氯碱生产工艺.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,氯碱生产工艺,生产装置,PVC,一期工程,2003,年,4,月动工，,2004,年,2,月投产。设计能力年产,PVC 4,万吨、烧碱,5,万吨。二期工程,2004,年,6,月动工，,2005,年,3,月投产。设计能力比一期翻一番。经过技术革新、管理升级，本套装置实际能力年产,PVC 12,万吨、烧碱,10,万吨。,产品介绍,聚氯乙稀,烧碱,液氯,聚氯乙烯,聚氯乙烯（简称,PVC,）是由氯乙烯单体（简称,VCM,）聚合而成的高分子化合物，它的分子式为,(CH2-CHCL)n,式中,n,表示平均聚合度，国内工业生产的聚氯乙烯树脂平均聚合度通常控制在,590,1500,范围。由于高分子主链上引入氯原子，使其高分子结构不同于聚乙烯，并具有一系列独特的性能，其主要的物化数据如下：,PVC,外观：白色粉末,分子量：,36870,93750,比重：,1.35,1.45,表观密度：,0.40,0.65,克,/,毫升,比热：,0.20,0.35,卡,/,克,度（,0,100,）,导热系数：,0.14,千卡,/,时,米,度,颗粒直径：紧密（,XJ,）型,30,100,微米,疏松（,XS,）型,60,150,微米,软化点：,75,85,热分解点：,100,开始降解出氯化氢,燃烧性能：在火焰上能燃烧并降解，放出氯化氢、一氧化碳和苯等，但离开火焰即自熄。,烧碱,分子式：,NaOH,主要理化性质：固体烧碱极易潮解，,易溶于水、醇、甘油。,不溶于乙醚、丙酮、液氨。相对密度为,2.13,，熔点,318.4,，沸点,1388,。,42%,的液碱于,5.4-15.5,时结晶生成,NaOH3H2O,，相对密度为,1.463,。氢氧化钠能与所有无机酸和有机酸反应生成盐，其水溶液呈强碱性，,对动植物组织（如皮肤、织物、纸张等）或有机物质有强烈的腐蚀作用。,用途 烧碱广泛用于轻纺工业（如造纸、印染等）、化学工业（如农药、合成纤维素等）、石油工业和机械工业、木材加工、冶金、医药等，是一种基础化工原料。,生产流程,一次盐水,电解,蒸发,液化,二合一,三合一,乙炔,转化精馏,聚合,干燥包装,一次盐水岗位任务,将原盐通过加入一定量的氢氧化钠、碳酸钠、氯化钡等精制剂后，采用沉降经过滤的办法制得合格的一次盐水供电解使用。,生产原理,原盐中除了,NaCl,还含有,Ca,2+,、,Mg,2+,、,SO,4,2-,等化学杂质和机械杂质，这些杂质在化盐过程中，也被带进盐水中，用含有杂质的盐水进行电解，直接影响电流效率及离子膜的使用寿命，影响氯碱生产的经济效益。因而必须除掉这些杂质，生产合格精制盐水在氯碱生产中显得尤为重要。,用,BaCl,2,除,SO,4,2-,：,Ba,2-,+SO,4,2-,=BaSO,4,但,Ba,2+,不能过量，否则会与电解槽中的,OH,-,生成,Ba,（,OH,）,2,沉淀，对膜造成损害，影响电解效率。,加入,Na,2,CO,3,和,NaOH,溶液除,Ca,2+,、,Mg,2+,Ca,2+,+CO,3,2-,=CaCO,3,Mg,2+,+2OH-=Mg(OH),2,CaCO,3,、,Mg(OH),2,为沉淀物，加入,TXY,溶液后可加快其沉淀。,药剂加入顺序及加入量,为保证有较好的精制效果，一般在精制工艺上均采用,BaCl,2,Na,2,CO,3,NaOHTXY,的加入顺序。,反应时间要求,在用,Na,2,CO,3,和,NaOH,除去,Ca,2+,、,Mg,2+,后的精盐水要保证它有,15-20min,的反应时间，否则盐水中,Ca,2+,、,Mg,2+,含量增高,流程,配水槽,换热器,化盐桶,溜槽,道尔澄清桶,2#,反应桶,txy,反应桶,盐泥受槽,1#,反应桶,压滤机,反洗水槽,精盐水槽,过滤器,精盐水受槽,送,A,区,危害辨识,盐水泄漏,-A,：对人体的伤害,B,：对环境的破坏,盐水浓度低,（,310 g/l,）,-,对电解膜的伤害,电解岗位任务,通过电解槽将一次盐水岗位送来的精制盐水电解为氯气，氢气和氢氧化钠溶液送往后工序（电解槽采用日本氯工程技术，离子膜采用美国杜邦膜和日本旭绡子膜）,反应方程式为：,2NaCl+2H,2,O=H,2,+Cl,2,+2NaOH,流程,精制盐水,淡盐水,电解槽,液碱,纯水,阳极,阴极,氯气,氢气,氯气洗涤塔,一钛冷,二钛冷,填料干燥塔,酸分、酸捕,氯气分配台,水分,B,区,氯泵,氢气冷却塔,氢泵,水分、水捕,氢气分配台,B,区,危害辨识,氯水泄漏,-A,：对人体的伤害,B,：对环境的破坏,事故案例：,2005.2.21,氯气泄漏,-A,：对人体的伤害,B,：对环境的破坏,事故案例：,2004.3.9,正水封,负水封,氯气,去氯处理,去次钠,危害辨识,硫酸泄漏,-A,：对人体的伤害,B,：对环境的破坏,事故案例：,2004.7.7,酸分离器检修,蒸发岗位任务,将电解岗位所送来的,32%,烧碱通过蒸发器加热的办法提浓到,48%,后配合综合班外卖。,电解岗位所送来的,32%,烧碱通过储槽存放，控制液位，送给相关用户岗位使用，剩下的配合综合班外卖。,生产原理,碱蒸发是借蒸汽加热的作用来提高碱液的温度，使碱液中所含的溶剂（水）部分汽化，以提高溶液中溶质碱的浓度的物理过程。,电解产生的,32%,烧碱通过双效逆流蒸发系统，采用蒸汽加热蒸发，得到,48%,的烧碱，双效是指两次蒸发，逆流是指蒸汽和物料采用逆流流程，,32%,烧碱先进入,效蒸发器的管程，壳程由,效蒸发来的二次蒸汽进行加热，采用真空蒸发，得到浓度约,38%,的烧碱，经过气液分离器进行气液分离后，出来的碱液经过换热后进入,效蒸发器管程，壳程由电厂来的蒸汽进行加热，得到浓度为,48%,的烧碱。,液化充装岗位任务,将气态氯通过冷冻成为液态氯，有利于提高氯气的纯度；缩小氯气的体积，便于输送和贮存；缓冲平衡，有利于氯碱生产的连续性，液氯销售给客户使用。,生产原理：,通过氟里昂制冷将氯气降温到一定的温度，使氯气冷凝为液态氯。,三合一岗位任务,将液化的尾气和电解送来的氢气在三合一炉内反应吸收，制得高纯盐酸后配制成一定浓度的盐酸供离子膜电解使用。,生产原理：,反应方程式：,H,2,+Cl,2,=2HCl+18421.2J,二合一岗位任务,调节氢气与氯气配比，通过燃烧合成合格的氯化氢气体，供转化工序使用，或用水吸收制成合格的盐酸出售。,生产原理,反应方程式：,H,2,+Cl,2,=2HCl+18421.2J,根据氢气与氯气反应方程式，两者理论是按照,11,分子比合成的，但工业上都是控制氢气过量的。一般在氯化氢合成中控制分子比为氢气,氯气,=,（,1.05,1.1,）,1,。在合成盐酸的合成炉中，氢气过量还多些。氢气过量最多不能超过,10%,，不然会造成产品氯化氢纯度下降，乃至影响氯乙烯收率。而氢气过量超过,20%,则有可能形成爆炸混合物，不利于安全生产。但如果氯气过量，则游离氯易与炉壁以及冷却管等反应生成黄色结晶氯化铁而腐蚀设备。游离氯还将在降膜式吸收塔中与水反应生成次氯酸，对不透性石墨起缓慢的局部氧化作用。即使少量的游离氯，也将在氯乙烯合成的混合器中与乙炔发生气相反应，生成极易爆炸的氯乙炔，造成氯乙烯合成系统的爆炸。因此，为杜绝氯化氢中产生游离氯，合成反应中严格控制氢气过量并控制在,510%,，并随时注意氯、氢流量和视镜中燃烧火焰的颜色变化。,乙炔岗位任务,将采购进的原料电石经过破碎机破碎，生产出粒度合格的电石经皮带机运送到料仓采用湿式发生、喷淋冷却、次钠清净、碱液中和的方法生产出合格的乙炔气，供氯乙烯转化工序使用。,电石、乙炔的理化性质,电石,-,纯品为无色晶体，工业为灰黑色块状物。熔点,2300,，相对密度,2.22,，能导电，在空气中能吸收水分，遇湿易燃。,灭火方法：干燥石墨粉或其他干粉灭火。,乙炔,-,无色无臭气体，工业有大蒜气味。熔点,-81.8,，沸点,-83.8,，相对密度,0.91,。本品易燃，闪点：,-50,，引燃温度,305,，与空气混合爆炸极限为,2.180%,（体积）,灭火方法：切断气源。雾状水、泡沫、干粉、二氧化碳,生产原理,电石在发生器内与水发生反应生成乙炔气，同时放出大量热。因工业电石不纯，其中杂质与水能起反应，放出相应的杂质气体：,主反应式如下：,CaC,2,+2H,2,OCa(OH),2,+C,2,H,2,+130KJ/mol,另外：发生器内还有各种气体的溶解、分解、解吸等现象。,电石的水解热效应是很大的，根据乙炔的性质，很容易热解而爆炸。所以，电石水解速度不宜太快,事故案例,电石渣车上动火时起火事件,电石砸脚事故,电石被铲车挤压伤人事故,操作工眼睛受伤事故,座斗闪爆事故,处理电石灰速度过快发生闪燃伤人事故,清净原理,即利用次钠的强氧化性质，将乙炔中的硫化氢、磷化氢等杂质氧化成酸性物质而除去,中和操作是用浓度为,10,15%,的,NaOH,溶液，将清净后的气体喷淋，使各种酸类物质形成可溶性的钠盐而除去,工艺流程,水洗塔,冷却塔,水环泵,气柜,清净,1,塔,清净,2,塔,转化,压滤岗位任务,压滤岗位将经过沉降的渣浆一部分送电厂脱硫；一部分用压滤机压滤，进行固液分离，清液部分冷却回收使用，电石渣外运。,工作原理,利用板框压滤机将乙炔发生工序送过来的渣浆送进板框压滤，后经空气吹扫带走大量未压出的水分。,转化系统岗位任务,将预热好的混合气送入装有氯化汞触媒、前后台并串联的转化器合成为粗氯乙烯气体，产生的热量由管间热水带走。粗,VC,气体经石墨冷却器冷却后经两台串联的泡沫塔水洗，碱洗塔碱洗后，脱除粗,VC,中的,CO2,、,HCl,等杂质气体后经水分离器分离部分水分经机前冷却器脱除大部分水分，并经机前水分离器后送至,VC,压缩机加压到,0.5,0.7MPa,经油分离器脱除油污、机后冷却器冷却至,45,65,进入粗单体储槽，粗单体储槽的粗单体首先进入低沸塔除去低沸物如乙炔、丙烯等杂质，然后进入高沸塔除去高沸物如水、二氯乙烷等杂质。高沸塔精馏出的,VC,气体进入成品冷凝器使,VC,气体冷凝成纯度达,99.99%,的精单体。后进入精单体储槽系统。高沸塔出来的高沸物排至高沸物储槽，进入残塔进一步精馏分离出高沸物中的,VC,气体后至气柜。分离出的高沸物进入残液储槽。成品冷凝器冷凝下来的精单体流至精单体贮槽进行贮存。接聚合工段需要精单体时，用精单体泵向聚合提供纯度达,99.99%,的精单体。,工作原理,转化岗位工作原理,干燥的混合气进入转化器，在氯化汞触媒的存在下，氯化氢和乙炔反应生成氯乙烯，反应方程式为,:,HCL,：,C,2,H,2,=1.051.1,：,1,HgCl,2,HCl+CHCH-,CH,2,=CHCl+Q,110-180,氯乙烯（单体）的理化性质,氯乙烯,-,为无色具有醚样气味的气体；熔点,-159.8,，沸点,-13.4,，相对密度,2.15,，爆炸极限,3.631%,（体积）。,灭火方法：切断气源。雾状水、泡沫、二氧化碳,工艺流程,HCL,C,2,H,2,混合器,石墨冷,酸捕,预热器,后台,前台,碱洗塔,除汞器,1#,泡沫塔,石墨冷,2#,泡沫塔,聚合岗位任务,将氯乙烯工段送来的精氯乙烯在一定的温度、压力下，加入适量的助剂，经过聚合反应生成聚氯乙烯。未反应完的氯乙烯经回收处理后循环使用。聚氯乙烯浆料在一定的温度和压力下，经过汽提塔汽提除去聚氯乙烯浆料中残留的氯乙烯后经离心干燥按包装要求包装，并分批次将,PVC,堆放到,PVC,成品库。,工作原理,反应方程式,nCH,2,=CHCl CH,2,-CHCl,n,特点：不可逆、放热、体积缩小、各种助剂。,步骤：链引发、链增长、链终止。,水质对聚合反应的影响,聚合投料的水质直接影响产品树脂的质量，如硬度（表征水中金属等阳离子含量）过高，会影响产品的电绝缘性能和热稳定性，氯根（表征水中阴离子含量）过高，特别对聚乙烯醇分散体系，易使颗粒变粗，影响产品的颗粒形态，,PH,值影响分散剂的稳定性，较低的,PH,值，对明胶有明显的破坏作用，较高或较低的,PH,值都会引起聚乙烯醇的部分醇解，影响分散效果及颗粒形态，还会影响引发剂的分解速率。此外，水质还会影响粘釜及“鱼眼”的生成。,分散剂用量对聚合的影响,分散剂用量的选择，要根据聚合釜的形状、大小、搅拌状态、水比、产品要求而定。一般都由实验来确定，用量过多，不仅不经济，还会增加体系粘度，造成悬浮液泡沫多，气相粘釜严重，浆料汽提操作困难，,VCM,回收泡沫夹带增加，树脂颗粒变细，堵塞回收管路，用量少则起不到应有的稳定作用，体系稳定性差，容易产生大颗粒料，产品颗粒不规整，甚至造成聚合颗粒的粘结，酿成事故。,引发剂用量对聚合的影响,引发剂的用量是根据聚合釜设备的传热能力和实际需要确定它，用量多，则单位时间内所产生的游离基相对增多，所以，反应速度快，聚合时间短，设备利用率高。但一旦反应热不能及时移出，将发生爆聚，另外，引发剂过量易使产品颗粒变粗，孔隙率降低，反之，引发剂用量太少，则反应速率慢，聚合时间长，设备利用率低。目前，引发剂用量的确定，都要经过估算、试验等慎重步骤。,涂壁剂对聚合反应的影响,涂壁效果不好易造成粘釜。粘釜会导致聚合釜传热系数和生产能力降低，粘釜料若混入产品中，会导致塑化加工中不塑化的“鱼眼”，影响制品外观及内在质量；粘釜物的清理将延长聚合釜的辅助时间及增加人工劳动强度，降低设备的利用率。此外粘釜还影响聚合釜自动控制的实施。,缓冲剂对聚合反应的影响,在聚合生产中，溶液的,PH,值对树脂颗粒的粗细有很大的影响，过高或过低，都会使颗粒变粗。在聚合系统中加入缓冲剂（,PH,值调解剂）碳酸氢铵，维持釜内体系的,PH,值在中性范围，确保分散剂和聚合体系的稳定性，使,PVC,树脂具有较好的粒度。,聚合温度对聚合的影响,聚合反应速度随着温度的升高，,VC,分子运动速度加快，链引发和链增长的速度也加快，促使整个反应速度加快，另外聚合温度升高，活性中心增多，相互碰撞机会增多，容易造成链终断，使主链长度下降，分子量变小，聚合度下降，一般说，当温度波动,2,时，平均聚合度相差,366,，在实际操作中，应控制温度波动范围在,0.5,以内，以保证粘数稳定，不转型。此外，反应温度还影响分散溶液的保胶能力和界面活性，从而影响到产品的颗粒形态和表观密度。反应温度还会增加链的歧化倾向，这种结构对聚合物的性质有很大影响。,谢谢,