化工聚錄乙烯生產(chǎn)技術(shù)(pvc課件項目一 復習課

1、 冶化系冶化系 蘇小莉蘇小莉主要任務(wù)：主要任務(wù)：任務(wù)一 乙炔的發(fā)生任務(wù)二 乙炔的清凈原料及產(chǎn)品的性質(zhì)原料及產(chǎn)品的性質(zhì)一一工業(yè)衛(wèi)生工業(yè)衛(wèi)生二二乙炔生產(chǎn)的原理乙炔生產(chǎn)的原理三三工藝條件的選擇工藝條件的選擇四四主要設(shè)備的識別主要設(shè)備的識別五五乙炔生產(chǎn)工藝流程的識讀乙炔生產(chǎn)工藝流程的識讀六六主要內(nèi)容一、原料及產(chǎn)品的性質(zhì)一、原料及產(chǎn)品的性質(zhì) 1、電石及標準 （1）電石的性質(zhì) 電石是由碳和氧化鈣在電阻電弧爐內(nèi)于高溫條件下化合而成的，又稱碳化鈣。 化學純的碳化鈣幾乎是無色透明的結(jié)晶體，通常說的電石是指工業(yè)碳化鈣。 電石能導電，其導電性與溫度和電石中的碳化鈣純度有關(guān)，純度越高導電性越好。(2)電石的發(fā)氣量與電

2、石質(zhì)量的關(guān)系優(yōu)等品含優(yōu)等品含CaC280.6 發(fā)氣量發(fā)氣量372.630.806300Lkg一級品含一級品含CaC275.14 發(fā)氣量發(fā)氣量372.630.7514280Lkg合格品含合格品含CaC269.77 發(fā)氣量發(fā)氣量372.630.6977260Lkg 2、乙炔及標準(1)乙炔的物理化學性質(zhì)分子式是C2H2，結(jié)構(gòu)式是：常溫常壓下是比空氣略輕、溶于水和有機溶劑的無色氣體，工業(yè)生產(chǎn)的乙炔氣因含有磷、硫等雜質(zhì)而帶刺激性臭味。乙炔的沸點是83.6，凝固點是85，自燃點是305 ，閃點是17.8。 HCCH化學性質(zhì) 與氫氣、氯氣、氯化氫、水等進行加成反應(yīng)，還能在適當條件下發(fā)生二聚、三聚和四聚作用

3、，作為制備氯乙烯、乙醛、醋酸乙烯、丙烯腈、氯丁二烯的原料。爆炸性 乙炔純度越高、操作壓力和溫度越高，越容易爆炸。但是，乙炔:水蒸氣=1.15:1時（接近發(fā)生器排出的濕乙炔氣）通常無爆炸危險。 (2) 乙炔中硫化氫、磷化氫定性檢測方法乙炔中硫化氫、磷化氫定性檢測方法 原理2332333322()33()黑色杏黃色H SAgNOHNOAg SPHAgNOHNOAg P 測定手續(xù) 將濾紙條浸沾5%的硝酸銀溶液，放在乙炔取樣口下，吹氣約0.5min，若無色跡產(chǎn)生，說明清凈效果較好；若顯示杏黃色，證明有磷化氫存在；若顯示黑色，證明有硫化氫存在。濾紙條顯色越深，說明雜質(zhì)含量越高。 這種檢測硫、磷雜質(zhì)的方法

4、是很粗糙的，只是因為操作簡便，目前還有不少工廠采用。 (3) 產(chǎn)品規(guī)格(企業(yè)標準) 純度99%（體積分數(shù)）；氧含量0.3%（體積分數(shù)）；硫、磷、砷等雜質(zhì)含量用硝酸銀試紙檢驗不變色。 (4) 產(chǎn)品的主要工業(yè)用途 乙炔應(yīng)用范圍很廣，主要用于合成氯乙烯生產(chǎn)聚氯乙烯，目前國內(nèi)70%甚至更多的電石量均用于電石乙炔法生產(chǎn)PVC。工業(yè)上還用于合成多種塑料、樹脂，合成橡膠，合成纖維及溶劑以及燒焊等。3 3、氯氣的性質(zhì)及規(guī)格、氯氣的性質(zhì)及規(guī)格氯氣，分子式為Cl2，相對分子質(zhì)量為70.91。(1)基本性質(zhì)常溫常壓下為黃綠色有刺激性氣味的氣體，液化后為黃綠色透明液體。有劇毒，在空氣中最大允許濃度為2mg/m3。易溶

5、于水和堿液，常溫時加壓可液化。氯氣化學性質(zhì)很活潑，是強氧化劑，易與氧化合。與乙炔混合時在日光下能起爆炸反應(yīng)，在氫氣中可燃燒生成氯化氫，含水氯氣腐蝕性也很強，0下可生成Cl2.8H2O黃綠色晶體。 (2)危險特性 與易燃氣體（氫氣、乙炔等）在日光下混合時會發(fā)生燃燒爆炸；氣體外溢時會使人、畜中毒，甚至死亡；高溫、高壓時危險性更大。 (3)工業(yè)規(guī)格 純度94%（體積分數(shù)），含氫量1.0%（體積分數(shù)），含水0.01%。4、氫氧化鈉的性質(zhì)及規(guī)格、氫氧化鈉的性質(zhì)及規(guī)格 氫氧化鈉俗稱燒堿、苛性鈉、火堿、固堿。 (1)基本性質(zhì) 純品是無色透明的晶體，工業(yè)品含有少量的氯化鈉和碳酸鈉而呈白色不透明的固體，易潮解，

6、能吸收空氣中二氧化碳而逐漸變?yōu)樘妓徕c，因此必須貯存在密閉的鐵罐或玻璃瓶中。 易溶于水，溶解時放出大量的熱。水溶液為無色或淡藍色液體，稀溶液對皮膚有滑膩感，濃溶液可燒傷皮膚。(3)危險特性 不會燃燒，固體遇水大量放熱，液體具有腐蝕性，遇酸發(fā)生中和反應(yīng)并放熱。(4)工業(yè)規(guī)格 氫氧化鈉（NaOH）含量42%，氯化鈉（NaCl）含量2%，碳酸鈉含量1%，三氧化二鐵含量0.03%。 (1)乙炔 屬微毒類化合物，具有輕微的麻醉作用。車間空氣中最高允許濃度為500mg/m3，大量吸入乙炔后應(yīng)及時呼吸新鮮空氣，反應(yīng)較嚴重的患者應(yīng)采取人工呼吸或輸氧治療。(2)氮氣 氮氣是窒息性氣體，短時間內(nèi)可使人窒息而死亡，因

7、為它屬于無毒氣體而常為人們所忽視。二、工業(yè)衛(wèi)生二、工業(yè)衛(wèi)生 3、氫氧化鈉 對皮膚有腐蝕和刺激作用，高濃度堿液引起皮膚及眼睛等灼傷或潰爛。操作或檢修時必須戴涂膠手套、防護眼鏡或面罩；如濺入皮膚或眼睛，應(yīng)立即用大量清水反復沖洗，或用硼酸水(3)或稀醋酸(2)中和，必要時再敷軟膏。 4、氯氣 對呼吸道及支氣管有強烈的刺激和破壞作用，大量吸入時可引起中毒性肺水腫、昏迷、甚至死亡。 車間空氣中最高允許濃度為1mgm3，當有氯氣外溢時，應(yīng)佩戴防毒面具來處理事故。 5、次氯酸鈉 對皮膚和眼睛有嚴重腐蝕和刺激作用，高濃度液體引起皮膚灼傷及眼睛失明。操作或檢修時應(yīng)戴涂膠手套和防護眼鏡，如濺在皮膚上可用稀的蘇打水

8、或氨水洗滌，或用大量水沖洗。三、乙炔生產(chǎn)的原理三、乙炔生產(chǎn)的原理副副反反應(yīng)應(yīng) 222223222332223222432223()63.64/2()63()263()242()63()2CaOH OCa OHkJ molCaSH OCa OHH SCa NH OCa OHNHCa PH OCa OHPHCa SiH OCa OHSiHCa AsH OCa OHAsH 發(fā)生的粗乙炔氣由于電石內(nèi)雜質(zhì)(系由電石原料焦炭與石灰石帶入)的緣故，常含有硫化氫、磷化氫、氨、砷化氫等雜質(zhì)氣體。 它們會對氯乙烯合成的氯化汞催化劑進行不可逆吸附，破壞其“活性中心”，從而加速氯化汞催化劑失效。 磷化氫(特別是四氫化

9、二磷)會降低乙炔氣的自燃點，與空氣接觸會燃燒，均應(yīng)徹底清除。334224422333PH +4NaClOH PO +4NaClH S+4NaClOH SO +4NaClSiH +4NaClOSiO +2H O+4NaClAsH +4NaClOH AsO +4NaCl清凈過程的反應(yīng)產(chǎn)物磷酸、硫酸等在中和塔內(nèi)由堿洗過程中和：采用次氯酸鈉做清凈劑系利用其氧化作用，與雜質(zhì)的反應(yīng)式為： 34342242422232H PO +3NaOHNa PO +3H OH SO +2NaOHNa SO +2H OCO +2NaOHNa CO +H O1、電石粒度的選擇、電石粒度的選擇 粒度過小，水解速度過高，使反應(yīng)

10、熱不能及時移走，發(fā)生局部過熱引起乙炔分解和熱聚，進而使溫度更高而發(fā)生爆炸。粒度過大，則電石反應(yīng)緩慢，在發(fā)生器底部排渣時容易夾帶未水解的電石，造成電石消耗定額上升。根據(jù)目前發(fā)生器結(jié)構(gòu)有電石破碎損耗等因素考慮，一般粒度控制在80mm以下，對于四五層擋板者可選用5080mm以下，而二三層擋板者宜選50mm以下。 四、乙炔生產(chǎn)工藝條件的選擇四、乙炔生產(chǎn)工藝條件的選擇 反應(yīng)溫度越高乙炔損失越少，發(fā)生器排出電石渣含固量越高，相應(yīng)造成排渣困難；另外，粗乙炔氣中的水蒸氣含量相應(yīng)增加，造成冷卻負荷加大；而且，從安全生產(chǎn)等方面考慮，也不宜使溫度控制過高，一般控制反應(yīng)溫度在8090為好。2、反應(yīng)溫度的選擇、反應(yīng)溫度

11、的選擇3、發(fā)生器壓力的選擇、發(fā)生器壓力的選擇 工業(yè)生產(chǎn)中不允許壓力（表壓）0.15MPa，而盡量控制在較低的壓力下操作，這樣也可減少乙炔在電石渣中的溶解損失及設(shè)備的泄漏。 實際操作壓力，將由發(fā)生系統(tǒng)、冷卻塔結(jié)構(gòu)、氣柜壓力（鐘罩壓重），以及乙炔流來決定。也即是由發(fā)生器到水環(huán)式壓縮機之間的沿程阻力降決定的。只要保證水環(huán)式壓縮機進口有一定的正壓，發(fā)生器可以在較低壓力下操作。對于生產(chǎn)能力（乙炔）40006000m3/h裝置，壓力控制在6001000mmH2O為宜。 4、發(fā)生器液面的選擇、發(fā)生器液面的選擇 發(fā)生器液面控制在液面計中上部為好。也就是說，保證電石加料管至少插入液面200300mm左右。 液面

12、過高，使氣相緩沖容積過少，易使排出乙炔夾帶渣漿和液面過高，使氣相緩沖容積過少，易使排出乙炔夾帶渣漿和泡沫，還有使水向上浸入電磁振動加料器及貯斗的危險。泡沫，還有使水向上浸入電磁振動加料器及貯斗的危險。液面過低，甚至低于電石加料管時，則易使發(fā)生器氣相部分液面過低，甚至低于電石加料管時，則易使發(fā)生器氣相部分的乙炔氣大量逸入加料器及貯斗，影響加料的安全操作。的乙炔氣大量逸入加料器及貯斗，影響加料的安全操作。 在“加壓清凈”系統(tǒng)中，為了防止清凈塔內(nèi)的乙炔汽提倒吸入文丘里反應(yīng)器，與與氯氣直接混合而引起爆炸。 高位槽的安裝高度一般應(yīng)超過清凈系統(tǒng)的乙炔壓力，例如水環(huán)式壓縮機出口操作壓力最高可能達到(表壓)0

13、.08MPa，則高位槽安裝高度不應(yīng)低于8m。 5、次氯酸鈉高位槽高度的選擇、次氯酸鈉高位槽高度的選擇6、次氯酸鈉、次氯酸鈉有效氯有效氯和和pH值的選擇值的選擇 配制的次氯酸鈉溶液有效氯宜控制在0.085%0.12，pH值為78，其主要的原因在于清凈效率和安全因素兩個方面。 當次氯酸鈉溶液有效氯在0.05以下和pH值在8以上，則清凈(氧化)效果較差。 有效氯在0.15以上(特別在低的pH值下)容易生成氯乙炔而發(fā)生爆炸危險。 考慮到安全因素，以及分析有效氯的可能誤差，為保證清凈效果，清凈塔內(nèi)有效氯一般不低于0.06，補充的配制溶液有效氯應(yīng)控制在0.0850.12范圍內(nèi)，pH值在7附近。7、清凈塔液

14、面的選擇、清凈塔液面的選擇 這也是填料塔和一般塔設(shè)備的操作要求。因為液面超過氣相進口時，會引起系統(tǒng)壓力波動(脈沖)，甚至沖碎塔內(nèi)瓷環(huán)，后者漏人循環(huán)泵會損壞葉輪而造成緊急停車。液面太低則易使乙炔氣竄人循環(huán)泵，使泵壓力打不上，影響塔內(nèi)正常循環(huán)和清凈效果。五、乙炔生產(chǎn)主要設(shè)備的識別五、乙炔生產(chǎn)主要設(shè)備的識別圖1 乙炔發(fā)生器結(jié)構(gòu) 乙炔發(fā)生器的作用是使電石在耙子攪拌的作用下，由第一層托盤落至第五層托盤，在此期間分解反應(yīng)不斷發(fā)生，電石表面氫氧化鈣不斷被攪拌除去，直到反應(yīng)完全。反應(yīng)生成的石灰乳經(jīng)溢流管排出，固體渣經(jīng)錐底定期排放。反應(yīng)生成的乙炔氣，出發(fā)生器上部引出，經(jīng)水封、冷卻器進入清凈系統(tǒng)。 2、正水封、逆

15、水封和安全水封的作用、正水封、逆水封和安全水封的作用 (1)正水封 發(fā)生器產(chǎn)生的乙炔氣經(jīng)過正水封（它的進口管插入液面內(nèi)），送至冷卻清凈系統(tǒng)。 正水封起了單向止逆閥的作用，當發(fā)生系統(tǒng)和清凈系統(tǒng)有一部分發(fā)生事故時，起到安全隔離的效果。此外，當單臺發(fā)生器停車檢修時，可往正水封中加水使與系統(tǒng)切斷。一般正水封和逆水封都置于發(fā)生器頂部，其所需定期更換的含渣漿水可排入發(fā)生器內(nèi)，減少乙炔溶解損失。 (2)逆水封 逆水封進口管（插入液面內(nèi)）與乙炔氣柜管線連接，出口管通到發(fā)生器上方氣相部分。正常生產(chǎn)時，逆水封不起作用，當發(fā)生器故障，設(shè)備內(nèi)壓力低時，氣柜內(nèi)乙炔氣可經(jīng)逆水封自動進入發(fā)生器，以保持其正壓，防止系統(tǒng)產(chǎn)生負

16、壓而抽入空氣形成爆炸混合物的危險。 (3)安全水封 當發(fā)生器故障，設(shè)備內(nèi)壓力過高時，乙炔氣自溢流口排至安全水封，自動排入大氣中。此外，由于安全水封安裝在底樓，當發(fā)生器液面過高時，渣漿也可以由溢流口自動借位差經(jīng)安全水封排放。因此，安全水封起了安全閥和溢流管的作用。 3、噴淋預冷器、冷卻塔和氣柜的作用、噴淋預冷器、冷卻塔和氣柜的作用 (1)噴淋預冷器 發(fā)生器頂部設(shè)置噴淋預冷器，可減少發(fā)生乙炔氣夾帶的電石渣漿堵塞正水封、冷卻塔及管道，并起到降溫預冷、分擔冷卻塔負荷的作用。預冷器所用水可自頂部噴入，由底部流入發(fā)生器作為反應(yīng)用水。 (2)冷卻塔 冷卻塔一股采用噴淋塔或填料塔（小型廠），通過直接噴入冷卻水

17、來吸收與降低粗乙炔氣溫度使氣體中的大部分水蒸氣冷凝下來。 冷卻塔在氣柜之前，可防止氣柜系統(tǒng)（如管道）積水而影響緩沖作用。此外，乙炔經(jīng)冷卻降溫后，有利于清凈塔的次氯酸鈉對磷、硫雜質(zhì)的化學吸收過程。 (3)氣柜 主要起到發(fā)生與清凈兩系統(tǒng)的緩沖作用，特別在加料系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能在短時間內(nèi)保證清凈系統(tǒng)、乃至氯乙烯合成系統(tǒng)的連續(xù)操作。在某些乙炔生產(chǎn)裝置中，已將氣柜高度與發(fā)生器的電磁振動加料器電流控制，進行聯(lián)鎖自控米提高氣柜的緩沖效率。 圖2 清凈塔結(jié)構(gòu)圖填料：清凈塔內(nèi)一般放置25-50mm瓷環(huán)；每個塔充填高度約6-9m。清凈塔除了使用瓷環(huán)，還有用鞍形或不同型式的聚丙烯塑料環(huán)(如鮑爾環(huán))作為填料的。 4、

18、清凈塔的結(jié)構(gòu)、清凈塔的結(jié)構(gòu)填料塔的效率：主要取決于填料表面的潤濕程度，假若循環(huán)量不足，部分填料表面未被潤濕，則使氣體流過時這部分填料起不到傳質(zhì)效果。一般，每平方米塔截面積的噴淋量應(yīng)在1520m3/h以上。壁流現(xiàn)象：為保證氣液相在填料塔內(nèi)流量分布均勻，一般填料高度與塔徑之比為26范圍內(nèi)，應(yīng)加設(shè)集液盤，使流向塔壁的液體再聚集到塔中心來。作為清凈用填料塔，空塔速度一般在0.20.4m/s范圍，為保證化學吸收完全，氣體在塔內(nèi)總停留時間在4060s范圍為宜。 5、文丘里反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、文丘里反應(yīng)器的結(jié)構(gòu) 文丘里反應(yīng)器是次氯酸鈉溶液配制時，氯氣、氫氧化鈉溶液和水三者進行混合反應(yīng)生成次氯酸鈉的設(shè)備。配制時三種

19、原料均經(jīng)過轉(zhuǎn)子流量計，借閥門控制配比后通入進行反應(yīng)，反應(yīng)生成的次氯酸鈉溶液，由擴散管底部排入緊接下方的次氯酸鈉配制槽內(nèi)，供清凈系統(tǒng)補充抽取。 圖3 文丘里反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖 文丘里反應(yīng)器也可以用作將濃的次氯酸鈉(如10濃度)，稀釋到0.085%0.12濃度的混合器。濃次氯酸鈉液則由高位槽經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計進人擴散室(由堿液進口處通人)，為降低pH 值也可通入少量氯氣，同樣可獲得滿意的效果。 6、水環(huán)式壓縮機的作用及操作注意事項、水環(huán)式壓縮機的作用及操作注意事項圖4 水環(huán)泵結(jié)構(gòu)示意圖1葉輪 2水環(huán) 3吸氣孔 4排氣孔 5氣水分離器 (1)水環(huán)式壓縮機的作用 主要起提升乙炔氣壓力的作用。 加壓清凈：水環(huán)式壓縮

20、機置于冷卻塔之后，原因在于冷卻后能保證進口處抽入較低溫度的乙炔氣，從而使送氣能力不至降低。水環(huán)式壓縮機置于清凈塔之前，是使清凈在加壓下操作。 “加壓清凈”由于氣體被壓縮，體積減小，使通過清凈塔的流速降低，與清凈液接觸時間增長，有利于提高乙炔氣脫除磷、硫雜質(zhì)的效果。因此，水環(huán)式壓縮機置于冷卻塔與清凈塔中間，是比較合理的流程。 水環(huán)式壓縮機不僅可用于氣體的壓縮，還能用作抽真空的設(shè)備。 (2)操作注意事項 水環(huán)式壓縮機在正常操作下，主要應(yīng)注意兩個控制點。 a.水環(huán)式壓縮機循環(huán)水溫度。循環(huán)水的溫度對水環(huán)式壓縮機的送氣能力影響較大，一般不應(yīng)超過4050。 b.乙炔氣壓力穩(wěn)定。 泵出口的乙炔氣壓力是由乙炔

21、流量和上述的系統(tǒng)阻力降所決定的，但一經(jīng)氯乙烯合成確認后，送出壓力一般要求越穩(wěn)越好，這是因為瞬間的壓力波動，實質(zhì)上意味著流量波動，對合成氯化汞催化劑的活性、氯化氫與乙炔的分子配比都有不利的影響。六、乙炔生產(chǎn)工藝流程的識讀六、乙炔生產(chǎn)工藝流程的識讀圖5 乙炔發(fā)生的工藝流程1電動葫蘆 2吊斗 3電磁加料器 4發(fā)生器5噴淋預冷器 6正水封 7噴淋冷卻器 8氣柜NaClONaClO圖6 乙炔清凈工藝流程1水環(huán)泵 2第一清凈塔 3第二清凈塔 4中和塔 5冷卻器 來自發(fā)生器經(jīng)冷卻后的乙炔氣，進人水環(huán)式壓縮機1加壓，然后經(jīng)兩臺串聯(lián)的清凈塔2、3與含有效氯0.080.12 %的次氯酸鈉溶液直接接觸，使粗乙炔氣中

22、的磷、硫雜質(zhì)脫除，再經(jīng)中和塔4以10 %15液堿中和，中和塔以稀堿液噴淋以除去乙炔中的雜質(zhì)氣體和夾帶的次氯酸鈉霧滴，中和塔的稀堿液循環(huán)使用，達到一定控制條件后進行放堿、洗塔、更換新鮮稀堿操作。經(jīng)冷卻器5初步除去飽和的水分后，純度98.5以上的精乙炔送氯乙烯裝置使用。圖7 次氯酸鈉連續(xù)循環(huán)流程 所需的次氯酸鈉清凈劑，系分別由濃氫氧化鈉溶液、水和氯氣經(jīng)流量計控制，至文丘里反應(yīng)器混合后配制的。配好的溶液進入配制槽貯存。用泵打人次氯酸鈉高位槽，再由第塔循環(huán)泵連續(xù)或間歇抽取，由塔頂噴入使用，第二塔出來的次氯酸鈉經(jīng)泵由塔頂噴人第一塔或部分排至廢水槽，第一塔出來的廢次氯酸鈉液排至廢水槽，廢水槽的廢水經(jīng)泵送入發(fā)生器回收使用。 中和塔以1015的液堿循環(huán)使用。當氫氧化鈉中的碳酸鈉含量達到10(冬天8)時或氫氧化鈉含量小于3時，應(yīng)更換新的堿液。課堂測試：課堂測試：（一）填空題（一）填空題1電石的化學名稱是電石的化學名稱是_，分子量是，分子量是_，結(jié)構(gòu)式，結(jié)構(gòu)式_。2乙炔的分子量乙炔的分子量_，分子式，分子式_。3乙炔為乙炔為_氣體，極易氣體，極易_，與空氣混合有，與空氣混合有_的危險。的危險。 4_與與_作用生成乙炔氣。作用生成乙炔氣。 5工業(yè)用乙炔氣主要含有工業(yè)用乙炔氣主要含有_和和_等雜質(zhì)。等雜質(zhì)。 6乙炔的沸點為乙炔的沸點為_，自燃點是，自燃點是_。它的閃點為