聚氯乙烯氯乙烯合成工藝原理講解

1、 合成工藝講解課件1、合成工序的生產(chǎn)任務： 本工序的主要任務是將鹽酸工序送來的HCL和乙炔工序送來的C2H2經(jīng)混合脫水、轉化、清凈、壓縮、精餾過程生產(chǎn)出純度為99.99%的氯乙烯單體供聚合使用。 合成工序是燒堿和PVC的銜接工序，前為鹽酸工序和乙炔工序，后供聚合，是PVC的工藝核心。2、氯乙烯 C2H3Cl 分子量：62.5物理性質(zhì)：在常溫常壓下氯乙烯是一種無色有乙醚香味的氣體，其沸點為-13.9， 凝固點為-159.7。 爆炸性: 氯乙烯易燃，與空氣混合形成爆炸性混合物，爆炸范圍4-21.7%(體積比)。毒性：氯乙烯對人有麻醉作用，對肝臟有影響，可使人中毒。當其濃度在0.1%以上時，開始有麻

2、醉現(xiàn)象，表現(xiàn)為困倦，注意力不集中，隨后出現(xiàn)視力模糊，走路不穩(wěn)，在其濃度達20-40%時，可使人產(chǎn)生急性中毒，呼吸緩慢以致死亡，長期接觸能引起消化系統(tǒng)疾病。 空氣中允許濃度為30mg/m33、乙炔：C2H2 ，分子量：26 物理性質(zhì)：在常溫下純乙炔為無色氣體，工業(yè)乙炔因含有硫化氫、磷化氫等雜質(zhì)，而具有特殊的刺激性的氣味。沸點：-83.66凝固點：85 爆炸性:下列情況下可以爆炸： A：高溫(550)加壓(1.5表壓)或有某些物質(zhì)存在時，如電石氧化鋁、銅屑、氫氧化鐵等。 B：與空氣混合在2.3-81%范圍時，特別在含乙炔7-13%時。 C：與氧混合在2.5-93%范圍時，特別在含乙炔30%時。 D

3、：當乙炔和氯氣混合時，在陽光下即能爆炸。 E：與銅、汞、銀接觸生成相應的金屬化合物時?？諝庵性试S濃度為500mg/m3。4、氯化氫：HCl，分子量：36.46物理性質(zhì)：是一種無色有刺激性氣味的氣體。沸點：-84.8 ，極易溶于水 化學性質(zhì)：性質(zhì)活潑，除貴金屬外能與大多數(shù)金屬反應，生成金屬氯化物，對各種植物纖維亦有強烈的腐蝕性。 空氣中允許濃度為15mg/m35、 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屬絲網(wǎng)過濾器，筒體內(nèi)部布置了較多的金屬絲網(wǎng)，目的是吸收熱量，因為金屬是熱的良導體，從而阻斷了燃燒三要素之一：燃燒所需要的熱量。燃燒三要素是可燃物、助燃物、燃燒所需的熱量。由于吸收了

4、大量的熱量，使的即使存前兩個因素都存在，但是由于熱量不夠，使得可燃物達不到燃燒（自燃）所需要的溫度，自然就燃燒過程就無法繼續(xù)進行，只能終止。 簡單的說阻火器的滅火原理是當火焰通過狹小孔隙時，由于冷卻作用使熱損失突然增大而中止燃燒。 影響阻火器性能的因素為阻火層厚度及其孔隙或通道的大小。6、混合器結構及工作原理：示意圖講解，過氯的影響和現(xiàn)象，如何對其進行控制和檢測，結合本廠的情況,及過氯后的處理。7、酸霧過濾器的結構和工作原理：示意圖講解8、混合脫水的工作原理： 乙炔和氯化氫混合后，進行冷凍脫水時，其冷凝水則以40%的鹽酸霧析出，混合氣的含水取決于冷凍溫度。溫度控制在-140.5 ,可使混合氣含

5、水達到0.013%以下(指標： 0.06%)。在混合氣冷凍脫水過程中，冷凝的40鹽酸，除少量是以液膜狀自石墨冷卻器列管內(nèi)壁流出外，大部分呈極細微的“酸霧”懸浮于混合氣流中，形成“氣溶膠”，采用浸漬35憎水性有機硅樹脂的510m細玻璃纖維，發(fā)現(xiàn)“氣溶膠”與垂直的玻璃纖維相碰撞后，大部分霧粒被截留，在借重力向下流動的過程中液滴逐漸增大，最后滴落下來并排出。9、 混合脫水的目的：1 原料氣中存在的水分容易溶解HCL形成鹽酸，嚴重腐蝕轉化器。2 水分的存在易使轉化器的催化劑結塊，降低催化劑的活性，還導致整個轉化系統(tǒng)的阻力增加，氣流分布不均勻，局部地方由于反應特別劇烈而過熱，HgCl2的升華加劇，催化劑

6、的活性迅速降低3 水分的存在還容易發(fā)生副反應，C2H2+H2OCH3CHO乙醛在精制中不易除去，成為VC單體中的雜質(zhì)，對聚合反應有一定 的影響。10、 原料氣進入轉化系統(tǒng)的要求：1 HCL:純度93%,游離氯98.5%,含氧75。11、 原料氣摩爾比的控制及控制過高過低有什么影響？HCl:C2H2為1.051.1：1。原因為：原料過量利于反應向右進行。1 HCL比乙炔便宜。2 乙炔過量會使觸媒中毒失去活性。3 分子比控制過大會造成HCL消耗增大，中和堿洗吸收負荷增重。還易造成過量的HCL和氯乙烯反應生成副產(chǎn)物二氯乙烷4 分子比控制過小，會使乙炔反應不完全，乙炔的轉化率降低。12、 轉化原理：乙

7、炔和HCL反應原理 乙炔氣體和氯化氫氣體按照1：1.031.10的比例混合后，通過氯化高汞觸媒催化，在約180溫度下反應生成粗氯乙烯。反應方程式如下：C2H2 + HCl C2H3Cl29.8 kcal/mol(124.8kJ/mol)HCL與C2H2反應歷程分為5個步驟1 外擴散：乙炔和氯化氫向碳的外表面進行擴散。2 內(nèi)擴散：乙炔、氯化氫經(jīng)碳的微孔通道向內(nèi)表面擴散。3 表面反應：乙炔、氯化氫在升汞催化劑活化中心反應發(fā)生加成反應生成氯乙烯。4 內(nèi)擴散：氯乙烯經(jīng)碳的微孔通道向碳的外表面擴散。5 外擴散:氯乙烯自碳外表面向氣流擴散。13、影響氯乙烯合成反應的因素有那些？1 原料氣純度:合成反應對原

8、料氣有嚴格的要求，要求HCL:純度93%,游離氯98.5%,含氧1%,不含S、P.2 觸媒質(zhì)量及轉化器觸媒的裝填情況：觸媒的含汞量要求812，觸媒水分要求0.3。3 水分：HCL與C2H2混合氣的水分要求99.99% 乙炔10ppm，高沸物75ppm，H2O250ppm，HCL100ppm。5、 惰性氣體對精餾的影響：由于合成反應的原料氣氯化氫氣體由氫氣和氯氣合成制得，純度一般只有90-96%，余下組分為氫氣、二氧化碳、氧氣、氮氣等，這些不凝性氣體含量雖低，卻能在精餾系統(tǒng)的冷凝設備產(chǎn)生不良后果。惰性氣體會在冷凝壁面上形成一層氣膜，導致給熱系數(shù)顯著下降。含氧過高將會威脅安全生產(chǎn)，特別是轉化率較差

9、時，造成尾氣放空中乙炔含量較高時，氧氣在放空氣相中被濃縮，危險會更大。另氧在精餾系統(tǒng)中能與氯乙烯單體反應生成氯乙烯過氧化物：尾氣回收的任務：吸收一次尾排的VC，回收吸附使二次尾排含VCM達國家規(guī)定排放標準。老標準（65ppm）新標準（30ppm）1、吸附原理：吸附是指：當兩種相態(tài)不同的物質(zhì)接觸時，其中密度較低物質(zhì)的分子在密度較高的物質(zhì)表面被富集的現(xiàn)象和過程。具有吸附作用的物質(zhì)（一般為密度相對較大的多孔固體）被稱為吸附劑，被吸附的物質(zhì)（一般為密度相對較小的氣體或液體）稱為吸附質(zhì)。吸附按其性質(zhì)的不同可分為四大類，即：化學吸附、活性吸附、毛細管凝縮和物理吸附。VPTSA從氯乙烯尾氣提濃氯乙烯裝置中的

10、吸附主要為物理吸附物理吸附是指依靠吸附劑與吸附質(zhì)分子間的分子力（包括范德華力和電磁力）進行的吸附。其特點是：吸附過程中沒有化學反應，吸附過程進行的極快，參與吸附的各相物質(zhì)間的動態(tài)平衡在瞬間即可完成，并且這種吸附是完全可逆的。2、 吸附過程吸附塔的工作過程依次如下：1) 吸附過程來至界外的原料氣通過壓力調(diào)節(jié)閥PV-101和預熱器E101，再經(jīng)程控閥XV101AC，自塔底進入吸附塔T101AC中正處于吸附狀態(tài)的某一臺吸附塔，吸附劑將其中的氯乙烯和乙炔組份吸附，符合排放標準的尾氣經(jīng)程控閥XV102AC，再依次通過尾氣緩沖罐V102和調(diào)節(jié)閥PV-102送出界外直接排空。2) 逆放過程這是在吸附過程完成

11、后，吸附塔內(nèi)的壓力大約為0.2MPa(G)，逆著吸附方向將塔內(nèi)較高壓力氣體通過程控閥門XV104AC和逆放器緩沖罐經(jīng)調(diào)節(jié)閥PV104后，再經(jīng)增壓鼓風機送去一段轉化，從而將吸附塔內(nèi)的壓力降到0.02MPa（G）左右。在這一過程中有部分被吸附的雜質(zhì)從吸附劑中解吸出來。3）真空解吸過程在這一過程中，逆著吸附方向用真空泵對吸附塔進行抽真空，將吸附塔內(nèi)的壓力由0.02MPa.（G）降低到-0.09Mpa（G），使吸附劑中的氯乙烯和乙炔得以完全解吸。抽真空是通過程控閥XV105AC進行。抽真空的解吸氣經(jīng)冷卻塔、過濾器、真空泵與前面逆放解吸氣一起送去一段轉化。4） 尾氣最終升壓過程 在真空解吸過程完成后，為了使吸附塔可以平穩(wěn)地切換至下一次吸附的過程中不發(fā)生壓力波動，需要用其他吸附塔的排空氣將吸附塔壓