聚氯乙烯生产工艺说明模板.doc

第一部分 氯乙烯制备工艺步骤:乙炔工段送来精制乙炔气（纯度98.5%），经乙炔沙封后，和氯化氢工段送来氯化氢（纯度93%，不含游离氯）在混合器以一定百分比（1：1.05）混合后进入一级石墨冷却器，用35冷冻盐水冷却至（24）,再经二级石墨冷却器用35冷冻盐水间接冷却至（142）左右，在这两级石墨设备内各依重力作用除去大部分冷凝液滴后依次进入一级酸雾过滤器、二级酸雾过滤器，由氟硅油玻璃棉过滤捕集除去少许粒径很小酸雾，排出40%盐酸送氯化氢脱吸或作为副产品包装销售。得到含水分0.06%混合气依次进入石墨预热器，蒸气预热器预热至7080温度送入串联两段装有氯化高汞触媒转化器，可分别由数台并联操作，反应生成粗氯乙烯，第一段转化器出口气体中还有20%30%乙炔未转化，在进入第二段转化器继续反应，使其出口处乙炔含量控制在3%以下。第二段转化器装填是活性高新催化剂，第一段转化器装填则是活性较低催化剂，即由第二段更换下来旧催化剂。合成反应热，经过转化列管间循环热水移支去。精氯乙烯经过装有活性炭填料除汞器填料塔稀酸及解吸后稀酸吸收混合气中大部分氯化氢气体，制得氯化氢含量为28%30%盐酸送氯化氢脱吸或作为副产品包装销售；经过吸收后粗氯乙烯气体进入二级填料水洗塔二次清洗，水洗后含有极微量氯化氢酸雾、二氧化碳及惰性气体，进入碱洗塔用8%20%NAOH溶液洗涤，净化后气体经汽水分离器部分脱水后送入压缩工序。生产间波动则由设置氯乙烯气柜来实现缓冲。工艺原理:混合气脱水:利用氯化氢吸湿性质，预先吸收乙炔气中绝大部分水，生成40%左右盐酸，降低混合气中水分，利用冷冻方法混合脱水，是利用盐酸冰点低，盐酸上水蒸气分压低原理，阄混合气体冷冻脱酸，以降低混合气体中水蒸气分压来降低气相中水含量，达成深入降低混合气中水分至所必需工艺指标。在混合气冷冻脱水过程中，冷凝40%盐酸，除少许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（2m）“酸雾”悬浮于混合气流中，形成“气溶胶”，该“气溶胶”无法依靠重力自然沉降，要采取浸渍3%5%憎水性有机氟硅油510m细玻璃长纤维过滤除雾，（气溶胶）中液体微粒和垂直排列玻璃纤维相碰撞后，大部分雾粒被截留，在重力作用下向下流动过程中液滴逐步增大，最终滴落下来并排出。工艺条件选择：冷冻混合脱水关键是温度控制温度高混合气体含水达不到工艺要求，会腐蚀碳钢设备和管道，还会在转化器内同乙炔反应生成乙醛类缩合物（黏稠状），使触媒结块堵塞转化列管，部分触媒失去作用，转化系统阻力增大，温度太低，低于浓盐酸冰点（18）,则盐酸结冰，该冰塞堵塞设备通道，系统阻力增大、流量下降，严重时流量降为零，无法继续生产。所以，混合脱水二级石墨冷却器出口气体温度必需稳定地控制在（142）范围内。氯乙烯合成 : 一定合成乙炔气体和氯化氢气体根据1：（1.051.07）百分比混合后，在氯化高汞触媒作用下，在100180温度下反应生成氯乙烯。反应方程式如P59页。 副反应是我们所不期望，既消耗掉宝贵原料乙炔，又给氯乙烯精馏增加了负荷，其关键是催化剂选择、摩尔比、反应热立即移出和反应温度控制。生产条件选择以下：摩尔比：使 一个原料气配比过量，可使另一个原料气转化率增加。所以大多数化学反应利用这一原理，使 价值低原料过量，尽可能使价值高原料反应完全。催化剂：现在乙炔法氯乙烯合成烯合成所使用催化剂全部是氯化汞类催化剂。这是因为该 催化剂得率和选择性全部很高，价格又不算贵，但伴随有汞污染。即使中国外很多科学家对多种非汞类催化剂了进行了大量研究和应用试验，但仍未能找到能和氯化汞相比肩催化剂，非汞类催化剂仍是一个漫长而艰巨任务。氯乙烯合成所使用氯化汞催化剂，是将氯化高汞吸附在活性炭载体上。纯氯化高汞对合成反应并无催化作用，纯活性炭也只有较低催化活性，而当氯化高汞吸附到活性炭上后，即含有很强催化活性。对氯乙烯催化剂载体活性炭是对应要求，其内部“通道”是由10m左右微孔组成多孔结构，比表面积应为8001000/g.现在用作氯乙烯合成催化剂载体是36mm颗粒活性炭（也有56mm），为了满足内部孔隙率其吸苯率应30%，机械强度应90%。通常来讲，椰子壳或核桃壳制得活性炭效果很好。反应温度：温度对氯乙烯合成反应有较大影响。提升反应温度有加紧合成反应速度，取得较高转化率，不过过高温度易使催化剂吸附氯化高汞升华，降低催化剂活性和使用寿命，还会使副反应产物二氯乙烷增多，催化剂上升汞易会被还原成甘汞或水银。工业生产中应尽可能将合成反应温度控制在100180.要控制反应温度就要控制合适乙炔空间流速和提升转化器传热能力，最好反应带温度应该在130150之间，这是能够做到。反应压力：乙炔和氯化氢合成反应是两分子合成一分子反应，是体积减小反应，加大反应压力有利于合成反应正向进行。要实现较高反应压力，则需要较大流体输送动力，过大反应压力对输送机械提出了更高要求，有较大困难，且输送动力过大也不经济，乙炔在较高压力下安全性下降。所以合成反应压力控制在0.04氯乙烯0.05MPa为宜。空间流速：空间流速是指单位时间内经过单位体积催化剂气体流量（习惯上以乙炔气体量来表示），其单位为m乙炔（m催化剂。h）.乙炔空间流速对氯乙烯产率有影响，当空间流速增加到一定量时，气体和催化剂接触时间（平均停留时间）降低，乙炔转化率随之降低，催化剂反应带温度上升，高沸点副产物量开始增多，反之，当空间流速减小时，乙炔转化率提升，再减小到一定量时，高沸点副 产物量也随之增多，生产能力随之减小。第二部分 粗氯乙烯净化净化目标：转化后经除汞器除汞（内装活性炭，吸附饱和时要立即更换）、冷却后氯乙烯气体中，除氯乙烯外，还有过量配比氯化氢、未反应乙炔、氮气、氢气、二氧化碳和未除净微量汞蒸气等气体，和副反应所产生乙醛、二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、乙烯基乙炔等杂质气体。为了生产出适合于聚合高纯度单体、使聚合能够生产出高品质聚氯乙烯成品，应根本将这些杂质除去。粗氯乙烯净化原理水洗和碱洗。水洗是属于一个对于气体物理吸收操作。是利用合适液体作为吸收剂来处理气体混合物，即利用吸收剂吸收混合气体中溶解度大气体组分，使之达成分离目标。水是最常见、最易得到、最廉价吸收剂之一。几乎全部气体全部 能或多或少地溶解于水中，所不一样是在水中溶解度大小区分，有很小、有很大，不一样组分有溶解度相差相当悬殊。用水作为吸收剂洗涤去除过量氯化氢就是以氯化氢在水中溶解度极大而氯乙烯在水中溶解度较小为基础。水洗是粗氯乙烯净化第一步，经过水洗去除了溶解度较大氯化氢、乙醛基汞蒸气等。经过水洗后粗氯乙烯气体中仍含有微量氯化氢和在水中溶解度小二氧化碳、乙炔、氢气、氮气等，氯化氢和二氧化碳在水中会形成盐酸和碳酸腐蚀设备、促进.自聚。以前水洗过程只是在填料塔中简单地用大量水来洗涤，同时产生大量含酸废水（含酸3%）污染环境，酸水中还溶解有氯乙烯产生物料流失。现在各生产企业全部 使作泡沫水洗塔或组合式水洗塔将粗氯乙烯水洗吸收制成22%30%盐酸，出售或脱吸回收氯化氢。：二氧化碳能够经过碱洗去除。碱洗是一个化学吸收操作，在吸收过程中有化学反应发生。通常是用氢氧化钠稀溶液作为化学吸收剂，所用碱液10%15%氢氧化钠溶液粗氯乙烯气体经碱洗至中性，对氢氧化钠和二氧化碳反应研究表明，氢氧化钠溶液吸收二氧化碳过程中还存在着下述两个反应（略）在有较大氢氧化钠存在时，反应一直能够向右边进行，生成碳酸氢钠能够深入生成碳酸钠，实际上能够将微量二氧化喘全部去除洁净。不过假如溶液中氢氧化钠几乎全部生成了碳酸钠，这时大量碳酸钠即使还有吸收二氧化碳能力，但反应进行得相当缓慢，因为溶液中几乎没有氢氧化钠，这时生成碳酸氢钠就不再消失，而碳酸氢钠在水中溶解度很小，极易沉淀出来，堵塞管道和设备，使生产不能正常进行。所以溶液中必需保持一定量氢氧化钠，避免碳酸氢钠沉淀析出。（4）盐酸脱吸： 副产盐酸脱吸是将水洗脱酸塔产出含有杂质废酸进行脱吸，以回收其中氯化氢，并返回前部继续生产氯乙烯。因为酸槽来31%以上浓盐酸进入脱吸塔顶部，在塔 内和经再沸器加热而沸腾上升汽液混合物充足接触，进行传质、传热、利用水蒸气冷凝时释放出冷凝热将浓盐酸中氯化氢气体脱吸出来，直至达成恒沸（约20%）状态平衡为止。塔 顶脱吸出来氯化氢气体经冷却使温度降至510.、除去水分和酸雾后，其纯度可达99.9%以上，送往氯乙烯合成前部，塔底排出稀酸经冷却后送往水洗塔 ，作为水洗剂循环使用：上述是最简单盐酸脱吸工艺原理，其优点是：步骤简单、设备少、再沸器操作温度不算太高，其缺点是：稀酸循环量大、蒸汽消耗高。若要改变此情况，则需在脱吸时加入能够打破恒沸点助剂，这一方法优点是：蒸汽消耗量低，稀酸循环量少，缺点是：步骤长、设备多、投资大、再沸器操作温度较高、需常常更换脱吸溶液及助剂。在不一样压力时HCL+H2O共沸混合 物组成见表产品性质：氯乙烯：氯乙烯物理性质分子式:C2H3Cl；凝固点：159.7；结构式： CH2CHCl ；临界温度：142；相对分子质量：62.5 ；临界压力：5.22Mpa；沸点13.9氯乙烯在常温、常压下是一个无色带有芳香气味气体。尽管它沸点为13.9,但稍加压就可在不太低温度下液化。氯乙烯蒸气压。（）氯乙烯蒸气压和温度关系如表216所表示 ：氯乙烯蒸气亦可按下式计算： P=-0.15228-1150.9、T+1.75T-0.002415T；式 中P氯乙烯蒸气压，MPa； T温度，K（）； 氯乙烯液体密度。氯乙烯液体同通常液体一样，温度越高，密度越小。氯乙烯液体密度如表217所表示P62页（）氯乙烯蒸气比容。见表218第62页（）氯乙烯潜热。见表219第62页；氯乙烯爆炸性： 氯乙烯是易燃易爆物质，和空气形成爆炸性混合物范围为：4%22%，和氧气形成混合性爆炸物范围为：3.6%72%。；氯乙烯毒性。氯乙烯通常是由呼吸道吸入人体内，吸入较高尝试能引发急性轻度中毒，展现麻醉前期症状，有昏眩、头痛、恶心、胸闷、步态蹒跚和丧失定向能力，严重中毒时可昏迷。慢性中毒关键为对肝脏损害、神经衰弱症候群、记忆力衰退及肢端溶骨症等。氯乙烯化学性质。氯乙烯结构中含有氯原子和双键，即有两个易起反应部分，能进行化学反应很多。氯乙烯合成关键设备酸雾过滤器： 依据气体处理量大小，酸雾过滤器有单筒式和多筒式两种结构形式。为了预防盐酸腐蚀，设备筒体、花板、滤筒可用钢衬胶或硬聚、氯乙烯制作。氯乙烯合成转化器：氯乙烯合成转化器是电石乙炔法生产聚氯乙烯关键设备。是列管式固定床反应器。结构。转化器实际上是一个大型固定管板式换热器。关键由上、下管箱及中间管束三大部分组成。工作原理。乙炔和氯化氢混合气经冷却脱水、进入用氯化汞作催化剂转化器列管中进行反应，合成转化为氯乙烯气体，该反应为强放热反应，反应带中心温度最高可达190上下，该反应放出大量热量必需经壳程中90100循环水冷却介质带走。制造：正确地选择材质。转化器管板最好采取整板下料，材质通常采取低合金钢16MnR,交货状态应为正火状态。而列管材质通常采取20或10优质碳钢。因为上述钢材化学和热稳定性好，耐腐蚀性优良，可确保转化器正常运行。另外，设备法兰提议选择16MnR锻或20锻，筒体用膨胀节材料就选择0Cr18Ni9不锈钢。管板是转化器生要部件。管心距关键应考虑管板强度和清洗管子外面时所需 空隙，并考虑胀接法管子和管板之间弹性接力。换热管是转化器关键传热元件。用在转化器上管子在使用前应逐根仔细检验不得有砂眼、裂纹等降低其强度及防腐蚀能力缺点。换热管和管板连接质量是转化器制造关键。换热管和管板连接方法常见关键有胀接、焊接及焊胀结合三种方法。a胀接连接。机械胀接连接：有必需在同批管子和管板样做胀接试 验，以确定胀管机用电机过载电流继电器电流。b焊接连接。焊接连接易引发应力腐蚀和间隙腐蚀C焊胀结合连接。换热管和管板连接也能够采取强度焊加贴胀 方，贴胀是为消除管子和管板孔之间间隙，预防间隙腐蚀产生，并增强抗疲惫破坏能力。水压试验和气密性试验。见P66页表；运行中泄漏和防治：（）转化器投用。包含现场试压，现场均匀拧紧螺栓，投入运行前消除应力，停车时关闭转化器出口管和水洗塔之间阀门，避免湿气倒灌入转化器；用户工艺原因。A 混合气体中水分影响。乙炔，氯化氢原料气中含有一定水分，和氯化氢形成盐酸，从而引发转化器列管内壁酸性腐蚀。B 循环水质影响。因为列管金属表面形成电位差和循环水中溶解氧，活性阴离子存在造成电化学腐蚀，电化腐蚀使列管表面形成局部坑蚀，穿孔腐蚀。C 转化反应温度不均匀或过高影响。催化剂为活性炭浸渍二氯化汞颗粒。生成粗氯乙烯气体再经过冷却，压缩机加压，冷凝后成为液体氯乙烯。未冷凝气体则大部分送到二段反应器（循环反应器）；氯乙烯压缩关键工艺步骤：由碱洗塔 顶部出来粗氯乙烯气体或由VCM气柜送来氯乙烯气体经排水罐部分脱水后进入机前冷却器冷却至510,去除粗VCM中大部分水分，提升 了气体密度后，经氯乙烯压缩机压缩至0.75MPa，送机后冷却器降温至50左右除去部分油水进入下一岗位精馏全凝器冷凝；氯乙烯精馏生产原理：利用多组分混合物在定压下各组分沸点或在定温下各组分蒸气压不一样，经过传质传热过程，即：气相中难挥发组分和液相中易挥发组分，进行数次反方向扩散而得到较完全分离单一组分物质；精馏岗位工艺步骤简述来自机后冷却器VC气体进入全凝器，用5氯乙烯水将大部分氯乙烯冷凝成液体，VC液体支聚结器除去 水分全凝器未冷 凝下来地气体（关键是惰性气体）进入尾气冷凝器，经35盐水冷却后，VCM液体进入聚结器（水分离器）除去水分。尾气冷 凝器中未冷 凝气体 ，去尾气吸附器经吸附氯乙烯和乙炔后定压排空。从结器出来氯乙烯液体进入低沸塔，低沸塔釜用热水间接加热使氯乙烯气化，在塔 中上升氯乙烯蒸汽同下降液体在各层塔板上进行充足接触，进行传质传热。将沿各层塔板下流液相中低沸物蒸出，经塔 顶冷凝器作5水控制回流比后，低沸物由塔顶冷凝器出中进入尾气冷凝器，低塔釜液体氯乙烯液位控制进入高沸塔。高沸塔釜用热水加热，上升氯乙烯蒸汽同下降液体在各层塔板上进行充足接触，进行传质传热，将氯乙烯蒸出，经塔顶冷 凝器冷凝用5水将氯乙烯冷凝，控制部分氯乙烯回流。由塔顶冷凝器出来大部分精氯乙烯进入成品冷凝器，用5水将氯乙烯冷凝，送氯乙烯液体贮存工序。高沸塔分离出高沸物，压入高沸物流比后，回收氯乙烯进入气柜，塔 釜放出物排往二氯乙烷槽。精馏系统操作影响原因：高质量氯乙烯是生产高质量聚氯乙烯基础。伴随用户对产质量要求不停提升和市场竞争猛烈化，多年对氯乙烯质量也提出了新要求。因为氯乙烯中有机及无机杂质对精馏过程，聚全反应和聚氯乙烯产品热稳定性有不利影响，必需尽可能地去除洁净。现在，电石法氯乙烯精馏已可制得乙炔含量极低，高沸物小于1010-6精氯乙烯，就有机杂质来说其质量已高于乙烯法氯乙烯质量。回流比选择：回流比是指精馏段内液体回流量和塔顶馏出液量之比，也是表征精馏塔效率关键参数之一。在氯乙烯精馏过程中，因为大部分采取塔顶冷凝器内回流形式，不能直接按最好回流量和回流比来操作控制，但实际操作中，发觉质量差而增加塔顶冷凝量时，实质上就是提升回流比和降低塔顶温度，增加理论板数过程。但若使冷凝量和回流比增加太多，势必使塔釜温度下降面影响塔底混合物组成所以又必需对应地增加塔釜加热蒸发量，使塔顶和塔 底温度维持原不水平，所不一样是向下流液体和上升蒸汽量增加了，能量消耗也对应增加。惰性气体影响：因为氯乙烯合成反应原料氯化氢气体是由氢气和氯气合成制得，纯度通常只有90%96范围，余下组分为氢气，乙炔凝气体。这些不凝性气体含量虽低，却能在精馏系统冷凝设备中产生不良后果。水分影响：氯乙烯生产者已越来越认识到氯乙烯精馏过程吕脱除水分关键性，这是因为水分能够水解由氧和氯乙烯生成低分子过氧化物，产生氯化氢，甲酸，甲醛等酸性物质。氯乙烯单体脱水可借以下多个方法进行:机前预冷凝器冷凝脱水全凝器后水分离器借重度差分层脱水中间槽和尾气冷凝器后水分离器借重度差分层脱水液态氯乙烯固碱脱水压缩前气态氯乙烯借吸附法脱水干燥聚结器高效脱水。单体质量单体中乙炔聚合影响：单体中即使存在微量乙炔杂质，全部会影响聚合产品树脂聚合度及质量。这是因为乙炔是活泼链转移剂能和长链游离基反应，形成稳定共轭体系，并继续和单体反应进行链增加过程：分子式见7778页；单体中高沸物对聚合影响。详见78页反应式关键设备聚结器：是一个新型分享微量水分设备，也称水分离器。聚结器除水原理：含有乳化水，游离水及杂质颗粒，自聚粗氯乙烯物料先经聚结器前端外置预过滤器除去氯乙烯物料中固体杂质，被预过滤后洁净含水氯乙烯进入液液聚结滤床在氯乙烯物料中分散乳化状小水滴在经过聚结滤床过程中被 聚结，长大，直到分散相水滴在滤芯外表面形成很大液泡，依靠本身重力沉降至卧式容器沉降集水罐中。精馏塔：电石法氯乙烯精馏现在均采取两塔精馏步骤，即先除低沸物后除高沸物。因为乙炔同氯乙烯沸点相关很大 ，较易除去，除去乙炔氯乙烯由塔底送出，所以低沸点塔均不高精馏段只设担馏段，通常有37块塔板，高沸点塔要除去高沸点物沸点和氯乙烯沸点相差不大，不太轻易除去，除去了高沸点物精氯乙烯由塔 顶排出，塔 釜则排出高沸点残液，为了确保塔顶排出精氯乙烯含高沸点物尽可能少和由塔 釜排出高沸点残物中氯乙烯也尽可能地少，高沸点塔设置了精馏段和提馏段，通常有43块塔板。精馏尾气回收工艺原理及生产方法：基础原理：吸附是指：当两种相态不一样物质接触时，其中密度较低物质分子在密度较高物质表面被富集现象和过程。含有吸附作用物质被称为吸附剂，被吸附物质称为吸附质。吸附按其性质不一样可分为四大类：化学吸附，活性吸附，毛细吸附，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吸附关键为物理吸附；物理吸附是指依靠吸附剂和吸附质分子间分子力进行吸附。吸附特点是:吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行得极快，参与吸附各相物质间动态平衡在瞬间即可完成，而且这种吸附是完全可逆。吸附气体提纯工艺过程这所以得以实现是因为吸附剂在这种物理吸附中所含有两个性质：一是对不一样组分吸附能力不一样，二是吸附质上吸附容量随吸附质分压上升而增加，随吸附温度上升而下降。利用吸附剂第一个性质，可实现如绎氢气源中杂质组分优先吸附而使氢气得以提纯，在高压下吸附氢气源中杂质成份，在低压下解吸吸附剂吸附杂质，这一过程简称变压吸附（PSA），利用吸附剂第二个性质，可实现吸附剂在低温，高压下吸附杂质，而在高温，低压下解吸吸附杂质，使吸附剂得以再生，从而达组成吸附剂吸附和再生，达成连续分离提纯氢气目标，这一过程简称变温吸附（TSA）。吸附平衡：吸附平衡是指在一定温度和威力下，吸附剂和吸附质充足接触，最终吸附质在两相中分布达成平衡过程。工艺生产过程具体工艺过程以下：含氯乙烯原料气体自塔底进入吸附塔中正处于吸附工况吸附塔，在吸附剂选择吸附条件氯乙烯生产生产工艺过程及其说明氯化氢汽提和干燥工序：盐酸贮存单元。氯化氢汽提单元。HCL汽提单元包含两套相同汽提系统，每套系统均可独立操作氯化氢汽提塔为碳钢填料塔，内衬挤压PTFE，塔 体分为两段，分别填充填料，两段之间设置分布器，用50PVDF鲍尔环填充，使酸在汽提塔中分布均匀。115汽提塔塔顶馏出物进入石墨块式换热器管侧，被壳侧冷却水部分冷凝，将温度降至42,冷凝下来酸在氯化氢冷顺分离罐中，和氯化氢气体分分离，经过液封回流到汽提顶部。氯化氢干燥单元。两台汽提塔除雾器出来HCL经混合后进入氯化氢干燥预热器。1水约（50100）106HCL气体，在氯化氢汽提塔预热器中管侧被加热至2030，以预防氯化氢干燥塔中硫酸被冻结。干燥预热器采取氯化氢汽提塔塔底稀酸作为加热介质，并设置旁通，经过流量调整阀进行自动控制。被加热HCL气体进入1段氯化氢干燥塔底部，经过填料和自上而下硫酸逆流接触，从顶部出去。干燥塔底部衬PTEF以防腐蚀，其它部分均为碳钢。从1段顶部出来HCL气体流经2段和3段干燥塔，然后进入硫酸除雾器，在这里除去HCL中硫酸酸雾。98%浓硫酸槽上配置有两个吸气干燥器，以预防湿空气进入槽中。每台吸气干燥器上安装有一个视镜，以监视硅胶颜色，颜色改变时，需要重新填充硅胶氯化氢缓冲单元事故吸收单元。设置一事故吸收塔，在VCM合成装置发生事故停车时，可吸收HCL，以预防其泄漏到大气中。氯化氢深冷单元。乙炔压缩，冷却和干燥工序；乙炔供给单元；乙炔压缩单元；乙炔冷却单元；乙炔干燥单元。乙炔干燥用氮气再生系统进行置换，包含：再生气冷凝器再生氮气在壳侧被管侧冷却水冷却至40.干燥剂中解析出来水分被冷凝下来，从再生气中被除去；再生气分离器将冷凝水从再生气中分离出来；再生气鼓风机为再生系统循环氮气；再生气加热器再生气在壳侧被管内蒸汽从40加热到150；再生气电加热器将再生气从150加热到210.氯乙烯合成、冷却、压缩和冷凝工序主反应单元。循环反应单元。氯乙烯冷却、压缩和冷凝单元。aVCM压缩机排料口物料，b循环反应器出口系统压力控制阀物料，c工艺尾气凝液受槽 用于控制压缩机吸入温度循环液体，d重组分汽提塔顶蒸汽：因为汞和氯化汞易在管道上沉积产生频繁结垢，故反应器出料冷却器配置两台，使用其中一台即可维持正常在线操作，反应器出料冷却器为U形管换热器，产品走壳侧，冷却水走管侧；产品经反应器出料冷却器冷却至40.后，进入两台压缩机吸入过滤器，除去大于10m固体颗粒。压缩机吸入过滤器上安装有差压指示仪，以显示是否需要更换入口过滤器滤芯。然后物料进入压缩机分离罐，以预防夹带液体进入压缩机。物料进入氯乙烯压缩机，将气体压缩至370400KPa（g），再进入压缩机机后冷却器。VCM压缩机为螺杆式压缩机，由英国豪顿企业引进，该压缩机配置有：a入口和排口消音器b氮气密封系统，预防工艺气体进入润滑系统和油进入工艺系统，c润滑系统d联锁自动控制系统；反应器加热、冷却单元。反应器冷剂罐应保持在微正压状态下进行操作，经过总管调整阀来控制：将总管中庚烷一部分直接回到冷剂罐，以确保冷剂罐压力，另一部分则在反应器冷剂冷却器中，将一部分热反应器冷剂冷却，再返回到冷 剂罐中。当给循环反应器补给庚烷时，一部分冷剂送至尾气加热器，用来加热尾气，另一股物料则和主反应工艺相同。催化剂卸料单元抽取催化剂所需负压，由一台催化剂抽风机提供，和催化剂卸除系统相连软管伸入反应器列管中，移走管中装填催化催化剂。氯乙烯精制工序。氯乙烯冷凝和轻组分汽提单元。氯乙烯精馏单元：V CM提纯和贮存单元。氯乙烯产品塔周围管道设置应能够：a：VCM产品能够流经两台塔 中一台 ，许可另一台在线外维修和更换活性氧化铝，b：VCM产品能够流经两台串联操作塔，c：VCM产品能够走两台塔旁路，d：来自氯乙烯精馏塔顶部产品，进入氯乙烯成品罐进行中间贮存，乙氯烯成品罐顶部用同一公用气体平衡管进行连接，其管配置应满足：a 不合格VCM重新返回氯乙烯产品塔，b 接收来自氯乙烯精馏塔VCM产品，C 循环来自氯乙烯输送泵VCM，在最终质量控制取样前对液体进行均化，d, 循环来自另一罐VCM产品。氯乙烯输送泵配置相同吸入分配管，能够确保各泵全部能从氯乙烯成品罐中抽吸VCM，以确保：a：将VCM产品以氯乙烯精滤器，送至氯乙烯球罐，b：将不合格VCM返回氯乙烯成品塔或返回装置净化部分，c:输送泵也能够用于将一个罐中VCM送至另一个罐中或是将罐中VCM进行封闭循环。重组分汽提和贮存单元。重组分罐顶部设置一压力控制阀，经过充入氮气或排空以确保罐内保持一定压力。尾气洗涤单元。 排放物搜集和汞处理工序。排放物搜集单元。工艺装置排放废液，分为被汞污染区和未被汞污染区两大类，被汞污染废液在工艺设备处产生，关键有四个区域，由降雨或冲洗地面产生：a汞污染区域，反应器下方围堤区和净化工序周围b催化剂卸料区，催化剂旋风分离器围堤区，c汞处理区，汞处理设备区域；从上述区域排出废液搜集在污水坑内，用泵送至汞处理槽进行处理。未被汞污染废液按盐酸区，苛性碱区和硫酸区进行分离：a盐酸溢出区：氯化氢汽提设备，盐酸贮槽和事故吸收塔等可能产生盐酸溢出，搜集在围堤内，用泵送回稀盐酸贮槽，b苛性碱溢出区：全部溢出苛性碱搜集在围堤区，用泵送往废苛性碱槽，再用泵送出界外作深入处理。c硫酸溢出区：氯化氢干燥塔可能产生硫酸溢出，全部溢硫酸搜集在围堤内，用泵送出作深入处理。 汞处理单元：冷冻工序。为了满足工艺要求，需要有64,24,5,0下冷冻，由初级冷冻压缩系统和串级冷冻压缩系统提供，冷剂采取氟里昂22和氟里昂23.串级冷冻压缩系统由美国威特曼企业引进。在整个VCM装置中，总共有六台换热器直接和冷冻系统进行换热，初级冷却器，二级冷却器，循环反应器冷却器，乙炔冷却器，HCL冷剂 深 冷器，尾气冷凝器。其中初级冷 却器来用5冷冻系统，壳侧为氟里昂22,来自初级冷剂罐，并返回初级冷剂罐。二级冷却器采取24冷冻系统，侧为氟里昂22,来自循环冷剂罐，并返回循环冷剂罐。乙炔冷却器采取0系统，壳侧为氟里昂22 ,冷剂是经压缩后直接进入冷却器，经气化后回到初级冷剂罐顶部，HCL冷剂深冷器，采取24冷冻系统，壳侧为氟里昂22 ,冷 剂是经压缩后直接进入冷却器，并返回循环冷剂罐。尾气冷凝器采取64冷冻系统，壳侧为氟里昂23,其冷剂是经后进入排气冷剂罐，然后从排气冷剂罐底部进入尾气冷凝器，并返回至排气冷剂罐。 第三部分 氯乙烯单体聚合生产树脂所采取方法大约有：悬浮法80%（94%） ，乳液法10%（4%），本体法10%（2%），溶液法几乎为零。以下就PVC生产中常见悬浮法，本体法和乳液法进行介绍。氯乙烯悬浮聚合；氯乙烯悬浮法聚合工艺；氯乙烯悬浮聚合过程：在常温下，氯乙烯（VC）为气体（B.P.=-13.4）,在密闭，自压下气液共存。氯乙烯悬浮聚合是将液态VCM在搅拌作用下分散成液滴，悬浮在溶有分散剂水介质中，每个液滴相当于一个小本体聚合体系，溶于氯乙烯单体中引发剂在聚合温度（4565）下分解成自由基，引发VCM聚合。在VC悬浮聚合中，引发剂种类和用量是决定聚合速率（放热速度）关键原因，能够依据聚合温度和聚合时间进行选择。分散剂是VC浮聚合体系中一生要组分，其作用是降低水VCM之间界面张力和对VCM分散液滴提供胶体保护。依据分散剂在VC悬浮聚合成粒过程中作用，通常分为主分芨剂和辅助分散剂，称为一次分散剂和二次分散剂。前者为水溶性聚合物，如纤维素衍生物，中高醇解度聚乙烯醇等，后者往往为油溶性表面活性剂，如低了聚合于临界转速时，颗粒聚并变得显著，粒径随转速增加而增加，最终平均粒径变粗，宏观形态呈多细胞。搅拌桨结构或分散剂改变时，粒径转速曲线中临界转速改变，但曲线形状不变。用韦伯数（We） 或单位体积功率和平均粒径作图，不一样结构反应器也有类似关系曲线。搅拌强度还影响到微观颗粒结构层次，由电镜观察发觉，伴随转速增加，初级粒子变细，树脂吸收增塑剂量增大。氯乙烯悬浮聚合设备聚合系统：聚合釜是实现聚合反应关键设备国。VC悬浮聚合属非均相沉淀聚合，是强放热反应，伴随聚合进行，体系从液液相转变为液固相，物性也发生较大改变，而且加工成型对树脂颗粒形态和粒径及分布也有特定要求。全部审些增加了VC悬浮聚合釜设计难度，造成了聚合釜设计多少带有技艺性、经验性和多样性。氯乙烯悬浮聚合对聚合釜要求：工业上聚氯乙烯生产对聚合釜基础要求是：设备安全可靠和工艺工程合理。也就是说聚合釜设计和制造首先要以安全生产为前提，聚合釜强度和刚度除了满足聚合要求外不应留有一定裕量。其次，聚合釜应以满足聚合工艺为基础，传热部件高效，聚合过程稳定，搅拌装置合理，树脂质量确保，表面镜面抛光，清釜涂布方便。总而言之，要求悬浮聚合釜兼具：剪切分散、循环混合、传热和悬浮等功效。剪切分散。由悬浮聚合成粒机理可知，VC悬浮聚合开始阶段属黏度显著增加。此时单体液铁发生合并，平均粒径增大 ，处于不稳定阶段，假如剪切力不足，分散剂浓度又过低，则分散液滴合并加紧，甚至结成有黏性大块。假如渡过不稳定阶段，分散液生降低，刚性增大，变得近似于固体，液滴几乎不规则树脂粉体。聚合釜搅拌提供剪切分散能力及分布，不仅对稳定聚合操作，而且对控制树脂颗粒形态，粒径及分布全部是关键条件。循环混合。对于VC聚合釜，分散过程是由搅拌桨叶剪切力和釜内局部湍动作用产生，在桨叶周围区域液滴易于分散，而在远离桨叶区域，液滴停留时间较长或液滴碰撞频率和强度太大全部 轻易发生凝并。所以要求物料在聚合釜内含有适度循环速度以降低液滴合并，使粒径分布更窄，同时也能够使釜内物料温度更均匀。所以 ，在进行悬浮聚合釜和工艺设计时，除了考虑其剪切特征外，还应注意其循环混合特征。传热恒温。单体聚合成高分子时焓降低，所以聚合反应通常属放热反应。悬浮聚合和本体聚合相比，即使聚合体系黏度较低，除去聚合反应热较为轻易，但因为加工应用对产物分子量和分布全部有一定要求，对自由基聚合，温度是影响聚合物分子量关键原因，所以必需立即撤出反应热，使反应在恒温条件下进行，并控制在一定波动范围内。影响撤消反应热原因很多，对聚合釜而言，关键有物料在釜内流动情况，聚合釜传热面积和釜壁部分热阻。可见悬浮聚合要求聚合釜含有一定传热能力，不然非但聚合过程不稳定，还会降低聚合釜生产能力，增加聚合过程能耗。技术方法。A氯乙烯加压工艺。氯乙烯加压工艺是依据气态氯乙烯在加压后极易液化特征，采取水环压缩机将气态氯乙烯加压至0.5MPa。为了使加压后氯乙烯立即液化，在设计过程中，采取0盐水将循环水降温至5,再以5循环水为冷却介质，将氯乙烯冷却后液化，液化后氯乙烯能够再次进行聚合反应。B防自聚方法。聚合排气中夹带残余引发剂 活性自由基，可引发氯乙烯发生自聚，堵塞设备和管道，影响正常生产，为此设计过程中设置添加阻聚剂工艺。采取壬基苯酚作气相阻聚剂，破坏活性自由基，阻止氯乙烯自聚。C防锈蚀物和其它杂质对设备损害方法。在氯乙烯液化装置中，以井水或新鲜水作为冷却介质，能够满足生产需要，但考虑到水质对设备及管道使用寿命有直接影响，在设计过程中采取脱盐水，避免了因水质差而损坏压缩机和蚀漏管道。D采取抽负压工艺，缩短聚合周期。聚合出料要求聚合釜越洁净越好，这么有利于提升PVC树脂质量。该 工艺采取了水环压缩机入口为微负压，确保聚合釜出料完全 。E采取DCS控制系统，确保生产装置平稳运行。为了有利于操作，稳定生产，应依据项目回收装置设计参数，结合现有工艺参数，采取集中控制DCS控制方案，可大大方便操作，简化中间过程，对稳定生产起到关键作用。压缩冷凝回收未反应单体技术在中国用后，氯乙烯回收率高，操作简便、自动化控制水平高、运行稳定、弹性负荷大、经济效益显著，聚合出料洁净，降低了氯乙烯排放量，避免了环境污染，确保了安全生产。回收VC单体质量。采取古德里奇回收技术所取得回收VCM质量好，各杂质含量均较低，对PVC产品质量无不良影响。PVC树脂浆料汽提系统。（231页）在VC悬浮聚合生产过程中，当转化率达成85%90%时，PVC树脂颗粒形态，疏松程度及结构性能处于很好状态，此时即可加入终止剂结束聚合反应。但因为氯乙烯对树脂颗粒溶胀和吸附作用，使聚合出料时浆料中仍有2%3%单体，即使按通常单体回收工艺进行处理，也还残留1%2%单体。PVC浆料假如不经过汽提直接进入干燥系统，则残留氯乙烯单体会在以下过程中逐步扩散逸出，污染环境，危害大家身体健康。PVC浆料混料槽吹风时将含有VC气体排入大气离心机运转时从浆料中逸出VC气体排入操作区空间，并排放出溶有VCM离心水母液湿树脂干燥时，含有VC热风排入大气，并在成品包装口逸入操作区空气中。在PVC树脂储存和运输过程中，成品树脂内残留VC单体缓慢扩散，排入大气。塑化加工过程中因受热VC从树脂内逸入操作区空气中。在成型制品中仍残留一定量VC，在制品使用过程中还会扩散逸出。经汽提处理后，PVC浆料中残留VCM通常应控制在400mg/kg以下，这么才能使干燥后树脂中残留VCM低于10mg/kg，成型制品中残留VCM低于1mg/kg，至于污染环境，危害大家身体健康。汽提脱吸VC单体理论：浆料中VCM一部分溶解于水中，一部分残留于PVC树脂中。所以。必需从两方面分析共脱及机理，从而确定确定脱除残留VCM方法，工艺和操作条件，达成完全脱除VCMR效果。经测定水中溶解VCM量，在100时为0 ,若能确保浆料温度达成100,则水中溶解VCM就能够完全脱吸。残留在树脂中未反应VC,吸附和溶解于其中，因为VCM和PVC分子结构造成相互间含有较大亲和力，其脱吸热量约为71kJkg，这也是残留V CM难以完全从树脂中脱除原因。 影响悬浮PVC浆料汽提关键原因有两个方面：首先是树脂颗粒特征，关键包含树脂颗粒粒径及分布、内部微观结构和颗粒外表面皮膜结构等，这是内因，其次是外因，系指脱吸残留单体外部，关键有脱吸温度、压力（真空度），通气量和脱吸时间等。当氯乙烯压力大于大气压时，VCM在疏松型树脂中吸附量和压力关系，试验时温度分别为30,40,50及60,相对应VCM饱和蒸气压P0m为0.46MPa,0.61MPa,0.79MPa,0.91MPa。不一样温度及不一样VCM实际压力Pm下所得数据全部能集中在该曲线上。经证实在较高压力下，吸附量和温度无关，而仅取决于压力值。当实际压力PM和饱和蒸汽压P0m之比达成1小时，极限吸附量为300mg/g，有些人将该临界点作为悬浮聚合转化率达成70%时，树脂内部孔隙或悬浮液中游离VCM液相开始消失理论依据。压力小于大气压时，VCM在疏松型树脂中吸附解吸和压力关系，试验时温度分别为50,70和90，相对应VCM饮和蒸汽压力为P0m为0.79MPa，1.23MPa,1.8MPa。可见，在较低压力下，温度和压力全部影响其吸附量，且吸附和解吸过程存在差异，当温度超出树脂玻璃化温度，吸附和解吸集中于同一直线上。可见温度对汽提效率起着很大作用。系统压力则依温度而改变，即温度愈高，压力也对应上升。二者关系靠近于该上饮和蒸汽压力，刀即全部塔板上汽提浆料全部是在沸腾状态下进行。当塔底温度低于100时，塔底压力呈微真空，当塔底温度高于100时，塔底压力呈微正压。为预防真空操作时空气中O2泄入回收系统，而影响VCM质量及安全原因，拟使整个塔均处于微正压操作。因为全塔压差为0.030.04MPa，为使塔顶也处于微正压操作，则塔底压力必需超出0.030.04MPa，此时塔底温度对应为108110.温度高对产品白度及热稳定性有一定影响，应依据实际情况进行调整。假如塔顶为控制负压，则更有利于VCM在浆料中解吸同时达成节汽目标。工业装置是在塔底直接喷入蒸汽作为加热能源，既达成浆料升温目标，又起到降低气相中VCM分压载气稀释作用，蒸汽和汽提出VCM混合后借助冷凝法进行分离。实践证实，蒸汽压力和流量波动均会造成汽提效率下降。汽提塔筛板工艺参数选择也是至关关键。因为PVC树脂含有较低玻璃化温度及热降解析出HCL热敏性特点，在汽提塔筛板设计上除了要选择合适开孔率，还要尤其注意树脂浆料在塔板上存在“死角”或堵塞可能，应尽可能使物料在全塔范围内停留时间均匀一致。停留时间在汽提塔中表现为平均停留时间，即全部塔板上浆料量除以浆料流量，通常平均停留时间以415min为宜。有工厂依据小孔传质效率高及大孔不易堵塞特点，选择大小孔径混合筛板结构。另外，树脂性能，浆料VCM含量及浆料流量均对浆料汽提过程有一定影响。VCM在树脂颗粒中扩散研究表明，其扩散速率关键取决于颗粒内部次级粒了尺寸，而和凝聚后外部颗粒直径无关，树脂颗粒形态，尤其是孔隙率大小对浆料汽提效率影响颇大，颗粒愈疏松，愈易于汽提，即在一样汽提操作条件下，所得产品氯乙烯残留量愈少