聚氯乙烯氯乙烯合成工艺原理讲解1446.pdf

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1、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

2、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

3、%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

4、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-140.5,可使混合气

5、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 10 m 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：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。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

6、剧，催化剂的活性迅速降低 水分的存在还容易发生副反应，C2H2+H2OCH3CHO 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：HCL:纯度93%,游离氯98.5%,含氧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 1.051.1：1。原因为：原料过量利于反应向右进行。HCL比乙炔便宜。乙炔过量会使触媒中毒失去活性。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 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

7、HCL反应原理 乙炔气体和氯化氢气体按照 1：1.031.10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+HClC2H3Cl29.8kcal/mol(124.8kJ/mol)HCL与 C2H2反应历程分为 5 个步骤 外扩散：乙炔和氯化氢向碳的外表面进行扩散。内扩散：乙炔、氯化氢经碳的微孔通道向内表面扩散。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。内扩散：氯乙烯经碳的微孔通道向碳的外表面扩散。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？原料气纯度:合成反应对原料气有严格的要求，要求

8、HCL:纯度93%,游离氯98.5%,含氧1%,不含 S、P.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。水分：HCL与 C2H2混合气的水分要求99.99%乙炔10ppm，高沸物75ppm，H2O250ppm，HCL100ppm。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

9、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

10、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 XV101AC，自塔底进入吸附塔 T101AC 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 XV102AC，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

11、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 XV104AC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XV105AC 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