1、氯乙烯的制備【精選文檔】 氯乙烯單體的制備 培訓教材 第一章 氯乙烯安全生產(chǎn)基礎(chǔ)知識一、氯乙烯工序的任務二、反應基本原理三、產(chǎn)品說明四、工藝流程簡述5、 工藝流程方框圖六、生產(chǎn)中原輔材料和成品的性質(zhì)第二章 工藝流程第一部分 混合脫水和合成系統(tǒng) 一 混合脫水系統(tǒng)2、 氯乙烯的合成系統(tǒng)三、氯乙烯合成對原料氣的要求四、氯乙烯合成反應條件的選擇五 混脫和合成系統(tǒng)工藝流程方框圖 第二部分 粗氯乙烯的凈化和壓縮一、凈化的目的二、凈化原理水洗和堿洗三、鹽酸脫吸四、 粗氯乙烯的壓縮五、 粗氯乙烯的凈化和壓縮系統(tǒng)工藝流程方框圖第三部分 氯乙烯的精餾一、精餾的目的和方法二、精餾的一般原理三、精餾操作的影響因素四、

2、 單體質(zhì)量對聚合的影響五、先除低沸物后除高沸物精餾工藝的優(yōu)點六. 氯乙烯精餾系統(tǒng)工藝流程方框圖第四部分 精餾尾氣變壓吸附回收一. 工藝原理 二、吸附平衡 三、工藝生產(chǎn)過程 四、變壓吸附部分操作條件表 第五部分 氯乙烯的貯存及輸送 第三章、 安全技術(shù)措施：氯乙烯的制備培訓教材第一章 氯乙烯安全生產(chǎn)基礎(chǔ)知識一、氯乙烯工序的任務 本工段的生產(chǎn)任務是將精制后的乙炔氣(純度98.5)、與氯化氫工段送來的氯化氫氣體(純度93%）按一定量配比(1：1。05)混合,經(jīng)混合脫水、預熱后進入裝有氯化高汞觸媒的轉(zhuǎn)化器合成粗氯乙烯氣體，并經(jīng)水洗、堿洗、加壓、精餾制得純度達99.9以上的合格氯乙烯單體，供聚合聚氯乙烯樹

3、脂使用.二、反應基本原理HCL+CHCHCH2CHCL+124。6KJ/mol氯乙烯的物化性質(zhì):氯乙烯在常溫、常壓下是比空氣重一倍的微溶于水的無色氣體，帶有一種麻醉性的芳香氣味。氯乙烯分子式是C2H3CL，分子量62.51。主要參數(shù)：沸點：-13。9 凝固點:159爆炸范圍(空氣中）3。632%（體積含量）爆炸范圍（氧氣中)470(體積含量）沖N2或CO2可縮小其爆炸濃度范圍.純的氯乙烯氣體加壓到0.5MPa時,可用工業(yè)水冷卻得到比水略輕的液體氯乙烯。液態(tài)氯乙烯無論從設備或從管道向外泄漏,都是極其危險的,一方面它遇到外界火源會爆炸起火，另外，由于它是一種高絕緣性液體，在壓力下快速噴射，就會產(chǎn)生

4、靜電積聚而自發(fā)起火爆炸。因此，輸送液態(tài)氯乙烯時宜選用低流速（一般3m/s)，并將設備與管道進行防靜電接地.+三、產(chǎn)品說明1、產(chǎn)品名稱: 氯乙烯 分子式: C2H3ClH Cl 結(jié)構(gòu)式： C = C H H 2、主要物理、化學性質(zhì)：氯乙烯分子量：62。5，常溫常壓下是一種無色有乙醚香味的氣體.冷凝點為13。9 ,凝固點為 159。7 ,氣體溫度越高,密度越小。氯乙烯氣體易燃易爆，且較高濃度時能引起人體急性中毒.氯乙烯含有氯原子和雙鍵,能進行多種化學反應.四、工藝流程簡述 自乙炔工段來的乙炔氣經(jīng)阻火器進入混合器，自氯化氫工段來的氯化氫氣經(jīng)氯化氫冷卻器分離部分酸液后也進入混合器，兩種氣體混合后,經(jīng)過

5、1級石墨冷卻器、2 級 石墨冷卻器,用35 冷凍鹽水冷卻脫水后，再依次進入1級酸霧過濾器、2級酸霧過濾器充分進行脫水，然后分別經(jīng)過熱水、蒸汽預熱器進入轉(zhuǎn)化器，在觸媒的作用下生成粗氯乙烯氣體。 粗氯乙烯氣體經(jīng)過脫汞器進入合成氣冷卻器冷卻,由活性炭吸附氣體中夾帶的氯化汞升華物，再經(jīng)過鹽酸組合吸收塔除掉過量的氯化氫氣體和回收鹽酸,然后經(jīng)過堿洗塔，用氫氧化鈉除去粗氯乙烯氣體中殘余的氯化氫和二氧化碳，進入機前預冷器、機前除霧器冷卻脫水，然后去氯乙烯壓縮機進行加壓，氯乙烯氣柜作為緩沖設備.氯乙烯壓縮機將氣體壓縮至0。65MPa，經(jīng)過機后冷卻器冷卻降溫后送分餾崗位精制。 經(jīng)壓縮后的粗氯乙烯氣體經(jīng)單體空冷管冷

6、卻送入全凝器,經(jīng)7 冷凍鹽水冷卻，冷凝下來的液體氯乙烯經(jīng)水分離器分離水份后,進入低沸塔,通過塔板、塔釜再沸器、塔頂冷凝器進行低沸點物的分離.被分離出的低沸點物從塔頂出來和全凝器內(nèi)未冷凝的氣體匯合，進入三臺串聯(lián)的尾氣冷凝器，用35 冷凍鹽水冷卻，回收部分氯乙烯后不凝氣體去尾氣變壓吸附系統(tǒng)。尾氣冷凝液流入水分離器。 被除去低沸物的氯乙烯從低沸塔底部加入高沸塔，進行高沸點物的分離，被分離出高沸點物的氯乙烯氣體經(jīng)高沸塔頂冷凝器進入成品冷凝器,用7 冷凍鹽水冷凝后進入單體中間槽貯存，經(jīng)泵打入球形儲罐。高沸塔底的高沸物排至高沸物貯槽，經(jīng)熱水加熱回收部分氯乙烯后排至二氯乙烷貯槽。五、工藝流程方框圖 +7水混

7、合器氯化氫冷卻器 HCL -35水 -35水二級石墨冷卻器一級石墨冷卻器乙炔冷卻器 C2H2 蒸汽預熱器熱水預熱器二級酸霧過濾器一級酸霧過濾器 生產(chǎn)水 鹽酸組合吸收塔合成氣冷卻器除汞器后轉(zhuǎn)化器前轉(zhuǎn)化器 合成氣 單體空冷器機后冷卻器壓縮機機前除霧器機前冷卻器 +7水 堿洗塔 +7水 +7水高沸塔高沸塔塔頂冷凝器低沸塔 水分離器全凝器 球形儲罐單體中間槽成品冷凝器塔頂冷凝器六、生產(chǎn)中原輔材料和成品的性質(zhì)本工段是利用乙炔和氯化氫兩種氣體為原料，在氯化汞觸媒的作用下合成氯乙烯、副產(chǎn)品二氯乙烷。這些物質(zhì)均具有易燃、易爆、毒害及刺激性，所以在生產(chǎn)中操作工必須遵守安全操作和掌握防護技術(shù)。1 原輔材料的性質(zhì)1

8、、乙炔:當溫度超過550,即能發(fā)生爆炸;當溫度低于550,但接觸氧化銀或氧化銅時也能發(fā)生爆炸。乙炔與空氣的混合爆炸范圍在2。381%之間；當乙炔含量在13%時爆炸危險性最大。乙炔毒性不甚劇烈，允許安全濃度為0.5ml / L以下，乙炔氣中毒后,先是興奮,有不安、幻想、哭等現(xiàn)象，興奮后則有沉睡、嘔吐、發(fā)呆等癥狀.2、氯化氫：是一種刺激性很強的氣體，對皮膚粘膜及角膜有強烈的刺激性，急性中毒時,有食欲減退、頭痛、失眠、眼膜發(fā)炎等癥狀,在空氣中濃度達5時能使人頭昏。在含氯化氫濃度2040%空氣中停留十分鐘后，將危及生命。3、氯化汞觸煤:對消化器官、分泌器官及粘膜等有劇烈危害，如空氣中含二氯化汞粉塵,則

9、易發(fā)生慢性汞中毒，二氯化汞內(nèi)服致命含量為0。10.5g 。4、二氯乙烷：氯乙烯反應副產(chǎn)物,為易燃、易爆物質(zhì)，在常溫下為液體，與空氣混合后爆炸范圍為5.815。6,空氣中允許濃度為0。05mg/l。5、燒堿：液體苛性鈉，有強烈的腐蝕性，淡堿液對皮膚有滑膩之感,濃堿會灼傷皮膚，如接觸應速用水沖洗。、成品VCM的性質(zhì)：氯乙烯比空氣重，當與空氣混合濃度在422范圍內(nèi)遇明火即發(fā)生爆炸。人在1%濃度環(huán)境中停留3060分鐘，對生命有危險；如遇中毒立即將人抬到戶外空氣新鮮處,冬季在室內(nèi)通風處，打開窗戶施行人工呼吸，使之恢復呼吸，轉(zhuǎn)送入醫(yī)院.第二章 工藝流程第一部分 混合脫水和合成系統(tǒng) 一、 混合脫水系統(tǒng)1。混

10、合脫水的目的原料氣C2H2和HCL的水分必須盡量除去，因為原料氣中水分的存在,容易溶解HCL形成鹽酸，嚴重腐蝕轉(zhuǎn)化器。特別嚴重時可以使列管發(fā)生穿漏，被迫停工檢修，使生產(chǎn)受損失.水分的存在易使轉(zhuǎn)化器的催化劑結(jié)塊,降低催化劑的活性，還導致整個轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的阻力增加，氣流分布不均勻.局部地方由于反應特別劇烈發(fā)生過熱，使HgCL2升華加劇,催化劑活性迅速降低，并且波動大，不易控制。水分的存在還容易發(fā)生副反應,如：C2H2H2OCH3CHO（乙醛)乙醛在精制中不易除去,于是成為VCM中的雜質(zhì),對聚合反應有一定的影響，同時由于生成乙醛,一部分乙炔原料被消耗，VCM的收率降低.乙炔和氯化氫原料氣的含水量應在0。

11、06%以下.2. 混合脫水的原理利用冷凍方法混合脫水，是利用鹽酸冰點低,鹽酸上水蒸汽分壓低的原理，將混合氣體冷凍脫酸,以降低混合氣體中水蒸氣分壓來降低氣相中水含量,達到進一步降低混合氣體中的水分至所需要的工藝指標.在乙炔與氯化氫混合冷凍脫水工藝中，由于原料氣中水分溶解HCL后,鹽酸濃度高達40左右，混合氣體的含水量取決于該溫度下的40%鹽酸溶液上的蒸氣分壓，混合氣溫度越低，水分含量也越小.在混合冷凍脫水過程中，冷凝的40鹽酸，除少量是以液膜狀自石墨冷卻器列管內(nèi)壁流出外，大部分呈極微小的“酸霧”（直徑在幾微米以下)懸浮于混合氣流中，形成“氣溶膠"，用一般氣液相分離設備是捕捉不到的,而采

12、用浸漬35%憎水性有機硅樹脂的510um的 玻璃棉，可以將其大部分分離下來。3。工藝條件的選擇 冷凍混合脫水關(guān)鍵是溫度的控制,溫度高混合氣體含水分達不 到工藝要求，會腐蝕碳鋼設備和管道，還會在轉(zhuǎn)化器內(nèi)同乙炔反應生成乙醛類的縮合物（黏稠狀），使觸媒結(jié)塊堵塞轉(zhuǎn)化器列管，部分觸媒失去作用,轉(zhuǎn)化系統(tǒng)阻力增大;溫度太低，低于濃鹽酸的冰點（-18）,則鹽酸結(jié)冰，該冰塞堵塞設備管道，系統(tǒng)阻力增大、流量下降,嚴重時流量將為零，無法繼續(xù)生產(chǎn).因此，混合脫水二級石墨冷卻器出口的氣體溫度必須穩(wěn)定控制在（14±2)范圍內(nèi)。經(jīng)混合脫水后的混合氣體溫度很低,需要在與預熱器中加熱到7080后才能進入轉(zhuǎn)化器進行反應

13、。這是因為混合氣體加熱后，使未除凈的霧滴全部氣化，可以降低氯化氫對碳鋼的腐蝕性，氣體溫度接近轉(zhuǎn)化溫度有利于提高轉(zhuǎn)化反應的效率。 二、氯乙烯的合成系統(tǒng)一定純度的乙炔氣體和氯化氫氣體按照1:（1.05-1。07）的比例混合后，在氯化高汞觸媒的作用下，在100180溫度下反應生成氯乙烯，乙炔與氯化氫在升汞催化劑存在下的氣相加成反應式：HCL+CHCHCH2CHCL+124。6KJ/mol氯乙烯的合成在轉(zhuǎn)化器中完成，轉(zhuǎn)化器列管中裝填有吸附HgCL2催化劑的觸媒,使乙炔和氯化氫在一定的溫度下合成轉(zhuǎn)化為氯乙烯。在合成反應中還有少量的副反應的發(fā)生乙炔與氯化氫加成反應生成二氯乙烷:C2H2+HCLC2H4CL

14、2副反應是我們所不希望的，既消耗掉寶貴的原料乙炔，又給氯乙烯精餾增加了負荷,其關(guān)鍵是催化劑的選擇、摩爾比、反應熱的及時移出和反應溫度的控制。1。催化劑 是一種能改變化學反應速度，而本身的組成、質(zhì)量和化學性質(zhì)在反應前后保持不變的物質(zhì)。每一種催化劑必須在一個合適的溫度范圍內(nèi),才能發(fā)揮出最大催化效力。升汞又叫氯化高汞，它在常溫下是白色的結(jié)晶粉末，分子式HgCL2.純的升汞粉末對氯乙烯合成反應并無活性，而吸附于活性炭表面上的氯化高汞分子,由于與碳的相互作用，對該反應有優(yōu)異的活性和選擇性，是迄今為止該反應最理想的氯化汞催化劑。氯化汞催化劑制造宜選用試劑級升汞,其純度要求99.在氯乙烯生產(chǎn)中,HgCL2催

15、化劑由于反應物中的某些雜質(zhì)（如CO、H2S等）存在，可以使催化劑中毒,使催化劑活性降低或者完全失去活性。現(xiàn)國內(nèi)大部分廠家氯乙烯合成使用的氯化汞催化劑,以活性炭為載體，浸漬吸附10。5%12。5左右的升汞而制成的，其含汞量系指升汞10.512.5份，活性炭100份而言。2 活性炭 用作氯化汞催化劑載體的活性炭,通常由低灰分的煤加工制成,并經(jīng)750950高溫水蒸氣活化，以氧化(或稱“燒掉")成型后碳粒內(nèi)部的揮發(fā)組分,使之形成許多微細的“孔穴"和“通道” 因此，活性炭具有非常大的表面積，每克就包含有8001000m2的表面積,常稱為活性炭的比表面積。活性炭的這種性質(zhì),使它具有優(yōu)異

16、的吸附性能，被廣泛地應用于氣體或液體中微量元素的吸附分離過程:制造各種有毒有害氣體的防毒面具，以及催化劑的載體.作為氯乙烯氯化汞催化劑載體的活性炭，其內(nèi)部“通道”為10um左右的微孔型。用于氯化汞催化劑制造的活性炭規(guī)格：顆粒尺寸:顆粒直徑3mm，長46mm機械強度：90%比表面積：8001000m2/g含水分：1三、氯乙烯合成對原料氣的要求1.氯乙烯合成對原料C2H2的要求氯乙烯合成對原料乙炔的純度和雜質(zhì)含量有嚴格的要求：A純度 純度要求98。5因純度低使CO2等惰性氣體增多，不但降低合成的轉(zhuǎn)化率，還將使分餾系統(tǒng)的冷凝器傳熱系數(shù)顯著下降,尾氣放空量增加，從而降低分餾的收率.B.硫、磷含量 硫、

17、磷含量要求AgNO3試紙不變色。乙炔中雜質(zhì)如PH3、H2S等均能與汞催化劑發(fā)生不可逆的吸附，使催化劑中毒,降低催化劑使用壽命.HgCL2+H2SHgS+2HCL3HgCL2+PH3（HgCL）3P+3HCLC。水分 含水要求0。06%乙炔氣中含水過高易與氯化氫形成鹽酸，使轉(zhuǎn)化器設備及管線受到嚴重腐蝕，腐蝕的產(chǎn)物FeCL3、FeCL2結(jié)晶體還會堵塞管線,威脅安全生產(chǎn).水分還易使催化劑結(jié)塊，降低催化劑活性,導致轉(zhuǎn)化器阻力上升,流量提不上。此外，水分還易與乙炔反應生成對聚合有害的雜質(zhì)乙醛:C2H2+H2OCH3CHO水分的存在,還能與乙炔和升汞生成有機配合物，后者覆蓋于催化劑表面，使催化劑活性降低.

18、2。氯乙烯合成對原料氯化氫的要求A.純度 純度要求93%HCL氣體中夾帶的H2等惰性氣體,將會在冷凝器的內(nèi)表面形成一層薄薄的氣膜,妨礙VCM的換熱液化.為克服傳熱不良的問題,要保證尾凝器有足夠的換熱面積，盡可能地提高HCL的純度。B。游離氯 游離氯要求0。002由于氯化氫合成中的氫、氯配比不當或壓力波動，使合成氯化氫中含有游離氯，其與乙炔氣在混合器混合后即發(fā)生激烈反應，生成氯乙炔并放出大量熱量,促使混合氣體瞬時膨脹,易在混合脫水的石墨冷凝器等薄弱環(huán)節(jié)處爆炸,破壞性很大,因此必須嚴格控制.一般借游離氯自動測定儀或檢測混合器出口氣相溫度,當超過50時即緊急停車。正常生成中，應嚴格控制氯化氫中無游離

19、氯檢出。C。含O2 含O2要求0。5原料氣HCL中含氧較高時影響生產(chǎn)安全，特別在轉(zhuǎn)化率差，放空尾氣中乙炔含量較高時，氧濃度也顯著濃縮,威脅更大.在高溫下氧能與活性炭反應生成CO和CO2，如：轉(zhuǎn)化器或除汞器內(nèi)活性炭,均能參與氧化反應。此外,O2在分餾系統(tǒng)中還能與VCM反應生成氯乙烯的過氧化物。當其與分餾系統(tǒng)中水分相遇時，會水解而產(chǎn)生鹽酸、甲醛、甲酸等酸性物質(zhì),從而降低VCM PH值，造成對設備管線的腐蝕，所產(chǎn)生的鐵離子污染氯乙烯單體，最終還影響到聚合產(chǎn)品的白度和熱穩(wěn)定性能。四、氯乙烯合成反應條件的選擇1. 配比 乙炔與氯化氫配比對合成反應的影響。當乙炔過量時，易使催化劑中升汞還原為甘汞或水銀，使

20、催化劑很快失去活性。例如:不同摩爾比時可收集到不同的升華物.C2H2:HCL（體積比）2:11:11：2催化劑升華物Hg2CL2+HgHg2CL2微量Hg2CL2提高原料氣的濃度（或分壓）或使HCL過量,有利于反應速度和轉(zhuǎn)化率的增加。但若HCL過量太多，則增加原料單耗，在合成反應中易加劇進一步與氯乙烯加成生成1，1二氯乙烷等副反應.CH2CHCL+HCLCHCL3-CHCL因此，宜控制乙炔與HCLmol比在1：（1。051。10），實際操作中，是通過流量計實現(xiàn)配比指導生產(chǎn)的.2。 反應溫度 溫度對氯乙烯合成反應有較大的影響提高反應溫度有利于加快氯乙烯合成反應的速度,獲得較高的轉(zhuǎn)化率。但是，過高

21、的溫度易使催化劑吸附的氯化高汞升華而隨氣流帶逸,降低催化劑活性及使用壽命.因此，工業(yè)生產(chǎn)中盡可能將合成反應溫度控制在100180范圍.3. 空間流速空間流速是指單位時間內(nèi)通過單位體積催化劑的氣體量（氣體量習慣以乙炔量來表示），其單位為m3乙炔/m3催化劑。h.乙炔的空間流速對氯乙烯的產(chǎn)率有影響。當空間流速增加時，氣體與催化劑的接觸時間減少，乙炔的轉(zhuǎn)化率隨之降低.反之，當空間流速減少時，乙炔轉(zhuǎn)化率提高,但高沸點副產(chǎn)物也隨之增多，這時生產(chǎn)能力隨之而減少.在實際生產(chǎn)中，比較恰當?shù)囊胰部臻g流速為2540 m3乙炔/m3催化劑。h。此時，即能保證乙炔有較高的轉(zhuǎn)化率，又能保證高沸點副產(chǎn)物的含量減少。 五

22、混脫和合成系統(tǒng)工藝流程方框圖 +7水氯化氫冷卻器混合器 HCL 35水 -35水二級石墨冷卻器一級石墨冷卻器 C2H2 乙炔冷卻器阻火器二級酸霧過濾器熱水預熱器蒸汽預熱器 含水0。06%一級酸霧過濾器 前轉(zhuǎn)化器后轉(zhuǎn)化器 去凈化和壓縮系統(tǒng) 第二部分 粗氯乙烯的凈化和壓縮一、凈化的目的合成氣進入凈化系統(tǒng)之前，需先經(jīng)活性炭吸附處理,這是因為轉(zhuǎn)化器在100180高溫下操作，勢必造成活性炭上的氯化高汞升華，并隨合成氣帶出，進一步污染凈化、壓縮乃至精餾系統(tǒng)，因此宜在進入下一工序之前,進行氣相吸附除汞.反應后的氣體中，除氯乙烯外，尚有大量氯化氫、未反應的乙炔和氮氣、氫氣、二氧化碳等氣體，以及轉(zhuǎn)化副反應生產(chǎn)的

23、乙醛、二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、乙烯基乙炔等雜氣。為了生產(chǎn)適于聚合的高純度單體，應徹底將這些雜質(zhì)除掉。二、凈化原理水洗和堿洗水洗是屬于一種對于氣體的物理吸收操作。是利用適當?shù)囊后w作為吸收劑來處理氣體混合物,即利用吸收劑吸收混合氣體中溶解度大的氣體組分,使之達到分離的目的。水是最常用、最易得到、最廉價的吸收劑之一。用水作為吸收劑洗滌去除過量的氯化氫就是以氯化氫在水中的溶解度極大而氯乙烯在水中的溶解度較小為基礎(chǔ)的。水洗是粗氯乙烯凈化的第一步,通過水洗去除了溶解度較大的氯化氫、乙醛基汞蒸氣等。經(jīng)過水洗后的粗氯乙烯氣體中仍含有微量的氯化氫以及在水中溶解度小的二氧化碳、乙炔、氫氣、氮氣等，氯化氫和二

24、氧化碳在水中會形成鹽酸和碳酸腐蝕設備、促進氯乙烯的自聚。鹽酸組合吸收塔是將粗氯乙烯中過量的氯化氫水洗吸收制成2230的鹽酸，出售或脫吸回收氯化氫.鹽酸組合吸收塔就是利用生產(chǎn)水和稀鹽酸循環(huán)吸收合成氣體中的HCL制作鹽酸的設備，經(jīng)過吸收塔后合成氣中的氯化氫雖大部分除去,但仍有部分殘留在合成氣中,這部分氯化氫如帶到后部系統(tǒng)中去,將會腐蝕設備。而且,氯化氫的存在會促進氯乙烯的聚合,堵塞管道和設備，所以需要堿洗將其徹底除去。此外,合成氣中CO2惰性氣體的存在,增加了氣體分離的困難，加大了排空尾氣中氯乙烯的損失.通過堿洗，宜可將CO2除去。二氧化碳可以通過堿洗去除。堿洗是一種化學吸收操作，在吸收的過程中有

25、化學反應發(fā)生。通常是用氫氧化鈉的稀溶液作為化學吸收劑,所用的堿液為10-15的氫氧化鈉溶液，粗氯乙烯氣體經(jīng)堿洗至中性，反應方程式如下：CO2+2NaOHNa2CO3+H2O+熱量HCL+NaOHNaCL+H2O+熱量對氫氧化鈉和二氧化碳反應的研究表明，氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳的過程中還存在著下述兩個反應：NaOH+CO2NaHCO3NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O 上述兩個反應進行得很快,在有較大的過量氫氧化鈉存在時，反應一直可以向右邊進行，生成的碳酸氫鈉可以進一步生成碳酸鈉，實際上可以將微量的二氧化碳全部去除干凈。但是，如果溶液中的氫氧化鈉幾乎都生成了碳酸鈉，這時大量的碳酸鈉雖然還

26、有吸收二氧化碳的能力，但反應進行得相當緩慢，其反應如下：Na2CO3+ CO2+H2O2NaHCO3由于溶液中幾乎沒有氫氧化鈉，這時生成的碳酸氫鈉就不再消失，而碳酸氫鈉在水中的溶解度較小，極易沉淀出來,堵塞管道和設備，使生產(chǎn)不能正常進行.因此溶液中必須保持一定量的氫氧化鈉，避免碳酸氫鈉的沉淀析出。三、鹽酸脫吸副產(chǎn)鹽酸脫吸是將鹽酸組合吸收塔產(chǎn)出的含有雜質(zhì)的廢酸進行脫吸,以回收其中的氯化氫，并返回前部繼續(xù)生產(chǎn)氯乙烯。由濃酸槽來的31以上的濃鹽酸進入脫吸塔頂部，在塔內(nèi)與經(jīng)再沸器加熱而沸騰上升的汽液混合物充分接觸，進行傳質(zhì)、傳熱，利用水蒸氣冷凝時釋放出的冷凝熱將濃鹽酸中的氯化氫氣體脫吸出來，直至達到恒

27、沸（約20%)狀態(tài)平衡為止。塔頂脫吸出來的氯化氫氣體經(jīng)冷卻使溫度降至5-10、除去水分和酸霧后，其純度可達99.9以上，送往氯乙烯合成前部;塔底排出的稀酸經(jīng)冷卻后送往水洗塔，作為水洗劑循環(huán)使用。4、 粗氯乙烯的壓縮LU315W7T采用新主機后，在0。7MPaG排氣壓力下,氯乙烯排氣量達到4100Nm3/h.1。1 設備名稱：VCM壓縮機 位號：C-2201A-J1.2 型式：螺桿式1。3 數(shù)量:選l0臺，開8備21。4 操作時間：8000小時1.5 操作彈性：401202 技術(shù)規(guī)格2。l 進氣規(guī)格：氯乙烯氣體及少量雜質(zhì)入口溫度： 20入口壓力：00。002 Mpa（G）額定排氣量：3480 N

28、m3/h (單機氯乙烯量）成分: C2H3Cl 94.5%，C2H2：3，高沸物+N2+O22.52。2出氣指標:出口溫度：95,出口壓力0。65 MPa（G）2。3設備噪音： 85Db（A）2。4 軸承設計壽命l0萬小時以上2。5 效率高，經(jīng)濟節(jié)能2。6 所有與氣體及可能與氣體接觸的墊片、管道、襯套、閥門及部件，不允許用銅.管路法蘭標準HG/T205922009。2。7 所輸送工藝介質(zhì)屬極度危害,易燃易爆。2.8 壓縮機的選型請設備供貨商根據(jù)工藝用氣量及當?shù)卮髿鈮旱膶嶋H情況，核算后確定。型 式雙機頭雙螺桿單級壓縮壓縮介質(zhì)氯乙烯氣體容積流量（吸入狀態(tài)下）4100Nm3/h吸氣壓力00。002M

29、pa(G)排氣壓力0。70Mpa （G）防爆電機功率315kW電動機額定轉(zhuǎn)速1485r/min壓縮機額定轉(zhuǎn)速1302r/min冷卻方式水冷冷卻水量18m3/h冷卻水壓0。20。6Mpa吸氣溫度20排氣溫度95噪 聲78dB(A)出口氯乙烯氣體含油量3ppm氣量調(diào)節(jié)旁路蝶閥自動調(diào)節(jié)機組重量12000kg進氣口尺寸配對法蘭DN300 PN2。5(法蘭標準： HG/T2059-2009)出氣口尺寸配對法蘭DN150 PN2。5（法蘭標準: HG/T20592009）機組外形尺寸(L×W×H）4450mm×2140mm×2250mm安裝條件無基礎(chǔ)，室內(nèi)安裝通過氣

30、體的壓縮，提高了氣體的壓力，亦即相應的提高了物料的沸點，才有可能在常溫下進行分餾操作.例如:常壓下氯乙烯的沸點為13。9，壓縮到0。5MPa時，沸點提高到40左右,這樣分餾過程中的冷量消耗就大為減少。由堿洗塔頂部出來的粗氯乙烯氣體或由VCM氣柜送來的氯乙烯氣體進入機前冷卻器冷卻至510,除去粗VCM中的大部分水分,經(jīng)壓縮機壓縮至0。65MPa，送單體空冷器和全凝器冷凝成液體,以便精餾提純。壓縮工序是調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化工序生產(chǎn)波動，控制和調(diào)節(jié)精餾工序生產(chǎn)負荷的工序。它既要消耗轉(zhuǎn)化工序所產(chǎn)生的生產(chǎn)負荷波動，又要控制精餾工序盡可能地平穩(wěn)運行,為精餾工序制得高質(zhì)量的精氯乙烯創(chuàng)造條件。因此，在壓縮機開、停機時要緩

31、慢進行,壓縮機負荷調(diào)整時，要根據(jù)氣柜高度的變化速率,緩慢且適度地調(diào)整回流閥，或開、停備用壓縮機.五、 粗氯乙烯的凈化和壓縮系統(tǒng)工藝流程方框圖 來自轉(zhuǎn)化合成氣 生產(chǎn)水堿洗塔鹽酸組合吸收塔合成氣冷卻器除汞器 壓縮機機前除霧器機前冷卻器 +7水 0。55MPa壓力 去精餾系統(tǒng) 第三部分 氯乙烯的精餾一、精餾的目的和方法經(jīng)轉(zhuǎn)化器合成的氣體氯乙烯含量一般為89-91，隨經(jīng)過鹽酸組合吸收塔和堿洗塔凈化處理，仍含有未反應的C2H2、HCL，有由原料氣帶來的惰性氣體如：N2、H2、CO2、H2O等，還有副反應產(chǎn)物如：乙醛、乙烯基乙炔和二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、三氯乙烷等多氯化物.其中有些雜質(zhì)會嚴重影響以后

32、的聚合反應和聚合產(chǎn)品。因此，粗氯乙烯中雜質(zhì)應盡量除去，達到滿足聚合要求的純度，得到單體級氯乙烯。精餾的方法是通過壓縮機將氣體混合物液化后進行精餾。精餾中發(fā)生傳質(zhì)傳熱過程的條件是：一要有上升的蒸汽，二要有下流的液體.即塔釜要有加熱設備使物料連續(xù)產(chǎn)生上升的蒸汽,塔頂要有冷凝器把部分蒸汽冷凝為液體,并使其向下流動。這是分離混合物必要的條件。如果控制好一定的操作條件，使傳質(zhì)傳熱過程更好地進行，就能提高分離效果。二、精餾的一般原理液體混合物的精餾過程，是基于組成混合物的不同物質(zhì)具有不同的揮發(fā)度，也就是具有不同的蒸汽壓和不同的沸點，借恒壓下降低溫度和升高溫度時，各物質(zhì)在氣相里的組成和液相里的組成之差異，來

33、獲得分離。精餾過程必須依靠以下兩個條件： 由塔底加熱釜（或稱再沸器）使物料產(chǎn)生上升的蒸汽。 由塔頂冷凝器使部分蒸汽冷凝為向下流的液體（又稱回流）。在精餾塔的每一塊理論塔板上，均發(fā)生部分氣化和部分冷凝。也即傳質(zhì)和傳熱過程.塔頂部的蒸汽所含易揮發(fā)組分（低沸點組成)較多，溫度也低些;塔底部的液體所含難揮發(fā)組分（高沸點組分）較多，溫度也較高些。以低沸塔某一層塔板為例：當上層塔板下流的液體（含有較多的易揮發(fā)組分乙炔)，在該塔板上,下層上升的蒸汽(含有較少的易揮發(fā)組分乙炔）接觸時，兩者因未達到平衡而發(fā)生了氣液相之間的熱量和質(zhì)量傳遞,使易揮發(fā)組分乙炔以擴散方式逸入上升蒸汽中，而難揮發(fā)組分氯乙烯則同時以相反的

34、擴散方式進入向下流的液體中。也就是說，氣液經(jīng)過一次接觸,上升蒸汽中易揮發(fā)組分乙炔的含量，將因液體的部分氣化而增多，向下流的液體中難揮發(fā)組分氯乙烯的含量，則將因蒸汽的部分冷凝而增多。理論上，氣液相之間傳熱和傳質(zhì)的結(jié)果,使這塊塔板上的蒸汽和液體組成趨向于平衡。通過許多塊塔板上氣液相間的熱量和質(zhì)量傳遞的平衡過程,使上升蒸汽到達塔頂部時，含有很濃的易揮發(fā)組分乙炔，而向下流的液體到達塔底時,則含有很濃的難揮發(fā)組分氯乙烯（幾乎不含乙炔），從而實現(xiàn)完全的分離。三、精餾操作的影響因素根據(jù)精餾組分分離的原理，影響精餾操作的影響因素包括操作壓力、操作溫度、回流比、塔板效率、塔板數(shù)等以下幾個方面： 氯乙烯加壓精餾過

35、程的操作壓力氯乙烯精餾操作壓力的選擇,是和氯乙烯以及被分離雜質(zhì)的性質(zhì)分不開的.大家知道，純的氯乙烯的沸點是-13。9,隨著壓力的上升,其沸點也相應地提高.表1。不同壓力下氯乙烯的沸點壓力/atm13456純氯乙烯沸點/13.916。225。733.639.7對于低沸塔所處理的乙炔氯乙烯混合物的沸點，則因乙炔及其他低沸點物的存在，使混合物沸點相應降低.表2.低沸塔在不同壓力下的進料和回流溫度操作壓力(表壓）/MPa0.10。50.7全凝器進塔液體溫度/ -7 30 40尾氣冷凝器回流溫度/ 55 -27 20一般選擇操作壓力在0。50。6MPa左右，使粗氯乙烯氣體的冷凝可采用工業(yè)水或0鹽水作冷卻

36、劑，于2040下冷凝成液體后加入低沸塔，塔頂冷凝器則可采用-2035冷凍鹽水,使含乙炔量較高的氣體混合物在-1525下冷凝，作為塔頂?shù)幕亓鳎准訜岣獎t可用轉(zhuǎn)化器熱水加熱，使含高沸點物質(zhì)的氯乙烯在3545下沸騰氣化。對于高沸塔所處理的氯乙烯高沸點物混合液的沸點，則因高沸點物的存在，使混合物沸點相應地比低沸塔混合物高（主要高沸點物的沸點范圍在21113。5）,適當降低壓力可以減少高沸塔所需的理論塔板數(shù)（如當回流比R=0。1時） 操作壓力（表壓)/MPa 0.1 0。2 0。4 0。5高沸塔精餾段理論塔板數(shù)/塊 2 3 5 5 故選擇操作壓力(表壓）0。250。35MPa，塔頂排出的高純度氯乙烯氣

37、體，可用工業(yè)水或0鹽水做冷卻介質(zhì),于2530下冷凝成液體VCM;塔釜也可用轉(zhuǎn)化器熱水加熱,使含較多高沸點物的氯乙烯混合液在3040下沸騰氣化。 溫度對精餾操作的影響在一定的壓力下，混合物的組成是依溫度而變。因此，低沸塔或高沸塔的塔頂和塔釜溫度，是影響精餾質(zhì)量的主要參數(shù)A. 低沸塔 若塔頂溫度或塔底溫度過低，易使塔頂餾分中的乙炔冷凝下來或塔底液的乙炔蒸出不完全，使塔底餾分（作為高沸塔進料液）中乙炔含量增加，影響低沸塔的精餾效果.但若塔頂溫度或塔釜溫度過高，則使塔頂餾分中氯乙烯濃度上升，勢必增加尾氣冷凝器的負荷，以致降低分餾收率.B. 高沸塔 若塔釜溫度過高，不但易使塔底餾分中的高沸物蒸出，使塔頂

38、餾分（作為高純度單體)的高沸物含量增加，還會使蒸出釜列管中液面下降，影響塔的穩(wěn)定操作和連續(xù)正常運轉(zhuǎn)。若塔釜溫度太低，則影響上升氣體量，使殘液中氯乙烯含量增加,甚至液面升高。若塔頂冷凝器或成品冷凝器溫度過高，易使回流量不足，或高沸塔壓力上升。若此溫度過低，又使回流量過大而浪費冷量，或使高沸塔壓力下降.總之,在精餾過程中，溫度的控制關(guān)系到產(chǎn)品的組成。 回流比 回流比對精餾操作的影響 回流比是指精餾段內(nèi)液體回流量與塔頂餾出液量之比，也是表征精餾塔效率的主要參數(shù)之一。在氯乙烯精餾過程中，由于大部分采用塔頂冷凝器的內(nèi)回流式，不能直接按最佳回流量和回流比來操作控制,但實際操作中，當發(fā)現(xiàn)質(zhì)量差而增加塔頂冷凝

39、量時，實際就是提高回流比和降低塔頂溫度，增加理論塔板數(shù)的過程。但若使冷凝量和回流比增加太多，勢必使塔釜溫度下降而影響塔底混合物組成，因此又必須相應地增加塔釜加熱蒸汽量，使塔頂和塔底溫度維持原有水平，所不同的是向下流的液體和上升蒸汽量增加了，能量消耗也相應增加。因此在一般情況下，不宜采用過大的回流比。一般低沸塔的回流比在5 10范圍,高沸塔在0。20.6范圍。 惰性氣體和水分對精餾的影響A. 惰性氣體的影響 由于氯乙烯合成反應的原料氯化氫氣體是由氫氣和氯氣合成制得，純度一般只有9096范圍,余下組分為氫氣等不凝性氣體.這些不凝氣體含量雖低，卻能在精餾系統(tǒng)的冷凝設備產(chǎn)生不良后果。它猶如空氣存在于水

40、蒸氣冷凝系統(tǒng)一樣，使冷凝壁面上存在一層氣膜,導致傳熱系數(shù)顯著下降.因此，提高氯化氫氣體純度,不僅能減少氯乙烯精餾尾氣放空損失，而且對于提高精餾效率都具有重要的意義。B. 水分的影響水分能夠水解由氧與氯乙烯生成的低分子過氧化物,產(chǎn)生氯化氫（遇水變成鹽酸）、甲酸、甲醛等酸性物質(zhì)。從而使鋼設備腐蝕，并生成Fe3+，后者存在于單體中，將使聚合后的樹脂色澤變黃或成為黑點雜質(zhì)。鐵離子的存在又將促進系統(tǒng)中氧與氯乙烯生成過氧化物，后者既能重復上述水解過程，又能引發(fā)氯乙烯的聚合，生成聚合度較低的聚氯乙烯，造成塔盤部件的堵塞而被迫停產(chǎn)處理.因此，倘若系統(tǒng)中不可能完全脫除氧的話，那么氯乙烯中的水分就必須降到可能低的

41、水平,否則將使單體中含有可觀的鹽酸和鐵離子，并造成自聚而堵塞精餾塔。裝置規(guī)模：（按國家新標準設計及制造)共兩條線,每條線能力，20萬噸/年P(guān)VC裝置1.2操作時間，年工作時間8000小時。1.3操作彈性30%-120%。2·設備條件2.1設備名稱:vcM精餾低沸塔、高沸塔2.2 型式:板式塔2。3數(shù)量：低沸塔2臺套（包括塔頂冷凝器、再沸器），高沸塔2臺套（包括塔頂冷凝器、再沸器）（能力滿足2×20萬噸/年P(guān)VC裝置）2·4工藝條件：(單條線):2.4。1 進氣規(guī)格：氯乙烯液體入口溫度：1530入口壓力： 0。6MPa（G）進口流量: 29600kg/h成分（質(zhì)量比

42、）： C2H3Cl：96。07% C2H2: 0。77%N2> H2: 2.2 H2O： 0。5C2H4Cl2： 0.94 C2H2O2： 0。022。5 出口指標: 氯乙烯液體出口流量: 27800kg/h出口溫度： 2030，出口壓力： 0。250.35 Mpa (G）成分(質(zhì)量比)： C2H3C1： 99.99 C2H2:lppmH2O：80ppmC2H4Cl2:lOppm C2H4O：lOppm2。6 尾氣指標：出口流量:16501750Nm3/h出口溫度: 30,出口壓力：0.52MPa(G）成分： C2H3C1： 10vol(干基）N2， H2: 88 C2H2： 2塔與塔頂

43、分凝器分體序號設備名稱型號和規(guī)格數(shù)量備注01高沸塔(與塔頂分凝器分體）1500x24200244塊板02 高沸塔塔頂分凝器（與塔分體）1200x55402與高沸塔分體300m203高沸塔塔底再沸器 382000x55602500m204低沸塔（與塔頂分凝器分體）1100x22700240塊板05低沸塔塔頂分凝器(與塔分體）1200x55402與低沸塔分體300m206低沸塔塔底再沸器 381500x52602270m22、塔與塔頂分凝器連體 序號設備名稱型號和規(guī)格數(shù)量備注01高沸塔(與塔頂分凝器連體）1500x27120244塊板02高沸塔塔頂分凝器(與塔連體）1200x40702與高沸塔連體

44、258m203高沸塔塔底再沸器 382000x54202500m204低沸塔（與塔頂分凝器連體）1100x24420240塊板05低沸塔塔頂分凝器（與塔連體)1200x40702與低沸塔連體258m206低沸塔塔底再沸器 381500x52102270m2四、 單體質(zhì)量對聚合的影響 。VCM中乙炔對聚合的影響。單體中即使存在微量的乙炔雜質(zhì)，都會影響樹脂的聚合度及質(zhì)量。這是因為乙炔是活潑的鏈轉(zhuǎn)移劑，能與長鏈游離基反應，使產(chǎn)品大分子中存在雙鍵，其對產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性有不利的影響，將成為大分子降解脫氯化氫的薄弱環(huán)節(jié).單體中的乙炔雜質(zhì)還能使聚合的反應速度減慢，樹脂的聚合度（粘數(shù)）下降。一般,乙炔含量6pp

45、m時，對聚合反應的控制和樹脂的質(zhì)量影響不大,工業(yè)生產(chǎn)控制乙炔含量在10ppm（0。001%）以下。實際操作中，遇乙炔雜質(zhì)含量超標時,可降低反應溫度,如50ppm降低0。5控制，或揮發(fā)排氣回收入氣柜,由壓縮機送至再精餾.VCM中高沸物對聚合的影響 單體中存在的乙醛、二氯乙烯、二氯乙烷等高沸點物質(zhì),都是活潑的鏈轉(zhuǎn)移劑，既能降低聚合產(chǎn)品的聚合度，又能減緩聚合反應速度.此外，高沸物雜質(zhì)尚會影響到樹脂的顆粒形態(tài)結(jié)構(gòu),增加聚氯乙烯大分子支化度，以及影響粘釜和“魚眼”質(zhì)量指標等。工業(yè)生產(chǎn)中一般控制單體含高沸物在100ppm以下(即單體純度99。99%），當高沸物含量超過該指標值在一定范圍內(nèi)，也可借降低聚合反

46、應溫度處理.五、先除低沸物后除高沸物精餾工藝的優(yōu)點 目前,大部分工廠的氯乙烯精餾操作,都已采用液相進料，先除低沸點物后除高沸點物的工藝流程。與先除高沸點物后除低沸點物的流程相比 ，具有以下優(yōu)點： 成品氯乙烯由塔頂氣相出料經(jīng)冷凝收集，可減少因設備腐蝕產(chǎn)生的鐵離子和塔內(nèi)生成的自聚物含量，以滿足聚合過程對單體中雜質(zhì)含量的要求。 由于高沸塔采用液相進料，在一定回流比下只要采用極少的理論塔板數(shù)，就可獲得含量99.999。99%以上的高純度單體。而采用氣相進料流程時，要獲得同樣的高純度單體，則需要的理論塔板數(shù)要增加好幾倍。 由于高沸塔在低沸塔之后，就有可能使低沸塔在0.6MPa(表壓）以上的壓力下操作，而

47、高沸塔壓力可由加料減壓閥的開啟度和成品冷凝器溫度來控制，使其在較低的壓力，如0。250。35MPa（表壓）的壓力下操作,這樣可減少所需的理論塔板數(shù),或提高成品單體的純度。操作實踐證明，采用先除低沸點物后除高沸點物的精餾工藝流程后，單體純度一般均能穩(wěn)定控制在99。999。99%以上.六。 氯乙烯精餾系統(tǒng)工藝流程方框圖 來自壓縮機 +7水 水分離器全凝器單體空冷管機后冷卻器 +7水低沸塔和再沸器塔頂冷凝器高沸塔和再沸器 +5水塔頂冷凝器成品冷凝器單體中間槽球形儲罐 第四部分 精餾尾氣變壓吸附回收一、設計范圍及依據(jù) PSA-IPSA-IIVCM尾氣 氫氣 抽 空 解吸氣 加 壓 抽 空 氯乙烯富集氣

48、 虛線框范圍內(nèi)為變壓吸附裝置界區(qū)范圍.點：原料氣進界區(qū)管道;點：產(chǎn)品氫氣出界區(qū)管道；點：解吸氣出界區(qū)管道;；點：氯乙烯富集氣出界區(qū)管道；1. 原料氣、產(chǎn)品、副產(chǎn)品成分組成.原料氣：為VCM分餾尾氣,用管道輸送至界區(qū)。 組成：組分H2N2C2H2C2H3CL其他含量（V）68.010。07.011.04.0100壓力：0。520。55MPa； 溫度:-8-16 ； 流量：2720Nm3/h產(chǎn)品：為氯乙烯富集氣和氫氣。 產(chǎn)品氯乙烯富集氣規(guī)格組分H2N2C2H2C2H3CL其他含量（V）25.23507。217121.529633。836812.1814100溫度：80 ；壓力：0。05MPa ;流

49、量:884Nm3/h； 產(chǎn)品氫氣規(guī)格組分H2N2C2H2C2H3CL其他含量（V）99。91640。0836000100溫度：40 ；壓力:0。4MPa ；流量：1244Nm3/h；純度:H299。9 C2H21ppm；副產(chǎn)品：為解吸氣,就地高空排放.組分H2N2C2H2C2H3CL其他含量(V%）64.808035。00240.00480。00090.1838100溫度：80 ；壓力:0.02MPa ；流量：592Nm3/h；二、工藝1、概述本裝置采用四川天一科技股份有限公司開發(fā)的變壓吸附氣體分離技術(shù)以VCM分餾尾氣為原料,采用兩段變壓吸附技術(shù)回收氯乙烯富集氣及提純氫氣。裝置處理原料氣2720Nm3/h，產(chǎn)品氫氣1244Nm3/h，產(chǎn)品氯乙烯富集氣884Nm3/h。PSAI 為凈化系統(tǒng) ；PSAII 為提氫系統(tǒng)； 2、工藝原理變壓吸附的基本原理是：利用吸附劑對氣體的吸附有選擇性，即不同的氣體（吸附質(zhì)）在吸附劑上的吸附量有差異和一種特定的氣體在吸附劑上的吸附量隨壓力變化而變化的特性，實現(xiàn)氣體混合物的分離和吸附劑的再生。變壓吸附提純技術(shù)就是根據(jù)變壓吸附的原理,在吸附劑選擇吸附的條件下，加壓吸附原料氣中的N2、C2H2、C2H3Cl等雜質(zhì)組