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1、石河子大学毕业论文题目： 年产1万吨乙烯基乙炔制备2-氯-1.3-丁二烯车间设计 院 （系）： 化学化工学院 专 业： 化学工程与工艺 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2013/6/6 II乙烯基乙炔制备2-氯-1.3-丁二烯车间设计（学生：= 指导老师：=-）摘要本设计为年产1万吨乙烯基本设计为年产1万吨乙烯基乙炔制备2-氯-1.3-丁二烯的生产工艺初步设计，设计中采用乙炔法生产丁氯橡胶工艺中由乙烯基乙炔为原料生产氯丁二烯的工段，催化剂为改进型Nieu Land催化剂，乙烯基乙炔的转化率可由原来18%升至27.4%。根据设计要求时工艺流程进行了选择与论证，对整个装置进行了物料与能
2、量的衡算，对主要设备和管道进行了设计及选型。在工艺路线中提浓塔和减压精馏塔处轻馏分含较高浓度的乙烯基乙炔，重新回流到乙烯基乙炔储槽进行循环。经过本次设计优化后在减压精馏塔冷凝器流出产品含氯丁二烯的质量分数可达99.997%。最后对本装置的安全生产与“三废”治理作了相关讨论。关键词：乙烯基乙炔；2-氯-1.3-丁二烯；合成；衡算AbstractThc design is primary for the manufacturing process of 2- chloro -1.3- butadiene by Vinyl acetylene 10000 tons per year,and the
3、design Route of vinyl acetylene as raw material to product Chloroprene is the part of Acetylene production of chloroprene rubber, Catalyst for improved Nieu Land, it makes the conversion rate increase from 18% to 27.4%. According to the design,the craft production way of formaldehyde was selected an
4、d the technnlogy was investiged.The main equipments and pipes were designed or selected. In the process of concentration tower and vacuum distillation tower, Light fraction contains vinyl acetylene greatly,then,it is drawed back the raw material storage tank to react again. After the design optimiza
5、tion, the end mass fraction is up to 99.997%.At last, safely producing and dealing withthree waste were argued.Key words: vinylacetylene; 2- chloro -1.3- butadiene; Synthesis; balance calculation目录摘要IAbstractII前言11 绪论31.1我国氯丁橡胶工业的发展过程31.1.1起步阶段31.1.2发展阶段31.2 我国氯丁橡胶工业的现状41.2.1 生产工艺41.2.2 生产能力和产量41.2.
6、3 技术指标51.3 影响我国甲醛价格的主要因素61.3.1生产成本61.3.2地区差异71.4 产品说明71.4.1 产品名称71.4.2 产品性质7A.物理性质71.5产品用途101.6 原材料说明112 合成方法及生产技术比较122.1氯丁二烯合成方法122.2氯丁二烯催化剂的选择123 工艺流程介绍133.1 流程说明133.2 生产工艺影响因素153.2.1 反应器的结构与状态153.2.2 催化剂的性能和状态163.2.3 反应温度163.2.4 乙烯基乙炔和氯化氢的比值163.2.5 停留时间和空间速度173.2.6 反应压力183.2.7 原料混合气的纯度183.3物性方法的选
7、择193.4 主要工艺指标204 年产1万吨氯丁二烯的工艺计算214.1 计算依据214.1.1单元模块的选择214.2.2收敛方法的选择234.2.3模型中采用的单位制254.3 氯丁二烯合成系统模拟结果与模型验证264.3.1 主要板式塔灵敏度分析264.3.2 氯丁二烯合成系统模拟的物流结果305 主要非定型设备的计算及选型325.1丁氯二烯合成塔325.2水洗塔335.3提浓塔355.4减压精馏塔355.5 减压精馏塔365.6 换热器375.6.1换热器E101375.6.2换热器E102395.6.3换热器E103405.6.4换热器E104425.6.5换热器E105435.7主
8、要定型设备选型455.7.1 上料压缩机455.7.2 给水泵455.7.4 提浓塔循环泵455.7.5 减压精馏塔循环压缩机456 主要工艺管道选型457.车间主要设备平面布置478 换热网络设计与优化488.1 概述488.2 换热网络设计任务488.2.1换热的夹点的确定498.2.2各工段换热网络499 安全与“三废”处理519.1工艺物料特性及防护措施519.2 三废处理529.2.1 废气处理529.2.2 废水处理53主要参考文献54致谢5557乙烯基乙炔制备2-氯-1.3-丁二烯车间设计前言2-氯-1.3-丁二烯(以下简称氯丁二烯)是合成多种特殊橡胶的中间产品，是乙炔新型的衍生
9、物产品之一，氯丁二烯能与苯乙烯、丙烯腈、异戊二烯等共聚，生产各种合成橡胶，其中最主要的橡胶是氯丁二烯单体加聚生成氯丁橡胶。这种橡胶是合成橡胶中较为特殊的一个相对较小的品种，是最先实现工业化生产的合成弹性体。具有耐候、耐燃、耐臭氧、耐热、耐寒、耐油、耐曲挠、结晶内聚力突出以及高强度等较全面的特性，能在苛刻而恶劣的环境下使用，且制品寿命很长，在实际应用中有极大的价值，也是目前我国紧缺橡胶材料，为维持国内需求，大量通过国外进口。氯丁二烯是含氯的易挥发液体，化学性质活泼。氯丁二烯最早1930年美国人Carothers和Collins在合成二乙烯基乙炔时发现。在1931年，美国杜邦公司首先实现了由电石乙
10、炔制氯丁二烯的工业化生产。60年代以前，这是工业上生产氯丁二烯的唯一方法。乙炔在氯化亚铜的酸性水溶液中于80下生成乙烯基乙炔，后者再与氯化氢在氯化亚铜的盐酸溶液中进行加成反应生成氯丁二烯。这种制备氯丁橡胶工艺在我国是从前苏联引进的，至今已有50年生产历史。由于我国资源现状是“贫油、少气、富煤”，我国有50%的石油依靠进口。而且本次设计主要面向区域新疆地区拥有全国40%的煤炭资源，煤炭可生产乙炔，目前大部分乙炔用于PVC，但PVC市场趋于饱和，所以发展乙炔下游产品势在必行。乙烯基乙炔制备的2-氯-1.3-丁二烯可用于合成氯丁橡胶及其他衍生产品。这样一方面可以充分利用本地的煤炭资源，另一方面可以减
11、少石油的用量，减轻国家的石油资源压力。所以乙炔法制氯丁橡胶工艺在我国通过不断技术改造，装置工艺水平有所提高，但与日本Denka、美国DuPont等同类型生产厂家相比，仍有较大的差距。其中包括单体氯丁二烯(CP)中高低沸物含量远高于国外水平，主要原因是由于氯丁二烯极易自聚造成塔板堵塞，塔板传质效率急剧下降，严重影响生产平稳。本设计在整个设计过程中，按照设计任务书的要求，对年产1万吨乙烯基乙炔制备2-氯-1.3-丁二烯车间设计装置进行了完整的物料衡算与热量衡算，对工艺过程中的主要设备进行了较为详细的工艺计算，同时也对装置的技术经济状况进行了初步估计。1 绪论1.1我国氯丁橡胶工业的发展过程本设计所
12、要制备的丁氯二烯为丁氯橡胶的单体，所以以下从考察丁氯橡胶的发展历程来研究丁氯二烯的发展过程。我国丁氯橡胶工业的发展大致可分为二个阶段。1.1.1起步阶段 20世纪50年代，我国开始了氯丁橡胶的研究开发工作，于60年代分别在长寿化工厂、山西化工厂、青岛化工厂建成了年产量均为0. 5万t/a的生产装置，后来又对这3套设备进行了扩建，总的生产能力达到5万t/ a。1.1.2发展阶段进入2000年，我国氯丁橡胶工业无论在产能、生产技术还是在设备、节能和自动控制等方面都有了较大的改进和提高。随着反应热和尾气的燃烧热的利用，使氯丁橡胶生产装置由原来的“耗汽型”变成为“不耗汽型”或“外供蒸汽型”装置，我国主
13、要有重庆长寿化工有限责任公司氯丁橡胶公司、山西合成橡胶公司和山东莱州康佰力胶业公司3家氯丁橡胶生产企业。2006年的我国氯丁橡胶产达到10. 7万t/a法。虽然丁氯橡胶的发展还没有快速发展阶段，但是随着我国西部大开发的深入，对橡胶的需求必定会有很大的增长，在未来几年丁氯橡胶新型装置上和催化剂应用会让丁氯橡胶有迅猛的发展。1.2 我国氯丁橡胶工业的现状1.2.1 生产工艺目前世界上生产氯丁二烯的制法有4种:乙炔法;丁二烯法;丁烯氯化法;丁二烯氧氯化法。目前已工业化的氯丁二烯生产方法仅有乙炔法，丁二烯法。乙炔法系美国Du Pont公司于30年代初开发，乙炔法的原料来源经历了电石乙炔，天然气乙炔和石
14、油乙炔。多年来，美国Du Pont公司垄断这一生产技术。由于乙炔法生产过程中副产物二乙烯基乙炔有自聚爆炸危险，生产安全性差、工艺流程复杂、乙炔价格高，促使氯丁二烯生产路线由乙炔法转向丁二烯法。丁二烯法生产氯丁二烯的技术路线是由英国的Distillers公司，经过十六年研究试验开发成功的。目前世界上生产氯丁二烯的技术路线丁二烯法已占70%-75%。丁二烯法具有原料廉价易得，生产安全，操作稳工艺流程较电石法简单，成本低等优点，因而国际上乙炔法已逐步被丁二烯法取定点代。1.2.2 生产能力和产量由于氯丁二烯是生产氯丁橡胶的单体，此处的生产能力和产量以今年来生产氯丁橡胶的量为标准。我国除原有重庆长寿化工有限责任公司、山西合成橡胶公司。我国主要有重庆长寿化工有限责任公司氯丁橡胶公司、山西合成橡胶公司和山东莱州康佰力胶业公司三家氯丁橡胶生产企业。我国氯丁橡胶产能已由2008年的6.7万吨年提高到2012年的8.2万吨年。山橡集团位于山西阳高县龙泉工业园区的一期年产3万吨氯丁橡胶项目从2006年开始建设，共包括氯丁橡胶、烧碱、液氯，以及副产品DVA清漆等，2009年投入生产。二期工程要根据市场情况考虑何时建设。此次项目建设位于阳高县龙泉
