聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)

1、聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn) 合成合成12 12月份工藝培訓(xùn)月份工藝培訓(xùn) 徐柯徐柯聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)空間流速 轉(zhuǎn)化器常用空間流速來(lái)衡量它的生產(chǎn)能力。它是停留時(shí)間的倒數(shù)，氯乙烯催化反應(yīng)則以乙炔的空間流速來(lái)表征。 空間流速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位體積氯化汞催化劑所處理的進(jìn)料氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積。聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)例 對(duì)乙炔流量為400m3/h的兩臺(tái)裝5m3觸媒的轉(zhuǎn)化器，計(jì)算空間流速。 1. 轉(zhuǎn)化器串聯(lián)（前后轉(zhuǎn)）： 乙炔空間流速= 400/5 =80 m3（m3/h） 2. 轉(zhuǎn)化器并聯(lián)： 乙炔空間流速= 400/（5 +5）=40 m3（m3/h）聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)前轉(zhuǎn)單臺(tái)轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化率的估算100%-12-

2、合成氣含乙炔）乙炔純度（合成氣含乙炔合成氣過(guò)量氯化氫）（乙炔純度聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)例 .轉(zhuǎn)化器出口含乙炔25%，乙炔純度99%，合成氣 過(guò)量氯化氫8%，則該轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化率：63.3%100%.250-199. 0.25008. 02-99. 0）（）（聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)前轉(zhuǎn)單臺(tái)轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化率的簡(jiǎn)單計(jì)算 C2H2 + HCl = C2H3Cl(C2H2，HCl） 根據(jù)C元素守恒，且原料氣中不含雜質(zhì)，分子配比為1:1，假設(shè)反應(yīng)后含C2H2為a%，（含HCl同樣是理論的a%）則理論上轉(zhuǎn)化率= 【100%-（a%+a%)】/(100%-a%)% 其中（100%-2a%）為反應(yīng)后還氯乙烯總體積（即C2

3、H3Cl中還C2摩爾數(shù)）；(100%-a%)為反應(yīng)后C2H3Cl，C2H2總體積（即C2反應(yīng)后摩爾總數(shù)）聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)轉(zhuǎn)化率計(jì)算%1001-乙炔純度粗氯乙烯含乙炔合成氣過(guò)量氯化氫）（乙炔純度轉(zhuǎn)化率例 乙炔純度99%，合成氣過(guò)量氯化氫7%，粗氯乙烯含乙炔0.5%。轉(zhuǎn)化率=0.99-（1+0.07）0.0050.99100%=99.46%聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)精餾收率精餾收率是衡量精餾裝置尾氣排空損失，也即估計(jì)裝置總收得率的指標(biāo)，其簡(jiǎn)化計(jì)算式為：%100-1-尾氣含氯乙烯粗氯乙烯純度尾氣含氯乙烯粗氯乙烯純度精餾收率聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn) 例 粗氯乙烯純度85%，尾氣含氯乙烯15%96.89%10

4、0.150-185. 0.150-85. 0精餾收率聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)管道直徑的估算 式中*d管道直徑，m；*V通過(guò)管道的流體流量，m3/h ;*通過(guò)管道的流體常用速度，m/s3600785.0Vd聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)常用常用（m /s)m /s)聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)液態(tài)氯乙烯密度計(jì)算式d=0.9471-0.001746t-0.00000324t2式中 d液態(tài)密度，g/ml t溫度，聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)原料氣含水問(wèn)題 氣體分壓定律：由幾種氣體組成的氣體混合物，其混合氣體的總壓力等于各個(gè)氣體分壓之和，而各個(gè)氣體的分壓力等于混合氣總壓力乘以氣體的摩爾數(shù)（也即體積分?jǐn)?shù)）。 乙炔和氯化氫為原料氣的混

5、合氣，假設(shè)分子配比是1:1.05，混合氣含水為（重量）0.02%，不計(jì)其他惰性氣體，則水的體積含量：聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)：%58.3%10002.0%10014.32/981802.0%10018/02.014.32/9818/02.01 1. .7 79 9式中18-水的分子量32.14-乙炔和氯化氫按分子比折算的平均分子量從式中可見體積分?jǐn)?shù)比質(zhì)量分?jǐn)?shù)高約1.79倍。聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)合成反應(yīng)溫度不同溫度下，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)K(表征反應(yīng)的快慢程度）如下聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn) 因此，提高反應(yīng)溫度，有利于加快氯乙烯合成反應(yīng)，獲得較高的轉(zhuǎn)化率，但過(guò)高的溫度易使氯化汞催化劑吸附的氯化高汞升華而隨氣流帶

6、走，降低氯化汞催化劑的使用壽命如圖給出了10克氯化汞催化劑試樣在不同溫度下由氮?dú)饬鲙ё叩纳A氯化高汞的數(shù)量聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)轉(zhuǎn)化器中的反應(yīng)溫度分布特點(diǎn) 轉(zhuǎn)化器反應(yīng)溫度的分布，是與該固定床氣相反應(yīng)的特性相關(guān)的 合成反應(yīng)一般是在內(nèi)徑為50mm的列管式轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行的。雖然列管外的傳熱介質(zhì)為沸騰狀態(tài)的水，給熱系數(shù)較大，但列管內(nèi)的氣相反應(yīng)是在熱導(dǎo)率小的固相活性炭上進(jìn)行的，給熱系數(shù)很小。也就是說(shuō)，反應(yīng)的熱量很不容易傳遞出來(lái)，使反應(yīng)溫度沿著列管橫截面存在一個(gè)徑向分布，管中心部分溫度為最高。此外，一般生產(chǎn)上為控制床層反應(yīng)溫度，在總長(zhǎng)度3000mm列管內(nèi)分布1012部分，分別用多點(diǎn)熱電偶測(cè)其各部分溫度，這樣其

7、沿列管長(zhǎng)度也存在一個(gè)軸向分布，把每臺(tái)轉(zhuǎn)化器中最高的溫度點(diǎn)成為熱點(diǎn)，如下圖所示。聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn) 該溫度差分布曲線形狀依氯化汞催化劑使用時(shí)間而變。 前期剛裝上新氯化汞催化劑活性高，反應(yīng)集中在列管上端的1、2點(diǎn)（曲線1），即熱點(diǎn)在氯化汞催化劑上層。此階段要做好限制熱點(diǎn)下移速度，提高催化劑使用壽命。故乙炔流量只能限制在50100m3/h,否則反應(yīng)過(guò)于激烈，易使溫度超過(guò)180，甚至出現(xiàn)250300高溫，有“燒壞”氯化汞催化劑及轉(zhuǎn)化器的危險(xiǎn)。 中期（5001000h以后，如曲線2），是氯化汞催化劑最佳的時(shí)期，反應(yīng)帶較寬，乙炔流量達(dá)最高值，此時(shí)，反應(yīng)溫度實(shí)際上取決于乙炔流量。 后期

8、（30004000h以后，如曲線3），是催化劑的“衰老”期，反應(yīng)溫度較前兩個(gè)時(shí)期低，溫度分布平坦，氯化汞催化劑活性下降，增加乙炔流量也不能提高溫度，轉(zhuǎn)化率下降，此時(shí)就需要翻換觸媒，或暫時(shí)減小流量待處理。聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)氯化汞催化劑 氯化汞催化劑及催化理論 催化劑是一種能改變化學(xué)反應(yīng)速度，而本身的組成、質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后保持不變的物質(zhì)，也不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡（即反應(yīng)的深度），即反應(yīng)是可逆時(shí)，催化劑對(duì)兩個(gè)相反方向的反應(yīng)速度具有相同的效力。如果反應(yīng)能加快反應(yīng)速度，叫做正催化劑；反之則叫做負(fù)催化劑。催化劑具有選擇性，不同的化學(xué)反應(yīng)需要不同的催化劑。每一種催化劑必須在一個(gè)適合的溫度范圍內(nèi)，才

9、能發(fā)揮出最大催化效力。在氯乙烯生產(chǎn)中，HgCl2催化劑由于反應(yīng)物種的某些雜質(zhì)（如CO、H2S)存在，可以使催化劑中毒，使催化活性降低或完全失去活性。 聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn) 乙炔與氯化氫氣相合成氯乙烯的反應(yīng)在100180溫度范圍內(nèi)，無(wú)氯化汞催化劑存在時(shí)的反應(yīng)速度幾乎為零，而當(dāng)有少量的升汞吸附于活性炭上的氯化汞催化劑存在時(shí)，反映過(guò)程就大大被加速。氯化汞催化劑的存在改變了反應(yīng)的機(jī)理和反應(yīng)所需要的活化能，達(dá)到加速反應(yīng)效果。因?yàn)槁然呋瘎┎⒉粎⑴c到反應(yīng)產(chǎn)物中，而只是因升華和中毒引起一定損失，一般來(lái)說(shuō)每公斤上述氯化汞催化劑，可以合成1000千克以上的氯乙烯單體。聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn) 催化劑所以能加快反應(yīng)

10、速度，是由于催化劑能降低反應(yīng)的活化能。關(guān)于催化劑的催化理論有三種說(shuō)法: 1.中間產(chǎn)物理論，認(rèn)為催化劑可以改變反應(yīng)經(jīng)過(guò)的途徑，有中間物生成，從而降低反應(yīng)的活化能。 2.催化劑吸附理論，認(rèn)為催化劑可以先吸附反應(yīng)物分子，并與反應(yīng)物生成不穩(wěn)定的活化配合物，消弱了反應(yīng)物分子內(nèi)的化學(xué)鍵，降低了反應(yīng)的活化能。 3.催化劑對(duì)反應(yīng)物分子吸附，使催化劑表面的反應(yīng)物分子濃度增加，增多了反應(yīng)物分子碰撞次數(shù)，從而加快了反應(yīng)速度。聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)升汞和活性炭的催化機(jī)理 純的升汞對(duì)合成反應(yīng)并無(wú)催化作用，純的活性炭也只有較低的催化活性，而當(dāng)升汞吸附于活性炭表面后即具有很強(qiáng)的催化性。是什么原因造成這樣的結(jié)果，有人通過(guò)實(shí)驗(yàn)得

11、出以下現(xiàn)象： 1.升汞吸附于活性炭后的催化劑，對(duì)乙炔的吸附量在100140以上時(shí)反而增大，且依乙炔分壓和含汞量的增加，這種傾向越顯著。 2.升汞吸附于活性炭后，其升華速度比粉末來(lái)的小，也比吸附于硅膠等載體上來(lái)的小。 3.活性炭的內(nèi)表面存在活性基團(tuán)。 4.對(duì)于同類元素的氯化物都具有一定的催化性，但HgCl2遠(yuǎn)高于其他。 因此，升汞和活性炭制成的氯化汞催化劑，在乙炔與氯化氫氣相加成反應(yīng)中的作用機(jī)理，應(yīng)歸之于升汞、活性炭及乙炔、氯化氫的電子結(jié)構(gòu)，即與它們的接受電子或給予電子的能力有關(guān)。聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn) 升汞又叫氯化高汞，它在常溫下是白色的結(jié)晶粉末，分子式是HgCl2，分子量271.52，相對(duì)密度

12、5.44，熔點(diǎn)276，升華點(diǎn)302，在此溫度下固態(tài)升汞可以直接升華成蒸汽，純的升汞蒸汽壓依溫度而急劇升高。升汞在水中有一定溶解度且隨溫度升高而增加，這與甘汞（又稱氯化亞汞，分子式Hg2Cl2）不同，甘汞幾乎不溶于水。當(dāng)水中加入鹽酸時(shí)，升汞變得容易溶解。升汞溶液具有酸性的反應(yīng)，它能強(qiáng)烈的腐蝕鋼鐵和銅等金屬，發(fā)生氧化還原反應(yīng)而析出汞 3Hg2+2Fe2Fe3+3Hg聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)抽換觸媒操作1. 關(guān)閉轉(zhuǎn)化器進(jìn)出口閥門并堵好盲板，再關(guān)閉熱水進(jìn)出口閥。2. 充氮?dú)馀艢馓幚砗细?，?jīng)分析含氯乙烯0.4%，轉(zhuǎn)化器內(nèi)溫度降到50以下。3. 操作人員應(yīng)穿戴好勞動(dòng)防護(hù)用品。4. 拆下轉(zhuǎn)化器的熱電偶和大蓋。5

13、. 打開水環(huán)泵閥和水閥，盤車數(shù)轉(zhuǎn)后啟動(dòng)水環(huán)泵。（即開抽觸媒系統(tǒng)）。6. 用高壓橡膠管套鋼管，根據(jù)情況抽出轉(zhuǎn)化器內(nèi)全部或部分觸媒，以降低阻力或更換新觸媒。7. 凡因轉(zhuǎn)化器泄漏而抽換觸媒時(shí)，抽完觸媒后應(yīng)放下底蓋。找出泄漏部分，采取有效措施，若需動(dòng)火，按要求辦理動(dòng)火。泄漏部分修復(fù)后參照有關(guān)規(guī)定試壓試漏驗(yàn)收，驗(yàn)收合格方可投用。8. 轉(zhuǎn)化器如需動(dòng)火必須嚴(yán)格進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)化器單獨(dú)排氮，經(jīng)分析含氯乙烯0.4%，乙炔99.9%）和純度波動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)。2.幾乎不含惰性氣體，減少氯乙烯精餾尾氣的處理量，提高了精餾的收率。3.產(chǎn)品氯化氫可借脫吸塔的蒸出壓力輸送可省去動(dòng)力泵輸送缺點(diǎn)1.電極石墨的質(zhì)量不穩(wěn)定，特別是存在較粗

14、的空隙，在制造塊孔式換熱器設(shè)備時(shí)，易造成流體“短路”或滲漏。2.再沸器等經(jīng)受高溫的設(shè)備和管道的法蘭墊床材料不能適應(yīng)石墨設(shè)備熱脹冷縮的變化，從而造成鹽酸滲漏。聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)影響脫吸塔出口氯化氫壓力的因素 鹽酸脫析系統(tǒng)送出的氯化氫壓力，也就是脫吸塔鹽酸蒸發(fā)的蒸汽壓力，其主要與再沸器加熱蒸汽壓力、脫吸塔液面和進(jìn)塔噴淋酸量等參數(shù)有關(guān)。 1.再沸器蒸汽壓力和進(jìn)塔噴淋酸量，兩者應(yīng)相適應(yīng)，否則蒸汽壓力過(guò)高時(shí)，使塔頂氣相出口溫度過(guò)高，而壓力過(guò)低則使塔頂氣相出口溫度過(guò)低。一般蒸汽壓力在0.2MPa左右。為減少再沸器的熱脹冷縮引起的滲漏，通入加熱蒸汽不宜太快，開車升溫到80時(shí)間盡量控制長(zhǎng)些。當(dāng)塔底溢流酸濃度

15、超過(guò)21%時(shí)，可適當(dāng)增加蒸汽壓力每次增加以0.01MPa為宜。 2.脫吸塔液面，宜控制在再沸器氣-液混合物出口附近，高于或低于此范圍，不僅影響再沸器內(nèi)稀酸的循環(huán)，降低再沸器加熱效率和塔的生產(chǎn)能力，且會(huì)造成系統(tǒng)操作不穩(wěn)定、調(diào)節(jié)頻繁。此外，液面太高還會(huì)使稀酸浸沒(méi)塔內(nèi)部分填料，使解析段上移；液面太低會(huì)使氣體自塔底溢流酸管夾帶出去。 解析塔出口氯化氫壓力控制指標(biāo)，是根據(jù)氯乙烯裝置的系統(tǒng)阻力決定的。合成系統(tǒng)要求壓力穩(wěn)定而少波動(dòng)，因此就要求保持再沸器蒸汽壓力、進(jìn)塔的噴淋酸量和塔底液面控制穩(wěn)定。聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn) 脫吸塔塔頂?shù)臍庀喑隹跍囟鹊目刂品秶?脫吸塔氣相出口溫度，直接反應(yīng)了脫吸塔的操作狀況同時(shí)影響到氣相帶出的水分含量和氯化氫冷卻器的冷凝酸量。 當(dāng)進(jìn)入塔的酸濃度一定時(shí)，1.該溫度過(guò)高，會(huì)造成解析段上移；一旦該溫度超過(guò)進(jìn)塔酸的沸點(diǎn)時(shí)，將使部分解析段移出脫吸塔，實(shí)質(zhì)上降低了進(jìn)塔酸的濃度，使再沸器耗熱量和冷卻器耗冷量增大。2.該溫度過(guò)低時(shí)，會(huì)造成解析段下移，填料層不能充分利用，造成解析效率低，塔底排除稀酸濃度偏高，降低了生產(chǎn)能力。聚氯乙烯合成工藝培訓(xùn)氯化氫含水處理原理 脫吸塔出來(lái)的氯化氫中的水分被氯化氫吸收后呈