PVC生产工艺介绍教案.pptx

会计学1PVC生产工艺介绍生产工艺介绍行业生产工艺概述行业生产工艺概述第一部分第一部分 00000000PVCPVC两种生产工艺介绍两种生产工艺介绍 一是电石法，主要生产原料是电石、煤炭和原盐；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。二是乙烯法，主要原料是石油。国际市场上国际市场上PVCPVC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。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，电石法前几年，由于石油价格不断攀升，电石法PVCPVC生产工艺得到了飞速发展，到生产工艺得到了飞速发展，到20082008年底，电石法年底，电石法PVCPVC产能约占我国产能约占我国PVCPVC总产能的总产能的70%70%以上。以上。第1页/共68页两种工艺的物两种工艺的物料流程料流程第2页/共68页电石法电石法PVCPVC工艺生工艺生产成本产成本n n电石法电石法PVC生产成本构成生产成本构成n n电石消耗电石消耗电石消耗电石消耗n n氯化钠消耗氯化钠消耗氯化钠消耗氯化钠消耗n n电耗电耗电耗电耗n n一次水消耗一次水消耗一次水消耗一次水消耗n n触媒消耗触媒消耗触媒消耗触媒消耗n n其它乙二醇、氯化钙、引发剂、分散剂、其它乙二醇、氯化钙、引发剂、分散剂、其它乙二醇、氯化钙、引发剂、分散剂、其它乙二醇、氯化钙、引发剂、分散剂、终止剂等辅材消耗终止剂等辅材消耗终止剂等辅材消耗终止剂等辅材消耗第3页/共68页电石法电石法PVC工艺工艺生产成本生产成本电石消耗计算电石消耗计算电石电石吨位吨位t t电石电石发气发气量量L/kgL/kg乙炔乙炔收率收率%乙炔乙炔纯度纯度%VCMVCM转化转化率率%精镏精镏收率收率%PVCPVC转化转化率率%PVCPVC产产量量t t电石电石消耗消耗1 130030095959898.5 5 9898.5 5999998980.690.697 7 1.431.434 4 1 128528595959898.5 5 9898.5 5999998980.660.663 3 1.501.509 9 1 126526595959898.5 5 9898.5 5999998980.617 0.617 1.621.623 3 1 123523595959898.5 5 9898.5 5999998980.548 0.548 1.81.83030 PVC产量产量M=m*q/24.04*x1*x2*x3*0.0625*x4*x5电石消耗电石消耗=m/M第4页/共68页我厂工艺概况我厂工艺概况我厂电石法我厂电石法PVC工艺岗位流程图工艺岗位流程图氢处理氢处理氯处理氯处理二合一二合一乙炔乙炔破碎破碎压滤压滤冷冻冷冻聚合聚合干燥干燥包装包装精镏精镏转化转化第5页/共68页一、乙炔工艺一、乙炔工艺破碎工艺破碎工艺0000000000 岗位任务：岗位任务：将采购进的原料电石经过粗破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，供乙炔发生岗位石，经皮带机运送到料仓，供乙炔发生岗位使用。使用。工作原理：工作原理：利用电机带动破碎机运转，破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。破碎到适宜粒度。第6页/共68页一、乙炔工艺一、乙炔工艺破碎工艺破碎工艺方框流程图方框流程图 电石库电石库1 1#皮带皮带粗破机粗破机2 2#皮带皮带5 5#皮带皮带细破机细破机3 3#皮带皮带料仓料仓乙炔发生乙炔发生4 4、6 6、7 7、8 8#皮带皮带第7页/共68页新粗破机一、乙炔工艺一、乙炔工艺破碎工艺破碎工艺工艺流程图工艺流程图 第8页/共68页一、乙炔工艺一、乙炔工艺破碎工艺破碎工艺主要设备和关键控制点主要设备和关键控制点 主要设备：主要设备：粗破机粗破机细破机细破机皮带皮带料仓料仓关键控制点：关键控制点：粗破机排料粒度：粗破机排料粒度：100100150mm150mm细破机排料粒度：细破机排料粒度：151550mm50mm皮带：不漏料皮带：不漏料料仓高度：尽可能保持满仓料仓高度：尽可能保持满仓厂房：保持干燥通风厂房：保持干燥通风第9页/共68页二、乙炔工艺二、乙炔工艺发生工艺发生工艺工序任务工序任务 保证发生器温度和压力在指标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，并通过水和渣浆炔气送往下工序，并通过水和渣浆将热量和废料排走。将热量和废料排走。第10页/共68页二、乙炔工艺二、乙炔工艺发生工艺发生工艺工作原理工作原理 主反应式如下：主反应式如下：CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2副反应式：副反应式：CaO+2H2OCa(OH)2CaS+2H2OCa(OH)2+H2SCa3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3Ca3N2+6H2O3Ca(OH)2+2NH3Ca2Si+4H2O2Ca(OH)2+SiH4Ca3As2+6H2O3Ca(OH)2+2AsH3第11页/共68页坐斗坐斗上斗上斗下斗下斗发生器发生器安全水安全水封封渣浆分渣浆分离器离器正水封正水封水洗塔水洗塔电石电石电石电石电石电石乙炔乙炔乙炔乙炔乙炔乙炔逆水封逆水封乙炔乙炔冷却塔冷却塔气柜气柜二、乙炔工艺二、乙炔工艺发生工艺发生工艺方框流程图方框流程图 第12页/共68页二、乙炔工艺二、乙炔工艺发生工艺发生工艺工艺流程图工艺流程图 第13页/共68页二、乙炔工艺二、乙炔工艺发生工艺发生工艺主要设备主要设备 图1 乙炔发生器n n相关参数：相关参数：相关参数：相关参数：n n最高工作压力：最高工作压力：最高工作压力：最高工作压力：0.015MPa0.015MPan n最高工作温度：最高工作温度：最高工作温度：最高工作温度：9090n n物料名称：电石、水、乙炔、水蒸气物料名称：电石、水、乙炔、水蒸气物料名称：电石、水、乙炔、水蒸气物料名称：电石、水、乙炔、水蒸气n n物料特征：易燃易爆，中度危害物料特征：易燃易爆，中度危害物料特征：易燃易爆，中度危害物料特征：易燃易爆，中度危害n n全容积：全容积：全容积：全容积：48m48m3 3n n搅拌功率：搅拌功率：搅拌功率：搅拌功率：5kW5kWn n搅拌轴转数：搅拌轴转数：搅拌轴转数：搅拌轴转数：1.51.52 2转转转转/分分分分1.1.搅拌轴搅拌轴 2.2.人孔人孔 3.3.溢流口溢流口 4.4.耙臂耙臂 5.5.括板括板 6.6.挡板挡板7.7.溢流口溢流口 8.8.排渣口排渣口 9.9.电石入口电石入口 10.10.乙炔出口乙炔出口 11.11.气相平衡管气相平衡管第14页/共68页二、乙炔工艺二、乙炔工艺清净工艺清净工艺 乙炔气从正水封进入水洗塔和冷却塔进行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，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，第一路经水环泵加压后进入第一清净塔，第二清净塔。乙炔在二清净塔。乙炔在1#1#和和2#2#清净塔与次氯清净塔与次氯酸钠逆流接触，除去气体中的硫、磷杂质。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液中和，中和塔出来的乙炔气纯度达到9 98.5%8.5%以上，经过冷却器冷却后，送往转以上，经过冷却器冷却后，送往转化工序。化工序。工序任务工序任务：第15页/共68页清净原理：利用次氯酸钠将杂质气氧化，反应式如下：清净原理：利用次氯酸钠将杂质气氧化，反应式如下：清净原理：利用次氯酸钠将杂质气氧化，反应式如下：清净原理：利用次氯酸钠将杂质气氧化，反应式如下：4NaClO+H4NaClO+H2 2S SHH2 2SOSO4 4+4NaCl+4NaCl4NaClO+PH4NaClO+PH3 3HH3 3POPO4 4+4NaCl+4NaCl4NaClO+AsH4NaClO+AsH3 3HH3 3AsOAsO4 4+4NaCl+4NaCl中和原理：利用中和原理：利用中和原理：利用中和原理：利用101015%NaOH15%NaOH溶液将酸雾洗脱，反应溶液将酸雾洗脱，反应溶液将酸雾洗脱，反应溶液将酸雾洗脱，反应式如下：式如下：式如下：式如下：2NaOH+H2NaOH+H2 2SOSO4 4NaNa2 2SOSO4 4+2H+2H2 2OO3NaOH+H3NaOH+H3 3POPO4 4NaNa3 3POPO4 4+3H+3H2 2OO3NaOH+H3NaOH+H3 3AsOAsO4 4NaNa3 3AsOAsO4 4+3H+3H2 2OO乙炔工艺乙炔工艺清净工艺清净工艺工艺原理工艺原理 第16页/共68页二、乙炔工艺二、乙炔工艺清净工艺清净工艺工艺流程图工艺流程图 第17页/共68页二、乙炔工艺二、乙炔工艺清净工艺清净工艺主要设备主要设备 设备参数：设备参数：设计压力：设计压力：0.088MPa0.088MPa（水洗塔（水洗塔0.055MPa0.055MPa）工作压力：工作压力：0.08MPa0.08MPa（水洗塔（水洗塔0.05MPa0.05MPa）设计温度设计温度:40:40（水洗塔（水洗塔9090）工作温度工作温度:40:40（水洗塔（水洗塔9090）物料名称物料名称:次钠、碱液或一次水、乙炔次钠、碱液或一次水、乙炔全容积：全容积：25 m25 m3 3衬里层材料：橡胶衬里层材料：橡胶衬里层厚度：衬里层厚度：6mm 6mm 1.1.乙炔进口乙炔进口 2.2.集液盘集液盘 3.3.栅板栅板 4.4.液体分配盘液体分配盘 5.5.次钠进口次钠进口 6.6.人孔人孔7.7.液位计液位计 8.8.乙炔出口乙炔出口 9.9.手孔手孔填料塔第18页/共68页二、乙炔工艺二、乙炔工艺配制工艺配制工艺工序任务工序任务 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0.0650.12%之间，PH值为78。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。第19页/共68页二、乙炔工艺二、乙炔工艺配制工艺配制工艺工艺流程图工艺流程图 第20页/共68页二、乙炔工艺二、乙炔工艺配制工艺配制工艺主要设备主要设备 文丘里反应器文丘里反应器设计压力：常压设计压力：常压工作压力：常压工作压力：常压设计温度：常温设计温度：常温设计温度：常温设计温度：常温主要受压元件：主要受压元件：PVCPVC1.1.一次水入口一次水入口2.2.酸入口酸入口3.3.浓次钠入口浓次钠入口第21页/共68页二、乙炔工艺二、乙炔工艺关键控制点关键控制点 电石粒度：电石粒度：电石粒度：电石粒度：1550mm 1550mm发生器温度：发生器温度：发生器温度：发生器温度：8090 8090（正常生产时）（正常生产时）（正常生产时）（正常生产时）发生压力：发生压力：发生压力：发生压力：315kPa 315kPa乙炔纯度：乙炔纯度：乙炔纯度：乙炔纯度：98.5%98.5%，不含，不含，不含，不含S S、P P（硝酸银试纸（硝酸银试纸（硝酸银试纸（硝酸银试纸 不变色）不变色）不变色）不变色）次钠有效氯：次钠有效氯：次钠有效氯：次钠有效氯：0.0650.12%0.0650.12%次钠次钠次钠次钠pHpH：7878加料：加料：加料：加料：每斗分析每斗分析每斗分析每斗分析C2H21%C2H21%第22页/共68页三、乙炔工艺三、乙炔工艺压滤工艺压滤工艺 岗位任务：岗位任务：压滤岗位将经过沉降的渣浆用压滤机压滤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，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。度和清液使用，避免漫液。关键控制点：关键控制点：沉降池搅拌电流：沉降池搅拌电流：5.8A5.8A干渣含水：干渣含水：35%35%清液温度：清液温度：5050沉降池浓度：沉降池浓度：24%第23页/共68页三、乙炔工艺物料衡算三、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：产热量：CaC2反应放热：Q1=11060.8/64129.6=1620000kJ CaO反应放热：Q2=11060.1/5663.56=99300kJ传热量：传热量：乙炔吸热量：Q3=1300/24.040.95261.84885=48400kJ水蒸汽吸热量：Q4=0.58/(1.083-0.58)308/26100040.8=557700kJ干渣吸热量：Q5=(800/64+100/56)74+100 1.08755=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=1.78第24页/共68页四、四、VCM工艺工艺二合一工艺二合一工艺岗位任务：岗位任务：调节氢气与氯气配比，将氯气和氢气在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，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，供合成转化岗位使经冷却降温后送至转化，供合成转化岗位使用。用。转化岗位不使用氯化氢时，合成的氯化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。氢经冷却后用稀酸吸收生成盐酸。第25页/共68页四、四、VCM工艺工艺二合一工艺二合一工艺 反应原理：氢气和氯气只有在加热、明反应原理：氢气和氯气只有在加热、明反应原理：氢气和氯气只有在加热、明反应原理：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，亮的光线照射下或触媒的存在的条件下，亮的光线照射下或触媒的存在的条件下，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，其主反应式才会迅速反应生产氯化氢，其主反应式才会迅速反应生产氯化氢，其主反应式才会迅速反应生产氯化氢，其主反应式为：为：为：为：H H H H2 2 2 2+Cl+Cl+Cl+Cl2 2 2 2 2HCl+44.126kJ/mol 2HCl+44.126kJ/mol 2HCl+44.126kJ/mol 2HCl+44.126kJ/mol 副反应：副反应：副反应：副反应：2H2H2H2H2 2 2 2+O+O+O+O2 2 2 2 2H 2H 2H 2H2 2 2 2O O O O 2Fe+3Cl2Fe+3Cl2Fe+3Cl2Fe+3Cl2 2 2 2 2FeCl 2FeCl 2FeCl 2FeCl3 3 3 3 Fe+2HCl FeClFe+2HCl FeClFe+2HCl FeClFe+2HCl FeCl2 2 2 2第26页/共68页四、四、VCM工艺工艺二合一工艺二合一工艺HCl合成方框流程图合成方框流程图阻火器阻火器合成炉合成炉电解氯处电解氯处理理氯气缓冲罐氯气缓冲罐氢气缓冲罐氢气缓冲罐电解氢处电解氢处理理空冷器空冷器氯化氢缓冲罐氯化氢缓冲罐石墨冷石墨冷转化转化降膜降膜吸收吸收第27页/共68页四、四、VCM工艺工艺二合一工艺二合一工艺HCl合成方框流程图合成方框流程图尾尾气气吸吸收塔收塔石墨冷石墨冷降降膜膜吸吸收塔收塔盐酸槽盐酸槽盐酸泵盐酸泵储罐储罐放空放空第28页/共68页四、四、VCM工艺工艺二合一工艺二合一工艺主要设备合成炉的关键参数主要设备合成炉的关键参数炉门炉门视镜视镜氢气氢气氯气氯气 设备内设备内 夹套内夹套内最高工作压力:0.08MPa 0.35MPa设计压力：0.22MPa 0.375 MPa耐压试验压力：0.275 MPa 0.47 MPa换热面积：27m2全容积：15.5m 3材质：碳钢第29页/共68页四、四、VCM工艺工艺二合一工艺二合一工艺关键控制点关键控制点关键控制点关键控制点H2:Cl2（体积比）：（体积比）：（1.051.1）:1氯化氢纯度：氯化氢纯度：9095%（无游离氯）（无游离氯）合成炉出口温度：合成炉出口温度：400600氢中含氧：氢中含氧：00.4%（体（体积分数）积分数）块冷进口温度：块冷进口温度：110180第30页/共68页五、五、VCM工艺工艺冷冻工艺冷冻工艺岗位任务：岗位任务：通过冰机制取通过冰机制取-35冷媒水供精馏尾气冷凝器、转化脱水冷媒水供精馏尾气冷凝器、转化脱水 通过冰机制取通过冰机制取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、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）。、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。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。第31页/共68页五、五、VCM工艺工艺冷冻工艺冷冻工艺 冷冻水制取冷冻水制取工作原理及流程工作原理及流程：通过螺杆式压缩机：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。制蒸发压力，将载冷剂冷却到合格温度外送。循环水循环水工作原理及流程：工作原理及流程：从各用户来的循环水在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。环水，经泵加压后，送往各用户。如此往复循环。第32页/共68页五、五、VCM工艺工艺冷冻工艺冷冻工艺主要物料和设备主要物料和设备 主要物料：主要物料：乙二醇溶液、氯化钙溶液、冷冻机油、乙二醇溶液、氯化钙溶液、冷冻机油、NH3（-33.5）、）、R22（二氟一氯甲烷、（二氟一氯甲烷、-40.82）主要设备：主要设备：螺杆式压缩机、油气分离器、油冷却器、螺杆式压缩机、油气分离器、油冷却器、冷凝器、蒸发器、气液分离器冷凝器、蒸发器、气液分离器油气分离器油气分离器第33页/共68页六、六、VCM工艺工艺转化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n n脱水工序：将氯化氢和乙炔按照脱水工序：将氯化氢和乙炔按照1.051.1：1的分子配比进行混合，通的分子配比进行混合，通过冷冻盐水降温和酸捕脱水至过冷冻盐水降温和酸捕脱水至0.07%，再预热至，再预热至7080 送往转化工序；送往转化工序；n n转化工序：控制转化器反应温度转化工序：控制转化器反应温度110180，得到纯度高于，得到纯度高于84%的氯乙的氯乙烯气体，除汞后送往净化系统；烯气体，除汞后送往净化系统；n n净化系统：气体降温并脱除净化系统：气体降温并脱除CO2和和HCl等杂质气；等杂质气；n n压缩系统：将冷却脱水后的压缩系统：将冷却脱水后的VC气体压气体压缩至缩至0.6MPa左右，送往精镏岗位。左右，送往精镏岗位。第34页/共68页六、六、VCM工艺工艺转化工艺转化工艺工艺原理工艺原理工艺原理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：反应生成氯乙烯，反应方程式为：反应生成氯乙烯，反应方程式为：反应生成氯乙烯，反应方程式为：反应机理为：反应机理为：反应机理为：反应机理为：乙炔先与氯化汞加成形成氯乙烯氯汞乙炔先与氯化汞加成形成氯乙烯氯汞乙炔先与氯化汞加成形成氯乙烯氯汞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此中间物不稳定遇氯化氢即分解生成氯乙烯此中间物不稳定遇氯化氢即分解生成氯乙烯此中间物不稳定遇氯化氢即分解生成氯乙烯第35页/共68页n n转化主要副反应：转化主要副反应：转化主要副反应：转化主要副反应：n nC C C C2 2 2 2H H H H2 2 2 2+H+H+H+H2 2 2 2O CHO CHO CHO CH3 3 3 3CHOCHOCHOCHOn nC C C C2 2 2 2H H H H3 3 3 3Cl+HCl CCl+HCl CCl+HCl CCl+HCl C2 2 2 2H H H H4 4 4 4ClClClCl2 2 2 2n n触媒中毒副反应：触媒中毒副反应：触媒中毒副反应：触媒中毒副反应：n nHgClHgClHgClHgCl2 2 2 2+H+H+H+H2 2 2 2S HgS+2HClS HgS+2HClS HgS+2HClS HgS+2HCln n3HgCl3HgCl3HgCl3HgCl2 2 2 2+PH+PH+PH+PH3 3 3 3 (HgCl)(HgCl)(HgCl)(HgCl)3 3 3 3P+3HClP+3HClP+3HClP+3HCln n混合器过氯副反应：混合器过氯副反应：混合器过氯副反应：混合器过氯副反应：n nClClClCl2 2 2 2+C2H+C2H+C2H+C2H2 2 2 2 C C C C2 2 2 2HCl+HClHCl+HClHCl+HClHCl+HCln n压缩机局部温度高分解反应：压缩机局部温度高分解反应：压缩机局部温度高分解反应：压缩机局部温度高分解反应：n nC C C C2 2 2 2H H H H4 4 4 4ClClClCl2 2 2 2 C C C C2 2 2 2H H H H3 3 3 3Cl+HClCl+HClCl+HClCl+HCl六、六、VCM工艺工艺转化工艺转化工艺第36页/共68页转化岗位方框流程图转化岗位方框流程图六、六、VCM工艺工艺转化工艺转化工艺2#泡沫泡沫塔塔氯化氢氯化氢乙炔乙炔混合混合器器1石墨冷石墨冷2石墨冷石墨冷1酸雾捕酸雾捕集器集器2酸雾捕酸雾捕集器集器预热预热器器前台转前台转化器化器浓酸槽浓酸槽二合一酸库二合一酸库后台转后台转化器化器除汞器除汞器1#石墨冷石墨冷2#石墨冷石墨冷1#泡沫泡沫塔塔碱洗塔碱洗塔气水分气水分离器离器压缩机压缩机机前冷机前冷却器却器机后除机后除油器和油器和冷却器冷却器VC送精送精馏馏VC第37页/共68页六、六、VCM工艺工艺转化工艺转化工艺主要设备一主要设备一酸雾捕集器酸雾捕集器工作容积工作容积 19m3 换热面积换热面积 20 夹夹 套套 罐罐 内内设计压力设计压力 0.55MPa 0.088MPa工作压力工作压力 0.5MPa 0.08MPa设计温度设计温度-35 -35工作温度工作温度-35 -14物物 料料 冷冻盐水冷冻盐水 乙炔、氯化氢乙炔、氯化氢第38页/共68页六、六、VCM工艺工艺转化工艺转化工艺关键设备参数二关键设备参数二换热面积换热面积 591m2 壳程壳程 管程管程设计压力：设计压力：0.55 MPa 0.08 MPa工作压力：工作压力：0.5 MPa 0.05 MPa设计温度设计温度：100150工作温度工作温度：9099100185物料名称：物料名称：热水热水 氯乙烯氯乙烯 氯化氯化 汞汞 活性炭活性炭第39页/共68页关键控制点关键控制点 六、六、VCM工艺工艺转化工艺转化工艺分子比分子比C2H2:HCl=1:1.051.12#石墨冷凝器石墨冷凝器 气相出口气相出口-12-16转化器前混合器含水转化器前混合器含水00.07%(抽查抽查)混合器温度混合器温度042、45报警报警50紧停紧停合成反应温度合成反应温度110180（新触媒温度（新触媒温度0150）配碱浓度配碱浓度NaOH 815%换碱浓度换碱浓度NaOH 05%Na2CO3810%(冬天冬天510%)气柜含氧气柜含氧:1%气柜含乙炔：气柜含乙炔：3%压缩机进口压力：压缩机进口压力：14kPa第40页/共68页六、六、VCM工艺工艺精镏工艺精镏工艺 由压缩机来的由压缩机来的0.50.7MPa的粗氯乙烯气的粗氯乙烯气体经冷凝液化形成液态粗单体至粗单体贮槽。体经冷凝液化形成液态粗单体至粗单体贮槽。粗单体经精馏低塔和精馏高塔分别分离粗单体经精馏低塔和精馏高塔分别分离除去低沸物和高沸物后，冷凝成纯度除去低沸物和高沸物后，冷凝成纯度99.99%精单体，至精单体贮槽供聚合使用。精单体，至精单体贮槽供聚合使用。岗位任务岗位任务第41页/共68页三、转化工艺转化率计算三、转化工艺转化率计算第42页/共68页三、转化工艺转化率计算三、转化工艺转化率计算出口乙炔含量对应的转化率出口乙炔含量对应的转化率前台转化器出口前台转化器出口含乙炔含乙炔x x1 1转化率转化率a a1 1后台转化器出口后台转化器出口含乙炔含乙炔x x2 2转化率转化率a a2 210.00%10.00%87.00%87.00%0.10%0.10%99.88%99.88%11.00%11.00%85.54%85.54%0.20%0.20%99.77%99.77%12.00%12.00%84.05%84.05%0.30%0.30%99.65%99.65%13.00%13.00%82.52%82.52%0.40%0.40%99.53%99.53%14.00%14.00%80.95%80.95%0.50%0.50%99.41%99.41%15.00%15.00%79.35%79.35%0.60%0.60%99.29%99.29%16.00%16.00%77.71%77.71%0.70%0.70%99.18%99.18%17.00%17.00%76.04%76.04%0.80%0.80%99.06%99.06%18.00%18.00%74.32%74.32%0.90%0.90%98.94%98.94%19.00%19.00%72.56%72.56%1.00%1.00%98.82%98.82%20.00%20.00%70.75%70.75%2.00%2.00%97.61%97.61%第43页/共68页七、七、VCM工艺工艺精镏工艺精镏工艺工作原理工作原理 液体混合物的精馏过程，是一个传质传热的过程，其分离效果基于组成混合物的不同物质具有不同的挥发度，即不同物质在相同压力下具有不同的蒸汽压和不同的沸点，利用恒压不同温度下各物质在气相里的组成和液相里的组成之差异来使各物质相互分离的过程。液体混合物的精馏过程，是一个传质传热的过程，其分离效果基于组成混合物的不同物质具有不同的挥发度，即不同物质在相同压力下具有不同的蒸汽压和不同的沸点，利用恒压不同温度下各物质在气相里的组成和液相里的组成之差异来使各物质相互分离的过程。精馏过程必须依靠以下两个条件：精馏过程必须依靠以下两个条件：由塔底加热釜（或称再沸器）使物料产生上升的蒸汽；由塔底加热釜（或称再沸器）使物料产生上升的蒸汽；由塔顶冷凝器使部分蒸汽冷凝为向下流的液体（又称回流）。由塔顶冷凝器使部分蒸汽冷凝为向下流的液体（又称回流）。第44页/共68页精馏流程方框图精馏流程方框图压缩压缩预冷器预冷器全凝器全凝器A尾气冷凝尾气冷凝器器A缓冲罐缓冲罐膜回收系膜回收系统统尾气冷凝尾气冷凝器器B水分离器水分离器全凝器全凝器B粗单体储槽粗单体储槽精馏低精馏低塔塔精馏高精馏高塔塔成品冷却器成品冷却器精单体储槽精单体储槽精精VC送送聚合聚合液相液相气相气相七、七、VCM工艺工艺精镏工艺精镏工艺第45页/共68页关键设备参数关键设备参数七、七、VCM工艺工艺精镏工艺精镏工艺名称：低沸塔名称：低沸塔介质：氯乙烯介质：氯乙烯容积：容积：3.5m3 设计压力：设计压力：0.65MPa最高工作压力：最高工作压力：0.6MPa 设计温度：设计温度：40第46页/共68页关键控制点关键控制点 七、七、VCM工艺工艺精镏工艺精镏工艺精单体质量：精单体质量：VC99.95%液相乙炔液相乙炔5ppm 气相乙炔气相乙炔20ppm 1,1-二氯乙烷二氯乙烷30ppm 粗粗VC贮槽液面：贮槽液面：4070%低塔釜温：低塔釜温：3545低塔顶温度：低塔顶温度：1538 高塔釜温：高塔釜温：2535 精单贮槽液位精单贮槽液位:80%尾排尾排VC含量：含量：2%第47页/共68页八、八、PVC工艺工艺岗位任务岗位任务1.1 聚合岗位聚合岗位 将精氯乙烯在一定的温度、压力下，加入适量的助剂，经过将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颗料中残留的氯乙烯后送往离心干燥岗位汽提除去聚氯乙烯颗料中残留的氯乙烯后送往离心干燥岗位，同时将氯乙烯回收。，同时将氯乙烯回收。1.2 离心干燥岗位离心干燥岗位 将聚合岗位送来的将聚合岗位送来的PVC浆料经离心干燥后送入包装岗位。浆料经离心干燥后送入包装岗位。1.3 包装岗位包装岗位 将离心干燥岗位送来的将离心干燥岗位送来的PVC颗料按包装要求包装，并分批次颗料按包装要求包装，并分批次将将PVC堆放到堆放到PVC成品库。成品库。第48页/共68页工艺原理工艺原理 聚合方法聚合方法悬浮聚合（悬浮聚合（80%的的PVC采用悬浮聚合法，其他方法有本体聚合、乳液聚合等）采用悬浮聚合法，其他方法有本体聚合、乳液聚合等）单体以液滴状悬浮于水中的聚合，体系主要由单体以液滴状悬浮于水中的聚合，体系主要由单体、引发剂、水和分散剂单体、引发剂、水和分散剂四组分组成四组分组成。溶解有引发剂的单体在强烈搅拌下，以小液滴状态悬浮分散于水中进行聚合。溶解有引发剂的单体在强烈搅拌下，以小液滴状态悬浮分散于水中进行聚合。在机理上，在机理上，PVC的聚合度仅仅取决于温度，因此温度的控制十分重要的聚合度仅仅取决于温度，因此温度的控制十分重要(0.2)，一般采用夹套冷却的方式，同时引发体系有平缓的聚合速度，聚合釜有良好的传热性能。，一般采用夹套冷却的方式，同时引发体系有平缓的聚合速度，聚合釜有良好的传热性能。VCM的转化率取决于反应时间。的转化率取决于反应时间。八、八、PVC工艺工艺第49页/共68页工艺原理工艺原理 氯乙烯在一定的温度、压力下，加入适量的助剂，分如下几步进行反应：链引发，链增长，链转移，链终止，生成聚氯乙烯。氯乙烯在一定的温度、压力下，加入适量的助剂，分如下几步进行反应：链引发，链增长，链转移，链终止，生成聚氯乙烯。链引发：引发剂分子受热使弱键断裂而分解出初级游离基；链引发：引发剂分子受热使弱键断裂而分解出初级游离基；链增长：活泼自由基与单体反应产生单体自由基，进一步与其他氯乙烯分子作用；链增长：活泼自由基与单体反应产生单体自由基，进一步与其他氯乙烯分子作用；链转移及链终止：链转移及链终止：a.向单体链转移向单体链转移形成端基双键聚氯乙烯；形成端基双键聚氯乙烯；b.向高聚物链转移向高聚物链转移形成支链或交联聚氯乙烯；形成支链或交联聚氯乙烯；c.偶合链终止偶合链终止形成形成“尾尾相连尾尾相连”聚氯乙烯。聚氯乙烯。d.歧化终止歧化终止形成端基双键聚氯乙烯。形成端基双键聚氯乙烯。八、八、PVC工艺工艺第50页/共68页主要助剂主要助剂物料名称物料名称化学化学成分成分作用作用分散剂分散剂PVAPVA（聚乙烯醇）（聚乙烯醇）稳定单体油滴，阻止油滴稳定单体油滴，阻止油滴相互聚集或合并。相互聚集或合并。HPMCHPMC（羟丙基甲基纤维素）（羟丙基甲基纤维素）引发剂引发剂EHPEHP（过氧化二碳酸二（过氧化二碳酸二2-2-乙基已酯）乙基已酯）提供自由基提供自由基缓冲剂缓冲剂NH4HCO3NH4HCO3溶液溶液中和中和H H+，保证聚合反应在中性，保证聚合反应在中性体系中进行体系中进行终止剂终止剂丙酮缩氨基硫脲丙酮缩氨基硫脲终止反应和调整聚合反应终止反应和调整聚合反应速率速率NONO紧急停车，断电情况下使紧急停车，断电情况下使用用阻聚剂阻聚剂对壬基苯酚对壬基苯酚防止回收单体自聚防止回收单体自聚八、八、PVC工艺工艺第51页/共68页链引发：链引发：自由基自由基产生产生 八、八、PVC工艺工艺 热均裂热均裂 光光 照照 氧化还原反应氧化还原反应 高能粒子辐射高能粒子辐射 R-OCO-O-O-COO-R 2R-O +2CO2第52页/共68页链增长：链增长：自由基加成反应自由基加成反应 八、八、PVC工艺工艺第53页/共68页八、八、PVC工艺工艺链转移：链转移：自由基转移反自由基转移反应应向单体向单体第54页/共68页八、八、PVC工艺工艺链转移：链转移：自由基转移反应自由基转移反应向高聚物向高聚物第55页/共68页链终止：止：自由基偶合反自由基偶合反应 八、八、PVC工艺工艺第56页/共68页链终止：链终止：自由基歧自由基歧化反应化反应八、八、PVC工艺工艺第57页/共68页总反应：总反应：八、八、PVC工艺工艺大多数聚氯乙烯为直链，但由于向高聚物大多数聚氯乙烯为直链，但由于向高聚物发生链转移，形成支链或交联聚氯乙烯。发生链转移，形成支链或交联聚氯乙烯。第58页/共68页配方设定配方设定 涂壁涂壁 涂后冲洗涂后冲洗 加缓冲剂加缓冲剂 加加水和单体水和单体 混合调整混合调整 加加88%分散剂分散剂 混合调混合调整整 加加72.5%分散剂分散剂 混合调整混合调整 加引发剂加引发剂 反应监测反应监测 终止反应终止反应 出料出料 回收回收 汽提汽提 回收回收 离心干燥离心干燥PVC悬浮聚合工艺方框流程图悬浮聚合工艺方框流程图八、八、PVC工艺工艺第59页/共68页重要设备参数重要设备参数八、八、PVC工艺工艺第60页/共68页关键控制点：关键控制点：新鲜氯乙烯新鲜氯乙烯纯度纯度 99.95%（重量）（重量）HCl 1ppm乙炔乙炔 5ppm（活泼链转移剂）（活泼链转移剂）1.1二氯乙烷二氯乙烷 30ppm（活泼链转移剂）（活泼链转移剂）氯甲烷氯甲烷 80ppm（活泼链转移剂）（活泼链转移剂）乙醛乙醛 50ppm（活泼链转移剂）（活泼链转移剂）聚合反应温度聚合反应温度 574 八、八、PVC工艺工艺第61页/共68页自由基聚合反应特征n n只有链增长反应才使聚合度增加。无只有链增长反应才使聚合度增加。无中间体，体系中只有中间体，体系中只有单体单体和和聚合物聚合物组组成。成。n n延长反应时间主要延长反应时间主要提高转化率提高转化率，对分，对分子量影响较小，凝胶效应将使分子量子量影响较小，凝胶效应将使分子量增加。增加。n n链转移的活化能要大于链增长的反应链转移的活化能要大于链增长的反应的活化能，温度增加，链转移的常数的活化能，温度增加，链转移的常数增加，平均聚合度降低。增加，平均聚合度降低。八、八、PVC工艺工艺第62页/共68页0000000000项目目指指标生产生产PVC产量产量345t/天天PVC耗电石耗电石1.435t/tPVC耗电耗电850kWh/t安全安全聚合釜压力聚合釜压力0.95MPa乙炔发生器