氯碱生产工艺

氯碱生产工艺生产装置•PVC一期工程2003年4月动工，2004年2月投产。设计能力年产PVC4万吨、烧碱5万吨。二期工程2004年6月动工，2005年3月投产。设计能力比一期翻一番。经过技术革新、管理升级，本套装置实际能力年产PVC12万吨、烧碱10万吨。产品介绍•聚氯乙稀•烧碱•液氯聚氯乙烯•聚氯乙烯（简称PVC）是由氯乙烯单体（简称VCM）聚合而成的高分子化合物，它的分子式为(CH2-CHCL)n•式中n表示平均聚合度，国内工业生产的聚氯乙烯树脂平均聚合度通常控制在590～1500范围。由于高分子主链上引入氯原子，使其高分子结构不同于聚乙烯，并具有一系列独特的性能，其主要的物化数据如下：PVC•外观：白色粉末•分子量：36870～93750•比重：1.35～1.45•表观密度：0.40～0.65克/毫升•比热：0.20～0.35卡/克·度（0～100℃）•导热系数：0.14千卡/时·米·度•颗粒直径：紧密（XJ）型30～100微米•疏松（XS）型60～150微米•软化点：75～85℃•热分解点：＞100℃开始降解出氯化氢•燃烧性能：在火焰上能燃烧并降解，放出氯化氢、一氧化碳和苯等，但离开火焰即自熄。烧碱•分子式：NaOH•主要理化性质：固体烧碱极易潮解，易溶于水、醇、甘油。不溶于乙醚、丙酮、液氨。相对密度为2.13，熔点318.4℃，沸点1388℃。42%的液碱于5.4-15.5℃时结晶生成NaOH·3H2O，相对密度为1.463。氢氧化钠能与所有无机酸和有机酸反应生成盐，其水溶液呈强碱性，对动植物组织（如皮肤、织物、纸张等）或有机物质有强烈的腐蚀作用。•用途烧碱广泛用于轻纺工业（如造纸、印染等）、化学工业（如农药、合成纤维素等）、石油工业和机械工业、木材加工、冶金、医药等，是一种基础化工原料。液氯•氯属卤族元素，化学性质非常活泼，除惰性气体元素外，几乎可以与各族元素直接化合。氯也能和许多化合物启反应，在自然界以游离态存在的氯是极少的，大多呈无机化合物存在。液氯的主要性质如下：•分子量：70.906•密度：3024kg/m3（10℃,0.1MPa气压下）•沸点：－33.90℃（0.1MPa气压下）•熔点：－100.5℃（0.1MPa气压下）•临界常数：温度144℃，压力7.61MPa,密度0.573kg/l•汽化热：20.42KJ/mol（-34.1℃）•溶解热：6.409KJ/mol（101℃）•溶解度：1.462g/100gH2O（10℃,0.1MPa气压下）•溶解热：22.102KJ/mol•水合物：温度小于9.6℃与水生成CL2·8H2O水合物，生成热76.85KJ/mol•外观：气体为黄绿色，液体为黄色微橙透明液体。•嗅味：具有窒息性刺激臭味生产流程一次盐水电解蒸发液化二合一三合一乙炔转化精馏聚合干燥包装一次盐水岗位任务•将原盐通过加入一定量的氢氧化钠、碳酸钠、氯化钡等精制剂后，采用沉降经过滤的办法制得合格的一次盐水供电解使用。生产原理•原盐中除了NaCl还含有Ca2+、Mg2+、SO42-等化学杂质和机械杂质，这些杂质在化盐过程中，也被带进盐水中，用含有杂质的盐水进行电解，直接影响电流效率及离子膜的使用寿命，影响氯碱生产的经济效益。因而必须除掉这些杂质，生产合格精制盐水在氯碱生产中显得尤为重要。•·用BaCl2除SO42-：Ba2-+SO42-=BaSO4↓•但Ba2+不能过量，否则会与电解槽中的OH-生成Ba（OH）2沉淀，对膜造成损害，影响电解效率。•·加入Na2CO3和NaOH溶液除Ca2+、Mg2+•Ca2++CO32-=CaCO3↓•Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓•CaCO3、Mg(OH)2为沉淀物，加入TXY溶液后可加快其沉淀。•·药剂加入顺序及加入量•为保证有较好的精制效果，一般在精制工艺上均采用BaCl2→Na2CO3→NaOH→TXY的加入顺序。•·反应时间要求•在用Na2CO3和NaOH除去Ca2+、Mg2+后的精盐水要保证它有15-20min的反应时间，否则盐水中Ca2+、Mg2+含量增高流程配水槽换热器化盐桶溜槽道尔澄清桶2#反应桶txy反应桶盐泥受槽1#反应桶压滤机反洗水槽精盐水槽过滤器精盐水受槽送A区危害辨识盐水泄漏---A：对人体的伤害B：对环境的破坏盐水浓度低（310g/l）---对电解膜的伤害电解岗位任务•通过电解槽将一次盐水岗位送来的精制盐水电解为氯气，氢气和氢氧化钠溶液送往后工序（电解槽采用日本氯工程技术，离子膜采用美国杜邦膜和日本旭绡子膜）•反应方程式为：2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH流程精制盐水淡盐水电解槽液碱纯水阳极阴极氯气氢气氯气洗涤塔一钛冷二钛冷填料干燥塔酸分、酸捕氯气分配台水分B区氯泵氢气冷却塔氢泵水分、水捕氢气分配台B区危害辨识氯水泄漏---A：对人体的伤害B：对环境的破坏事故案例：2005.2.21氯气泄漏---A：对人体的伤害B：对环境的破坏事故案例：2004.3.9正水封负水封氯气去氯处理去次钠危害辨识硫酸泄漏---A：对人体的伤害B：对环境的破坏事故案例：2004.7.7酸分离器检修蒸发岗位任务•将电解岗位所送来的32%烧碱通过蒸发器加热的办法提浓到48%后配合综合班外卖。•电解岗位所送来的32%烧碱通过储槽存放，控制液位，送给相关用户岗位使用，剩下的配合综合班外卖。生产原理•碱蒸发是借蒸汽加热的作用来提高碱液的温度，使碱液中所含的溶剂（水）部分汽化，以提高溶液中溶质碱的浓度的物理过程。•电解产生的32%烧碱通过双效逆流蒸发系统，采用蒸汽加热蒸发，得到48%的烧碱，双效是指两次蒸发，逆流是指蒸汽和物料采用逆流流程，32%烧碱先进入Ⅱ效蒸发器的管程，壳程由Ⅰ效蒸发来的二次蒸汽进行加热，采用真空蒸发，得到浓度约38%的烧碱，经过气液分离器进行气液分离后，出来的碱液经过换热后进入Ⅰ效蒸发器管程，壳程由电厂来的蒸汽进行加热，得到浓度为48%的烧碱。液化充装岗位任务•将气态氯通过冷冻成为液态氯，有利于提高氯气的纯度；缩小氯气的体积，便于输送和贮存；缓冲平衡，有利于氯碱生产的连续性，液氯销售给客户使用。生产原理：•通过氟里昂制冷将氯气降温到一定的温度，使氯气冷凝为液态氯。三合一岗位任务•将液化的尾气和电解送来的氢气在三合一炉内反应吸收，制得高纯盐酸后配制成一定浓度的盐酸供离子膜电解使用。生产原理：•反应方程式：H2+Cl2==2HCl+18421.2J二合一岗位任务•调节氢气与氯气配比，通过燃烧合成合格的氯化氢气体，供转化工序使用，或用水吸收制成合格的盐酸出售。生产原理•反应方程式：H2+Cl2==2HCl+18421.2J•根据氢气与氯气反应方程式，两者理论是按照1﹕1分子比合成的，但工业上都是控制氢气过量的。一般在氯化氢合成中控制分子比为氢气﹕氯气=（1.05～1.1）﹕1。在合成盐酸的合成炉中，氢气过量还多些。氢气过量最多不能超过10%，不然会造成产品氯化氢纯度下降，乃至影响氯乙烯收率。而氢气过量超过20%则有可能形成爆炸混合物，不利于安全生产。但如果氯气过量，则游离氯易与炉壁以及冷却管等反应生成黄色结晶氯化铁而腐蚀设备。游离氯还将在降膜式吸收塔中与水反应生成次氯酸，对不透性石墨起缓慢的局部氧化作用。即使少量的游离氯，也将在氯乙烯合成的混合器中与乙炔发生气相反应，生成极易爆炸的氯乙炔，造成氯乙烯合成系统的爆炸。因此，为杜绝氯化氢中产生游离氯，合成反应中严格控制氢气过量并控制在5—10%，并随时注意氯、氢流量和视镜中燃烧火焰的颜色变化。乙炔岗位任务•将采购进的原料电石经过破碎机破碎，生产出粒度合格的电石经皮带机运送到料仓采用湿式发生、喷淋冷却、次钠清净、碱液中和的方法生产出合格的乙炔气，供氯乙烯转化工序使用。电石、乙炔的理化性质•电石------纯品为无色晶体，工业为灰黑色块状物。熔点2300℃，相对密度2.22，能导电，在空气中能吸收水分，遇湿易燃。灭火方法：干燥石墨粉或其他干粉灭火。乙炔------无色无臭气体，工业有大蒜气味。熔点-81.8℃，沸点-83.8℃，相对密度0.91。本品易燃，闪点：＜-50℃，引燃温度305℃，与空气混合爆炸极限为2.1~80%（体积）灭火方法：切断气源。雾状水、泡沫、干粉、二氧化碳生产原理•电石在发生器内与水发生反应生成乙炔气，同时放出大量热。因工业电石不纯，其中杂质与水能起反应，放出相应的杂质气体：•主反应式如下：CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑+130KJ/mol•另外：发生器内还有各种气体的溶解、分解、解吸等现象。•电石的水解热效应是很大的，根据乙炔的性质，很容易热解而爆炸。所以，电石水解速度不宜太快事故案例电石渣车上动火时起火事件电石砸脚事故电石被铲车挤压伤人事故操作工眼睛受伤事故座斗闪爆事故处理电石灰速度过快发生闪燃伤人事故清净原理•即利用次钠的强氧化性质，将乙炔中的硫化氢、磷化氢等杂质氧化成酸性物质而除去•中和操作是用浓度为10～15%的NaOH溶液，将清净后的气体喷淋，使各种酸类物质形成可溶性的钠盐而除去工艺流程水洗塔冷却塔水环泵气柜清净1塔清净2塔转化压滤岗位任务•压滤岗位将经过沉降的渣浆一部分送电厂脱硫；一部分用压滤机压滤，进行固液分离，清液部分冷却回收使用，电石渣外运。•工作原理•利用板框压滤机将乙炔发生工序送过来的渣浆送进板框压滤，后经空气吹扫带走大量未压出的水分。转化系统岗位任务•将预热好的混合气送入装有氯化汞触媒、前后台并串联的转化器合成为粗氯乙烯气体，产生的热量由管间热水带走。粗VC气体经石墨冷却器冷却后经两台串联的泡沫塔水洗，碱洗塔碱洗后，脱除粗VC中的CO2、HCl等杂质气体后经水分离器分离部分水分经机前冷却器脱除大部分水分，并经机前水分离器后送至VC压缩机加压到0.5～0.7MPa,经油分离器脱除油污、机后冷却器冷却至45～65℃进入粗单体储槽，粗单体储槽的粗单体首先进入低沸塔除去低沸物如乙炔、丙烯等杂质，然后进入高沸塔除去高沸物如水、二氯乙烷等杂质。高沸塔精馏出的VC气体进入成品冷凝器使VC气体冷凝成纯度达99.99%的精单体。后进入精单体储槽系统。高沸塔出来的高沸物排至高沸物储槽，进入残塔进一步精馏分离出高沸物中的VC气体后至气柜。分离出的高沸物进入残液储槽。成品冷凝器冷凝下来的精单体流至精单体贮槽进行贮存。接聚合工段需要精单体时，用精单体泵向聚合提供纯度达99.99%的精单体。工作原理•转化岗位工作原理•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:•HCL：C2H2=1.05~1.1：1HgCl2•HCl+CH≡CH---------＞CH2=CHCl+Q110-180℃氯乙烯（单体）的理化性质•氯乙烯------为无色具有醚样气味的气体；熔点-159.8℃，沸点-13.4℃，相对密度2.15，爆炸极限3.6~31%（体积）。灭火方法：切断气源。雾状水、泡沫、二氧化碳工艺流程HCLC2H2混合器石墨冷酸捕预热器后台前台碱洗塔除汞器1#泡沫塔石墨冷2#泡沫塔聚合岗位任务•将氯乙烯工段送来的精氯乙烯在一定的温度、压力下，加入适量的助剂，经过聚合反应生成聚氯乙烯。未反应完的氯乙烯经回收处理后循环使用。聚氯乙烯浆料在一定的温度和压力下，经过汽提塔汽提除去聚氯乙烯浆料中残留的氯乙烯后经离心干燥按包装要求包装，并分批次将PVC堆放到PVC成品库。工作原理•反应方程式•nCH2=CHCl→[CH2-CHCl]n•特点：不可逆、放热、体积缩小、各种助剂。•步骤：链引发、链增长、链终止。水质对聚合反应的影响•聚合投料的水质直接影响产品树脂的质量，如硬度（表征水中金属等阳离子含量）过高，会影响产品的电绝缘性能和热稳定性，氯根（表征水中阴离子含量）过高，特别对聚乙烯醇分散体系，易使颗粒变粗，影响产品的颗粒形态，PH值影响分散剂的稳定性，较低的PH值，对明胶有明显的破坏作用，较高或较低的PH值都会引起聚乙烯醇的部分醇解，影响分散效果及颗粒形态，还会影响引发剂的分解速率。此外，水质还会影响粘釜及“鱼眼”的生