氯乙烯的生产工艺

目录摘要………………………………………………………1关键词……………………………………………………………1前言…………………………………………………………………11PVC的性质……………………………………………………11.1PVC的化学及物理特性…………………………………………11.2PVC性能………………………………………………………21.3PVC主要用途………………………………………………42电石乙炔法制氯乙烯单体………………………………………52.1电石乙炔法制氯乙烯的基本原理………………………………52.2乙炔加氯化氢反应工艺条件………………………………………72.3制氯乙烯的工艺流程………………………………………………82.4物料衡算…………………………………………………………92.5热量衡算…………………………………………………………122.6主要设备尺寸的计算……………………………………………15小结……………………………………………………………22参考文献……………………………………………………………23致谢……………………………………………………………242摘要：该设计内容是乙炔电石法生产PVC，PVC的制备主要通过乙炔工段，氯乙烯工段。乙炔工段利用外购的电石和水在乙炔发生器中发生反应生成乙炔气体，乙炔气体经过压缩、清静、干燥后得到纯净的乙炔气体。合成工段利用电解分厂生产的副产品氯气和氢气反应合成HCL，或者是由废盐酸和蒸汽通过脱析、脱水工序生成干燥HCL，进一步净化后供给VCM转化，部分HCL由氯乙烯分厂提供。纯净的乙炔气体和HCL经过混合预热后发生反应转化为VCM单体，VCM再经过水洗碱洗、压缩、精馏后就送进VCM储罐等待参加聚合反应。关键词:氯乙烯聚氯乙烯前言目前PVC产业在全世界发展迅速，前景广阔，各国都看好PVC的潜力以及其对生态环境的好处，PVC正以其优越、独特的性能向世人证明其作用和地位是目前任何其它产品都无法取代的，社会发展需要它,环境保护需要它，它是我们人类社会文明进步的必然趋势。随着“新农村建设”的开展，国内市场PVC产品需求，尤其是建筑使用PVC管材、农业灌溉管、农用膜等的需求量将大增。同时，PVC深加工技术在快速发展，特种PVC、糊树脂等新产品市场处于快速增长的临界点，总之，未来国内PVC市场潜力无限。1PVC的性质1.1PVC的化学和物理特性刚性PVC是使用最广泛的塑料材料之一。PVC材料是一种非结晶性材料。PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。PVC材料具有不易燃性、高强度、耐气候变化性以及优良的几何稳定性。PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸和浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适合与芳香烃、氯化烃接触的场合。PVC在加工时溶化温度是一个非常重要的工业参数，如果此参数不当将导致材料分解的问题。PVC的流动特性相当差，其工艺范围很窄。特别是大分子量的PVC材料更难于加工（这种材料通常要加入润滑剂改善流动特性）。3因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。PVC的收缩率相当低。一般为0.2～0.6％。注塑模工业条件：干燥处理：通常不需要干燥处理。溶化温度：185～205C模具温度：20～50C注射压力：可大到1500bar保压压力：可大到1000bar注射速度：为避免材料降解，一般要用相当的注塑速度。流到和浇口：所有常规的浇口都可以使用。如果加工较小的部件，最还使用针尖型浇口或潜入式浇口；对于较厚的部件，最好使用善型浇口。针尖型浇口或嵌入式浇口的最小直径应为1mm；扇型浇口的厚度不能小于1mm。1.2聚氯乙烯的性能PVC是聚氯乙稀（polyvinylchloride）塑料的英文缩写聚氯乙烯树脂的外观：为白色粉末或白色微粒状，其平均密度：1.40g/cm2。聚氯乙烯属高分子化合物.热塑性,工业品是白色或浅黄色粉末,比重约1.4,含氯量为56-58%,低分子量的易溶于酮类\酯类和氯代烃溶剂,高分子量的则难溶解.它们都具有极好的耐化学腐蚀性,但对热稳定性和耐光性较差.在140度时开始分解出氯化氢,故在制造时加稳定剂.电绝缘性优秀,不会燃烧.根据所加增塑剂的多少,可制得软质的和硬质的,如透明薄膜;雨衣\台布\农用薄膜;人造革和电线套层等,硬质的可制板\管导\阀门等.现在聚氯乙烯不适宜制食品\医药的包装,因为氯元素和放出的氯化氢对人有毒.故多用聚乙烯树脂代替.这是很重要的，接触机会，制造聚氯乙烯生产过程中,以离心、干燥、清洗等工序或抢修聚合釜时,接触氯乙烯单体量最多。侵入途径，蒸气经呼吸道进入体内。液体可经皮肤吸收。急性中毒和麻醉作用:短时间吸入大量氯乙烯,因其麻醉作用而产生中枢神经抑制,可导致急性中毒。兔和狗于437.8g/m3(17.1%)的浓度下1分钟即引起麻醉,但移离后可恢复。人于10.4g/m3浓度下5分钟尚无何感觉;15.6g/m3下略有不适;31.2～41.6g/m3下有头昏、羞明、呕吐等主诉。麻醉阈浓度为182g/m3。处理急性中毒患者应及早移离现场至空气新鲜处。根据病情采用支持疗法和对症疗法:如保持呼吸道通畅及维持呼吸功能;注意循环功能;严重昏迷病人可采用高压氧治疗等。标准车间4空气卫生标准：我国MAC30mg/m3;美国ACGIHTLV-TWA10mg/m3(A1-对人致癌物性)。这种让人欢喜让人忧的塑料制品其实是一种乙烯基的聚合物质.简单地说，盐的水溶液在电流作用发生化学分解。这一过程会产生氯、苛性钠和氢气。精炼、裂化石油或汽油能产生乙烯。当氯和乙烯混合后，就会产生二氯乙烯；二氯乙烯又可以转换产生氯化乙烯基，它是聚氯乙烯的基本组成部分。聚合过程将氯化乙烯基分子连接在一起组成了聚氯乙烯链。以这种方式生成的聚氯乙烯呈白色粉末状。它是不能单独使用的，但是可以与其它成分混合生成许多产品。氯化乙烯基最初是在1835年在JustusvonLiebig实验室合成出来的。而聚氯乙烯是由Baumann在1872年合成的。但是直到19世纪20年代才在美国生产出了第一个聚氯乙烯的商业产品，在接下来的20年内欧洲才开始大规模生产。聚氯乙稀具有原料丰富（石油、石灰石、焦炭、食盐和天然气）、制造工艺成熟、价格低廉、用途广泛等突出特点，现已成为世界上仅次于聚乙烯树脂的第二大通用树脂，占世界合成树脂总消费量的29%。聚氯乙烯容易加工，可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工。聚氯乙烯主要用于生产人造革、薄膜、电线护套等塑料软制品，也可生产板材、门窗、管道和阀门等塑料硬制品。聚氯乙稀具有阻燃（阻燃值为40以上）、耐化学药品性高（耐浓盐酸、浓度为90％的硫酸、浓度为60％的硝酸和浓度20％的氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好的优点。但其耐热性较差，软化点为80℃，于130℃开始分解变色，并析出HCI。人于10.4g/m3浓度下5分钟尚无何感觉;15.6g/m3下略有不适;31.2～41.6g/m3下有头昏、羞明、呕吐等主诉。麻醉阈浓度为182g/m3。处理急性中毒患者应及早移离现场至空气新鲜处。根据病情采用支持疗法和对症疗法:如保持呼吸道通畅及维持呼吸功能;注意循环功能;严重昏迷病人可采用高压氧治疗等。标准车间空气卫生标准：我国MAC30mg/m3;美国ACGIHTLV-TWA10mg/m3(A1-对人致癌物性)。这种让人欢喜让人忧的塑料制品其实是一种乙烯基的聚合物质.简单地说，盐的水溶液在电流作用发生化学分解。这一过程会产生氯、苛性钠和氢气。精炼、裂化石油或汽油能产生乙烯。当氯和乙烯混合后，就会产生二5氯乙烯；二氯乙烯又可以转换产生氯化乙烯基，它是聚氯乙烯的基本组成部分。聚合过程将氯化乙烯基分子连接在一起组成了聚氯乙烯链。以这种方式生成的聚氯乙烯呈白色粉末状。它是不能单独使用的，但是可以与其它成分混合生成许多产品。氯化乙烯基最初是在1835年在JustusvonLiebig实验室合成出来的。而聚氯乙烯是由Baumann在1872年合成的。但是直到19世纪20年代才在美国生产出了第一个聚氯乙烯的商业产品，在接下来的20年内欧洲才开始大规模生产。聚氯乙稀具有原料丰富（石油、石灰石、焦炭、食盐和天然气）、制造工艺成熟、价格低廉、用途广泛等突出特点，现已成为世界上仅次于聚乙烯树脂的第二大通用树脂，占世界合成树脂总消费量的29%。聚氯乙烯容易加工，可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工。聚氯乙烯主要用于生产人造革、薄膜、电线护套等塑料软制品，也可生产板材、门窗、管道和阀门等塑料硬制品。聚氯乙稀具有阻燃（阻燃值为40以上）、耐化学药品性高（耐浓盐酸、浓度为90％的硫酸、浓度为60％的硝酸和浓度20％的氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好的优点。但其耐热性较差，软化点为80℃，于130℃开始分解变色，并析出HCI。1.3聚氯乙烯用途聚氯乙烯是世界上产量最大的塑料品种之一。聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末。根据不同的用途可以加入不同的添加剂，使聚氯乙烯塑件呈现不同的物理性能和力学性能。在聚氯乙烯树脂中加人适量的增塑剂，就可制成多种硬质、软质和透明制品。纯聚氯乙烯的密度为1.4g/cm3，加入了增塑剂和填料等的聚氯乙烯塑件的密度一般在1.15~2.00g/cm3范围内。硬聚氯乙烯不含或含有少量的增塑剂，有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能，可单独用作结构材料。软聚氯乙烯含有较多的增塑剂，它的柔软性、断裂伸长率、耐寒性增加，但脆性、硬度、抗拉强度降低。聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能，可以用作低频绝缘材料。其化学稳定性也较好。但聚氯乙烯的热稳定性较差，长时间加热会导致分解，放出氯化氢气体，使聚氯乙烯变色。其应用温度范围较窄，一般在-15~5°C之间。由于聚氯乙烯的化学稳定性高，所以可用于防腐管道、管件、输油管、离心6泵、鼓风机等。聚氯乙烯的硬板广泛用于化学工业上制作各种贮槽的衬里，建筑物的瓦楞板、门窗结构、墙壁装饰物等建筑用材。由于电气绝缘性能优良而在电气、电子工业中，用于制造插座、插头、开关、电缆。在日常生活中，用于制造凉鞋、雨衣、玩具、人造革等。工业聚氯乙烯树脂主要是非晶态结构，但也包含一些结晶区域（约5％），所以聚氯乙烯没有明显的溶点，约在80℃左右开始软化，热扭变温度（1.82MPa负荷下）为70-71℃，在加压下150℃开始流动，并开始缓慢放出氯化氢，致使聚氯乙烯变色（由黄变红、棕、甚至于黑色）。工业聚氯乙烯重均相对分子质量在4.8-4.8万范围内，相应的数均相对分子质量为2-1.95万。而绝大多数工业树脂的重均相对分子质量在10-20万，数均相对分子质量在4.55-6.4万.硬质聚氯乙烯（未加增塑剂）具有良好的机械强度、耐候性和耐燃性，可以单独用做结构材料，应用于化工上制造管道、板材及注塑制品。硬质聚氯乙烯可以用增强材料（例如玻璃纤维）进行增强。2电石乙炔法制氯乙烯单体制得聚氯乙烯的方法和工艺流程路线有很多，此设计才用乙炔法制成品，第一步用电石乙炔制得氯乙烯，电石可由焦炭和石灰制得；第二步使氯乙烯通过悬浮聚合方法来生产PVC，以下分别对其做具体说明：电石乙炔法是工业上最早生产氯乙烯的方法，但由于生产电石的能耗量大，生产成本比较高，汞催化剂有毒，不利于劳动保护，因此，目前已逐步被乙烯氧化所取代。在石油资源贫乏而水电资源丰富的地区一旦水资源的到充分的开发，电价大幅度的降低，此乙炔路线是具有充分的优势的，从长远利益分析，地球上石油资源是有限的，而水电资源是大量的，煤资源又比石油资源丰富。因次，乙炔法仍具有相当生命力，此生产氯乙烯技术路线成熟，流程简单，副反应少，产品纯度高。2.1电石乙炔法制氯乙烯的基本原理2.1.1电石生产[6]（第一步）以焦炭和石灰为原料，先将焦炭和石灰粉碎，筛选为一定粒子大小的计算过磅，按一定的比例混合均匀后加入密闭式电石炉，通过加热，在高温下反应生产熔融电石，熔融电石自炉内流入电石锅冷却，破碎，包装入桶。7CaO+3C→CaC2+CO2.1.2乙炔生产[6]（第二步）电石和水生成乙