聚氯乙烯氯乙烯合成工藝原理講解

1、合成工藝講解課件1、合成工序的生產(chǎn)任務(wù)： 本工序的主要任務(wù)是將鹽酸工序送來(lái)的 HCL 和乙炔工序送來(lái)的 C2H2 經(jīng)混合脫水、轉(zhuǎn)化、清凈、壓縮、精餾 過(guò)程生產(chǎn)出純度為 99.99%的氯乙烯單體供聚合使用。合成工序是燒堿和PVC的銜接工序，前為鹽酸工序和乙炔工序， 后供聚合，是PVC的工藝核心。2、氯乙烯 C2H3Cl 分子量： 62.5 物理性質(zhì)：在常溫常壓下氯乙烯是一種無(wú)色有乙醚香味的氣體，其沸點(diǎn)為-13.9C,凝固點(diǎn)為-1597C。爆炸性 : 氯乙烯易燃，與空氣混合形成爆炸性混合物，爆炸范圍 4-21.7%（體積比 ）。毒性：氯乙烯對(duì)人有麻醉作用，對(duì)肝臟有影響，可使人中毒。當(dāng) 其濃度在 0

2、.1%以上時(shí)，開(kāi)始有麻醉現(xiàn)象，表現(xiàn)為困倦，注意力不集 中，隨后出現(xiàn)視力模糊，走路不穩(wěn)，在其濃度達(dá)20-40%時(shí)，可使人產(chǎn)生急性中毒，呼吸緩慢以致死亡，長(zhǎng)期接觸能引起消化系統(tǒng)疾病?？諝庵性试S濃度為 30mg/m33、乙炔：C2H2，分子量：26物理性質(zhì)： 在常溫下純乙炔為無(wú)色氣體， 工業(yè)乙炔因含有硫化氫、磷化氫等雜質(zhì)，而具有特殊的刺激性的氣味。沸點(diǎn)：-83.66C凝固點(diǎn):85C爆炸性 :下列情況下可以爆炸：A :高溫（550C ）加壓（1.5表壓）或有某些物質(zhì)存在時(shí)，如電石氧化鋁、銅屑、氫氧化鐵等。B:與空氣混合在2.3-81%范圍時(shí)，特別在含乙炔7-13%時(shí)。C:與氧混合在2.5-93%范圍時(shí)

3、，特別在含乙炔30%時(shí)。D :當(dāng)乙炔和氯氣混合時(shí)，在陽(yáng)光下即能爆炸。E:與銅、汞、銀接觸生成相應(yīng)的金屬化合物時(shí)?？諝庵性试S濃度為 500mg/m3。4、氯化氫：HCI，分子量：36.46物理性質(zhì)：是一種無(wú)色有刺激性氣味的氣體。沸點(diǎn)：-84.8C，極 易溶于水化學(xué)性質(zhì)：性質(zhì)活潑，除貴金屬外能與大多數(shù)金屬反應(yīng)，生成金屬 氯化物，對(duì)各種植物纖維亦有強(qiáng)烈的腐蝕性?？諝庵性试S濃度為15mg/m35、阻火器及乙炔砂封的工作原理。目前阻火器普遍使用的是金屬絲網(wǎng)過(guò)濾器， 筒體內(nèi)部布置了較多的 金屬絲網(wǎng)，目的是吸收熱量，因?yàn)榻饘偈菬岬牧紝?dǎo)體，從而阻斷了燃燒三要素之 一：燃燒所需要的熱量。燃燒三要素是可燃物、助燃

4、物、燃燒所需的熱量。由于吸收了大量的 熱量，使的即使存前兩個(gè)因素都存在，但是由于熱量不夠，使得可燃 物達(dá)不到燃燒（自燃）所需要的溫度，自然就燃燒過(guò)程就無(wú)法繼續(xù)進(jìn) 行，只能終止。簡(jiǎn)單的說(shuō)阻火器的滅火原理是當(dāng)火焰通過(guò)狹小孔隙時(shí)，由于冷卻作用使熱損失突然增大而中止燃燒。影響阻火器性能的因素為阻火層厚度及其孔隙或通道的大小。6、混合器結(jié)構(gòu)及工作原理：示意圖講解，過(guò)氯的影響和現(xiàn)象，如何 對(duì)其進(jìn)行控制和檢測(cè)，結(jié)合本廠(chǎng)的情況，及過(guò)氯后的處理。7、酸霧過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)和工作原理：示意圖講解8混合脫水的工作原理：乙炔和氯化氫混合后，進(jìn)行冷凍脫水時(shí)，其冷凝水則以40%的鹽 酸霧析出，混合氣的含水取決于冷凍溫度。溫度控

5、制在-14士 0.5 C，可使混合氣含水達(dá)到 0.013%以下（指標(biāo)：0.06%。在混合氣冷凍脫水過(guò)程中，冷凝的 40%鹽酸，除少量是以液膜狀 自石墨冷卻器列管內(nèi)壁流出外，大部分呈極細(xì)微的“酸霧”懸浮于混 合氣流中，形成“氣溶膠”，采用浸漬35%憎水性有機(jī)硅樹(shù)脂的5 10 g細(xì)玻璃纖維，發(fā)現(xiàn)“氣溶膠”與垂直的玻璃纖維相碰撞后，大 部分霧粒被截留，在借重力向下流動(dòng)的過(guò)程中液滴逐漸增大， 最后滴 落下來(lái)并排出。9、混合脫水的目的： 原料氣中存在的水分容易溶解 HCL形成鹽酸，嚴(yán)重腐蝕轉(zhuǎn)化 水分的存在易使轉(zhuǎn)化器的催化劑結(jié)塊， 降低催化劑的活性，還導(dǎo) 致整個(gè)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的阻力增加，氣流分布不均勻，局部地方

6、由于反應(yīng)特 別劇烈而過(guò)熱，HgCI2的升華加劇，催化劑的活性迅速降低 水分的存在還容易發(fā)生副反應(yīng)，C2H2+H2O CH3CHO乙醛在精制中不易除去，成為 VC 單體中的雜質(zhì)，對(duì)聚合反應(yīng)有一定 的影響。10、原料氣進(jìn)入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的要求： HCL:純度93%游離氯0.04% 乙炔:純度98.5%,含氧1%,不含 S、P. 混合氣水分V 0.06%. 預(yù)熱器后的混合氣溫度75 C。11、原料氣摩爾比的控制及控制過(guò)高過(guò)低有什么影響？HCl:C2H2 為 1.051.1：1。原因?yàn)椋?原料過(guò)量利于反應(yīng)向右進(jìn)行。 HCL 比乙炔便宜。 乙炔過(guò)量會(huì)使觸媒中毒失去活性。 分子比控制過(guò)大會(huì)造成 HCL 消耗增大

7、，中和堿洗吸收負(fù)荷增重。 還易造成過(guò)量的 HCL 和氯乙烯反應(yīng)生成副產(chǎn)物二氯乙烷 分子比控制過(guò)小，會(huì)使乙炔反應(yīng)不完全，乙炔的轉(zhuǎn)化率降低。12、轉(zhuǎn)化原理：乙炔和 HCL 反應(yīng)原理乙炔氣體和氯化氫氣體按照 1: 1.031.10的比例混合后，通過(guò)氯 化高汞觸媒催化，在約180C溫度下反應(yīng)生成粗氯乙烯。反應(yīng)方程式如下：C2H2 + HCI C2H3C1+ 29.8 kcal/mol(124.8kJ/mol)HCL與C2H2反應(yīng)歷程分為5個(gè)步驟 外擴(kuò)散：乙炔和氯化氫向碳的外表面進(jìn)行擴(kuò)散。 內(nèi)擴(kuò)散：乙炔、氯化氫經(jīng)碳的微孔通道向內(nèi)表面擴(kuò)散。 表面反應(yīng)：乙炔、氯化氫在升汞催化劑活化中心反應(yīng)發(fā)生加成反應(yīng)生成氯

8、乙烯。 內(nèi)擴(kuò)散：氯乙烯經(jīng)碳的微孔通道向碳的外表面擴(kuò)散。 外擴(kuò)散 :氯乙烯自碳外表面向氣流擴(kuò)散。13、影響氯乙烯合成反應(yīng)的因素有那些？ 原料氣純度:合成反應(yīng)對(duì)原料氣有嚴(yán)格的要求，要求 HCL:純度93%,游離氯0.04%乙炔:純度98.5%,含氧1%,不含 S、P. 觸媒質(zhì)量及轉(zhuǎn)化器觸媒的裝填情況： 觸媒的含汞量要求 812，觸媒水分要求 0.3。 水分：HCL與C2H2混合氣的水分要求0.06%。 反應(yīng)溫度：最佳反應(yīng)溫度130180C。 空間流速：25- 40Nm 3C2H2/ m 3觸媒h HCL 與乙炔的摩爾比： 1.051.1： 1。14、粗氯乙烯清凈的原理：清凈的目的：合成反應(yīng)后的粗氯

9、乙烯內(nèi)含有大量氯化氫、未反應(yīng) 的乙炔、氮?dú)?。氫氣、二氧化碳等氣體， 以及轉(zhuǎn)化副反應(yīng)生成的乙醛、 二氯乙烷、二氯乙烯等。為了生產(chǎn)高純度單體，應(yīng)徹底將這些雜質(zhì)除泡沫塔吸收的原理：利用了 HCL 極易溶于水的原理水洗除去在水 中溶解度大的氯化氫。 這個(gè)過(guò)程在合成工序泡沫脫酸塔內(nèi)進(jìn)行， 可回 收氯化氫。并且利用鹽酸脫析裝置將回收的氯化氫再返回氯化氫總管 循環(huán)利用，脫析后的稀酸返回泡沫塔做吸收液，形成閉路循環(huán)，有效 解決了交通不便廢酸不好外賣(mài)的問(wèn)題， 也降低了氯化氫單耗。 堿洗是 中和泡沫吸收后殘留的少量氯化氫， 以及粗氯乙烯中的二氧化碳?xì)怏w 雜質(zhì)。堿洗吸收的原理：HCL+NaOH=Nacl+H2OCO

10、2+2NaOH=Na2CO3+H2O2CO2+NaOH=NaHCO3NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O15、影響泡沫塔的吸收效果的因素有那些？ 零號(hào)樣 HCL 含量 :粗氯乙烯中含的 HCL 的多少。 進(jìn)入泡沫塔氣相的溫度 吸收劑稀酸的濃度、溫度、流量 空間流速 泡沫塔內(nèi)部狀況。16、轉(zhuǎn)化部分正常操作工藝控制要點(diǎn)： 乙炔流量。 分子比 混合器溫度 混合氣水分（混合脫水的溫度） 轉(zhuǎn)化器的溫度和轉(zhuǎn)化率 中和塔堿洗塔堿樣。 泡沫塔吸收情況的觀(guān)測(cè)和調(diào)節(jié)。 各儲(chǔ)罐池槽的液位情況。 檢查各部位的密封情況。17、轉(zhuǎn)化部分工藝管線(xiàn)材質(zhì)要求第二節(jié)課件：1、鹽酸脫析的工作原理：利用“氯化氫氣體在水中的溶

11、解度隨溫度的升高而急劇下降的” 原理，故給鹽酸加熱溶解在水中的 HCL便會(huì)揮發(fā)出來(lái).HCL和H2O在一定的溫度和壓力下形成共沸混合物 也叫恒沸混 合物。同一溶液的組成隨壓強(qiáng)而變不能用普通的蒸餾方法來(lái) 分離恒 沸物故在一定壓力下HCL和H20形成共沸混合物時(shí)的HCL濃度為 脫析操作的極限平衡操作實(shí)際操作中塔底連續(xù)排出稍高于恒沸物濃 度的鹽酸溶液。恒沸物的濃度取決于恒沸物上方的壓力大小，壓力越大，恒沸物的濃度越高。用蒸汽加熱再沸器中的鹽酸，產(chǎn)生的高溫汽液混合物由脫吸塔下 部進(jìn)入脫吸塔內(nèi)，開(kāi)始上升，與塔頂噴淋而下的28-32%的鹽酸充分 接觸，并進(jìn)行熱量和質(zhì)量的交換，濃鹽酸中的HCL氣體被脫析出來(lái)，

12、 經(jīng)冷卻后，得到高純度的HCL氣體（體積分?jǐn)?shù)為99%以上）。2、影響鹽酸脫析效果的因素有哪些？ 濃酸濃度 塔出口壓力 濃酸流量 蒸汽壓力 塔頂溫度 解析塔內(nèi)部填料情況。3、鹽酸脫析開(kāi)車(chē)過(guò)程中的注意事項(xiàng)：簡(jiǎn)要介紹升溫過(guò)程要緩慢，前期要對(duì)設(shè)備及管道用少量蒸汽暖管PTFE4、鹽酸脫析設(shè)備材質(zhì)的特殊性：簡(jiǎn)要介紹，石墨管和鋼襯壓縮崗位工藝流程簡(jiǎn)介1、壓縮的目的：壓縮的目的：在轉(zhuǎn)化后對(duì)合成氣進(jìn)行加壓的目的是為了提高氯乙烯的沸點(diǎn)，能夠使精餾操作在常溫下 進(jìn)行.如果在常壓下進(jìn)行精餾，必須將氯乙烯冷卻至-13.9攝氏度以下，這 樣將會(huì)消耗較大冷量.2、壓縮機(jī)的型號(hào)和能力1#壓縮機(jī)LG-148/6.5每小時(shí)800

13、0NM3上海壓縮機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)2#壓縮機(jī)LU400-7T每小時(shí)3000NM3柳州富達(dá)壓縮機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)3#壓縮機(jī)LU450-7T每小時(shí)3300NM3柳州富達(dá)壓縮機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)3、螺桿壓縮機(jī)工作原理：(1) 、吸氣過(guò)程：伴隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，齒的一端逐漸脫離嚙合形成齒間容積，且齒間容積隨時(shí)間不斷擴(kuò)大，在其內(nèi)部形成一定的真空，而此時(shí)該齒間的 容積又僅與吸氣口連通，因此空氣便在壓差作用下流入其中， 在該齒 間容積既將與吸氣口斷開(kāi)時(shí)，容積達(dá)到最大，吸氣過(guò)程結(jié)束，壓縮過(guò) 程既開(kāi)始。進(jìn)氣過(guò)程(2) 、封閉及輸送過(guò)程：主副兩轉(zhuǎn)子在吸氣結(jié)束時(shí)，其主副轉(zhuǎn)子齒峰會(huì)與機(jī)殼閉封，此時(shí) 空氣在齒溝內(nèi)閉圭寸不再外流，即圭寸閉過(guò)程。兩轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)

14、動(dòng)，其齒 峰與齒溝在吸氣端吻合，吻合面逐漸向排氣端移動(dòng)，此即輸送過(guò)程。（3）、壓縮及噴油過(guò)程：在輸送過(guò)程中，嚙合面逐漸向排氣端移動(dòng)，亦即嚙合面與排氣口 間的齒溝間漸漸減小，齒溝內(nèi)之氣體逐漸被壓縮，壓力提高，此即壓 縮過(guò)程。而壓縮同時(shí)潤(rùn)滑油亦因壓力差的作用而噴入壓縮室內(nèi)與室 氣混合。（4）、排氣過(guò)程：當(dāng)轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機(jī)殼排氣相通時(shí)，（此時(shí)壓縮氣體之壓 力最高）被壓縮之氣體開(kāi)始排出，直至齒峰與齒溝的嚙合面移至排氣 端面，此時(shí)兩轉(zhuǎn)子嚙合面與機(jī)殼排氣口這齒溝空間為零，即完成（排 氣過(guò)程），在此同時(shí)轉(zhuǎn)子嚙合面與機(jī)殼進(jìn)氣口之間的齒溝長(zhǎng)度又達(dá)到 最長(zhǎng)，其吸氣過(guò)程又在進(jìn)行。4、區(qū)別： 1#機(jī)為干式壓縮，

15、2#3#機(jī)為濕式壓縮機(jī)。 1#機(jī)為二級(jí)壓縮，2#3#機(jī)為一級(jí)壓縮。5、壓縮機(jī)啟動(dòng)必須為零負(fù)荷啟動(dòng)。6、氣柜的作用：緩沖作用，儲(chǔ)存氣體的作用。精餾崗位工藝流程簡(jiǎn)介。1、精餾原理：3、高低塔的作用？4、單體質(zhì)量指標(biāo)：?jiǎn)误w純度99.99%乙炔10ppm，高沸物75ppm，H2O<250ppm， HCL<1OOppm。 5、惰性氣體對(duì)精餾的影響： 由于合成反應(yīng)的原料氣氯化氫氣體由氫氣和氯氣合成制得， 純度 一般只有 90-96%，余下組分為氫氣、二氧化碳、氧氣、氮?dú)獾?，這 些不凝性氣體含量雖低，卻能在精餾系統(tǒng)的冷凝設(shè)備產(chǎn)生不良后果。 惰性氣體會(huì)在冷凝壁面上形成一層氣膜，導(dǎo)致給熱系數(shù)顯著下降

16、。含氧過(guò)高將會(huì)威脅安全生產(chǎn)， 特別是轉(zhuǎn)化率較差時(shí)， 造成尾氣放 空中乙炔含量較高時(shí)，氧氣在放空氣相中被濃縮，危險(xiǎn)會(huì)更大。另氧 在精餾系統(tǒng)中能與氯乙烯單體反應(yīng)生成氯乙烯過(guò)氧化物：尾氣回收的任務(wù)：吸收一次尾排的VC,回收吸附使二次尾排含 VCM 達(dá)國(guó)家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)。老標(biāo)準(zhǔn)（ 65ppm）新標(biāo)準(zhǔn)（ 30ppm）1、吸附原理：吸附是指： 當(dāng)兩種相態(tài)不同的物質(zhì)接觸時(shí)， 其中密度較低物質(zhì)的分子 在密度較高的物質(zhì)表面被富集的現(xiàn)象和過(guò)程。具有吸附作用的物質(zhì) （一般為密度相對(duì)較大的多孔固體） 被稱(chēng)為吸附劑，被吸附的物質(zhì)（一 般為密度相對(duì)較小的氣體或液體) 稱(chēng)為吸附質(zhì)。 吸附按其性質(zhì)的不同 可分為四大類(lèi)，即：化學(xué)

17、吸附、活性吸附、毛細(xì)管凝縮和物理吸附。VPTSA從氯乙烯尾氣提濃氯乙烯裝置中的吸附主要為物理吸附 物理吸附是指依靠吸附劑與吸附質(zhì)分子間的分子力 (包括范德華力和 電磁力)進(jìn)行的吸附。其特點(diǎn)是：吸附過(guò)程中沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)，吸附過(guò) 程進(jìn)行的極快，參與吸附的各相物質(zhì)間的動(dòng)態(tài)平衡在瞬間即可完成， 并且這種吸附是完全可逆的。2、吸附過(guò)程吸附塔的工作過(guò)程依次如下：1) 吸附過(guò)程來(lái)至界外的原料氣通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥 PV-101和預(yù)熱器E101，再經(jīng)程控閥XV101AC,自塔底進(jìn)入吸附塔T101AC中正處于吸附狀態(tài)的某一臺(tái)吸附塔，吸附劑將其中的氯 乙 烯和乙 炔 組份吸 附，符合排 放標(biāo)準(zhǔn) 的尾氣經(jīng)程 控閥XV102AC,再依次通過(guò)尾氣緩沖罐 V102和調(diào)節(jié)閥PV-102送出界外直接排空。2) 逆放過(guò)程這是在吸附過(guò)程完成后，吸附塔內(nèi)的壓力大約為 0.2MPa(G,逆著吸附方向 將塔內(nèi)較高壓力氣體通過(guò)程控閥門(mén) XV104AC 和逆放器緩沖罐經(jīng)調(diào)節(jié)閥 PV104 后，再經(jīng)增壓鼓風(fēng)機(jī)送去一段轉(zhuǎn)化，從而將吸附塔內(nèi)的壓力降到0.02MPa(G)左右。在這一過(guò)程中有部分被吸附的雜質(zhì)從吸附劑中解吸出來(lái)。3) 真空解吸過(guò)程在這一過(guò)程中，逆著吸附方向用真空泵對(duì)吸附塔進(jìn)行抽真空，將吸附塔內(nèi) 的壓力由0.02MPa.(G)降低到-0.09Mpa( G),使吸附劑中的