聚氯乙烯氯乙烯合成工艺原理讲解.docx
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聚氯乙烯氯乙烯合成工艺原理讲解
合成工艺讲解课件
1、合成工序的生产任务：
本工序的主要任务是将盐酸工序送来的HCL和乙炔工序送来的C2H2经混合脱水、转化、清净、压缩、精馏过程生产出纯度为99.99%的氯乙烯单体供聚合使用。
合成工序是烧碱和PVC的衔接工序，前为盐酸工序和乙炔工序，后供聚合，是PVC的工艺核心。
2、氯乙烯C2H3Cl分子量：
62.5
物理性质：
在常温常压下氯乙烯是一种无色有乙醚香味的气体，其沸点为-13.9℃，凝固点为-159.7℃。
爆炸性:
氯乙烯易燃，与空气混合形成爆炸性混合物，爆炸范围4-21.7%（体积比）。
毒性：
氯乙烯对人有麻醉作用，对肝脏有影响，可使人中毒。
当其浓度在0.1%以上时，开始有麻醉现象，表现为困倦，注意力不集中，随后出现视力模糊，走路不稳，在其浓度达20-40%时，可使人产生急性中毒，呼吸缓慢以致死亡，长期接触能引起消化系统疾病。
空气中允许浓度为30mg/m3
3、乙炔：
C2H2，分子量：
26
物理性质：
在常温下纯乙炔为无色气体，工业乙炔因含有硫化氢、磷化氢等杂质，而具有特殊的刺激性的气味。
沸点：
-83.66℃凝固点：
－85℃
爆炸性:
下列情况下可以爆炸：
A：
高温（550℃）加压（>1.5表压）或有某些物质存在时，如电石氧化铝、铜屑、氢氧化铁等。
B：
与空气混合在2.3-81%范围时，特别在含乙炔7-13%时。
C：
与氧混合在2.5-93%范围时，特别在含乙炔30%时。
D：
当乙炔和氯气混合时，在阳光下即能爆炸。
E：
与铜、汞、银接触生成相应的金属化合物时。
空气中允许浓度为500mg/m3。
4、氯化氢：
HCl，分子量：
36.46
物理性质：
是一种无色有刺激性气味的气体。
沸点：
-84.8℃，极易溶于水
化学性质：
性质活泼，除贵金属外能与大多数金属反应，生成金属氯化物，对各种植物纤维亦有强烈的腐蚀性。
空气中允许浓度为15mg/m3
5、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属丝网过滤器，筒体内部布置了较多的金属丝网，
目的是吸收热量，因为金属是热的良导体，从而阻断了燃烧三要素之一：
燃烧所需要的热量。
燃烧三要素是可燃物、助燃物、燃烧所需的热量。
由于吸收了大量的热量，使的即使存前两个因素都存在，但是由于热量不够，使得可燃物达不到燃烧（自燃）所需要的温度，自然就燃烧过程就无法继续进行，只能终止。
简单的说阻火器的灭火原理是当火焰通过狭小孔隙时，由于冷却作用使热损失突然增大而中止燃烧。
影响阻火器性能的因素为阻火层厚度及其孔隙或通道的大小。
6、混合器结构及工作原理：
示意图讲解，过氯的影响和现象，如何对其进行控制和检测，结合本厂的情况,及过氯后的处理。
7、酸雾过滤器的结构和工作原理：
示意图讲解
8、混合脱水的工作原理：
乙炔和氯化氢混合后，进行冷冻脱水时，其冷凝水则以40%的盐酸雾析出，混合气的含水取决于冷冻温度。
温度控制在-14±0.5℃,可使混合气含水达到0.013%以下（指标：
0.06%）。
在混合气冷冻脱水过程中，冷凝的40％盐酸，除少量是以液膜状自石墨冷却器列管内壁流出外，大部分呈极细微的“酸雾”悬浮于混合气流中，形成“气溶胶”，采用浸渍3～5％憎水性有机硅树脂的5～10μm细玻璃纤维，发现“气溶胶”与垂直的玻璃纤维相碰撞后，大部分雾粒被截留，在借重力向下流动的过程中液滴逐渐增大，最后滴落下来并排出。
9、混合脱水的目的：
1 原料气中存在的水分容易溶解HCL形成盐酸，严重腐蚀转化器。
2 水分的存在易使转化器的催化剂结块，降低催化剂的活性，还导致整个转化系统的阻力增加，气流分布不均匀，局部地方由于反应特别剧烈而过热，HgCl2的升华加剧，催化剂的活性迅速降低
3 水分的存在还容易发生副反应，
C2H2+H2O－－－－－CH3CHO
乙醛在精制中不易除去，成为VC单体中的杂质，对聚合反应有一定的影响。
10、原料气进入转化系统的要求：
1 HCL:
纯度≥93%,游离氯<0.04%
2 乙炔:
纯度>98.5%,含氧<1%,不含S、P.
3 混合气水分＜0.06％．
4 预热器后的混合气温度>75℃。
11、原料气摩尔比的控制及控制过高过低有什么影响？
HCl:
C2H2为1.05－1.1：
1。
原因为：
原料过量利于反应向右进行。
1 HCL比乙炔便宜。
2 乙炔过量会使触媒中毒失去活性。
3 分子比控制过大会造成HCL消耗增大，中和碱洗吸收负荷增重。
还易造成过量的HCL和氯乙烯反应生成副产物二氯乙烷
4 分子比控制过小，会使乙炔反应不完全，乙炔的转化率降低。
12、转化原理：
乙炔和HCL反应原理
乙炔气体和氯化氢气体按照1：
1.03～1.10的比例混合后，通过氯化高汞触媒催化，在约180℃温度下反应生成粗氯乙烯。
反应方程式如下：
C2H2+HCl→C2H3Cl＋29.8kcal/mol（124.8kJ/mol）
HCL与C2H2反应历程分为5个步骤
1 外扩散：
乙炔和氯化氢向碳的外表面进行扩散。
2 内扩散：
乙炔、氯化氢经碳的微孔通道向内表面扩散。
3 表面反应：
乙炔、氯化氢在升汞催化剂活化中心反应发生加成反应生成氯乙烯。
4 内扩散：
氯乙烯经碳的微孔通道向碳的外表面扩散。
5 外扩散:
氯乙烯自碳外表面向气流扩散。
13、影响氯乙烯合成反应的因素有那些？
1 原料气纯度:
合成反应对原料气有严格的要求，要求HCL:
纯度≥93%,游离氯<0.04%乙炔:
纯度>98.5%,含氧<1%,不含S、P.
2 触媒质量及转化器触媒的装填情况：
触媒的含汞量要求8－12％，触媒水分要求<0.3％。
3 水分：
HCL与C2H2混合气的水分要求<0.06％。
4 反应温度：
最佳反应温度130－180℃。
5 空间流速：
25－40Nｍ3C2H2/ｍ3触媒h
6 HCL与乙炔的摩尔比：
1.05－1.1：
1。
14、粗氯乙烯清净的原理：
清净的目的：
合成反应后的粗氯乙烯内含有大量氯化氢、未反应的乙炔、氮气。
氢气、二氧化碳等气体，以及转化副反应生成的乙醛、二氯乙烷、二氯乙烯等。
为了生产高纯度单体，应彻底将这些杂质除掉。
泡沫塔吸收的原理：
利用了HCL极易溶于水的原理水洗除去在水中溶解度大的氯化氢。
这个过程在合成工序泡沫脱酸塔内进行，可回收氯化氢。
并且利用盐酸脱析装置将回收的氯化氢再返回氯化氢总管循环利用，脱析后的稀酸返回泡沫塔做吸收液，形成闭路循环，有效解决了交通不便废酸不好外卖的问题，也降低了氯化氢单耗。
碱洗是中和泡沫吸收后残留的少量氯化氢，以及粗氯乙烯中的二氧化碳气体杂质。
碱洗吸收的原理：
HCL+NaOH=Nacl+H2O
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
2CO2+NaOH=NaHCO3
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
15、影响泡沫塔的吸收效果的因素有那些？
1 零号样HCL含量:
粗氯乙烯中含的HCL的多少。
2 进入泡沫塔气相的温度
3 吸收剂稀酸的浓度、温度、流量
4 空间流速
5 泡沫塔内部状况。
16、转化部分正常操作工艺控制要点：
1 乙炔流量。
2 分子比。
3 混合器温度
4 混合气水分（混合脱水的温度）
5 转化器的温度和转化率
6 中和塔碱洗塔碱样。
7 泡沫塔吸收情况的观测和调节。
8 各储罐池槽的液位情况。
9 检查各部位的密封情况。
17、转化部分工艺管线材质要求
第2节课件：
1、盐酸脱析的工作原理：
利用“氯化氢气体在水中的溶解度随温度的升高而急剧下降的”原理，故给盐酸加热溶解在水中的HCL便会挥发出来.
HCL和H2O在一定的温度和压力下形成共沸混合物,也叫恒沸混合物。
同一溶液的组成随压强而变.不能用普通的蒸馏方法来分离恒沸物.故在一定压力下HCL和H2O形成共沸混合物时的HCL浓度为脱析操作的极限平衡操作.实际操作中塔底连续排出稍高于恒沸物浓度的盐酸溶液。
恒沸物的浓度取决于恒沸物上方的压力大小，压力越大，恒沸物的浓度越高。
用蒸汽加热再沸器中的盐酸，产生的高温汽液混合物由脱吸塔下部进入脱吸塔内，开始上升，与塔顶喷淋而下的28－32％的盐酸充分接触，并进行热量和质量的交换，浓盐酸中的HCL气体被脱析出来，经冷却后，得到高纯度的HCL气体（体积分数为99％以上）。
2、影响盐酸脱析效果的因素有哪些？
1 浓酸浓度
2 塔出口压力
3 浓酸流量
4 蒸汽压力
5 塔顶温度
6 解析塔内部填料情况。
3、盐酸脱析开车过程中的注意事项：
简要介绍
升温过程要缓慢，前期要对设备及管道用少量蒸汽暖管
4、盐酸脱析设备材质的特殊性：
简要介绍，石墨管和钢衬PTFE
压缩岗位工艺流程简介
1、压缩的目的：
压缩的目的:
在转化后对合成气进行加压的目的是为了提高氯乙烯的沸点,能够使精馏操作在常温下进行.
如果在常压下进行精馏,必须将氯乙烯冷却至-13.9摄氏度以下,这样将会消耗较大冷量.
2、压缩机的型号和能力
1#压缩机LG--148/6.5每小时8000NM3上海压缩机厂生产
2#压缩机LU400-7T每小时3000NM3柳州富达压缩机厂生产
3#压缩机LU450-7T每小时3300NM3柳州富达压缩机厂生产
3、螺杆压缩机工作原理：
（1）、吸气过程：
伴随着转子的旋转，齿的一端逐渐脱离啮合形成齿间容积，且齿间容积随时间不断扩大，在其内部形成一定的真空，而此时该齿间的容积又仅与吸气口连通，因此空气便在压差作用下流入其中，在该齿间容积既将与吸气口断开时，容积达到最大，吸气过程结束，压缩过程既开始。
[进气过程]
（2）、封闭及输送过程：
主副两转子在吸气结束时，其主副转子齿峰会与机壳闭封，此时空气在齿沟内闭封不再外流，即[封闭过程]。
两转子继续转动，其齿峰与齿沟在吸气端吻合，吻合面逐渐向排气端移动，此即[输送过程]。
（3）、压缩及喷油过程：
在输送过程中，啮合面逐渐向排气端移动，亦即啮合面与排气口间的齿沟间渐渐减小，齿沟内之气体逐渐被压缩，压力提高，此即[压缩过程]。
而压缩同时润滑油亦因压力差的作用而喷入压缩室内与室气混合。
（4）、排气过程：
当转子的啮合端面转到与机壳排气相通时，（此时压缩气体之压力最高）被压缩之气体开始排出，直至齿峰与齿沟的啮合面移至排气端面，此时两转子啮合面与机壳排气口这齿沟空间为零，即完成（排气过程），在此同时转子啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长，其吸气过程又在进行。
4、区别：
1 1#机为干式压缩，2#3#机为湿式压缩机。
2 1#机为二级压缩，2#3#机为一级压缩。
5、压缩机启动必须为零负荷启动。
6、气柜的作用：
缓冲作用，储存气体的作用。
精馏岗位工艺流程简介。
1、精馏原理：
3、高低塔的作用？
4、单体质量指标：
单体纯度>99.99%乙炔<10ppm，高沸物<75ppm，H2O<250ppm，HCL<100ppm。
5、惰性气体对精馏的影响：
由于合成反应的原料气氯化氢气体由氢气和氯气合成制得，纯度一般只有90-96%，余下组分为氢气、二氧化碳、氧气、氮气等，这些不凝性气体含量虽低，却能在精馏系统的冷凝设备产生不良后果。
惰性气体会在冷凝壁面上形成一层气膜，导致给热系数显着下降。
含氧过高将会威胁安全生产，特别是转化率较差时，造成尾气放空中乙炔含量较高时，氧气在放空气相中被浓缩，危险会更大。
另氧在精馏系统中能与氯乙烯单体反应生成氯乙烯过氧化物：
尾气回收的任务：
吸收一次尾排的VC，回收吸附使二次尾排含VCM达国家规定排放标准。
老标准（65ppm）
新标准（30ppm）
1、吸附原理：
吸附是指：
当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。
具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物质（一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。
吸附按其性质的不同可分为四大类，即：
化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩和物理吸附。
VPTSA从氯乙烯尾气提浓氯乙烯装置中的吸附主要为物理吸附
物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（包括范德华力和电磁力）进行的吸附。
其特点是：
吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的动态平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。
2、吸附过程
吸附塔的工作过程依次如下：
1）吸附过程
来至界外的原料气通过压力调节阀PV-101和预热器E101，再经程控阀XV101A～C，自塔底进入吸附塔T101A～C中正处于吸附状态的某一台吸附塔，吸附剂将其中的氯乙烯和乙炔组份吸附，符合排放标准的尾气经程控阀XV102A～C，再依次通过尾气缓冲罐V102和调节阀PV-102送出界外直接排空。
2）逆放过程
这是在吸附过程完成后，吸附塔内的压力大约为0.2MPa（G），逆着吸附方向将塔内较高压力气体通过程控阀门XV104A~C和逆放器缓冲罐经调节阀PV104后，再经增压鼓风机送去一段转化，从而将吸附塔内的压力降到0.02MPa（G）左右。
在这一过程中有部分被吸附的杂质从吸附剂中解吸出来。
3）真空解吸过程
在这一过程中，逆着吸附方向用真空泵对吸附塔进行抽真空，将吸附塔内的压力由0.02MPa.（G）降低到-0.09Mpa（G），使吸附剂中的氯乙烯和乙炔得以完全解吸。
抽真空是通过程控阀XV105A～C进行。
抽真空的解吸气经冷却塔、过滤器、真空泵与前面逆放解吸气一起送去一段转化。
4）尾气最终升压过程
在真空解吸过程完成后，为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附的过程中不发生压力波动，需要用其他吸附塔的排空气将吸附塔压力升至吸附压力（大约为0.2Mpa（G））。
该过程不仅使吸附塔升压，为下次吸附作准备，同时也使吸附剂内微量氯乙烯和乙炔向吸附塔入口端移动，保证下一次吸附分离时尾气中氯乙烯和乙炔含量低于国家排放标准。
3、影响吸附的因素有哪些?
吸附温度
吸附压力
吸附时间
原料气VC浓，组成
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