PVC生产工艺简介课件.ppt

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1、,00000000,两种工艺的物料流程,电石法PVC工艺生产成本,电石法PVC生产成本构成电石消耗氯化钠消耗电耗一次水消耗触媒消耗其它乙二醇、氯化钙、引发剂、分散剂、终止剂等辅材消耗,电石法PVC工艺生产成本,电石消耗计算,PVC产量M=m*q/24.04*x1*x2*x3*0.0625*x4*x5电石消耗=m/M,我厂电石法PVC工艺岗位流程图,一、乙炔工艺破碎工艺,0000000000,岗位任务：将采购进的原料电石经过粗破碎机、细破碎机破碎，生产出粒度合格的电石，经皮带机运送到料仓，供乙炔发生岗位使用。工作原理：利用电机带动破碎机运转，破碎机的固定颚板和活动颚板通过挤压将电石破碎到适宜粒度

2、。,一、乙炔工艺破碎工艺,方框流程图,新粗破机,一、乙炔工艺破碎工艺,工艺流程图,一、乙炔工艺破碎工艺,主要设备和关键控制点,二、乙炔工艺发生工艺,工序任务,保证发生器温度和压力在指标范围内，将粒度合格的电石颗粒加入发生器，与水进行反应，生成乙炔气送往下工序，并通过水和渣浆将热量和废料排走。,二、乙炔工艺发生工艺,工作原理,主反应式如下：CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2副反应式：CaO+2H2OCa(OH)2CaS+2H2OCa(OH)2+H2SCa3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3Ca3N2+6H2O3Ca(OH)2+2NH3Ca2Si+4H2O2Ca(OH)2+SiH4C

3、a3As2+6H2O3Ca(OH)2+2AsH3,二、乙炔工艺发生工艺,方框流程图,二、乙炔工艺发生工艺,工艺流程图,二、乙炔工艺发生工艺,主要设备,图1 乙炔发生器,相关参数：最高工作压力：0.015MPa最高工作温度：90物料名称：电石、水、乙炔、水蒸气物料特征：易燃易爆，中度危害全容积：48m3搅拌功率：5kW搅拌轴转数：1.52转/分,1.搅拌轴 2.人孔 3.溢流口 4.耙臂 5.括板 6.挡板7.溢流口 8.排渣口 9.电石入口 10.乙炔出口 11.气相平衡管,二、乙炔工艺清净工艺,乙炔气从正水封进入水洗塔和冷却塔进行洗涤冷却，冷却后的乙炔气一路进气柜，一路经水环泵加压后进入第一

4、清净塔，第二清净塔。乙炔在1#和2#清净塔与次氯酸钠逆流接触，除去气体中的硫、磷杂质。经清净后乙炔气呈酸性，进入中和塔被碱液中和，中和塔出来的乙炔气纯度达到98.5%以上，经过冷却器冷却后，送往转化工序。,工序任务：,清净原理：利用次氯酸钠将杂质气氧化，反应式如下：4NaClO+H2SH2SO4+4NaCl4NaClO+PH3H3PO4+4NaCl4NaClO+AsH3H3AsO4+4NaCl中和原理：利用1015%NaOH溶液将酸雾洗脱，反应式如下：2NaOH+H2SO4Na2SO4+2H2O3NaOH+H3PO4Na3PO4+3H2O3NaOH+H3AsO4Na3AsO4+3H2O,乙炔工

5、艺清净工艺,工艺原理,二、乙炔工艺清净工艺,工艺流程图,二、乙炔工艺清净工艺,主要设备,设备参数：设计压力：0.088MPa（水洗塔0.055MPa）工作压力：0.08MPa（水洗塔0.05MPa）设计温度:40（水洗塔90）工作温度:40（水洗塔90）物料名称:次钠、碱液或一次水、乙炔全容积：25 m3衬里层材料：橡胶衬里层厚度：6mm 1.乙炔进口 2.集液盘 3.栅板 4.液体分配盘 5.次钠进口 6.人孔7.液位计 8.乙炔出口 9.手孔,填料塔,二、乙炔工艺配制工艺,工序任务,将电解送过来的浓次钠进入浓次钠储槽，由浓次钠泵打到浓次钠高位槽，通过文丘里反应器用水进行配制，通过加入适量的

6、一次水和盐酸来控制次钠的有效氯在0.0650.12%之间，PH值为78。用次钠泵打入次钠高位槽，经过高位槽用次钠循环泵打入各清净塔。,二、乙炔工艺配制工艺,工艺流程图,二、乙炔工艺配制工艺,主要设备,文丘里反应器,设计压力：常压工作压力：常压设计温度：常温设计温度：常温主要受压元件：PVC1.一次水入口2.酸入口3.浓次钠入口,二、乙炔工艺,关键控制点,电石粒度：1550mm发生器温度：8090（正常生产时）发生压力：315kPa乙炔纯度：98.5%，不含S、P（硝酸银试纸 不变色）次钠有效氯：0.0650.12%次钠pH：78加料：每斗分析C2H21%,三、乙炔工艺压滤工艺,岗位任务：压滤岗

7、位将经过沉降的渣浆用压滤机压滤，进行固液分离，清液部分冷却回收使用，电石渣外运。同时将电石渣外送电厂和污水站，平衡沉降池浓度和清液使用，避免漫液。,关键控制点：沉降池搅拌电流：5.8A干渣含水：35%清液温度：50沉降池浓度：24%,三、乙炔工艺物料衡算,假设电石含CaC280%，CaO10%，其它杂质10%，发气量300m3/t，乙炔收率0.95，以1t投入生产为例。产热量：CaC2反应放热：Q1=11060.8/64129.6=1620000kJ CaO反应放热：Q2=11060.1/5663.56=99300kJ传热量：乙炔吸热量：Q3=1300/24.040.95261.84885=4

8、8400kJ水蒸汽吸热量：Q4=0.58/(1.083-0.58)308/26100040.8=557700kJ干渣吸热量：Q5=(800/64+100/56)74+100 1.08755=69200kJ反应消耗水：0.8/64 36+0.1/56 18=0.482t散热需补水：（1620+99.3-48.4-557.7-69.2）/4.182/55=4.539t渣浆含固量：1.157/（4.539+1.157）=20.31%1t电石产生压滤干渣：1.157/0.65=1.78,四、VCM工艺二合一工艺,岗位任务：调节氢气与氯气配比，将氯气和氢气在二合一炉灯头燃烧，生产出合格的氯化氢，经冷却降

9、温后送至转化，供合成转化岗位使用。转化岗位不使用氯化氢时，合成的氯化氢经冷却后用稀酸吸收生成盐酸。,四、VCM工艺二合一工艺,反应原理：氢气和氯气只有在加热、明亮的光线照射下或触媒的存在的条件下，才会迅速反应生产氯化氢，其主反应式为：H2+Cl2 2HCl+44.126kJ/mol 副反应：2H2+O2 2H2O 2Fe+3Cl2 2FeCl3 Fe+2HCl FeCl2,四、VCM工艺二合一工艺,HCl合成方框流程图,四、VCM工艺二合一工艺,HCl合成方框流程图,尾气吸收塔,四、VCM工艺二合一工艺,主要设备合成炉的关键参数,设备内 夹套内最高工作压力:0.08MPa 0.35MPa设计压

10、力：0.22MPa 0.375 MPa耐压试验压力：0.275 MPa 0.47 MPa换热面积：27m2全容积：15.5m 3材质：碳钢,四、VCM工艺二合一工艺,关键控制点H2:Cl2（体积比）：（1.051.1）:1氯化氢纯度：9095%（无游离氯）合成炉出口温度：400600氢中含氧：00.4%（体积分数）块冷进口温度：110180,五、VCM工艺冷冻工艺,岗位任务：通过冰机制取-35冷媒水供精馏尾气冷凝器、转化脱水 通过冰机制取0冷媒水供转化（净化系统、机前冷、酸冷却器）、聚合（挡板水、夹套水、CN1Fa、b、聚合助剂冷却器）、乙炔（冷凝器、水环泵水冷器）、精馏（成品冷凝器、全凝器、

11、高塔顶、低塔顶、残塔冷凝器）。保证各用水岗位的用循环水量，控制水温，适时倒泵，观察各泵运转情况，保证水质。,五、VCM工艺冷冻工艺,冷冻水制取工作原理及流程：通过螺杆式压缩机将气态制冷剂压缩为高压气体，再在冷凝器中经过循环水将气态制冷剂冷凝为液态，最后在蒸发器内制冷剂和载冷剂进行换热，制冷剂蒸发带走热量，通过控制蒸发压力，将载冷剂冷却到合格温度外送。循环水工作原理及流程：从各用户来的循环水在凉水塔内经喷头喷成雾状水，经凉水塔风机抽起空气带走循环水的热量，回到循环水池内，被冷却后的循环水，经泵加压后，送往各用户。如此往复循环。,五、VCM工艺冷冻工艺,主要物料和设备,主要物料：乙二醇溶液、氯化钙

12、溶液、冷冻机油、NH3（-33.5）、R22（二氟一氯甲烷、-40.82）主要设备：螺杆式压缩机、油气分离器、油冷却器、冷凝器、蒸发器、气液分离器,油气分离器,六、VCM工艺转化工艺,岗位任务：通过四个工序合成并处理得到一定纯度的高压氯乙烯气体,脱水工序：将氯化氢和乙炔按照1.051.1：1的分子配比进行混合，通过冷冻盐水降温和酸捕脱水至0.07%，再预热至7080 送往转化工序；转化工序：控制转化器反应温度110180，得到纯度高于84%的氯乙烯气体，除汞后送往净化系统；净化系统：气体降温并脱除CO2和HCl等杂质气；压缩系统：将冷却脱水后的VC气体压缩至0.6MPa左右，送往精镏岗位。,六

13、、VCM工艺转化工艺,工艺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：反应机理为：乙炔先与氯化汞加成形成氯乙烯氯汞 此中间物不稳定遇氯化氢即分解生成氯乙烯,转化主要副反应：C2H2+H2O CH3CHOC2H3Cl+HCl C2H4Cl2触媒中毒副反应：HgCl2+H2S HgS+2HCl3HgCl2+PH3(HgCl)3P+3HCl混合器过氯副反应：Cl2+C2H2 C2HCl+HCl压缩机局部温度高分解反应：C2H4Cl2 C2H3Cl+HCl,六、VCM工艺转化工艺,转化岗位方框流程图,六、VCM工艺转化工艺,六、VCM工艺转化工艺,主要设

14、备一,酸雾捕集器,工作容积 19m3 换热面积 20 夹 套 罐 内设计压力 0.55MPa 0.088MPa工作压力 0.5MPa 0.08MPa设计温度-35-35工作温度-35-14物 料 冷冻盐水 乙炔、氯化氢,六、VCM工艺转化工艺,关键设备参数二,换热面积 591m2 壳程 管程设计压力：0.55 MPa0.08 MPa工作压力：0.5 MPa 0.05 MPa设计温度：100150工作温度：9099100185物料名称：热水 氯乙烯 氯化 汞 活性炭,关键控制点,六、VCM工艺转化工艺,分子比C2H2:HCl=1:1.051.12#石墨冷凝器 气相出口-12-16转化器前混合器含

15、水00.07%(抽查)混合器温度042、45报警50紧停合成反应温度110180（新触媒温度0150）配碱浓度NaOH 815%换碱浓度NaOH 05%Na2CO3810%(冬天510%)气柜含氧:1%气柜含乙炔：3%压缩机进口压力：14kPa,六、VCM工艺精镏工艺,由压缩机来的0.50.7MPa的粗氯乙烯气体经冷凝液化形成液态粗单体至粗单体贮槽。粗单体经精馏低塔和精馏高塔分别分离除去低沸物和高沸物后，冷凝成纯度99.99%精单体，至精单体贮槽供聚合使用。,岗位任务,三、转化工艺转化率计算,三、转化工艺转化率计算,七、VCM工艺精镏工艺,工作原理 液体混合物的精馏过程，是一个传质传热的过程，

16、其分离效果基于组成混合物的不同物质具有不同的挥发度，即不同物质在相同压力下具有不同的蒸汽压和不同的沸点，利用恒压不同温度下各物质在气相里的组成和液相里的组成之差异来使各物质相互分离的过程。精馏过程必须依靠以下两个条件：由塔底加热釜（或称再沸器）使物料产生上升的蒸汽；由塔顶冷凝器使部分蒸汽冷凝为向下流的液体（又称回流）。,精馏流程方框图,气相,七、VCM工艺精镏工艺,关键设备参数,七、VCM工艺精镏工艺,名称：低沸塔介质：氯乙烯容积：3.5m3 设计压力：0.65MPa最高工作压力：0.6MPa 设计温度：40,关键控制点,七、VCM工艺精镏工艺,精单体质量：VC99.95%液相乙炔5ppm 气

17、相乙炔20ppm 1,1-二氯乙烷30ppm 粗VC贮槽液面：4070%低塔釜温：3545低塔顶温度：1538 高塔釜温：2535 精单贮槽液位:80%尾排VC含量：2%,八、PVC工艺,岗位任务1.1 聚合岗位 将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颗料中残留的氯乙烯后送往离心干燥岗位，同时将氯乙烯回收。1.2 离心干燥岗位 将聚合岗位送来的PVC浆料经离心干燥后送入包装岗位。1.3 包装岗位 将离心干燥岗位送来的PVC颗料按包装要求包装，并分批次将PVC堆放

18、到PVC成品库。,工艺原理 聚合方法悬浮聚合（80%的PVC采用悬浮聚合法，其他方法有本体聚合、乳液聚合等）单体以液滴状悬浮于水中的聚合，体系主要由单体、引发剂、水和分散剂四组分组成。溶解有引发剂的单体在强烈搅拌下，以小液滴状态悬浮分散于水中进行聚合。在机理上，PVC的聚合度仅仅取决于温度，因此温度的控制十分重要(0.2)，一般采用夹套冷却的方式，同时引发体系有平缓的聚合速度，聚合釜有良好的传热性能。VCM的转化率取决于反应时间。,八、PVC工艺,工艺原理 氯乙烯在一定的温度、压力下，加入适量的助剂，分如下几步进行反应：链引发，链增长，链转移，链终止，生成聚氯乙烯。链引发：引发剂分子受热使弱键

19、断裂而分解出初级游离基；链增长：活泼自由基与单体反应产生单体自由基，进一步与其他氯乙烯分子作用；链转移及链终止：a.向单体链转移形成端基双键聚氯乙烯；b.向高聚物链转移形成支链或交联聚氯乙烯；c.偶合链终止形成“尾尾相连”聚氯乙烯。d.歧化终止形成端基双键聚氯乙烯。,八、PVC工艺,八、PVC工艺,链引发：自由基产生,八、PVC工艺,热均裂,光 照 氧化还原反应 高能粒子辐射,链增长：自由基加成反应,八、PVC工艺,八、PVC工艺,链转移：自由基转移反应向单体,八、PVC工艺,链转移：自由基转移反应向高聚物,链终止：自由基偶合反应,八、PVC工艺,链终止：自由基歧化反应,八、PVC工艺,总反应

20、：,八、PVC工艺,大多数聚氯乙烯为直链，但由于向高聚物发生链转移，形成支链或交联聚氯乙烯。,配方设定 涂壁 涂后冲洗 加缓冲剂 加水和单体 混合调整 加88%分散剂 混合调整 加72.5%分散剂 混合调整 加引发剂 反应监测 终止反应 出料 回收 汽提 回收 离心干燥,PVC悬浮聚合工艺方框流程图,八、PVC工艺,重要设备参数,八、PVC工艺,关键控制点：新鲜氯乙烯纯度 99.95%（重量）HCl 1ppm乙炔 5ppm（活泼链转移剂）1.1二氯乙烷 30ppm（活泼链转移剂）氯甲烷 80ppm（活泼链转移剂）乙醛 50ppm（活泼链转移剂）聚合反应温度 574,八、PVC工艺,自由基聚合反应特征,只有链增长反应才使聚合度增加。无中间体，体系中只有单体和聚合物组成。延长反应时间主要提高转化率，对分子量影响较小，凝胶效应将使分子量增加。链转移的活化能要大于链增长的反应的活化能，温度增加，链转移的常数增加，平均聚合度降低。,八、PVC工艺,0000000000,第三部分,PVC工艺主要控制指标,祝大家学习愉快,