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)是將鹽酸工序送來的 HCL 和乙炔工序送來的 C2H2 經(jīng)混合脫水、轉(zhuǎn)化、清凈、壓縮、精餾 過程生產(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色有乙醚香味的氣體，其沸點為-13.9C,凝固點為-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：氯乙烯對人有麻醉作用，對肝臟有影響，可使人中毒。當 其濃度在 0

2、.1%以上時，開始有麻醉現(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20-40%時，可使人產(chǎn)生急性中毒，呼吸緩慢以致死亡，長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：-83.66C凝固點: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，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，特別在含乙炔7-13%時。C:與氧混合在2.5-93%范圍時

3、，特別在含乙炔30%時。D :當乙炔和氯氣混合時，在陽光下即能爆炸。E:與銅、汞、銀接觸生成相應(yīng)的金屬化合物時?？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)：是一種無色有刺激性氣味的氣體。沸點：-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，對各種植物纖維亦有強烈的腐蝕性。空氣中允許濃度為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，因為金屬是熱的良導(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，使的即使存前兩個因素都存在，但是由于熱量不夠，使得可燃 物達不到燃燒（自燃）所需要的溫度，自然就燃燒過程就無法繼續(xù)進 行，只能終止。簡單的說阻火器的滅火原理是當火焰通過狹小孔隙時，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，過氯的影響和現(xiàn)象，如何 對其進行控制和檢測，結(jié)合本廠的情況，及過氯后的處理。7、酸霧過濾器的結(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，進行冷凍脫水時，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，可使混合氣含水達到 0.013%以下（指標：0.06%。在混合氣冷凍脫水過程中，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%憎水性有機硅樹脂的5 10 g細玻璃纖維，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，在借重力向下流動的過程中液滴逐漸增大， 最后滴 落下來并排出。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)，對聚合反應(yīng)有一定 的影響。10、原料氣進入轉(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高過低有什么影響？HCl:C2H2 為 1.051.1：1。原因為： 原料過量利于反應(yīng)向右進行。 HCL 比乙炔便宜。 乙炔過量會使觸媒中毒失去活性。 分子比控制過大會造成 HCL 消耗增大

7、，中和堿洗吸收負荷增重。 還易造成過量的 HCL 和氯乙烯反應(yīng)生成副產(chǎn)物二氯乙烷 分子比控制過小，會使乙炔反應(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個步驟 外擴散：乙炔和氯化氫向碳的外表面進行擴散。 內(nèi)擴散：乙炔、氯化氫經(jīng)碳的微孔通道向內(nèi)表面擴散。 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)擴散：氯乙烯經(jīng)碳的微孔通道向碳的外表面擴散。 外擴散 :氯乙烯自碳外表面向氣流擴散。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)對原料氣有嚴格的要求，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、氮氣。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。 這個過程在合成工序泡沫脫酸塔內(nèi)進行， 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的問題， 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氣體 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？ 零號樣 HCL 含量 :粗氯乙烯中含的 HCL 的多少。 進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： 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測和調(diào)節(jié)。 各儲罐池槽的液位情況。 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便會揮發(fā)出來.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而變不能用普通的蒸餾方法來 分離恒 沸物故在一定壓力下HCL和H20形成共沸混合物時的HCL濃度為 脫析操作的極限平衡操作實際操作中塔底連續(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 部進入脫吸塔內(nèi)，開始上升，與塔頂噴淋而下的28-32%的鹽酸充分 接觸，并進行熱量和質(zhì)量的交換，濃鹽酸中的HCL氣體被脫析出來，

12、 經(jīng)冷卻后，得到高純度的HCL氣體（體積分數(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、鹽酸脫析開車過程中的注意事項：簡要介紹升溫過程要緩慢，前期要對設(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：簡要介紹，石墨管和鋼襯壓縮崗位工藝流程簡介1、壓縮的目的：壓縮的目的：在轉(zhuǎn)化后對合成氣進行加壓的目的是為了提高氯乙烯的沸點，能夠使精餾操作在常溫下 進行.如果在常壓下進行精餾，必須將氯乙烯冷卻至-13.9攝氏度以下，這 樣將會消耗較大冷量.2、壓縮機的型號和能力1#壓縮機LG-148/6.5每小時800

13、0NM3上海壓縮機廠生產(chǎn)2#壓縮機LU400-7T每小時3000NM3柳州富達壓縮機廠生產(chǎn)3#壓縮機LU450-7T每小時3300NM3柳州富達壓縮機廠生產(chǎn)3、螺桿壓縮機工作原理：(1) 、吸氣過程：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，且齒間容積隨時間不斷擴大，在其內(nèi)部形成一定的真空，而此時該齒間的 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時，容積達到最大，吸氣過程結(jié)束，壓縮過 程既開始。進氣過程(2) 、封閉及輸送過程：主副兩轉(zhuǎn)子在吸氣結(jié)束時，其主副轉(zhuǎn)子齒峰會與機殼閉封，此時 空氣在齒溝內(nèi)閉圭寸不再外流，即圭寸閉過程。兩轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)

14、動，其齒 峰與齒溝在吸氣端吻合，吻合面逐漸向排氣端移動，此即輸送過程。（3）、壓縮及噴油過程：在輸送過程中，嚙合面逐漸向排氣端移動，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 縮過程。而壓縮同時潤滑油亦因壓力差的作用而噴入壓縮室內(nèi)與室 氣混合。（4）、排氣過程：當轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機殼排氣相通時，（此時壓縮氣體之壓 力最高）被壓縮之氣體開始排出，直至齒峰與齒溝的嚙合面移至排氣 端面，此時兩轉(zhuǎn)子嚙合面與機殼排氣口這齒溝空間為零，即完成（排 氣過程），在此同時轉(zhuǎn)子嚙合面與機殼進氣口之間的齒溝長度又達到 最長，其吸氣過程又在進行。4、區(qū)別： 1#機為干式壓縮，

15、2#3#機為濕式壓縮機。 1#機為二級壓縮，2#3#機為一級壓縮。5、壓縮機啟動必須為零負荷啟動。6、氣柜的作用：緩沖作用，儲存氣體的作用。精餾崗位工藝流程簡介。1、精餾原理：3、高低塔的作用？4、單體質(zhì)量指標：單體純度99.99%乙炔10ppm，高沸物75ppm，H2O<250ppm， HCL<1OOppm。 5、惰性氣體對精餾的影響： 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、氮氣等，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、。含氧過高將會威脅安全生產(chǎn)， 特別是轉(zhuǎn)化率較差時， 造成尾氣放 空中乙炔含量較高時，氧氣在放空氣相中被濃縮，危險會更大。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 達國家規(guī)定排放標準。老標準（ 65ppm）新標準（ 30ppm）1、吸附原理：吸附是指： 當兩種相態(tài)不同的物質(zhì)接觸時， 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)象和過程。具有吸附作用的物質(zhì) （一般為密度相對較大的多孔固體） 被稱為吸附劑，被吸附的物質(zhì)（一 般為密度相對較小的氣體或液體) 稱為吸附質(zhì)。 吸附按其性質(zhì)的不同 可分為四大類，即：化學(xué)

17、吸附、活性吸附、毛細管凝縮和物理吸附。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)進行的吸附。其特點是：吸附過程中沒有化學(xué)反應(yīng)，吸附過 程進行的極快，參與吸附的各相物質(zhì)間的動態(tài)平衡在瞬間即可完成， 并且這種吸附是完全可逆的。2、吸附過程吸附塔的工作過程依次如下：1) 吸附過程來至界外的原料氣通過壓力調(diào)節(jié)閥 PV-101和預(yù)熱器E101，再經(jīng)程控閥XV101AC,自塔底進入吸附塔T101AC中正處于吸附狀態(tài)的某一臺吸附塔，吸附劑將其中的氯 乙 烯和乙 炔 組份吸 附，符合排 放標準 的尾氣經(jīng)程 控閥XV102AC,再依次通過尾氣緩沖罐 V102和調(diào)節(jié)閥PV-102送出界外直接排空。2) 逆放過程這是在吸附過程完成后，吸附塔內(nèi)的壓力大約為 0.2MPa(G,逆著吸附方向 將塔內(nèi)較高壓力氣體通過程控閥門 XV104AC 和逆放器緩沖罐經(jīng)調(diào)節(jié)閥 PV104 后，再經(jīng)增壓鼓風機送去一段轉(zhuǎn)化，從而將吸附塔內(nèi)的壓力降到0.02MPa(G)左右。在這一過程中有部分被吸附的雜質(zhì)從吸附劑中解吸出來。3) 真空解吸過程在這一過程中，逆著吸附方向用真空泵對吸附塔進行抽真空，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