度分別見(jiàn)表1.1。表1.1 不同溫度下乙炔的密度溫度 -15-10-505101520253035密度 kg/m31.231.211.191.171.151.131.111.091.071.051.031.2.1.2熱容、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)表1.2 乙炔氣體熱容、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系溫度/K定壓熱容J/molK粘度Pas導(dǎo)熱系數(shù)10-3W/（mK）溫度/K定壓熱容J/mo lK粘度Pas導(dǎo)熱系數(shù)10-3（mK）20040.236.88413.0665058.7820.16663.2225042.878.64117.570060.1621.35269.530045.4310.3422.3675061.4622.50175.7835047.8111.95827.5580062.6323.61682.0640050.0313.49233.0885063.7224.69987.921.2.1.3溶解度在水中的溶解度乙炔在水中的溶解度隨溫度的 升高而減小；隨壓力的升高而增大。乙炔氣體在0.1MPa下在水中的溶解度與溫度的關(guān)系見(jiàn)表達(dá)1.3。表1.3 乙炔氣體在0.1MPa下在水中的溶解度與溫度的關(guān)系溫度/051015202530溶解度（升C2H2/升H2O） 1.731.491.311.151.030.930.84溫度/405060708090溶解度（升C2H2 /升H2O） 0.650.50.370.250.150.05在其它溶劑中的溶解度乙炔能溶解在許多無(wú)機(jī)和有機(jī)的溶劑中，乙炔在某些溶劑中的溶解度見(jiàn)表：表1.4 乙炔在某些液體中的溶解度溶劑乙炔溶解度（ L/ L）溶劑乙炔溶解度（ L/ L）NaCl飽合溶液0.60苯4.00CS21.00乙醇6.00水1.10工業(yè)乙酸乙酯14.80四氯化碳2.00丙酮25.001.2.1.4著火點(diǎn)的著火溫度乙炔的著火點(diǎn)為305。表1.5 乙炔與空氣或氧氣混合時(shí)的著火溫度氣體乙炔，空氣 乙炔，空氣 乙炔，空氣 乙炔，氧氣 乙炔，氧氣 乙炔，氧氣體積組成50%，50%30%，70%10%，90%80%，20%50%，50%30%，70%著火溫度3533743873522354238621.2.1.5自燃點(diǎn)乙炔的自燃點(diǎn)為406440。1.2.1.6在空氣中允許之有害濃度一般情況下：C2H2小于0.5毫 升/ 升，如有0.1%PH3存在時(shí)：C2H2小于0.0005mL/L。1.2.1.7爆炸性乙炔物理性質(zhì)中最危險(xiǎn)的就是其爆炸性，因此，在使用、包裝、儲(chǔ)運(yùn)中均應(yīng)引起高度重視。自爆性乙炔屬不飽合烴，很不穩(wěn)定，較易發(fā)生分解爆炸。在高溫高壓下，更具有分解爆炸的危險(xiǎn)性。壓力0.15MPa的工業(yè)乙炔，在溫度超過(guò)550時(shí)，將全部分解爆炸，其反應(yīng)式為： C2H2 2C+H2乙炔與其它氣體混合物的爆炸性乙炔與空氣混合時(shí)，其混合氣的爆炸極限為乙炔含量2.3%81%(2.5%80%體積),最危險(xiǎn)的范圍為7%13%。乙炔與氧混合時(shí)，當(dāng)乙炔的含量為2.3% 93% 在1個(gè)大氣壓下加熱至300以上即行爆炸最危險(xiǎn)的范圍為O2含量在30% 50%。乙炔與氯氣混合時(shí)，在日光作用下就會(huì)激烈反應(yīng)引起爆炸。當(dāng)乙炔溶解時(shí)，其分子為溶劑所分散，此時(shí)，乙炔的爆炸能力就降低，而極限壓力（超過(guò)此壓力時(shí)，乙炔就爆炸分解）則大大增高，例如溶于丙酮中的乙炔，在壓力9.8MPa（表壓）時(shí)，雖引火也不致發(fā)生爆炸。當(dāng)溫度在500以下時(shí)，并無(wú)接觸劑存在，而空氣的濃度又未達(dá)到爆炸濃度時(shí)，在壓力低于0.196MPa(表)時(shí)則發(fā)生器內(nèi)的乙炔就不可能發(fā)生爆炸分解。當(dāng)乙炔與銅鹽、銀鹽及汞鹽的水溶液相互作用時(shí)，能生成具有爆炸性的各種乙炔化物。1.2.2化學(xué)性質(zhì)1.2.2.1加成反應(yīng)加氫反應(yīng) 乙炔在催化劑存在下能與氫加成。其反應(yīng)如下：CHCH + H2 CH2CH2 加氯反應(yīng) CHCH + Cl2 CHClCHCl加鹵化氫反應(yīng)CHCH+ HCl CH2 CHCl2CHCH + HCl CHCClCH2加氫化氰反應(yīng)CHCH + HCN CH2 CHCN加醋酸反應(yīng)CHCH + CH3COOH CH2CHCOOCH31.2.2.2水合反應(yīng)CHCH + H2O CH3CHO1.2.2.3氨化反應(yīng)3CHCH + NH3 甲基吡啶1.2.2.4炔化反應(yīng)乙炔與丙酮進(jìn)行炔化反應(yīng)生成甲基丁炔醇，再經(jīng)選擇加氫和脫水可得異戊二烯。1.3原料特性1.3.1電石1.3.1.1一般性狀電石的學(xué)名叫碳化鈣，分子式CaC2，分子量64.10。化學(xué)純碳化鈣幾乎是無(wú)色透明的晶體。極純的碳化鈣結(jié)晶是天藍(lán)色的大晶體，其顏色與淬火的鋼相似，不溶于任何溶劑中?；瘜W(xué)純的碳化鈣只能在實(shí)驗(yàn)室中用直接加熱金屬鈣和純炭的方法制得。通常所說(shuō)的電石是指工業(yè)碳化鈣而言，其中主要含有碳化鈣外，還含有少量其它雜質(zhì)。表1.6 含85.3%碳化鈣的電石組成序號(hào)組 分分子式組成（%）1碳化鈣CaC285.32氧化鈣CaO9.53二氧化硅SiO22.14氧化鐵Fe2O31.455氧化鋁A l2O36氧化鎂MgO0.357碳C1.21.3.1.2物理性質(zhì) 外觀電石的顏色隨其含碳化鈣的量不同而異，通常為灰色，有時(shí)呈棕黃色或黑色。電石新斷面呈灰色，碳化鈣含量較高的電石新斷面呈紫色。電石新斷面暴露在空氣中就會(huì)吸收空氣中的水份而失去光澤，變成灰白色粉未。 熔點(diǎn)電石的熔點(diǎn)隨其碳化鈣含量的多少而改變。 生成溫度電石的生成溫度為1800。粘度液態(tài)電石的粘度很大。當(dāng)溫度一定時(shí)，粘度隨碳化鈣含量的增加而增大，而當(dāng)碳化鈣含量一定時(shí)，其粘度隨溫度的降低而增加。液態(tài)電石冷卻后就變成脆性的固體。1.3.1.3化學(xué)性質(zhì)(1) 水解反應(yīng)電石不僅能被液態(tài)水、水蒸汽所分解，而且能被物理和化學(xué)的結(jié)合水所分解，其分解產(chǎn)物為乙炔和氫氧化鈣或氧化鈣。電石浸入水中時(shí)的反應(yīng)：CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2將水滴加在電石上的反應(yīng)：CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2CaC2 + Ca(OH)2 2CaO + C2H2用水蒸汽分解電石，與水分解電石的情況一樣，有足量水蒸汽時(shí)生成氫氧化鈣；蒸汽量不足且溫度超過(guò)200時(shí)則生成氧化鈣。(2)氫還原反應(yīng) 在無(wú)任何水的條件下，電石在干燥氫氣流中加熱至2200以上時(shí)，發(fā)生以下反應(yīng)： CaC2 + H2 Ca + C2H2 (3)氧化反應(yīng) 干燥的氧氣在高溫下將電石氧化生成碳酸鈣：2CaC2 + 3O2 2CaCO3 + 2C(4)與氮?dú)夥磻?yīng)粉狀電石與氮?dú)庠诩訜釙r(shí)生成碳酸鈣：CaC2 + N2 CaCN2 + C(5)鹵素反應(yīng)電石與干燥的氯在250時(shí)反應(yīng)，生成氯化鈣和碳。溴與電石的反應(yīng)更加激烈。CaC2 + Cl2 CaCl2 + CCaC2 + Br2 CaBr2 + 2C(6)硫蒸汽反應(yīng)硫蒸汽與電石反應(yīng)生成硫化鈣和二硫化碳：CaC2 + 5S CaS + 2CS2 (7)與氨反應(yīng)粉狀電石在500600下與氨反應(yīng)，分解成氮和氫；在650下就生成氰氨化鈣、氰化銨和氫：CaC2 + 4NH3 CaCN2 + NH4CN + 4H2(8)與磷、砷反應(yīng)磷、砷與電石反應(yīng)生成Ca3P2和Ca3As2，其反應(yīng)如下：3CaC2 + 2P Ca3P2 + 6C3CaC2 + 2As Ca3As2 + 6C(9)與氯化氫反應(yīng)氯化氫在加熱時(shí)與電石反應(yīng)析出碳、氫和乙炔。(10) 與金屬氧化物反應(yīng)電石可還原鋁、錫、鋅、鐵、錳、鎳、鈷、鉻、等金屬氧化物生成鈣的合金。(11) 與重金屬鹽反應(yīng)電石與重金屬鹽類的水溶液反應(yīng)生成相應(yīng)的金屬碳化物，例如：2CaC2 + 2CuCl2 + 2H2O CuC2 + Cu(OH)2 + 2CaCl2 + C2H2用同樣的方法，可用鐵、鎳、鈷、錳和汞的氯化物制得相應(yīng)的金屬碳化物。(12) 與硝酸銀反應(yīng)硝酸銀與電石反應(yīng)，生成C2Ag2、AgNO3。(13) 與濃硫酸反應(yīng)濃硫酸與電石反應(yīng)，生成丁烯醛和樹(shù)脂。用重度為1.75的硫酸長(zhǎng)時(shí)間與電石作用，可生成含硫的化合物。1.3.2液氯1.3.2.1性質(zhì)黃綠色液體，沸點(diǎn)-34.6。熔點(diǎn)-100.98。在常壓下就汽化成氣體故需壓力下包裝在鋼瓶中才能儲(chǔ)存和運(yùn)輸。有毒性，具有窒息的氣體，吸入人體能?chē)?yán)重中毒，有強(qiáng)烈刺激性臭味和腐蝕性。在日光下與其它易燃?xì)怏w混合時(shí)發(fā)生燃燒和爆炸。氯是很活潑的元素，可以和大多數(shù)元素（或化合物）起反應(yīng)。1.3.2.2用途液氯一般汽化后使用，用途極為廣泛。為強(qiáng)氧化劑，用于紡織造紙工業(yè)的漂白，自來(lái)水的凈化、消毒，鎂及其它金屬的煉制。制取農(nóng)藥、洗滌劑、塑料、橡膠、醫(yī)藥等各種含氯化合物。1.4產(chǎn)品的主要用途1.4.1化學(xué)工業(yè)乙炔廣泛的應(yīng)用于基本有機(jī)化工合成和三大合成材料。如丁醇、辛醇、乙醛、醋酸、二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、1，4-丁二醇、丙烯酸等。合成樹(shù)脂中的聚氯乙烯，合成纖維單體中的丙烯腈、聚乙烯醇，合成橡膠中的氯丁橡膠等。乙炔還可以用作許多精細(xì)化工產(chǎn)品的原料。1.4.2金屬加工業(yè)乙炔大量用于金屬的切割和焊接。1.4.3其它工業(yè)乙炔可生產(chǎn)炭黑用于制造干電池、無(wú)線電原料、導(dǎo)電橡膠等。1.5產(chǎn)品的包裝、貯運(yùn)方法1.5.1包裝工業(yè)乙炔可包裝在專用的鋼瓶?jī)?nèi)。溶解乙炔包裝在內(nèi)充活性炭和丙酮溶液的特別鋼瓶?jī)?nèi)。1.5.2輸送工業(yè)乙炔大部分用管道輸送，少量乙炔用車(chē)船輸送。溶解乙炔鋼瓶用車(chē)船輸送。乙炔為易燃、易爆氣體，在管道內(nèi)輸送的流速要小于6m/s，輸送壓力要小于0.14MPa。1.5.3儲(chǔ)存乙炔儲(chǔ)存在鐘罩式氣柜內(nèi)，乙炔鋼瓶要儲(chǔ)存在離火源和熱源規(guī)定距離的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)。2 工藝方案的選擇及流程2.1工藝方案的選擇由電石發(fā)生乙炔，根據(jù)工藝過(guò)程的特點(diǎn)可分為濕法和干法。2.1.1濕法乙炔發(fā)生濕法是將電石投入過(guò)量的水中，每公斤電石需1020公斤水。反應(yīng)放出的熱量大部分被水所吸收。其雜質(zhì)為石灰乳。水澄清后返回發(fā)生器使用。渣漿用泵送至排渣場(chǎng)。CaC2+2H2O C2H2 + Ca(OH)2 + 30.4 Kca l/mol根據(jù)發(fā)生器的型式，又可分為立式和臥式兩種。立式發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)是乙炔純度高，操作溫度低，較安全。2.1.2干法乙炔發(fā)生干法是把少量的水灑在電石上，水量一般為理論量的1.21.3倍。反應(yīng)熱靠過(guò)量的水蒸發(fā)吸收掉，維持正常的操作溫度（100110），其反應(yīng)式為：CaC2 + H2O CaO + C2H2 干法生產(chǎn)使用的電石粒度?。ㄐ∮冢湓鼮楦傻姆勰?，容易處理，但設(shè)備復(fù)雜，移動(dòng)設(shè)備多，嚴(yán)密性高，操作技術(shù)要求高。2.1.3濕法和干法乙炔發(fā)生的比較表2.1 濕法和干法乙炔發(fā)生的比較序號(hào)項(xiàng)目干法濕法1電石粒度及質(zhì)量粉末狀不能用低級(jí)品及粉未2發(fā)生器生產(chǎn)能力大小3操作法連續(xù)間歇式半連續(xù)4發(fā)生器溫度100C1108055發(fā)生器壓力定壓定壓6乙炔純度98.5%左右98.5%以上7H3P含量0.050.08%0.050.07%8H2S含量0.020.05%30 ml/m39經(jīng)清凈后的乙炔純度良良10電石收率97%9496%11電石消耗略大小12使用水量少多13用N2量少多14工時(shí)少多15沉淀池不需需要大的16熟石灰較易不易17操作技術(shù)要求高一般18設(shè)備要求復(fù)雜簡(jiǎn)單雖然干法乙炔的電石收率高，生產(chǎn)能力大，可以節(jié)約生產(chǎn)成本，但技術(shù)要求高，設(shè)備復(fù)雜，在國(guó)內(nèi)干法乙炔的工藝還不夠成熟，故目前采用此法的廠不如濕法的多。本設(shè)計(jì)依然是采用濕法乙炔發(fā)生裝置。2.2濕法乙炔生產(chǎn)原理及工藝流程2.2.1乙炔發(fā)生2.2.1.1反應(yīng)原理電石遇水生成乙炔氣和氫氧化鈣，同時(shí)放出很大的熱量。因工業(yè)電石不純，其中雜質(zhì)遇水后也能起反應(yīng)，生成相應(yīng)的雜氣。其主副反應(yīng)如下：主反應(yīng)： CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2 + 126.9KJ/mol副反應(yīng)：CaO + H2O Ca(OH)2 + 62.76KJ/molCaS + 2H2O Ca(OH)2 + H2SCa3P2 + 6H2O 3Ca(OH)2 + 2PH3Ca3N2 + 6H2O 3Ca(OH)2 + 2NH3Ca2Si + 6H2O 2Ca(OH)2 + SiH4CaAs2 + 6H2O 3Ca(OH)2 + 2AsH3由于發(fā)生上述副反應(yīng)，故在粗乙炔氣沖含有PH3、H2S、NH3、SiH4、AsH3等雜質(zhì)。電石水解生成大量Ca(OH)2堿性介質(zhì)，使PH3、H2S的水解反應(yīng)不完全，且由于H2S在水中溶解度大于PH3，因此粗乙炔氣中含有較多的PH3，PH3尚可以H4P2形式存在，其在空氣中會(huì)自然。2.2.1.2影響發(fā)生的因素（1）電石純度的影響電石純度越高，水解速度越快，單位發(fā)氣量越大，反之則慢。（2）電石粒度的影響電石水解反應(yīng)是液固相反應(yīng)，電石粒度越小，則與水接觸表面積越大，反應(yīng)速度越快。但粒度也不宜過(guò)小，否則水解速度過(guò)快，使反應(yīng)熱不能及時(shí)移走，發(fā)生局部過(guò)熱而引起分解爆炸危險(xiǎn)。粒度過(guò)大，則電石反應(yīng)慢，在排渣時(shí)容易帶走未水解的電石，造成電石耗量上升。 表2.2 電石粒度與反應(yīng)速度的關(guān)系電石粒度/mm24588151525255050801kg電石完全水解時(shí)間（分）1.171.651.824.2313.616.57（3）電石在發(fā)生器內(nèi)停留時(shí)間的影響電石在發(fā)生器內(nèi)的停留時(shí)間主要是由發(fā)生器的結(jié)構(gòu)決定的，如擋板層數(shù)、攪拌速率、耙齒角度等因素對(duì)停留時(shí)間影響很大。對(duì)一定粒度的電石必須保證其完全水解的停留時(shí)間，并能很好地更新電石表面，使電石表面的Ca(OH)2及時(shí)移走，以便電石于水有良好的接觸，一般有35層擋板的發(fā)生器，電石停留時(shí)間約為10分鐘以上。即使發(fā)生器的結(jié)構(gòu)完善，在電石渣中仍有超過(guò)反應(yīng)溫度下飽和溶解度的乙炔。由于乙炔對(duì)電石渣固相微粒（510mm）表面的吸附作用，以及位反應(yīng)完的電石微粒為12倍于其直徑的Ca(OH)2緊包著，使電石不易分解。2.2.1.3反應(yīng)溫度的影響電石水解反應(yīng)了是加入過(guò)量水移去，通常理論上每噸電石水解需水量為0.56噸。為控制在一定的溫度，一般發(fā)生器加水量（包括所用廢水）會(huì)適當(dāng)增加。反應(yīng)溫度的高低是通過(guò)調(diào)節(jié)加水量的多少來(lái)控制的。不同粒度的電石在不同溫度下水解速度的區(qū)別是較大的。隨著溫度的升高，水解速度加快，小粒度電石更為顯著。同時(shí)，隨著反應(yīng)溫度的上升，乙炔在電石渣中溶解度下降，顯著的降低電石消耗。因此，適當(dāng)提高反應(yīng)溫度是比較有利的。反應(yīng)溫度越高，排渣含固量越高，造成排渣困難，另外，反應(yīng)溫度越高，粗乙炔氣中水蒸氣含量增加及漿渣夾帶增加，造成后面冷卻負(fù)荷加大及堵塞管道。因此，綜合上述情況及安全等方面考慮，水解溫度不宜過(guò)高，一般控制在805為宜。2.2.2乙炔氣的壓縮2.2.2.1原理水環(huán)壓縮機(jī)又叫水環(huán)泵，泵的外殼為圓形中有偏心安裝的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上有葉板，泵內(nèi)以水充滿到一定高度，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)是形成水環(huán)，由于具有偏心距，此水封將葉板封著，而使葉板間形成許多小室。在旋轉(zhuǎn)的前半周，這些小室增大，由于通過(guò)進(jìn)口處將氣體吸入，在旋轉(zhuǎn)的后半周，小室的體積縮小，于是將氣體壓縮，迫使氣體從壓出口排出，往返連續(xù)運(yùn)行，即乙炔連續(xù)壓送的過(guò)程。2.2.3乙炔清凈2.2.3.1原理乙炔清凈主要是除去乙炔中對(duì)后面工序正常生產(chǎn)有害的雜質(zhì)氣體，即PH3 、H2S 、 NH3 、SiH4 、AsH3 、水、二氧化碳。采用次氯酸鈉的凈化原理也就是采用強(qiáng)氧化劑次氯酸鈉把還原性化合物PH3 、H2S 、SiH4 、AsH3 等氧化成相應(yīng)的酸，然后用堿液中和酸并除去二氧化碳，最后用低溫水洗除去堿沫和乙炔中的水分。其反應(yīng)式為：4NaOCl + H2S H2SO4 + 4NaCl4NaOCl + H3P H3PO4 + 4NaCl4NaOCl + AsH3 H3AsO4 + 4NaCl4NaOCl + SiH4 SiO2 + H2O + 4NaCl其反應(yīng)產(chǎn)物磷酸、硫酸等由后面中和塔除去。反應(yīng)式為：H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2OH3PO4 + 3NaOH Na3PO4 + 3H2OCO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O2.2.3.2影響清凈的因素（1）次氯酸鈉溶液的有效氯濃度Cl-有效氯的高低即代表次氯酸鈉濃度的高低，Cl-愈高，則氧化能力強(qiáng)與硫、磷等雜質(zhì)反應(yīng)越完全，清凈效果愈好。但有效氯含量過(guò)高，因氧化能力過(guò)強(qiáng)，反應(yīng)過(guò)于激烈，副反應(yīng)多，對(duì)乙炔純度反而有影響。還不必要消耗原料Cl2和NaOH等。更主要的是Cl-愈高則爆炸的危險(xiǎn)性越大。反應(yīng)式為：在清凈塔中，有游離的氯氣，則會(huì)發(fā)生加成反應(yīng)生成二氯乙烯，在中和塔內(nèi)進(jìn)一步反應(yīng)生產(chǎn)氯乙炔。C2H2Cl2 + NaOH C2HCl + NaCl+H2O生成的氯乙炔C2HCl非常的不穩(wěn)定，在遇到空氣（在放堿洗廢液時(shí)）就容易發(fā)生爆炸。因此，在堿洗段必須嚴(yán)格控制有效氯含量不得高于g/l。（2）PH值次氯酸鈉水溶液的PH值，直接影響到次氯酸鈉的穩(wěn)定性和其氧化性。若PH高說(shuō)明堿性大，次氯酸鈉在堿性介質(zhì)中穩(wěn)定性大，而氧化能力低，清凈效果差。若PH值低于7，即酸性下，次氯酸鈉分解容易其氧化性強(qiáng)，除H3P、H2S等雜質(zhì)越完全。但游離Cl-會(huì)增加，反應(yīng)更激烈，危險(xiǎn)性增大。且次氯酸鈉消耗量增加，乙炔中的氯化物含量增高，會(huì)影響乙炔的質(zhì)量。一般控制次氯酸鈉的PH值為45。2.2.4生產(chǎn)流程說(shuō)明2.2.4.1發(fā)生發(fā)生器內(nèi)盛有四分之三體積的水，電石進(jìn)入后發(fā)生水解反應(yīng)。水是用來(lái)自廢水高位槽的廢水，并補(bǔ)充適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)上水，并不斷加入室溫水和不斷由溢流管排出帶有石灰乳的水溶液，帶出大部分反應(yīng)熱，以保持生產(chǎn)的正常進(jìn)行和發(fā)生器溫度控制在805。發(fā)生器的液位是靠溢流來(lái)保證的。發(fā)生器內(nèi)設(shè)有四層攪拌耙齒。使電石與水的接觸面不斷更新，充分進(jìn)行反應(yīng)。產(chǎn)生的粗乙炔氣從發(fā)生器的上部導(dǎo)出，經(jīng)正水封至冷卻塔。當(dāng)發(fā)生器的操作壓力超過(guò)工藝要求時(shí)，乙炔經(jīng)安全水封自動(dòng)放空。當(dāng)壓力低于操作壓力時(shí)，乙炔由氣柜經(jīng)逆水封補(bǔ)充到發(fā)生器內(nèi)，維持平衡。發(fā)生器底部的電石渣，定期經(jīng)排渣口排至渣漿池。再經(jīng)渣漿泵排至排渣場(chǎng)。2.2.4.2冷卻與調(diào)節(jié)乙炔氣自正水封導(dǎo)出后，進(jìn)入冷卻塔與生產(chǎn)上水進(jìn)行逆流接觸，冷卻塔設(shè)有噴淋裝置。使乙炔冷卻至40，然后從冷卻塔之頂部導(dǎo)出，通過(guò)管路大部分直接去乙炔水環(huán)壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮然后進(jìn)入乙炔清凈裝置。少部分進(jìn)入乙炔氣柜。當(dāng)發(fā)生器供氣不足時(shí)，氣柜的氣體起補(bǔ)充作用，當(dāng)發(fā)生器供氣過(guò)量時(shí)，氣柜起貯存作用。因而調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定。維持連續(xù)性生產(chǎn)。2.2.4.3次氯酸鈉的配制貯罐場(chǎng)來(lái)的45%濃堿進(jìn)入濃堿槽，靠位差自流進(jìn)稀堿槽，與水配成15%的稀堿液。通過(guò)堿泵打到稀堿高位槽后，經(jīng)流量計(jì)自流到次氯酸鈉配制槽頂部文丘里混合器之進(jìn)口。氯氣從氯氣鋼瓶出來(lái)，經(jīng)氯氣緩沖罐，經(jīng)流量計(jì)進(jìn)入文丘里混合器氯氣進(jìn)口。水自外管經(jīng)流量劑進(jìn)入文丘里水進(jìn)口，三者在文丘里混合器中，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)得到次氯酸鈉溶液，貯入次氯酸鈉配制槽中供清凈塔(TQ-002)使用。在配制槽溶液出口處，設(shè)取樣點(diǎn)，隨時(shí)分析次氯酸鈉的組成，調(diào)節(jié)堿液、氯氣、水的進(jìn)料比，保證次氯酸鈉的工藝控制指標(biāo)。2.2.4.4清凈從冷卻塔和氣柜導(dǎo)出的粗乙炔，經(jīng)水環(huán)式壓縮機(jī)加壓到0.050.1MPa左右后，進(jìn)入第一第二清凈塔，次氯酸鈉溶液由泵打到第二清凈塔頂部，從塔底流出再由泵打至第一清凈塔頂。該塔為分段填料塔，填料采用拉西瓷環(huán)。氣液兩相在拉西瓷環(huán)上充分接觸進(jìn)行氧化反應(yīng)，除去PH3 、H2S 、SiH4 、AsH3等有害雜質(zhì)。次氯酸鈉溶液大部分循環(huán)使用，從次氯酸鈉貯槽內(nèi)不斷補(bǔ)充新鮮溶液至循環(huán)液中，從塔的溢流管不斷排出一部分廢液至廢液池以保證循環(huán)液中有效氯的濃度和PH值在規(guī)定范圍內(nèi)。廢水池之廢液經(jīng)廢水泵打至廢水高位槽供發(fā)生使用。水環(huán)壓縮機(jī)附設(shè)有氣液分離器、冷卻水泵和循環(huán)水冷卻器。以滿足壓縮機(jī)的封液及溫度要求，保證壓縮效率。封液使用軟水補(bǔ)充。2.2.4.5堿洗和干燥從清凈塔導(dǎo)出的乙炔氣中含有微量的硫酸、磷酸、及二氧化碳等酸性物質(zhì)需堿洗除去。清凈后的乙炔進(jìn)入中和塔的下部，來(lái)自稀堿槽的15%的氫氧化鈉水溶液經(jīng)堿泵從塔的中部加入，通過(guò)逆流接觸，除去乙炔中殘有的酸性物質(zhì)。堿液通過(guò)堿泵循環(huán)使用，當(dāng)氯離子大于1g/ l或Na2CO3濃度大于100g/ l即洗塔更換堿液。當(dāng)循環(huán)液中氫氧化鈉含量小于5010g/L時(shí)由稀堿槽補(bǔ)充堿量至規(guī)定值。中和塔出來(lái)的乙炔氣進(jìn)入二臺(tái)串聯(lián)的列管冷凝器除去大量水分后，送氯乙烯工序。2.2.5濕法乙炔生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖氣 柜電石氣水卻冷水生發(fā)沖緩凝冷和中凈清分液壓環(huán)塔封器合成器器塔塔離縮器機(jī)3 生產(chǎn)工藝計(jì)算3.1生產(chǎn)數(shù)據(jù)3.1.1生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)6萬(wàn)噸PVC3.1.2生產(chǎn)時(shí)間（年工作日）300天，每天24小時(shí)，連續(xù)操作3.1.3相關(guān)控制指標(biāo)表3.1 生產(chǎn)工藝控制指標(biāo)序號(hào)項(xiàng)目名稱單位工藝指標(biāo)備注1貯斗沖N2時(shí)間分鐘23沖N2壓力5.326.652發(fā)生器溫度7585排渣不低于75壓力kPa48液位液面計(jì)1/33/43正水封液位mm6507504安全水封液位mm12005逆水封液位mm6507006冷卻塔塔乙炔出口溫度40塔乙炔出口溫度45冷卻塔液位液面計(jì)1/22/3不超過(guò)乙炔入口7乙炔氣柜升降范圍m3150300乙炔溫度40乙炔壓力kPa488乙炔壓縮機(jī)封液溫度815封液循環(huán)量m3/h1.21.8乙炔入口壓力kPa48與發(fā)生系統(tǒng)平衡乙炔出口壓力kPa4080勿負(fù)壓乙炔出口溫度409清凈塔NaClO有效氯含量g/ l0.350.05NaClO補(bǔ)加量根據(jù)Cl及PH值而定酸堿度PH值36塔釜液位液面計(jì)1/2溫度40