PVC生產(chǎn)工藝簡介課件

PVC生產(chǎn)工藝簡介主講：鄭向東2015年12月PVC的分類聚氯乙烯簡稱PVC，是我國重要的有機(jī)合成材料，廣泛用于工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、日用生活、包裝、電力、公用事業(yè)等領(lǐng)域。我國是全球最大的PVC生產(chǎn)和消費(fèi)國。我國國內(nèi)聚氯乙烯總產(chǎn)能的75%采用以煤化工為基礎(chǔ)的電石法裝置。中國電石法聚氯乙烯裝置的總能力已經(jīng)占全球聚氯乙烯裝置總能力的25%甚至更高。根據(jù)氯乙烯單體的獲得方法來區(qū)分，可分為電石法、乙烯法和進(jìn)口(EDC、VCM)單體法，習(xí)慣上把乙烯法和進(jìn)口單體法統(tǒng)稱為乙烯法。目前，世界上多為乙烯法PVC，而我國則主要以電石法PVC為主。根據(jù)生產(chǎn)方法的不同，PVC可分為通用型PVC樹脂、高聚合度PVC樹脂、交聯(lián)PVC樹脂。PVC生產(chǎn)工藝電石法：主要生產(chǎn)原料是電石、煤炭和原鹽；乙烯法：主要原料是石油、原鹽。國際市場上PVC的生產(chǎn)主要以乙烯法為主，而國內(nèi)受富煤、貧油、少氣的資源稟賦限制，則主要以電石法為主。前幾年，由于石油價格不斷攀升，電石法PVC生產(chǎn)工藝得到了飛速發(fā)展，到2008年低，電石法PVC產(chǎn)能約占我國PVC總產(chǎn)能的70%以上。PVC的型號乙烯法PVC型號表示多為S、WS、QS、TG等打頭，后面加聚合度表示，如TG-800表示天津大沽生產(chǎn)的乙烯法7型的樹脂粉;電石法PVC型號表示就是SG加型號，如SG-5表示就是電石法5型樹脂粉。型號根據(jù)聚合度通常分為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10幾個等級。國內(nèi)常用就是3、5、7、8幾個型號，乙烯法即s-1300、s-1000、s-800、s-700，電石法即SG-3，SG-5，SG-7，SG-8聚合度：結(jié)合成聚合物大分子的單體數(shù)目。粘數(shù)（黏數(shù)）：用來表示聚合物分子量大小。SG-8SG-7SG-6SG-5SG-4SG-3型

號HS-700650～74055～59HS-800741～84560～62HS-900846～98063～65HS-1000981～113566～68HS-12001136～125069～70HS-13001251～137071～73平均聚合度K值粘

數(shù)73～8687～9596～106107～118119～126127～135電石法，乙烯法兩種工藝對比圖石灰石水電石CH聚合煤22C2H3ClPVCH2HCl裂解鹽電解Cl2NaOHC2H4Cl2（EDC）石腦油2CH4石油其他成品油PVC的主要原料煤、石油、石灰石、鹽鹽是一種無機(jī)化合物，有咸味的無色或白色結(jié)晶體，主要組分是氯化鈉，夾雜有不溶性泥沙和可溶性的鈣、鎂鹽類。主要有海鹽、井鹽、池鹽、巖鹽等。原鹽的來源：①用露天開采法或地下溶浸法開采巖鹽。②由鹽湖開采自沉積湖鹽。③海水和鹽湖水經(jīng)鹽田日曬制取海鹽和湖鹽。④用人工熬煮或真空蒸法從天然鹵水中制取。原鹽分布：世界上主要產(chǎn)鹽國家：中國、美國，俄羅斯、德國、加拿大、英國、印度、法國、墨西哥、澳大利亞等，也是世界上主要的產(chǎn)鹽國。此外，日本是世界上最大的鹽進(jìn)口國和消費(fèi)國，荷蘭擁有規(guī)模龐大的跨國制鹽企業(yè)和先進(jìn)的制鹽技術(shù)。上述十二個國家，一并成為對世界制鹽工業(yè)產(chǎn)生重要影響的國家，其中中國產(chǎn)鹽量居世界首位。中國主要鹽區(qū)分布：中國原鹽資源豐富，有海鹽、四川自貢的井鹽，青海茶卡的湖鹽，貴州、云南的巖鹽。其中，以海鹽為大宗，占全國總鹽量的70%以上。我司氯堿概況：宜化集團(tuán)目前有氯堿生產(chǎn)工廠5個，年產(chǎn)燒堿100萬噸，PVC120萬噸

。其中宜化太平洋熱電，折百堿產(chǎn)量10萬噸/年，PVC12萬噸/年、宜化太平洋化工，折百堿產(chǎn)量10萬噸/年，PVC12萬噸/年、內(nèi)蒙宜化，折百堿產(chǎn)量25萬噸/年，PVC30萬噸/年、青海宜化，折百堿產(chǎn)量25萬噸/年，PVC30萬噸/年、新疆宜化，折百堿產(chǎn)量30萬噸/年，PVC40萬噸/年。宜化目前氯堿生產(chǎn)裝置均為燒堿聯(lián)產(chǎn)PVC模式，而燒堿裝置均采用目前最先進(jìn)的離子膜燒堿生產(chǎn)工藝，其中青海宜化還采用最先進(jìn)的零極距電解槽，這樣可極大的降低燒堿的電耗。燒堿聯(lián)產(chǎn)PVC流程制鹽電解燒堿H2Cl2二合一HCl乙炔轉(zhuǎn)化聚合燒堿生產(chǎn)方法：隔膜制燒堿：在隔膜電解槽中，隔膜放在陽極和陰極之間，它能使食鹽水通過，能防止兩極產(chǎn)生的氣體混合而發(fā)生副反應(yīng)(隔膜通常用石棉制成)。離子膜燒堿：離子膜交換膜法電解是用陽離子交換膜把電解槽的陽極和陰極分開，進(jìn)行鹽水溶液電解制造氯氣和燒堿的方法。離子膜法電解制堿是世界上工業(yè)化生產(chǎn)燒堿當(dāng)中最先進(jìn)的工藝方法，具有能耗低、三廢污染少、成本低及操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)。副產(chǎn)的氯氣和氫氣，可以合成鹽酸，或深加工氯下游產(chǎn)品如PVC、有機(jī)硅及甲烷氯化物等。燒堿生產(chǎn)工藝原鹽一次鹽水

二次鹽水電

解32%燒堿外

銷CL2H2液化充裝氯處理氫處理蒸

發(fā)生成48%燒堿二合一三合一外銷HCl高純鹽酸燒堿生產(chǎn)一次鹽水：將原鹽溶解、精制處理，除掉大部分的SS、Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)，濃度300－315g/L的鹽水，供二次鹽水工序使用。主要設(shè)備道爾澄清桶過濾器沉降除除燒堿生產(chǎn)二次鹽水：主要設(shè)備及作用鹽水碳素過濾器將化鹽崗位送來的一次鹽水通過碳素過濾器的過濾，將一次鹽水中的固體懸浮物含量降低到1ppm以下，以除去鹽水中的大部分固體顆粒，同時調(diào)節(jié)鹽水的pH值和溫度，以保證下一道工序螯合樹脂塔的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。燒堿生產(chǎn)二次鹽水：主要設(shè)備及作用螯合樹脂塔將pH值為8.5～9.5之間的過濾鹽水通過螯合樹脂塔吸附鹽水中的雜質(zhì)金屬陽離子，制取合格的精制鹽水。通過螯合樹脂塔的再生恢復(fù)樹脂的性能使樹脂循環(huán)使用，保證鹽水質(zhì)量合格。CH

-COO2CH

-COONa2+

M2+M

+

2Na+R-NR-NCH

-COO2CH

-COONa2燒堿生產(chǎn)電解：主要設(shè)備及作用:電解槽單元槽示意圖單元槽網(wǎng)燒堿生產(chǎn)電解：主要設(shè)備及作用燒堿生產(chǎn)電解：將合格的二次精鹽水送到電解槽進(jìn)行電解，陽極生產(chǎn)出符合要求的氯氣，陰極生產(chǎn)出合格的液堿和氫氣，濕氯氣和氫氣送氯處理崗位和氫處理崗位，陽極淡鹽水送淡鹽水脫氯崗位,陰極產(chǎn)生的32%堿液送蒸發(fā)崗位。H2—+Cl2Cl2H2OH-Cl-NaOH(32wt%l)NaCl(190~220g/l)Na+2H

OH2O·陽極反應(yīng)2Cl

-2e→

Cl2副：

4OH

-2e→

O2+2H2O6ClO

+3H

O-6e→

2ClO

+4Cl·陰極反應(yīng)2H

O+2e→

H

+2OHCl--OH--陽極陰極---+6H

+3/2O2+23NaCl(300~315g/l)H

O2離子膜-2·總反應(yīng)22NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2

↑

+H2

↑+Q氯氣下游產(chǎn)品PVC生產(chǎn)二合一反應(yīng)原理：氫氣和氯氣只有在加熱、明亮的光線照射下或觸媒的存在的條件下，才會迅速反應(yīng)生產(chǎn)氯化氫，其主反應(yīng)式為：石墨爐H

+Cl22HCl↑+44.126J2二合一爐特點(diǎn)：體積小，產(chǎn)能高，可副產(chǎn)蒸汽。目前青海和內(nèi)蒙宜化氯堿均采用石墨爐。PVC生產(chǎn)乙炔制備電石在發(fā)生器內(nèi)與水發(fā)生反應(yīng)生成乙炔氣，同時放出大量熱。因工業(yè)電石不純，其中雜質(zhì)與水能起反應(yīng)，放出相應(yīng)的雜質(zhì)氣體：主反應(yīng)式如下：電石庫CaC

+2H

O→Ca(OH)

+C

H

↑22222副反應(yīng)式：CaO+2H

O→Ca(OH)22CaS+2H

O→Ca(OH)

+H

S↑222CaP

+6H

O→3Ca(OH)

+2PH

↑2223Ca

N

+6H

O→3Ca(OH)

+2NH

↑22233Ca

Si+4H

O→2Ca(OH)

+SiH

↑224發(fā)生器2Ca

As

+6H

O→3Ca(OH)

+2AsH

↑32232PVC生產(chǎn)轉(zhuǎn)化工藝原理干燥的混合氣進(jìn)入轉(zhuǎn)化器，在氯化汞觸媒的存在下，氯化氫和乙炔反應(yīng)生成氯乙烯，反應(yīng)方程式為：反應(yīng)機(jī)理為：·乙炔先與氯化汞加成形成氯乙烯氯汞·此中間物不穩(wěn)定遇氯化氫即分解生成氯乙烯PVC生產(chǎn)轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化來氯乙烯經(jīng)加壓至0.5～0.7MPa，經(jīng)冷凝液化形成液態(tài)粗VC，在經(jīng)精餾低塔和高塔分別分離除去低沸物和高沸物后，獲得純度99.99%的VCM，供聚合使用。二合一送來的氯化氫和乙炔送來的乙炔按1:1.05~1.10的配比在混和器混合，經(jīng)脫水、預(yù)熱后從上層進(jìn)入轉(zhuǎn)化器，在氯化汞觸媒的催化作用轉(zhuǎn)化為氯乙烯。精餾塔PVC生產(chǎn)聚合工藝原理聚合方法——懸浮聚合（80%的PVC采用懸浮聚合法，其他方法有本體聚合、乳液聚合等）單體以液滴狀懸浮于水中的聚合，體系主要由單體、引發(fā)劑、水和分散劑四組分組成

。溶解有引發(fā)劑的單體在強(qiáng)烈攪拌下，以小液滴狀態(tài)懸浮分散于水中進(jìn)行聚合。在機(jī)理上，PVC的聚合度僅僅取決于溫度，因此溫度的控制十分重要(±0.2℃)，一般采用夾套冷卻的方式，同時引發(fā)體系有平緩的聚合速度，聚合釜有良好的傳熱性能。結(jié)構(gòu)圖氯堿生產(chǎn)PVC生產(chǎn)聚合目前最成熟，并且占主流的仍然是70m

聚合釜，大型的105m

、108m127m

（上海氯堿）和135m

（齊石化）等聚合釜型尚未占優(yōu)勢，主要受工藝包、聚合釜制作和運(yùn)輸條件等因素的制約，另外105m108m

和135m

等釜型在質(zhì)量上也并不占優(yōu)勢，市場認(rèn)可度并不高，127m

在產(chǎn)品質(zhì)量上比較有優(yōu)勢。333、33魯3、333電石生產(chǎn)電石反應(yīng)方程式：

CaO+3CCaC2生石灰和含碳原料(焦炭、無煙煤或石油焦)在電石爐內(nèi)，依靠電弧高溫+

CO

↑+10800千卡熔化反應(yīng)而生成電石。電弧和電阻所產(chǎn)生的熱量要把爐料加熱至1900-2200℃，極為耗電。物料衡算和消耗問題CaC