VCM生产基本工艺及特点.doc

VCM生产工艺
一、生产工艺分类：
VCM生产按生产工艺分有：电石法(天然气乙炔法)、联合法、氧氯化法和平衡氧氯化法。几种生产工艺相比，电石法和联合法具备能耗大、成本高、汞污染和电石渣严重等缺陷。平衡氧氯化法在生产过程中氯化氢是平衡，不需由外部进入，具备规模大、能耗低、经济效益好、有助于环保等长处，是当前世界上较先进和经济生产办法。
拥有氧氯化生产重要专利厂商有日本三井东压、德国HOECHST、EVC、SOLVAY、美国GEON、DOW、PPG等。
国内VCM生产始于1958年。采用平衡氧氯化法生产PVC总能力为87万t/a，其中上海天原氯碱股份有限责任公司(30万t/a)、齐鲁石化公司(23万t/a)、北京化工二厂股份公司(16万t/a)、渤海化工集团大沽化工厂(10万t/a)、锦化化工集团有限责任公司(8万t/a)等成为国内VCM和PVC生产大型骨干公司。
二、生产工艺特点：
本项目具备乙烯和氯气两种原料，将采用平衡氧氯化法工艺。
平衡氧氯化法生产VCM重要由直接氯化、氧氯化、EDC裂解和精馏、VCM精馏等某些构成。
1、直接氯化单元
乙烯与氯气在三氯化铁催化剂作用下反映生成二氯乙烷(EDC)，依照反映条件和EDC不同出料方式分为高温氯化和低温氯化二种技术。
⑴ 高温氯化
乙烯和氯气采用低压和90℃左右进行直接氯化反映。高温氯化生产特点是：EDC气相塔顶出料不带走催化剂，因此无需补加，也无需水洗脱铁和干燥，无废水产生；产品EDC纯度高，可不经精制直接去裂解；反映热移出以便、热效率高。局限性之处是所有与液体接触设备都需使用合金钢、不锈钢材料，投资较高。
⑵ 低温氯化
乙烯和氯气在50℃左右进行反映，EDC液相出料，反映生成热由较复杂外循环冷却器导出，EDC需经水洗除催化剂、碱洗和干燥，流程较长。低温氯化特点是消耗催化剂多，需经常补充，但新型氯化反映器则不存在催化剂补充问题。反映热不能运用，能耗大。有一定尾气损失，尾气中含氧必要用氮气稀释，导致氮气消耗增长。该法长处是设备构造简朴，采用碳钢制造，设备投资可以减少。当前，老式低温氯化技术已基本被裁减。

表一：高温氯化和低温氯化对比

高温氯化
低温氯化
反映条件
FeCl3催化剂、90℃
FeCl3催化剂、50℃
特点
1、EDC气相塔顶出料
2、催化剂无需补加
3、无需水洗脱铁和干燥，无废水产生
4、产品EDC纯度高，可不经精制直接去裂解
5、反映热移出以便、热效率高
6、所有与液体接触设备都需使用合金钢、不锈钢材料，投资较高
1、EDC液相出料
2、反映热由外循环冷却器导出
3、EDC需水洗、碱洗、干燥，流程长
4、消耗催化剂量大，需常补充
5、反映热不能运用，能耗大
6、有一定尾气损失，尾气中含氧必要用氮气稀释，导致氮气消耗增长
7、设备构造简朴，采用碳钢制造，设备投资减少
国内外使用状况
国外：三井东亚、GEON、HOECHST
国内：上海天原集团公司和齐鲁石化公司(三井东压技术)
北京化二股份有限公司和大沽化工厂
2、氧氯化单元
氧氯化反映是以乙烯、氯化氢和氧气为原料，在氯化铜催化剂作用下生产EDC。氧氯化单元重要技术核心是反映器型式和氧气来源。
⑴ 反映器型式
反映器有沸腾床反映器和固定床反映器两种。
① 沸腾床反映器
沸腾床反映器内有能除热内冷却盘管，反映器上部有旋风分离器，收集物料中夹带催化剂。操作时乙烯、氧气和氯化氢按一定比例同步加入到反映器中。
②固定床反映器
固定床反映器普通单台生产能力较小，多采用几台串联，但当前已可做很大，一台反映器可达75万t/a。氧气按不同比例分别通入反映器内，目是为了使反映远离爆炸极限范畴，同步可减少乙烯过氧化生成CO和CO2。
固定床和沸腾床氧氯化反映器各有优缺陷，因而在技术市场上份额基本持平。
表二：沸腾床反映器与固定床反映器对比

沸腾床反映器
固定床反映器
优缺陷
1单台反映器生产能力大、效率高、催化剂装卸以便，设备材质规定不高。
2床层温度分布均匀，因而副反映较少。传热效率高，反映热可及时移出，并可副产压力较高蒸汽。
3 由于采用循环系统，使得原料消耗低；并增大了反映器操作弹性。
4)反映器制造复杂，对操作规定高，开停车也不如固定床反映器以便。
5)物料返混较大，转化率较固定床稍低。

1操作以便，启动快，停车简便。操作负荷弹性大。
2 物料返混小，转化率高。
3因固定床存在反映热点，副反映相对较多。
4由于反映管内局部温度也许低于物料露点，因而反映器材质规定较高，制造费用高。阻力大，消耗动能高。但反映器使用寿命长。
5催化剂装卸劳动强度大，然而装卸间隔期长。
国内外使用状况

大沽化工厂
⑵纯氧氧化和空气氧化
按照氧气来源不同，分为纯氧氧化和空气氧化。两者比较如下：
表三 纯氧氧化和空气氧化比较

空气法
氧气法
氧来源
来源丰富、价格低廉
费用高
触媒消耗
一次投入量大
一次投入量小、反映效率高
设备投资
一次性投资少，不需空分装置，增长了尾气吸取解吸装置
需建空分装置,一次性投资略多
环境污染
排气量大，环境污染大
排气量小，可焚烧，有利环境
安全性
不如纯氧氧气法安全
在非爆炸反映气相构成下操作，较为安全
乙烯消耗
略高
可减少乙烯消耗
专业商
三井东压、GEON、PPG和HOECHST

3、EDC裂解单元
裂解单元重要设备是EDC裂解炉，各公司多采用单排或双排水平盘管式裂解炉。但EDC进料状态分二种，即气相或液相进料，气相进料能延长裂解炉操作周期，但需增长设备投资。物料先经气化、加热后进入裂解炉，现多采用蒸发器与裂解热回收相结合。由于裂解炉操作周期延长和热能有效运用效益不不大于增长设备投资，逐渐被各厂家接受。
VCM装置各单元工艺技术发展至今均已成熟可靠，技术上虽有差别，但也趋同，当前拥有VCM生产专利技术公司仍在延长设备运营时间、减少原料消耗、热能回收和提高单体质量等方面不断获得新进展。国内已经引进了直接氯化法中高温氯化和低温氯化；氧氯化中沸腾床和固定床反映器，氧气法和空气法工艺均有引进；在EDC裂解单元也引进了EDC气相和液相二种进料方式工艺。这些生产公司产品在国内有较好市场和效益。依照上述分析比较，本装置推荐采用高温直接氯化；沸腾床、纯氧氧氯化；EDC气相进料裂解工艺。
拥有上述工艺专利技术公司有美国GEON、日本三井东压、德国赫斯特、挪威海德鲁等公司。三井东压、GEON、赫斯特和EVC工艺技术比较如下：
表四 工艺技术比较

三井东压
GEON
赫斯特
EVC
直接氯化
工艺
高温氯化
高温氯化
高温氯化
高温氯化+小型低温氯化
出料方式
气相出料
气相出料
闪蒸气出料
气相出料
撤热方式
由气相出料带出，作为EDC高沸塔热源
由气相出料带出，直接进入EDC高沸塔
大某些依托反映液强制循环水冷撤热，别的由闪蒸汽带出
由气相出料带出，作为EDC高沸塔热源
反映热运用
绝大某些
绝大某些
少某些
绝大某些
产品解决
不需水洗、碱洗
不需水洗、碱洗
不需水洗、碱洗
不需水洗、碱洗
氧氯化
反映器型式
沸腾床单台
沸腾床单台
沸腾床单台
固定床三台串联
材质
304SS
碳钢
碳钢
镍管/钢
氧源
纯氧
纯氧
纯氧
纯氧
催化剂耗量
0.02kg/t VCM

0.05kg/t VCM

催化剂补充
定期补充、装卸容易
定期补充、装卸容易
定期补充、装卸容易
2-4年更换、装卸困难
氯化氢加氢技术
有加氢技术，但不推荐
有加氢
有加氢
无加氢
裂解
裂解炉型式
水平多管炉
水平多管炉
水平多管炉
水平多管炉
裂解炉材质
347SUS
347SUS
347SUS
347SUS
进料状态
液相、气相带热回收均有任选
液相、气相带热回收均有任选
气相进料，带热回收
气相进料，热回收可选
裂解率
55%
55%
60%
60%
二氯乙烷精馏
精馏塔数
四塔（不平衡氯化法时为五塔）
三塔
三塔
三塔加一蒸发罐
直接氯化反映热运用
间接换热，用于EDC高沸塔
直接氯化产品直接进入EDC高沸塔
直接氯化产品直接进入EDC高沸塔
直接氯化产品直接进入EDC高沸塔
氯乙烯精制
精馏塔数
三塔，VCM汽提塔产品碱洗、产品VCM经固碱干燥
三塔，VCM汽提塔产物经干燥器解决
三塔，VCM汽提塔产物返回HCl塔
二塔，VCM产品用固碱干燥
产品质量
VCM≥99.99wt%
VCM≥99.97wt%
VCM≥99.98wt%
VCM≥99.98wt%
三、技术来源：
国内在引进基本上，进行了大量消化吸取工作，同步在多方面进行了技术攻关。本项目VCM装置采用购买工艺包、少量核心设备及DCS控制系统，设备绝大某些国产化。VCM装置工艺生产流程重要由：直接氯化、氧氯化、EDC裂解、EDC精馏和VCM精馏等几种某些构成。其中EDC裂解工序采用两个系列，别的各工序均采用一种系列。。
VCM装置由国内自行工程设计和采购设备。国外各技术相差不大，VCM可考虑美国GEON公司或德国HOECHST公司技术。