PVC生产工艺介绍

00000Character授课人：刘海燕PVC生产工艺简介行业生产工艺概述第一部分00000000PVC两种生产工艺介绍一是电石法，主要生产原料是电石、煤炭和原盐；二是乙烯法，主要原料是石油。国际市场上PVC的生产主要以乙烯法为主，而国内受富煤、贫油、少气的资源禀赋限制，则主要以电石法为主。前几年，由于石油价格不断攀升，电石法PVC生产工艺得到了飞速发展，到2008年底，电石法PVC产能约占我国PVC总产能的70%以上。2两种工艺的物料流程3电石法PVC工艺生产成本电石法PVC生产成本构成电石消耗氯化钠消耗电耗一次水消耗触媒消耗其它乙二醇、氯化钙、引发剂、分散剂、终止剂等辅材消耗4电石法PVC工艺生产成本电石消耗计算电石吨位t电石发气量L/kg乙炔收率%乙炔纯度%VCM转化率%精镏收率%PVC转化率%PVC产量t电石消耗13009598.598.599980.6971.43412859598.598.599980.6631.50912659598.598.599980.6171.62312359598.598.599980.5481.830PVC产量M=m*q/24.04*x1*x2*x3*0.0625*x4*x5电石消耗=m/M5我厂工艺概况我厂电石法PVC工艺岗位流程图氢处理氯处理二合一乙炔破碎压滤冷冻聚合干燥包装精镏转化6一、乙炔工艺——破碎工艺0000000000岗位任务：将采购进的原料电石经过粗破碎机、细破碎机破碎，生产出粒度合格的电石，经皮带机运送到料仓，供乙炔发生岗位使用。工作原理：利用电机带动破碎机运转，破碎机的固定颚板和活动颚板通过挤压将电石破碎到适宜粒度。7一、乙炔工艺——破碎工艺方框流程图电石库1#皮带粗破机2#皮带5#皮带细破机3#皮带料仓乙炔发生4、6、7、8#皮带8新粗破机一、乙炔工艺——破碎工艺工艺流程图9一、乙炔工艺——破碎工艺主要设备和关键控制点主要设备：粗破机细破机皮带料仓关键控制点：粗破机排料粒度：100～150mm细破机排料粒度：15～50mm皮带：不漏料料仓高度：尽可能保持满仓厂房：保持干燥通风10二、乙炔工艺——发生工艺工序任务保证发生器温度和压力在指标范围内，将粒度合格的电石颗粒加入发生器，与水进行反应，生成乙炔气送往下工序，并通过水和渣浆将热量和废料排走。11二、乙炔工艺——发生工艺工作原理主反应式如下：CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑副反应式：CaO+2H2O→Ca(OH)2CaS+2H2O→Ca(OH)2+H2S↑Ca3P2+6H2O→3Ca(OH)2+2PH3↑Ca3N2+6H2O→3Ca(OH)2+2NH3↑Ca2Si+4H2O→2Ca(OH)2+SiH4↑Ca3As2+6H2O→3Ca(OH)2+2AsH3↑12坐斗上斗下斗发生器安全水封渣浆分离器正水封水洗塔电石电石电石乙炔乙炔乙炔逆水封乙炔冷却塔气柜二、乙炔工艺——发生工艺方框流程图13二、乙炔工艺——发生工艺工艺流程图14二、乙炔工艺——发生工艺主要设备图1乙炔发生器相关参数：最高工作压力：0.015MPa最高工作温度：90℃物料名称：电石、水、乙炔、水蒸气物料特征：易燃易爆，中度危害全容积：48m3搅拌功率：5kW搅拌轴转数：1.5～2转/分1.搅拌轴2.人孔3.溢流口4.耙臂5.括板6.挡板7.溢流口8.排渣口9.电石入口10.乙炔出口11.气相平衡管15二、乙炔工艺——清净工艺乙炔气从正水封进入水洗塔和冷却塔进行洗涤冷却，冷却后的乙炔气一路进气柜，一路经水环泵加压后进入第一清净塔，第二清净塔。乙炔在1#和2#清净塔与次氯酸钠逆流接触，除去气体中的硫、磷杂质。经清净后乙炔气呈酸性，进入中和塔被碱液中和，中和塔出来的乙炔气纯度达到98.5%以上，经过冷却器冷却后，送往转化工序。工序任务：16清净原理：利用次氯酸钠将杂质气氧化，反应式如下：4NaClO+H2S→H2SO4+4NaCl4NaClO+PH3→H3PO4+4NaCl4NaClO+AsH3→H3AsO4+4NaCl中和原理：利用10～15%NaOH溶液将酸雾洗脱，反应式如下：2NaOH+H2SO4→Na2SO4+2H2O3NaOH+H3PO4→Na3PO4+3H2O3NaOH+H3AsO4→Na3AsO4+3H2O乙炔工艺——清净工艺工艺原理17二、乙炔工艺——清净工艺工艺流程图18二、乙炔工艺——清净工艺主要设备设备参数：设计压力：0.088MPa（水洗塔0.055MPa）工作压力：0.08MPa（水洗塔0.05MPa）设计温度:40℃（水洗塔90℃）工作温度:40℃（水洗塔90℃）物料名称:次钠、碱液或一次水、乙炔全容积：25m3衬里层材料：橡胶衬里层厚度：6mm1.乙炔进口2.集液盘3.栅板4.液体分配盘5.次钠进口6.人孔7.液位计8.乙炔出口9.手孔填料塔19二、乙炔工艺——配制工艺工序任务将电解送过来的浓次钠进入浓次钠储槽，由浓次钠泵打到浓次钠高位槽，通过文丘里反应器用水进行配制，通过加入适量的一次水和盐酸来控制次钠的有效氯在0.065～0.12%之间，PH值为7～8。用次钠泵打入次钠高位槽，经过高位槽用次钠循环泵打入各清净塔。20二、乙炔工艺——配制工艺工艺流程图21二、乙炔工艺——配制工艺主要设备文丘里反应器设计压力：常压工作压力：常压设计温度：常温设计温度：常温主要受压元件：PVC1.一次水入口2.酸入口3.浓次钠入口22二、乙炔工艺关键控制点电石粒度：15~50mm发生器温度：80~90℃（正常生产时）发生压力：3~15kPa乙炔纯度：≥98.5%，不含S、P（硝酸银试纸不变色）次钠有效氯：0.065~0.12%次钠pH：7~8加料：每斗分析C2H2≤1%23三、乙炔工艺——压滤工艺岗位任务：压滤岗位将经过沉降的渣浆用压滤机压滤，进行固液分离，清液部分冷却回收使用，电石渣外运。同时将电石渣外送电厂和污水站，平衡沉降池浓度和清液使用，避免漫液。关键控制点：沉降池搅拌电流：＜5.8A干渣含水：＜35%清液温度：＜50℃沉降池浓度：＜24%24三、乙炔工艺物料衡算假设电石含CaC280%，CaO10%，其它杂质10%，发气量300m3/t，乙炔收率0.95，以1t投入生产为例。产热量：CaC2反应放热：Q1=1×106×0.8/64×129.6=1620000kJCaO反应放热：Q2=1×106×0.1/56×63.56=99300kJ传热量：乙炔吸热量：Q3=1×300/24.04×0.95×26×1.848×85=48400kJ水蒸汽吸热量：Q4=0.58/(1.083-0.58)×308/26×1000×40.8=557700kJ干渣吸热量：Q5=[(800/64+100/56)×74+100]×1.087×55=69200kJ反应消耗水：0.8/64×36+0.1/56×18=0.482t散热需补水：（1620+99.3-48.4-557.7-69.2）/4.182/55=4.539t渣浆含固量：1.157/（4.539+1.157）=20.31%1t电石产生压滤干渣：1.157/0.65=1.7825四、VCM工艺——二合一工艺岗位任务：调节氢气与氯气配比，将氯气和氢气在二合一炉灯头燃烧，生产出合格的氯化氢，经冷却降温后送至转化，供合成转化岗位使用。转化岗位不使用氯化氢时，合成的氯化氢经冷却后用稀酸吸收生成盐酸。26四、VCM工艺——二合一工艺反应原理：氢气和氯气只有在加热、明亮的光线照射下或触媒的存在的条件下，才会迅速反应生产氯化氢，其主反应式为：H2+Cl22HCl↑+44.126kJ/mol副反应：2H2+O22H2O2Fe+3Cl22FeCl3Fe+2HClFeCl227四、VCM工艺——二合一工艺HCl合成方框流程图阻火器合成炉电解氯处理氯气缓冲罐氢气缓冲罐电解氢处理空冷器氯化氢缓冲罐石墨冷转化降膜吸收28四、VCM工艺——二合一工艺HCl合成方框流程图尾气吸收塔石墨冷降膜吸收塔盐酸槽盐酸泵储罐放空29四、VCM工艺——二合一工艺主要设备合成炉的关键参数炉门视镜氢气氯气设备内夹套内最高工作压力:0.08MPa0.35MPa设计压力：0.22MPa0.375MPa耐压试验压力：0.275MPa0.47MPa换热面积：27m2全容积：15.5m3材质：碳钢30四、VCM工艺——二合一工艺关键控制点H2:Cl2（体积比）：（1.05~1.1）:1氯化氢纯度：90~95%（无游离氯）合成炉出口温度：400~600℃氢中含氧：0~0.4%（体积分数）块冷进口温度：110~180℃31五、VCM工艺——冷冻工艺岗位任务：通过冰机制取-35℃冷媒水供精馏尾气冷凝器、转化脱水通过冰机制取0℃冷媒水供转化（净化系统、机前冷、酸冷却器）、聚合（挡板水、夹套水、CN1Fa、b、聚合助剂冷却器）、乙炔（冷凝器、水环泵水冷器）、精馏（成品冷凝器、全凝器、高塔顶、低塔顶、残塔冷凝器）。保证各用水岗位的用循环水量，控制水温，适时倒泵，观察各泵运转情况，保证水质。32五、VCM工艺——冷冻工艺冷冻水制取工作原理及流程：通过螺杆式压缩机将气态制冷剂压缩为高压气体，再在冷凝器中经过循环水将气态制冷剂冷凝为液态，最后在蒸发器内制冷剂和载冷剂进行换热，制冷剂蒸发带走热量，通过控制蒸发压力，将载冷剂冷却到合格温度外送。循环水工作原理及流程：从各用户来的循环水在凉水塔内经喷头喷成雾状水，经凉水塔风机抽起空气带走循环水的热量，回到循环水池内，被冷却后的循环水，经泵加压后，送往各用户。如此往复循环。33五、VCM工艺——冷冻工艺主要物料和设备主要物料：乙二醇溶液、氯化钙溶液、冷冻机油、NH3（-33.5℃）、R22（二氟一氯甲烷、-40.82℃）主要设备：螺杆式压缩机、油气分离器、油冷却器、冷凝器、蒸发器、气液分离器油气分离器34六、VCM工艺——转化工艺岗位任务：通过四个工序合成并处理得到一定纯度的高压氯乙烯气体脱水工序：将氯化氢和乙炔按照1.05~1.1：1的分子配比进行混合，通过冷冻盐水降温和酸捕脱水至≤0.07%，再预热至70~80℃送往转化工序；转化工序：控制转化器反应温度110~180℃，得到纯度高于84%的氯乙烯气体，除汞后送往净化系统；净化系统：气体降温并脱除CO2和HCl等杂质气；压缩系统：将冷却脱水后的VC气体压缩至0.6MPa左右，送往精镏岗位。35六、VCM工艺——转化工艺工艺原理干燥的混合气进入转化器，在氯化汞触媒的存在下，氯化氢和乙炔反应生成氯乙烯，反应方程式为：反应机理为：·乙炔先与氯化汞加成形成氯乙烯氯汞·此中间物不稳定遇氯化氢即分解生成氯乙烯36转化主要副反应：C2H2+H2OCH3CHOC2H3Cl+HClC2H4Cl2触媒中毒副反应：HgCl2+H2SHgS+2HCl3HgCl2+PH3(HgCl)3P+3HCl混合器过氯副反应：Cl2+C2H2C2HCl+HCl压缩机局部温度高分解反应：C2H4Cl2C2H3Cl+HCl六、VCM工艺——转化工艺37转化岗位方框流程图六、VCM工艺——转化工艺2#泡沫塔氯化氢乙炔混合器1＃石墨冷2＃石墨冷1＃酸雾捕集器2＃酸雾捕集器预热器前台转化器浓酸槽二合一酸库后台转化器除汞器1#石墨冷2#石墨冷1#泡沫塔碱洗塔气水分离器压缩机机前冷却器机后除油器和冷却器VC送精馏VC38六、VCM工艺——转化工艺主要设备一酸雾捕集器工作容积19m3换热面积20㎡夹套罐内设计压力0.55MPa0.088MPa工作压力0.5MPa0.08MPa设计温度-35℃-35℃工作温度-35℃-14℃物料冷冻盐水乙炔、氯化氢39六、VCM工艺——转化工艺关键设备参数二换热面积591m2壳程管程设计压力：0.55MPa0.08MPa工作压力：0.5MPa0.05MPa设计温度：100℃150℃工作温度：90～99℃100～185℃物料名称：热水氯乙烯氯化汞活性炭40关键控制点六、VCM工艺——转化工艺分子比C2H2:HCl=1:1.0