30万吨pvc生产工艺流程工厂设计(编辑修改稿)

30万吨pvc生产工艺流程工厂设计(编辑修改稿)内容摘要：

与水作用生成乙炔和氢氧化钙。 规格 大多数 企业电石具有以下的组成： （重量） 2aCC 75%～ 83% OCa 7%～ 14% C %～ 3% SiO FeSi、 SiC %～ 3% Fe2O3 %～ 3% CaS %～ 2% CaSO4 %～ % CaCN2 %～ 1% Al、 Al4C Al2O3 %～ 4% MgO、 Ca、 Ca3N Ca3P Ca3As2 少量 电石的标准 原料电石的技术条件、检验规则、检验方法和包装等都必须负荷国家标准GB 10665— 2020 的要求。 （ 1）技术要求 国家标准有关技术条件见表 表 电石国家标准的技术条件 项目 指标 优等品 一等品 合格品 发气量（ 20℃、 ） /(L/kg) ≥ 300 280 260 6 乙炔中磷化氢的体积分数 /% ≤ 乙炔中硫化氢的体积分数 /% ≥ 粒度（ 5～ 80mm）质量分数 /% ≥ 85 筛下物（ 以下）质量分数 /% ≤ 5 （ 2）检验规则 电石批次划分和采样桶数百分比按表 进行。 表 电 石批次划分和采样桶数百分比 批次 /t 5 5～ 15 15～ 25 25～ 35 35～ 50 桶口处取样 /% 20 12 8 7 6 测粒度取样 /% 10 6 5 4 3 氯化氢的分子式 HCl ,分子量。 氯化氢的性质 （ 1)氯化氢在常温常压下是无色有刺激性气味的气体。 (2)氯化氢极易溶于水而变成盐酸，病强烈放热。 极易与潮湿的空气中的水分结合生成白色烟雾。 （ 3）在干燥状态下几乎不 与 金属作用，但在含水或溶于水时，表现盐酸的性能，腐蚀 性很强，能与大多数金属反应。 (4)氯化氢是制造合成材料的重要原料，可用它来制造 PVC 等合成材料。 氯乙烯 氯乙烯的分子式 CLHC 32 ， 分子量。 氯乙烯的性质 7 （ 1） 常温常压下为无色 气体。 带有芳 香气味 （ 2） 属易燃易爆物质，遇火焰即可燃烧爆炸，在空气中爆炸范围为~%，故在有氯乙烯存在的地方都要严禁烟火及撞击火花的产生。 （ 3） 有毒，对人体有麻醉作用，长时间接触 VC 气体可使人致癌。 （ 4） 在氯乙烯系统若有氧 气存在则生成过氧化物，给后处理造成困难。 2O与氯乙烯开始反应生成单质体，它溶解于氯乙烯单体中，以后分解和重排，生成对碰撞很敏感的过氧化聚合物，并会变成醛和酸。 它们对聚合过程有很大的影响，氯乙烯系统中存在微量的水和酸，会加速单体生成过氧化聚合物，造成设备管道的腐蚀。 （ 5） 氯乙烯性质活泼，它能起加成反应，易起聚合反应，它能与丁二烯、乙烯、丙稀腈、醋酸乙烯、丙烯酸酯等共聚物。 （ 6） 氯乙烯难溶于水，溶于醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷。 去离子水 所用反应介质水，应经过 离子交换树脂或磺化煤进行脱盐处理。 处理后的水pH应在 5～ 范围，硅胶含量≤。 分散剂 悬浮聚合生产的聚氯乙烯颗粒的大小与形态，主要取决于所用的分散剂，可分为两类：主分散剂和辅助分散剂。 主分散剂的作用是控制所得颗粒的大小，但也会影响聚氯乙烯的孔隙率和某些形态。 辅助分散剂的作用是提高颗粒中的孔隙率，并使之均与以改进聚氯乙烯树脂吸收增塑剂的性能。 主分散剂主要是纤维素醚和部分水解的聚乙烯醇。 辅助分散剂主要是小分子表面活性剂和低水解度聚乙烯醇。 引发剂 由于氯乙烯悬浮聚合温度为 50～ 60℃上下，应根据反应温度选择合适的引发剂，其原则为在反应温度条件下引发剂的半衰期大约为 2h 者，反应时间为最佳。 由于反应后期单体浓度降低，为了使反应后期具有适当的反应，所以反应前期与反应后期应当使用不同半衰期的引发剂。 因此聚氯乙烯树脂生产工厂目前多数使用复合引发剂，即两种引发剂的混合物。 其他助剂 链终止剂 为了保证聚氯乙烯树脂质量，使聚合反应在设定的转化率终止或防止发生意外停电事故，必须临时终止反应时使用，工业生产中使用聚合级双酚 A、叔丁基 8 邻苯二酚等。 链转移剂 为了控制聚 氯乙烯平均分子量，除严格控制反应温度外，必要时添加链转移剂，特别时生产分子量较低的树脂牌号时。 常用的链转移剂为硫醇等。 抗鱼眼剂 为了减少聚氯乙烯树脂中所含结实的圆球状树脂，可加入抗鱼眼剂，主要时苯甲醚的叔丁基、羟基衍生物。 防粘釜剂 在生产聚氯乙烯过程中，树脂粘结于反应釜壁上形成釜垢时悬浮法生产聚氯乙烯树脂必须解决的工艺问题之一，较先进的方法时加入防釜剂。 防釜剂种类很多，而且生产工厂技术保密，但主要是苯胺染料等的混合溶液或与某些有机酸的络合物。 第三章 工艺路线的选择和介绍 工艺路线的选择 工艺简介 聚氯乙烯 (PVC) 是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，也是世界上最早实现工业化的塑料品种之一。 在世界众多的塑料品种中， PVC 以其优良的综合性能，便宜的价格以及与氯碱工业关系密切，自 30 年代工业化以来，一直受到各工业国的普遍重视，保持着长盛不衰的发展势头，是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大宗塑料品种。 到目前为止，世界上 PVC 生产的聚合工艺主要有 5 种，即悬浮、本体、乳液、微悬浮及溶液聚合工艺。 其中悬浮聚合工艺一直是工业生产的主要工艺，绝大部分均聚及共 聚产品都是采用悬浮聚合工艺。 就拿美国为例，聚氯乙烯生产工艺中，悬浮聚合占 %，本体聚合占 % ，乳液和微悬浮聚合占 % ，溶液聚合占 %。 与美国相比，西欧乳液和本体聚合的比例较大，而日本则悬浮聚合占的比例较大。 各种生产工艺介绍 (1)本体聚合。 一般采用“两端本体聚合法”，第一段称为预聚合，采用高效引发剂，在 62～ 75℃下强烈搅拌下使氯乙烯聚合的转化率为 8%时，输送至聚合釜中，在加入低效引发剂的等量单体，在约 60℃下，慢度搅拌，继续聚合至转化率达 80%时，停止反应。 本体聚合 时在氯乙烯单体中不加入任何介质，只 9 有引发剂。 生产的 PVC 树脂纯度较高，质量较好，结构规整，孔隙率高而均匀。 但聚合操作控制难度大， PVC 树脂分子量分布较宽。 (2)悬浮聚合。 液态氯乙烯单体以水为分散介质，兵加入适当的分散剂和不溶于水但溶于单体的引发剂，在一定温度下搅拌，使其呈珠粒状悬浮于水相中进行聚合。 然后经碱洗、汽提、离心、干燥得到白色粉末状 PVC 树脂。 选取不同的分散剂，可以得到颗粒结构和形态不同的两类树脂。 国产牌号分为 SG疏松型（“棉花球”型）树脂； XJ紧密型（“乒乓球”型）树脂。 疏松型树脂吸油性好，易塑化，成型时间短，加工操作方便，适用于粉料直接成型，因而一般选用悬浮法聚合的疏松型树脂作为 PVC 硬质品成型的基础原料。 目前各树脂厂生产的悬浮法 PVC 树脂，基本上都是疏松型的。 （ 3）乳液聚合。 氯乙烯单体在乳化剂作用下，分散于水中形成乳液，再用水溶性的引发剂来引发，进行聚合，乳液可用盐类使聚合物析出，再经洗涤、干燥得到 PVC 树脂粉末。 乳液法 PVC 树脂粒径极细，树脂中乳化剂含量高，电绝缘性能差，成本高。 该树脂常用于 PVC 糊的制备。 （ 4） 微悬浮聚合。 使用油性引发剂，在用乳化剂分散、稳定的细小氯乙烯单体液 滴中引 发聚合，生成的 PVC 乳液，经破乳、洗涤、干燥得到 PVC 树脂粉末。 该方法生产的 PVC 树脂具有良好的加工性能，能满足大多数加工的需要。 （ 5） 溶液聚合。 以甲醇、甲苯、苯、丙酮作溶剂，使氯乙烯单体在溶剂中聚合，由于溶剂具有链转移剂的作用，所以聚合物的分子量和聚合速率不高。 聚合得到的 PVC树脂因不溶于溶剂而不断析出。 此种 PVC树脂不宜于一般成型用，仅作为涂料、粘合剂，是目前各种聚合方法中产量最少的一种方法。 就以上 5 种主要聚合工艺来讲， 通过几种方法的比较， 悬浮法是一种相对最成熟的工艺，在目前世界聚氯乙烯生产中占有绝 对的份额，且产品转化率最高，产品品种最多，容易适应市场。 乳液法是生产糊树脂的方法，工艺复杂、成本较高且树脂质量较差。 悬浮法工艺 在 PVC 的各种生产方法中技术最为成熟，故本设计采用悬浮法聚合。 工艺流程的介绍 乙炔工段 (1)发生。 经破碎好的电石装进电石吊斗，推到提升口，由电动葫芦吊到三楼，送到 发生器加料贮存，用 2N 置换其中的乙炔气后，电石在继续通 2N 的情况下， 经第一贮斗碟伐放入第二贮斗，第二贮斗电石经过 电磁振动加料器加入发生器内。 电石在发生器内遇水产生乙炔气，从发生器顶部逸出，电石水解时放出大 10 量的热，可借连续加入发生器内的水来维持发生器温度，电石水解之后电石渣浆从溢流管不断排除，以维持发生器液面，渣浆从排泄口排到地沟，流到沉淀池集中处理，顶部逸出的乙炔气体经喷淋冷却后，分别进入气柜或水环压缩机。 (2)清净。 由发生器送来并经冷却的乙炔气，经水环压缩机加压到~ 左右，进入第一、第二清净塔， NaOCl 溶液由泵打到第二清净塔顶，从塔底流出再由泵打至第一清净塔顶。 器塔底流出的废 NaOCl 溶液与冷 却塔出来的废水回至废水贮槽，用泵打到发生器作为补充用水。 经清净后的乙炔气带有酸性，进入中和塔用碱液除去，中和塔出来的乙炔气进入二台串联的列管冷凝器除去大量水分后，送氯乙烯工序。 氯化氢工段 原料氢气由电解装置输氢 泵送来，经过氢气气柜缓冲及阻火器，进入钢制合成炉底部的燃烧器点火燃烧。 原料氯气由电解装置氯干燥送来经缓冲器后按一定的摩尔比 [H2:Cl=(～ ):1]进入合成炉灯头的内管，由下二上经石英灯头上的斜孔均匀地和外套管的氢气混合燃烧。 燃烧时火焰温度达到 2020℃左右，并发出热和光， 正常火焰呈青白色。 合成后的氯化氢气体，借炉身和夹套冷却水或散热翅片散热，到炉顶出口，温度降到 100～ 150℃，再进入上盖带冷却水箱的石墨冷却器，用冷却水将氯化氢气体冷却到 40～ 50℃左右，由下底盖排出，经阀门控制进入缓冲器，再送人串联的石墨冷却器，用 25℃左右的冷冻盐水，将气体冷却到 12℃～ 18℃后，进入酸雾分离器，气体中夹带的 40%盐酸雾沫由分离器内的有机硅玻璃棉捕集，冷凝酸排入酸贮槽。 分离器出口的干燥氯化氢气体经缓冲器进入纳氏泵压缩，借泵内浓度 93%以上的硫酸作液封和润滑。 硫酸随氯化氢排至气液分离 器，自下部流入盘管冷却器，经水冷却后循环吸入纳氏泵；分离器出口的干燥氯化氢经缓冲器送至氯乙烯合成装置。 氯乙烯工序 (1)混合脱水工序。 由乙炔工段送来的粗乙炔气经砂封与来自 HCL 工序的HCL 经缓冲罐通过孔板流量计调节配比在混合器内充分混合，进入石墨冷却器内在﹣ 35℃盐水下进行冷却到﹣ 14℃ 177。 2℃， 22HC 、 HCL 混合气体在此温度下，部分水份以 40%左右的酸雾析出，部分酸雾夹带于气相中进入多筒过滤器，由含氟硅油棉捕集分离。 然后，经二台石墨预热器预热后进入转化器。 (2)合成转化。 干燥、预热后的混合气从 转化器上部进入，通过列管中装填的吸附于活性炭上的 2gCLH 触媒转化为粗氯乙烯，转化过程反应放热则通过热水循环泵循环的热水移去。 粗氯乙烯在高温下带逸的 2gCLH 升华物在填装活性炭的 11 吸附器中脱除，然后进入精馏系统。 (3)水洗、碱洗、氯乙烯压缩。 除贡后的粗氯乙烯进入三合 一水洗组合塔，经碱洗塔，出去残余的微量 HCL 后进入 VC 气柜或经机前冷却器，出去部分夹带液，经螺杆压缩机加压到 ~（表压 ），经机后冷却器除去夹带水和油后，送精馏。 (4) 精馏。 由单压缩机 出来的粗氯乙烯气体进入全凝器，使大部分冷凝液化经低沸加料贮槽，进入低沸塔，未凝聚气体进入尾气冷凝器，其冷凝液全部进入低沸塔。 低沸塔釜加热器将冷凝液中低沸物蒸出，经塔顶冷凝器用 7℃水或者5℃水控制回流比后，由塔顶汇入尾气冷凝器处理，塔釜粗氯乙烯进入高沸塔，尾气冷凝器未冷凝的气体经变压吸附回收大部分氯乙烯和乙炔后，惰性气体排空。 由低沸塔进入高沸塔的氯乙烯，经调节阀控制流量，减压后进入高沸塔。 高沸加热器将氯乙烯逸出，经塔板分离成氯乙烯，经塔顶控 制部分回流，大部分氯乙烯进入成品冷凝器，然后进入单体贮槽，按需送聚合工序，在高塔釜分离收集到的 1， 1 二氯乙烷（ EDC）为主的高沸物进入残液槽，定期压送废液处理塔，将残液中的二氯乙烷精制，包装外销，未凝 VC 其他回到气柜。 (5) 冷冻站 +5℃水系统。 从液氨槽出来的液氨经过 5℃水分配台流入蒸发器，液氨变成气态氨带走蒸发器外工业水热，合格的 5℃水由 5℃水泵送往乙炔、合成、聚合。 蒸发器内汽化的氨背螺杆氨压机抽走，经压缩到 （表压）左右的过热气态氨进入油分离器，分离后的气态氨进入蒸发式冷凝管列管内。