年产30000吨氯乙烯车间精馏工段设计(3)

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（2）二氯乙烷热裂解生成氯乙烯的反应式为：

CH2ClCH2Cl?CH2?CHCl?HCl

反应是强烈的吸热反应，在管式裂解炉中进行，反应温度500～550℃，压力0.6～1.5MPa；控制二氯乙烷单程转化率为50%～70%，以抑制副反应的进行，主要副反应为：

CH2?CHCl?H2C?CH2?HCl CH2?CHCl?HCl?ClCH3Cl ClCH2CH2Cl?2CH2?2HCl

裂解产物进入淬冷塔，用循环的二氯乙烷冷却，以避免继续发生副反应。产物温度冷却到50～150℃后，进入脱氯化氢塔。塔底为氯乙烯和二氯乙烷的混合物，通过氯乙烯精馏塔精馏，由塔顶获得高纯度氯乙烯，塔底重组分主要为未反应的粗二氯乙烷，经精馏除去不纯物后，仍作热裂解原料。

1.4.4 乙烷氧氯化法

(1) 乙烷直接氯化

将饱和碳氢化合物在不稳定的温度范围内，例如在1000℃下与氯气反应，可生成相当量的氯乙烯，反应式为：

C2H6?2Cl2?C2H3Cl?3HCl （2）乙烷氧氯化：

2C2H6?Cl2?3/2O2?2C2H6Cl?3H2O 1.5 设计任务书

(1) 生产能力：3万吨/年，一年按330天计算，即7920小时； (2) 精馏要求： 精氯乙烯含量99.9%；

(3) 操作压力[3]：低沸塔操作压力0.6MPa，高沸塔操作压力0.4MPa； (4) 原料成分：粗氯乙烯溶液，粗氯乙烯含量90%（质量比），乙炔含量 2%，二氯乙烷含量2%，水含量6%。

2 工艺流程

2.1 工艺流程图

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5℃冷冻水冷却 尾气处理 7 6 8 9 1 11 10 5 12 4 2 3 13 残液处理 1-全凝器；2-粗氯乙烯溶液储罐；3-水分离器；4-低沸塔再沸器；5-中间槽；6-低沸塔回收槽；7-低沸塔冷凝器；8-高沸塔冷凝器；9-高沸塔回收槽；10-高沸塔；11-低沸塔；12-精制氯乙烯储罐

图2-1 氯乙烯精馏工艺简图

2.2 工艺流程详述

氯乙烯精馏工艺流程设计[4]可分为两部分，分别是冷凝、精馏等。 2.2.1 冷凝部分

粗氯乙烯进行精馏时，粗氯乙烯储罐中的42℃粗氯乙烯液体，通过压力泵进入全凝器中冷凝，用5℃冷冻水进行冷却至24.7℃，然后冷却后粗氯乙烯溶液进入水分离器，借密度差，连续分层除水，除水后的的混合液进入精馏段。

2.2.2 精馏部分

通过低沸塔的再沸器采用转化送来的蒸汽进行加热，除去粗氯乙烯中低沸点的物质（乙炔）；低沸塔顶出来的气体，温度为28℃，进入塔顶冷凝器，采用5℃冷冻水对其进行冷凝。低沸塔底再沸器所需热量由蒸汽提供，低沸塔底混合溶液，温度约39℃。

脱除低沸物的氯乙烯经阀门减压后进入高沸塔，通过高沸塔再沸器采用转化送来的蒸汽进行加热除去混合液中高沸点的物质（1,2-二氯乙烷），塔顶出来

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的气相（温度为25.5℃）即精制氯乙烯气体，经塔顶冷凝器冷凝，被冷凝后的液体进入固碱干燥器，而高沸塔底混合溶液，温度约41℃

3 工艺计算

3.1 物料衡算计算

年产30000吨的氯乙烯精馏工艺车间生产，由生产工艺可知操作方式为连续操作：

物料衡算?GI??GO??GA[5] ，

式中，?GI —输入物料的总和；

?GO—输出物料的总和；

?GA—累计的物料量。

3.1.1 全凝器的物料衡算

（1） 按精制氯乙烯年产量30000吨计，粗氯乙烯含氯乙烯90%，年工作日以330天计，则：

精氯乙烯含量? 粗氯乙烯含量?（2）入料

粗氯乙烯入料量：4.2088t/h 其中： 氯 乙 烯：90% 3.7879t/h 乙 炔 ：2% 0.08418t/h 二氯乙烷 ：2% 0.08418t/h 水 ：6% 0.2525t/h 所以：qn,氯乙烯? qn,水?3.7879?1000?60.6158Kmol/h

62.4930000?3.7879t/h

330?243.7879?4.2088t/h 90%0.2525?1000?14.0122Kmol/h

18.02 qn,乙炔?0.08418?1000?3.2327Kmol/h

26.040.08418?1000?0.8507Kmol/h

98.95 qn,二氯乙烷? - 9 -

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故入全凝器的量：

q?qn,水?qn,乙炔?qn,氯乙烯?qn,二氯乙烷 ?14.0122?3.2325?60.6158?0.8507 =78.7112Kmol/h （3）出料

因全凝器不考虑漏液和放空微量损失，所以出全凝器的量为78.7112Kmol/h。

（4）由上述计算可知：qn,进?qn,出，所以全凝器物料守恒，即：

进入全凝器的量=排出全凝器的量

3.1.2 水分离器的物料衡算

（1）入料：由全凝器的出料可知水分离器的入料量为：

qn,入?78.7112Kmol/h

（2）出料：借助于密度差，连续分层后除去料液中的水分，可知

qn,出?qn,入?qn,水?78.7112-14.0112?64.6990Kmol/h

即出水分离器的量为64. 6990Kmol/h

3.1.3 精馏工段的物料衡算

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1,2-二氯乙烷氯乙烯 粗低 沸 塔 乙炔和少量氯乙烯 精制氯乙烯 高 沸 塔

图3-1 氯乙烯精馏物料流程图

由生产任务知：

氯乙烯 ：qn,氯乙烯?60.6158Kmol/h 乙炔 ： qn.乙炔?3.2325Kmol/h 二氯乙烷：qn,二氯乙烷?0.8507Kmol/h

由水分离器出料可知，进入精馏工段的物料组成及流量为：

表3-1 各物料进料含量 单位：Kmol/h

组分 摩尔含量 摩尔流量

氯乙烯 0.9369 60.6158

乙炔 0.04996 3.2325

二氯乙烷 0.01314 0.8507

设低沸塔塔顶乙炔为0.9996，氯乙烯为0.0004，塔釡乙炔为0.0004； 高沸塔塔顶氯乙烯为0.999，二氯乙烷为0.0006，塔釡氯乙烯为0.001； （1）低沸塔：

qn,F?qn,D?qn,W

qn,FxF?qn,DxD?qn,WxW

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