VCM生产工艺简介.ppt
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1、VCM生产工艺简介 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望二合一生产工艺二合一生产工艺2 2转化生产工艺转化生产工艺3 3精馏生产工艺精馏生产工艺4 4冷冻生产工艺冷冻生产工艺5 5VCMVCM工段概述工段概述1 1介绍内容介绍内容一、一、VCMVCM工段概述工段概述VCMVCMVCMVCM工段生产任务:工段生产任务:工段生产任务:工段生产任务:年产年产12.4812.48万吨氯乙烯,万吨氯乙烯,聚合工段由氯乙烯单体聚合工段由氯乙烯单体(简称(简称VCMV
2、CM)聚合而生)聚合而生成成高分子化合物聚氯成成高分子化合物聚氯乙烯(简称乙烯(简称PVCPVC)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一、一、VCMVCM工段概述工段概述二、二合一生产工艺二、二合一生产工艺岗位任务岗位任务 合成合成:氯气和氢气在:氯气和氢气在二合一合成炉中燃烧,生二合一合成炉中燃烧,生产出合格的氯化氢,经冷产出合格的氯化氢,经冷却降温后送至转化,供转却降温后送至转化,供转化岗位使用。化岗位使用。制酸制酸:转化岗位不使转化岗位不使用氯化氢时,合成的氯化用氯化氢时,合成的氯化氢经冷却后用水吸收生成氢经冷却后用
3、水吸收生成盐酸。盐酸。二、二合一生产工艺二、二合一生产工艺二、二合一生产工艺二、二合一生产工艺 反应原理:反应原理:氢气和氯气在加热条件下,会迅氢气和氯气在加热条件下,会迅速反应生产氯化氢,其主反应式为:速反应生产氯化氢,其主反应式为:H H2 2+Cl+Cl2 2 2HCl+44.126kJ/mol2HCl+44.126kJ/mol 副反应:副反应:2H2H2 2+O+O2 2 2H 2H2 2O O 2Fe+3Cl 2Fe+3Cl2 2 2FeCl 2FeCl3 3Fe+2HCl FeClFe+2HCl FeCl2 2二、二合一生产工艺二、二合一生产工艺合成方框流程图合成方框流程图阻 火器
4、合成炉空 冷管氯化氢缓冲罐石墨冷转化降膜吸收氯气氯气缓冲罐氢气冷却器氢气氢气缓冲罐二、二合一生产工艺二、二合一生产工艺制酸方框流程图制酸方框流程图碱塔放空水力喷射器循环液槽槽石墨冷降膜吸收塔尾气吸收塔盐酸槽储罐二、二合一生产工艺二、二合一生产工艺酸酸槽槽二、二合一生产工艺二、二合一生产工艺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最高工作压力:0.2MPa 0.35MPa设计压力:设计压力:0.22MPa 0.375 MPa耐压试验压力:耐压试验压力:0.275 MPa 0.47 MPa换热面积:换热面积:27m2全容积:全容积:15.5m 3材质:材质:碳钢碳钢
5、水冷夹套式钢制合成炉水冷夹套式钢制合成炉二、二合一生产工艺二、二合一生产工艺合合成成炉炉二、二合一生产工艺二、二合一生产工艺降膜吸收塔降膜吸收塔材质:材质:CS、石墨、石墨公称面积:公称面积:40M2外形尺寸:外形尺寸:830*5025mm允许压力:管程允许压力:管程0.3 MPa 壳程壳程0.1 MPa气体入口温度:气体入口温度:170产品酸出口温度:产品酸出口温度:50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氢气纯度:氢气纯度:98%100%氢气含氧:
6、氢气含氧:00.4%块冷进口温度:块冷进口温度:110180点炉负压:点炉负压:-0.2-1.36(纸放在炉门口不落下来)(纸放在炉门口不落下来)二、二合一生产工艺二、二合一生产工艺炉内含氢:炉内含氢:00.067%夹套水温度:夹套水温度:7099热水槽温度:热水槽温度:6585氯化氢总管温度:氯化氢总管温度:040氯化氢总管压力:氯化氢总管压力:40-70KPa二、二合一生产工艺二、二合一生产工艺二、二合一生产工艺二、二合一生产工艺现有工艺存在的问题:现有工艺存在的问题:1、HCl纯度不高:最高只能达到纯度不高:最高只能达到95%左右,其中含有的左右,其中含有的H2N2等气体会增加压缩机和精
7、馏系统的负荷,而且会降低等气体会增加压缩机和精馏系统的负荷,而且会降低精馏换热器的换热效果;精馏换热器的换热效果;2、HCl纯度波动大:其纯度受到纯度波动大:其纯度受到H2、Cl2配比影响很大,不配比影响很大,不利于转化乙炔和利于转化乙炔和HCl配比调节;配比调节;3、安全性:、安全性:H2、Cl2配比由人工调节,易造成配比由人工调节,易造成Cl2过量,不过量,不利于转化的安全生产。利于转化的安全生产。二、二合一生产工艺二、二合一生产工艺盐酸脱析法生产盐酸脱析法生产HClHCl工艺:工艺:先利用先利用H2、Cl2合成合成HCl,用水吸收制成盐酸,再利用解,用水吸收制成盐酸,再利用解析塔将盐酸中
8、的析塔将盐酸中的HCl蒸出,供转化使用。蒸出,供转化使用。优点优点:1 1、HCl纯度高,可达纯度高,可达99.9%2 2、HCl纯度稳定纯度稳定 3 3、可回收转化净化的酸、可回收转化净化的酸三、转化生产工艺三、转化生产工艺 岗位任务:利用乙炔和氯化氢合成并处岗位任务:利用乙炔和氯化氢合成并处 理理得到一定纯度的高压氯乙烯气体得到一定纯度的高压氯乙烯气体HCl三、转化生产工艺三、转化生产工艺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
9、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和却器和水分离水分离器器机后除机后除油器和油器和冷却器冷却器VC送送精馏精馏VC三、转化生产工艺三、转化生产工艺热水循环系统热水循环系统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,氯化氢和乙炔反应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:生成氯乙烯,反应方程式为: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
10、解生成氯乙烯三、转化生产工艺三、转化生产工艺以上反应分五个步骤进行:以上反应分五个步骤进行:外扩散:乙炔和氯化氢向炭的外表面扩散;外扩散:乙炔和氯化氢向炭的外表面扩散;内扩散:乙炔和氯化氢通过炭的微孔向内表面扩散;内扩散:乙炔和氯化氢通过炭的微孔向内表面扩散;表面反应:乙炔和氯化氢在氯化高汞的活化中心反应生成氯表面反应:乙炔和氯化氢在氯化高汞的活化中心反应生成氯乙烯;乙烯;内扩散:氯乙烯通过炭的微孔向外表面扩散;内扩散:氯乙烯通过炭的微孔向外表面扩散;外扩散:氯乙烯自炭外表面向气流扩散。外扩散:氯乙烯自炭外表面向气流扩散。其中表面反应为控制阶段。其中表面反应为控制阶段。三、转化生产工艺三、转化
11、生产工艺触媒:高效环保多元复合型氯化汞触媒:高效环保多元复合型氯化汞 触媒(触媒(IVIV型)型)该触媒用密闭法工艺制造,采该触媒用密闭法工艺制造,采用酸化处理后的活性炭浸渍氯化高用酸化处理后的活性炭浸渍氯化高汞溶液后干燥制成,并加入了多种汞溶液后干燥制成,并加入了多种助催化剂配方,该种触媒在热稳定助催化剂配方,该种触媒在热稳定性、抗毒性、抗积炭、抗结块、环性、抗毒性、抗积炭、抗结块、环保等方面都比较好。保等方面都比较好。HgCl2HgCl2:10.510.512.5%12.5%助催化剂:助催化剂:2.042.043.15%3.15%水分含量:水分含量:0.3%0.3%机械强度:机械强度:95
12、%95%装填密度:装填密度:550550600600克克/升升三、转化生产工艺三、转化生产工艺转化器主要副反应:转化器主要副反应:C C2 2H H2 2+H+H2 2O CHO CH3 3CHOCHOC C2 2H H3 3Cl+HCl CCl+HCl C2 2H H4 4ClCl2 2触媒中毒副反应:触媒中毒副反应:HgClHgCl2 2+H+H2 2S HgS+2HClS HgS+2HCl3HgCl3HgCl2 2+PH+PH3 3 (HgCl)(HgCl)3 3P+3HClP+3HCl混合器过氯副反应:混合器过氯副反应:ClCl2 2+C+C2 2H H2 2 C C2 2HCl+HC
13、lHCl+HCl三、转化生产工艺三、转化生产工艺工作容积工作容积 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、氯化氢酸雾捕集器酸雾捕集器三、转化生产工艺三、转化生产工艺换热面积换热面积 335m2 壳程壳程 管程管程设计压力:设计压力:0.55 MPa0.08 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:9099 1001
14、85物料名称:物料名称:热水热水 氯乙烯氯乙烯 氯化氯化 汞汞 活性炭活性炭转化器转化器三、转化生产工艺三、转化生产工艺三、转化生产工艺三、转化生产工艺转化器转化器 泡沫水洗塔泡沫水洗塔容积容积 5.78m3设计压力设计压力 常压常压 工作压力工作压力 常压常压设计温度设计温度 75 工作温度工作温度 50物料名称物料名称 氯乙烯氯乙烯 氯化氢气体氯化氢气体 盐酸盐酸三、转化生产工艺三、转化生产工艺关键控制点关键控制点 分子比分子比C2H2:HCl=1:1.051.1混合器温度混合器温度042、45报警报警50紧停紧停1,2#石墨冷凝器石墨冷凝器 气相出口气相出口 0-7;-12-16转化器前
15、混合器含水转化器前混合器含水00.07%(抽查抽查)合成反应温度合成反应温度110180(新触媒温度(新触媒温度100150)合成气总管合成气总管(后台后台)HCl 27%、C2H23%2#泡沫塔出口温度泡沫塔出口温度:50 配碱浓度配碱浓度NaOH 1015%换碱浓度换碱浓度NaOH 5%Na2CO38%(冬天冬天5%)压缩机油压:压缩机油压:0.15MPa,水压,水压0.2MPa压缩机进出口压力:压缩机进出口压力:1.54kPa;0.50.7MPa气柜使用范围:气柜使用范围:3080%气柜含氧气柜含氧:1%机后冷却器出口温度:机后冷却器出口温度:4575 热水槽温度:热水槽温度:9599三
16、、转化生产工艺三、转化生产工艺工艺连锁工艺连锁:膜温度达到:膜温度达到5050连锁自动跳闸连锁自动跳闸 气柜高度气柜高度15%15%压缩机自动跳闸压缩机自动跳闸 压缩机油压压缩机油压、水压水压0.1MPa0.1MPa压缩机跳闸压缩机跳闸 二合一氢气压力二合一氢气压力50KPa50KPa,氯气切断阀自动切断,氯气切断阀自动切断,转化乙炔切断阀自动切断转化乙炔切断阀自动切断三、转化生产工艺三、转化生产工艺转化率计算转化率计算:转化率是反映乙炔反应程度的参数:转化率是反映乙炔反应程度的参数三、转化生产工艺三、转化生产工艺现有工艺存在的问题:现有工艺存在的问题:1 1、脱水效果差脱水效果差 现在含水量
17、在现在含水量在0.3%0.3%以上,远远达不到以上,远远达不到0.07%0.07%的脱水要求的脱水要求2 2、转化器穿孔严重转化器穿孔严重 近期转化器列管频繁穿孔,严重影近期转化器列管频繁穿孔,严重影响了生产的正常运行,由于水分大量进入系统,导致触响了生产的正常运行,由于水分大量进入系统,导致触媒消耗高,转化率差,单体耗乙炔居高不下媒消耗高,转化率差,单体耗乙炔居高不下3 3、净化酸浓度较低净化酸浓度较低 虽然增加了一个盐酸冷却器,但是虽然增加了一个盐酸冷却器,但是现在酸浓度仍然只有现在酸浓度仍然只有20%20%左右左右三、转化生产工艺三、转化生产工艺针对以上问题,我们采取了以下措施:针对以上
18、问题,我们采取了以下措施:1 1、近期准备增加两个酸雾捕集器,加强脱水效、近期准备增加两个酸雾捕集器,加强脱水效果;果;2 2、加强转化器基础管理,控制转化器循环热水、加强转化器基础管理,控制转化器循环热水各项指标,对转化器列管腐蚀原因进行研究,找各项指标,对转化器列管腐蚀原因进行研究,找到应对措施;到应对措施;3 3、控制净化温度,尽量提高净化酸浓度。、控制净化温度,尽量提高净化酸浓度。三、转化生产工艺三、转化生产工艺三、转化生产工艺三、转化生产工艺氯乙烯(氯乙烯(C2H3ClC2H3Cl)1.1.理化特性理化特性氯乙烯也叫乙烯基氯,属易氯乙烯也叫乙烯基氯,属易燃气体,为无色具有醚样气燃气体
19、,为无色具有醚样气味的气体。熔点:味的气体。熔点:-159.8-159.8,沸点:,沸点:-13.4-13.4,相对密度,相对密度(水(水=1=1):):0.910.91,相对密度,相对密度(空气(空气=1=1););2.152.15。易燃,。易燃,引燃温度引燃温度415415,爆炸下限:,爆炸下限:3.6%3.6%,爆炸上限:,爆炸上限:31.0%31.0%。微。微溶于水,溶于乙醇、乙醚、溶于水,溶于乙醇、乙醚、丙酮等多数有机溶剂。丙酮等多数有机溶剂。用作塑料原料及用于有机合用作塑料原料及用于有机合成,也用作冷冻剂等。成,也用作冷冻剂等。2.2.对人体的危害对人体的危害 本品侵入人体的主要途
20、径是吸入。急性毒性表现为麻醉作用;长期接触可本品侵入人体的主要途径是吸入。急性毒性表现为麻醉作用;长期接触可引引起起氯乙烯病。氯乙烯病。急性中毒:轻度中毒时病人出现眩晕、胸闷、嗜睡、步态蹒跚等;严重中毒急性中毒:轻度中毒时病人出现眩晕、胸闷、嗜睡、步态蹒跚等;严重中毒可发生昏迷、抽搐,甚至造成死亡。皮肤接触氯乙烯液体可致红斑、水肿或坏。可发生昏迷、抽搐,甚至造成死亡。皮肤接触氯乙烯液体可致红斑、水肿或坏。慢性中毒:表现为神经衰弱综合症、肝肿大、肝功能异常。消化功能障碍、慢性中毒:表现为神经衰弱综合症、肝肿大、肝功能异常。消化功能障碍、雷诺氏现象及肢端溶骨症。皮肤可出现干燥、皲裂、脱屑、湿疹等。
21、本品为致癌雷诺氏现象及肢端溶骨症。皮肤可出现干燥、皲裂、脱屑、湿疹等。本品为致癌物,可致肝血管肉瘤。物,可致肝血管肉瘤。3.3.急救措施急救措施 皮肤接触本品后要立即脱去被污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。就皮肤接触本品后要立即脱去被污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。就医。医。眼睛接触本品后,立即提起眼睑,用流动清水或生理盐水彻底冲洗。就医。眼睛接触本品后,立即提起眼睑,用流动清水或生理盐水彻底冲洗。就医。吸入本品后,迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给吸入本品后,迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
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