聚氯乙烯分厂详细工艺介绍

聚氯乙烯分厂工艺介绍二0一三年一月乙炔物理性质分子式：C2H2结构式：H-C≡C-H分子量：26.04密度：1.17kg/m3熔点：-81℃（101.325kPa）沸点：-83.6℃（101.325kPa时升华温度）自燃点：406～440℃纯乙炔是无色、无嗅的气体。用工业电石制得的乙炔中由于含有少量硫化氢、磷化氢等杂质气体，而具有难闻的气味。乙炔难溶于水而易溶于丙酮中（见表1），根据这一特性，工业上用丙酮吸收法来分析乙炔纯度。溶解温度（℃）010305060708090水1.731.310.840.500.370.250.150.05丙酮332616-----表2-1乙炔溶解度表乙炔在高压下很容易爆炸，液态乙炔稍受震动就会爆炸，常压下，乙炔与空气混合物的爆炸范围为2.3～81％，其中含乙炔在7～13％时爆炸力最强。乙炔和氧气混合物的爆炸范围为2.1～93％，其中含乙炔30％时爆炸力最强。化学性质乙炔由于含有不饱和键和活泼氢，具有典型的炔烃性质。⑴加成反应与氢、卤素、卤化氢、水发生反应：CH≡CH+H2→CH2＝CH2CH≡CH+X2→CHX＝CHX（其中氯乙炔极易爆炸）CH≡CH＋HX→CH2＝CHXCH≡CH+H2O→CH2＝CHOH⑵氧化反应氧化时三键破裂生成二氧化碳。3CH≡CH+10KMnO4+2H2O→6CO2+10KOH+10MnO2⑶金属炔化物的生成乙炔分子中的氢原子能被银、铜、汞等置换，生成易爆的金属炔化物，如乙炔银、乙炔铜、乙炔汞等。CH≡CH＋Cu2＋→CuC≡CCu（乙炔铜）+H2CH≡CH＋2Ag+→AgC≡CAg（乙炔银）+H2乙炔铜和乙炔银在干燥时很容易爆炸。乙炔是非常重要的化工原料，在工业上得到广泛的应用，根据乙炔性质非常活泼这一特征，通过加成、聚合等各种反应，由它可以制成各种塑料、橡胶、纤维以及有机合成的重要原料和溶剂；在钢铁工业中，可以用来切割钢铁。氯化氢物理性质氯化氢是无色而有刺激性气味的气体，易溶于水。在0℃时，1体积的水大约能溶解500体积的氯化氢。氯化氢的水溶液呈酸性，叫做氢氯酸，习惯上叫盐酸。在标准状态下干燥空气的密度为ρ=1.293kg/m3。化学性质性质稳定，一般不与其他物质反应。只有还原性、无酸性、不和金属、碱反应、不使干燥试纸变色。其酸能与酸碱指试剂反应，紫色石蕊试剂与盐酸变红色，无色酚酞不变色。强酸性，和碱反应生成氯化物和水:HCl+NaOH=NaCl+H2O能与碳酸盐反应，生成二氧化碳，水:K2CO3+2HCl=2KCl+CO2↑+H2O能与活泼金属单质反应,生成氢气:Fe+2HCl=FeCl2+H2↑能与金属氧化物反应,生成盐和水:MgO+2HCl=MgCl2+H2O氯乙烯物理性质分子式：CH2=CHCl分子量：62.5密度：0.91kg/m3熔点：-159.69℃（101.325KPa）沸点：-13.9℃（101.325KPa）自然点：472℃常温常压下是无色、易燃具有乙醚香味的气体，比空气大约重1倍，是有毒气体。液态氯乙烯是高绝缘性物质，无论从设备或管道外泄漏都极其危险。常压下，氯乙烯与空气混合物的爆炸范围为4～22％，与氧气混合物的爆炸范围为3.6～72％，当N2＞48.8%或CO2＞36.4%时无爆炸危险。化学性质氯乙烯是一种不饱和的卤代烃，具有分子中含双键和卤素化合物的重要特征，但一般来讲连接在双键的氯原子不活泼，所以有关双键的加成反应比氯原子取代反应更容易，最重要的化学性质是进行聚合和共聚反应。(1)聚合反应氯乙烯分子中C＝C双键极易发生聚合反应，是氯乙烯极其重要的化学性质，聚合可在光、热、偶氮化合物、过氧化物、氧化还原系统化合物的引发下以游离基方式进行，反应如下：nCH2＝CHCl→[CH2-CHCl]n加成反应①氯乙烯在20～25℃和氯加成反应生成三氯乙烷:CH2＝CHCl+Cl2→CH2Cl-CHCl2②氯乙烯与氯化氢作用生成1，2－二氯乙烷:CH2＝CHCl+HCl→CH2Cl-CH2Cl反应机理(1）乙炔和氯化氢在氯化高汞（或称升汞）为活性组分、以活性炭为载体的催化剂上发生气相反应生成氯乙烯。主反应：CH≡CH+HCL→CH2CHCL+124.77KJ/mol(29.8kcal/mol)副反应：CH≡CH+H2O→CH3CHOCH≡CH+2HgCl2→ClCH＝CHCl+Hg2Cl2CH2＝CHCl+HCl→CH3CHCl2(2）乙炔先与氯化高汞加成生成中间加成物氯乙烯氯汞：CH≡CH+HgCl2→ClCH＝CH-HgCl氯乙烯氯汞中间产物不稳定，和氯化氢反应生成氯乙烯：ClCH＝CH-HgCl+HCl→CH2＝CHCl+HgCl2影响反应的主要因素(1)合成反应温度反应温度对转化反应影响很大，温度太低，则乙炔反应不完全，转化率低；温度高，乙炔转化率高，但副产物也多，从而使氯乙烯产率下降。一般合成反应温度控制在90～180℃之间。(2)原料气分子比：乙炔过量容易使触媒中氯化高汞还原成氯化亚汞或汞；氯化氢过量太多，则容易进一步与氯乙烯加成反应生成1，1－二氯乙烷的副产物。因此，在氯化氢纯度稳定的情况下，氯化氢与乙炔分子比为：HCL：C2H2=(1.05-1.1):1水分：原料气中含水一是与氯化氢生成盐酸，腐蚀转化器，生成三氯化铁堵塞设备管道；二是使触媒结块，转化器阻力急剧增加，翻换触媒困难，生产不能正常进行；三是容易与乙炔反应生成乙醛：CH≡CH+H2O→CH3CHO，因此一般原料气中水分控制在0.03％以下。游离氯：原料气氯化氢中含有的游离氯与乙炔反应生成氯乙炔，氯乙炔极不稳定，常在混合器、石墨冷却器等设备管道中爆炸，因此必须控制在0.04％以下。氧气：原料气乙炔中含氧较高时，影响生产安全，特别在精馏尾气放空中，乙炔含量较高时，氧浓度高威胁更大。因此，乙炔气中氧含量一般控制在0.4％以下。杂质：原料气乙炔中的杂质如磷化氢、硫化氢、砷化氢等均能与触媒发生不可逆的吸附作用，使触媒中毒，降低触媒寿命，并且还能与氯化高汞分子反应生成无活性的汞盐。HgCl2+H2S→HgS+2HCl3HgCl2+PH3→(HgCl)3P+3HCl粗氯乙烯的净化合成反应后的气体中，除氯乙烯外，尚有过量氯化氢、未反应的乙炔、氮气、氢气、二氧化碳等气体，以及副反应生成的乙醛、二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、乙烯基乙炔等杂气。为了生产适于聚合的高纯度单体，应彻底将这些杂质除掉。水洗是粗氯乙烯净化的第一步，即用水洗去在水中溶解度较大的杂气，如氯化氢、乙醛等。此外，水洗还具有冷却合成气的作用。经水洗后合成气中的氯化氢虽大部分除去，但仍有部分残留在合成气中，如果夹带到后续系统，会腐蚀设备，而且氯化氢的存在会促使氯乙烯聚合，堵塞管道和设备，所以需要用碱洗的方法将其彻底除去。此外，碱洗也可将合成气中的二氧化碳等酸性气体一并除去。粗氯乙烯压缩转化后的合成气如采用加压精馏，则合成气的压缩是一道不可缺少的工序。通过气体的压缩提高了气体的压力，亦即提高了物料的沸点，才有可能在常温下进行精馏操作。例如：常压下氯乙烯的沸点是-13.9℃，压缩到0.5MPa时，沸点提高到40℃左右，这样精馏过程中的冷量消耗就大为减少，操作也大为方便，生产能力大大提高。压缩工序就是通过螺杆压缩机，把粗氯乙烯气体压缩，达到规定要求压力后送下一工序的过程。精馏是使蒸馏时所产生的蒸汽与蒸汽冷凝时得到的液体相互作用，气相中高沸点组分和液相中的低沸点组分，以相反方向进行多次的冷凝和汽化，实现完全分离液体混合物的过程。氯乙烯精馏过程就是将经净化处理、压缩后的粗氯乙烯气体进行精馏：首先通过低沸塔，利用低温精馏的方法使粗氯乙烯中的不凝气体挥发出来加以去除；然后通过高沸塔对低沸塔的釜液进行精馏处理，得到纯度较高的氯乙烯单体。链引发链引发是形成单体自由基活性中心的反应，通过包括引发剂均裂形成初级自由基R·和初级自由基与VC形成单体自由基。链增长链引发阶段形成的单体自由基，不断的加成单体分子，构成链增长反应。链终止增长的活性链带有独电子，当两个链自由基相遇时，独电子消失而使链终止。因此自由基聚合的终止反应使双分子反应，他有偶合和歧化两种形式。链转移向单体链转移形成的单体自由基含有双键，继续引发聚合生成含未端双键不稳定结构的PVC分子。汽提原理出料槽与汽提塔出来的浆料经螺旋板式换热器预热后进入汽提塔，经塔内筛板小孔流下，与塔底进入的蒸汽逆流接触进行加热汽提，汽提后的浆料通过降液管进入下层，汽提出的残留单体随上升的水蒸气溢出，利用水汽和氯乙烯凝、沸点不同，其中易凝的水汽经塔顶冷凝器回流流入塔内，不冷凝的氯乙烯气体借水环真空泵抽入回收气柜，塔底流出的浆料去离心干燥。干燥原理空气通过过滤器，升温，由主风机送入干燥床风室内，并保证一定的风温，风压。进入流化床内的湿物料与热空气在布风板上方接触，把干燥床的浆料吹到沸腾状态（流化状态）。物料颗粒悬浮于气流之中，形成流化状态。呈流化状态的物料颗粒与热空气均匀、充分地混合，进行十分强烈的传热和传质，脱除水分，达到干燥。合格的产品由流化床的出料口排出，含尘气体经除尘装置净化后由引风机排入大气。同时和干燥床内的换热器充分换热，经旋风分离器将湿空气和干树脂分离，湿空气经尾气洗涤塔洗涤后排入大气，干树脂经二次输送风机送至包装料仓。废水处理原理本工艺主要采用物理法、化学法和生物法相结合的工艺。主要通过沉淀、澄清、微生物吸收；沙滤和活性炭吸附PVC生产中产生的废水进行处理，使符合国家排放标准。物理法活性炭吸附主要是利用活性炭有较大的比表面积吸附废水中的细小颗粒，从而除去水中杂质的方法；而砂滤主要通过砂滤饼对废水过滤，使较大杂质达到过滤的目的。化学法主要是对废水用化学的方法处理，从而加入化学试剂达到排放的标准。1）首先加25%的NaOH溶液中和，离子反应方程为：H++OH-=H2O2）再加一种AlCl3溶液进行处理，离子反应方方程：Al3++3OH-=Al（OH）3从而形成絮凝状物质，采用重力沉降原理与澄清液分离机前压力Kpa≥0.53～4气体出口温度℃≤100气体出口压力MPa0.55±0.05低沸塔塔釜压力0.50～0.54塔釜温度38～42高沸塔塔釜压力0.20～0.35塔釜温度20～37成品冷凝器压力0.2～0.3温度16～26净化气含乙炔ppm120净化气含氯乙烯36ppm聚合釜温度波动范围℃57.5±1（SG-5）67.5±1（SG-8）63.5±1（SG-7）出料槽压力kPa0～8汽提塔塔顶压力Mpa-0.01～0.03汽提塔第一块塔板温度100℃～110℃二层至七层塔板温度范围90～105℃工艺安全联锁说明（1）VCM合成混脱联锁（一级）（一）当满足下列1-6条件时，联锁关闭乙炔总管开关阀2HZV-2104(同时开启乙炔管路氮气开关阀2HZV-2102);延时10S关闭氯化氢总管开关阀2HZV-2101(同时开启混合器管路氮气开关阀2HZV-2103)；激活至氯化氢合成炉出酸联锁逻辑。1.混合器温度达到极高HH值；（45℃）2.混合器温度上升梯度达到极高HH值；（3℃/2S）3.预热器出口温度升到极高HH值；（100℃）4.当选择主路氯化氢流量联锁投入时，且主路氯化氢瞬时流量达到极低LL值，并延时（暂定5S）；（根据负荷情况确定）5.当选择旁路氯化氢流量联锁投入时，且旁路氯化氢瞬时流量达到极低LL值，并延时（无延时）；（根据负荷情况确定）6.紧急停车按钮激活。（二）乙炔低流量联锁1.当选择主路乙炔流量联锁投入时，且主路乙炔瞬时流量达到极低LL值，关闭乙炔总管开关阀2HZV-2104，氯化氢总管开关阀2HZV-2101保持开车状态，激活至氯化氢合成炉出酸联锁逻辑。（停车后至下次开车前，合成DCS禁止复位