5万吨/年PVC车间乙炔发生工段工艺流程设计目录前言 (1)一、设计背景 (1)（一）乙炔概述 (1)1、乙炔在水中的溶解度 (2)2、原料特性 (2)3、化学性质 (3)4、产品的主要用途 (3)二、设计内容 (4)（一）设计思路 (4)（二）工艺流程选择 (4)1、湿法乙炔发生 (4)2、干法乙炔发生 (5)3、工艺方案的选择 (5)4、湿法乙炔生产原理及工艺流程设计 (5)（五）工艺流程图 (6)（三）生产流程说明 (7)1、发生 (7)2、冷却与调节 (7)3、次氯酸钠的配制 (8)4、清净 (8)5、碱洗和干燥 (8)（四）乙炔发生工段工艺计算 (8)1、物料衡算 (8)（六）三废处理 (12)1、废渣 (12)2、废气 (12)3、废水 (13)三、设计总结 (13)参考文献 (14)前言聚氯乙烯PVC是由氯乙烯单体VC均聚或与其他多种单体共聚而制得的合成树脂聚氯乙烯再配以增塑剂稳定剂高分子改性剂填料偶联剂和加工助剂经过提炼塑化成型加工成各种材料当前PVC生产面临着严重的挑战比如生态环境的保护潜在替代品的市场竞争资源的进一步优化配置能量的合理充分利用生产过程的优化和高效率化生产和使用效率的提高应用技术和市场开拓等都在不同程度上影响着PVC的进一步发展在上述问题上仍有大量工作要做对生态环境安全的配套助剂环境保护技术包括PVC废弃物的回收再利用和处理等方面更需要花大力气加以研究。
一、设计背景（一）乙炔概述（1）产品名称：乙炔（2）分子式：C2H2，分子量26.04（3）产品说明：工业电石乙炔中因含有杂质磷化氢等而有特殊臭味。
在温度-836℃和0.1MPa压力下，乙炔变为无色易流动的液体。
当温度继续下降即成为白雪状物质；在0℃和01MPa压力下1L液态时，乙炔可得3825L气态。
（4）物理性质①在标准大气压下乙炔密度表1 在不同温度下乙炔的密度表2 不同温度下乙炔热熔粘度导热系数乙炔在水中的溶解度随温度的升高而减小，随压力的升高而增大。
乙炔气体在0.1MPa下在水中的溶解度与温度的关系：见下表乙炔气体在0.1MPa下在水中的溶解度与温度的关系。
2222小于0.0005mL。
（2）爆炸性，乙炔物理性质中最危险的就是其爆炸性，因此在使用包装储运中均应引起高度重视。
（3）自爆性，乙炔属不饱合烃很不稳定，较易发生分解。
爆炸在高温高压下更具有分解爆炸的危险性。
压力为0.15MPa的工业乙炔在温度超过550℃时，将全部分解爆炸其反应式为碳引起爆炸。
（4）当乙炔溶解时其分子为溶剂所分散。
此时，乙炔的爆炸能力就降低，而极限压力超过此压力时，乙炔就爆炸分解则大大增高。
例如：溶于丙酮中的乙炔在压力98MPa表压时虽引火也不致发生爆炸。
（5）当温度在500℃以下时，并无接触剂存在而空气的浓度又未达到。
爆炸浓度在压力低于0196MPa时，则发生器内的乙炔就不可能发生爆炸分解。
（6）当乙炔与铜盐银盐及汞盐的水溶液相互作用时，能生成具有爆炸性的各种乙炔化物（7）乙炔与其它气体混合物的爆炸性。
2、原料特性（1）电石①一般性状电石的学名叫碳化钙；分子式CaC2；分子量64.10；化学纯碳化钙几乎是无色透明的晶体。
极纯的碳化钙结晶是天蓝色的大晶体，其颜色与淬火的钢相似不溶于任何溶则中化学纯的。
碳化钙只能在实验室中用直接加热金属钙和纯炭的方法制得。
通常，所说的电石是指工业碳化钙而言，其中主要含有碳化钙外还含有少量其它杂质。
②物理性质1）外观电石的颜色随其含碳化钙的量不同而异。
通常为灰色有时呈棕黄色或黑色。
电石新断面星灰色，碳化钙含量较高的电石新断面呈紫色，电石新断面暴路在空气中就会吸收空气中的水份而失去光泽，变成灰白色粉未。
2）熔点电石的熔点随其碳化钙含量的多少而改变③生成温度电石的生成温度为1800℃，液态电石的粘度很大，当温度定时粘度随碳化钙含量的增加而增大。
而当碳化钙含量一定时，其粘度随温度的降低而增加。
液态电石冷却后就变成脆性的固体。
3、化学性质（1）水解反应电石不仅能被液态水水蒸汽所分解，而且能被物理和化学的结合水所分解，其分解产物为乙炔和氢氧化钙或氧化钙。
电石浸入水中时的反应：CaC2+2H2O→（CaOH）2+C2H2用水蒸汽分解电石与水分解电石的情况一样，有足量水蒸汽时生成氢氧化钙；蒸汽量不足且温度超过200℃时则生成氧化钙。
（2）氧化反应干燥的氧气在高温下将电石氧化生成碳酸钙和碳2CaC2+3O2+2CaCO3+2C4、产品的主要用途（1）化学工业乙炔广泛的应用于基本有机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、14-丁二醇丙烯酸等；合成树脂中的聚氯乙烯；合成纤维单体中的丙烯腈；聚乙烯醇合成橡胶中的氯丁橡胶等。
乙炔还可以用作许多精细化工产品的原料。
（2）金属加工业，乙炔大量用于金属的切割和焊接。
（3）其它工业，乙炔可生产炭黑用于制造于电池无线电原料导电橡胶等。
（4）产品的包装贮运方法，乙炔可生产炭黑用于制造干电池无线电原料导电橡胶等。
（5）产品的包装贮运方法①包装，工业乙炔可包装在专用的钢瓶内溶解，乙炔包装在内充活性炭和丙酮溶液的特别钢瓶内。
②输送，工业乙炔大部分用管道输送少量乙炔；用车船输送溶解乙炔钢瓶；用车船输送乙炔为易燃易爆气体；在管道内输送的流速要小于6ms；输送压力要小于014MPa。
③储存，乙炔储存在钟罩式气柜内；乙炔钢瓶要储存在离火源和热源规定距离的仓库内。
二、设计内容（一）设计思路本设计为年产5万吨PVC车间乙炔发生工段的工艺设计，简单介绍了乙炔的性质和主要用途，也介绍了目前由电石生产乙炔的两种常见的生产方法：湿法乙炔和干法乙炔，并进行了比较，最后确定以湿法乙炔作为本设计的工艺生产方法。
在设计过程中，根据设计任务书的要求，进行了较为详细的物料衡算和能量衡算，并对设备进行了工艺计算和选型，同时对整个聚氯乙烯生产过程中的安全注意事项及“三废”治理作了相关说明。
绘制了相应的设计图纸，设计图纸包括乙炔生产工艺流程图、主要设备图。
（二）工艺流程选择1、湿法乙炔发生湿法是将电石投入过量的水中每公斤电石需10~20公斤水反应，放出的热量大部分被水所吸收，其杂质为石灰乳水澄清后返回发生器。
放出的热量大部分被水所吸收，其杂质为石灰乳水澄清后返回发生器，使用渣浆用泵送至排渣场。
根据发生：器的型式又可分为立式和卧式两种立式发生器的优点。
是乙炔纯度高操作温度低较安全。
2、干法乙炔发生干法是把少量的水洒在电石上，水量一般为理论量的1.2~1倍；反应热靠过量的水蒸发吸收掉，维持正常的操作温度100~110℃。
其反应式为：CaC2+H20→CaO+C2H2干法生产使用的电石粒度小小于5mm其渣为干的粉术容易处理但设备复杂移动设备多严密性高操作技术要求高。
3、工艺方案的选择由电石发生乙炔根据工艺过程的特点可分为湿法和干法,本次工艺设计选择湿法乙炔工艺。
4、湿法乙炔生产原理及工艺流程设计（1）反应原理电石遇水生成乙炔气和氢氧化钙同时放出很大的热量因工业电石不纯其中杂质遇水后也能起反应生成相应的杂气其主副反应如下主反应：CaC2+2H2O→C2H2+Ca（OH）2CaS+2H20→Ca3P2+6H2O3Ca（OH）2+2PH3→Ca3N2+6H2OCa2Si+6H2O→CaAs2+6H2O由于发生上述副反应故在粗乙炔气冲含有PH3、H2S、NH3、SiH4、AsH3等杂质。
电石水解生成大量Ca（0H）2。
碱性介质使PH3和H2S的水解反应不完全且由于H2S 在水中溶解度大于PH3，因此粗乙炔气中含有较多的PH3，尚可以H4P2形式存在其在空气中会自燃。
（2）影响发生的因素①电石纯度的影响，电石纯度越高，水解速度越快单位发气量越大反之则慢。
②电石粒度的影响，电石水解反应是液固相反，电石粒度越小，则与水接触表面积越大。
反应速度越快，但粒度也不宜过小否则水解速度过快使反应热不能及时移走。
从而发生局部过热而引起分解爆炸危险。
粒度过大则电石反应慢，在排渣时容易带走未水解的电石造成电石耗量上升。
③电石在发生器内的停留时间，主要是由发生器的结构决定的，如挡板层数、搅拌速率、耙齿角度等因素对停留时间影响很大。
对一定粒度的电石必须保证其完全水解的停留时间。
并能很好地更新电石表面，使电石表面的Ca（OH）2及时移走，以便电石于水有良好的接触。
一般有3~5层挡板，发生器里电石停留时间约为10分钟以上，即使发生器的结构完善在电石渣中仍有超过反应温度下饱和溶解度的乙炔。
由于乙炔对电石渣固相微粒5~10mm表面的吸附作用，以及未反应完的电石微粒为12倍于其直径的Ca（OH）2紧包着使电石不易分解。
④反应温度的影响，电石水解反应是加入过量水，移去通常理论上每吨电石水解需水量为0.56吨。
为控制在一定的温度，一般发生器加水量包括所用废水，适当增加反应温度的高低是通过调节加水量的多少，来控制的不同粒度的电石反应速率。
在不同温度下水解速度的区别是较大的，随着温度的升高，水解速度加快，小粒度电石更为显著。
同时随着反应温度的上升，乙炔在电石渣中溶解度下降显著。
降低电石消耗，因此适当提高反应温度是比较有利的。
反应温度越高；排渣含固量越高，从而造成排渣困难。
另外反应温度越高，粗乙炔气中，水蒸气含量增加，以及浆渣夹带增加，造成后面冷却负荷加大，也因此堵塞管道。
因此综合，上述情况及安全等方面考虑，水解温度不宜过高，一般控制在正负80℃和正负5℃之间。
（3）乙炔的压缩原理水环压缩机又叫水环泵。
泵的外壳为圆形上有一个偏心安装的转子，转子上有叶板泵。
在叶板泵内用水充满到一定高度，当转子旋转从而形成水环。
由于具有偏心距，因此水封将叶板封着而使叶板间形成许多小室，在旋转的前半周这些小室增大。
由于通过进口处，将气体吸入在旋转的后半周小室内，使得体积缩小，于是将气体压缩。
迫使气体从压出口排出，往返连续运行，即乙炔连续压送的过程。
（五）工艺流程图带控制节点的工艺流程图如下图2所示：图2.工艺流程设计图符号：—乙炔管——吹除管1-水封；2-乙炔发生器；3-电石斗；4-洗涤器；5-贮气罐；6-固体净化器；7、16-水分离器；8-中压水封；9-转换开关；10- 冷却器；11-乙炔排送机；12、14、15-低压水封；13-水分离器；17-平衡器；18-乙炔压缩机；19-高压油水分离器；20-组式干燥器；21-流量计；22-汇流排和气瓶（三）生产流程说明1、发生发生器内盛有四分之三体积的水，当电石进入后发生水解反应水，提高来自废水高位槽的废水，并补充适当的生产上水，并不断加入室温水和不断由溢流管排出。
带有石灰乳的水溶液，带出大部分反应热。
以保持生产的正常进行，将发生器温度控制在士80和士5℃。
发生器的液位是靠溢流来保证的，发生器内设有四层搅拌耙齿使电石与水的接触面不断更新，充分进行反应产生的粗乙炔，粗乙炔气从发生器的上部导出经正水封至冷却塔。