[工學(xué)]電石法制氯乙烯工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-01-01 04:17 本頁(yè)面
【正文】 要的氯乙烯生產(chǎn)方法。二氯乙烷法是以乙烯為原料與氯氣反應(yīng)生成二氯乙烷( E D C) , 然后由二氯乙烷熱裂化制備氯乙烯的方法。該法的副產(chǎn)物是HCl , 如果不加以利用,生產(chǎn)成太高。與電石乙炔法聯(lián)合起來可以解決HCl 問題。但這種方法既不能完全向石油天然氣化工方向轉(zhuǎn)化,又不能完全擺脫電石乙炔法, 所以沒有發(fā)展前途。氧氯化法是對(duì)利用氯化氫合成有機(jī)物的這一類反應(yīng)的總稱。乙烯氧氯化法的化學(xué)反應(yīng)方程式為： CH2=CH2+Cl2→CH2ClCH2Cl； ClCH2CH2Cl→CH2=CHCl+HCl這種方法是目前缺少氯氣的地區(qū)采用的方法。平衡氧氯化法是利用乙烯和氯氣生產(chǎn)EDC，EDC熱裂化生成VCM和氯化氫，再由氯化氫、乙烯和氯氣反應(yīng)生成EDC的方法。2CH2=CH2+2Cl→2ClCH2CH2Cl2CH2=CH2+4HCl+O2→2ClCH2CH2Cl+2H2O4ClCH2CH2Cl→4CH2=CHCl+4HCl總反應(yīng)式： 4CH2=CH2+2Cl2+O2→4CH2=CHCl+2H2O方法在整個(gè)反應(yīng)中，氯化氫始終保持平衡，不需要補(bǔ)充，也不需要處理，即所謂平衡氧氯化。它是目前世界上比較先進(jìn)的生產(chǎn)工藝。我國(guó)四家大廠引進(jìn)的工藝技術(shù)均屬此法：山東齊魯石化、上海氯堿總廠是引進(jìn)日本三井東亞技術(shù)；北京化工二廠是引進(jìn)德國(guó)伍德技術(shù)；天津大沽化工廠是引進(jìn)歐洲EVC技術(shù)，可能在工藝條件和具體設(shè)備上有些差異，但主要裝置都是由直接氯化單元、氧氯化單元、二氯乙烷裂解單元以及相關(guān)的二氯乙烷和氯乙烯精餾單元等工藝單元組成。這4種氯乙烯生產(chǎn)工藝中, 除了第一種生產(chǎn)工藝走的是電石路線外,后三種生產(chǎn)工藝均屬于石油路線( 即以石油或石油產(chǎn)品為原材料生產(chǎn)氯乙烯) 。目前在我國(guó), 除齊魯石化、上海氯堿總廠、北京化工二廠和天津大沽化工廠四家較大的聚乙烯生產(chǎn)企業(yè)采用了以乙烯為原料的平衡氧氯化法,天津樂金公司直接以進(jìn)口的氯乙烯為原料外, 其余廠家均是電石乙炔法, % 。電石路線由于存在耗電量大, 成本高以及環(huán)境污染嚴(yán)重等問題, 正在被世界各國(guó)所淘汰，而石油路線則由于成本低、質(zhì)量高、污染小、易于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn), 成為目前世界上比較通用的生產(chǎn)工藝。但是, 隨著石油資源的日益枯竭以及氯乙烯的需求不斷增加, 必須有新的氯乙烯生產(chǎn)工藝的誕生。石油和天然氣通常是相伴而生, 在石油和天然氣當(dāng)中,石油的應(yīng)用非常廣泛, 而天然氣雖然有極豐富的貯藏量, 但其在化學(xué)工業(yè)上的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上石油。如何使天然氣替代或部分替代石油在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用, 是人們一直關(guān)注的課題。尤其是隨，著石油資源的日益減少和天然氣資源的大量發(fā)現(xiàn),天然氣的轉(zhuǎn)化和利用越來越受到人們的重視。在這種情況下, 很自然想到用天然氣、油田氣中的乙烷來取代石油中的乙烯， 用于氯乙烯的生產(chǎn)。因此,電石法PVC 在國(guó)內(nèi)還可以生存相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間。第二章 氯乙烯生產(chǎn)的工藝流程生產(chǎn)氯乙烯的生產(chǎn)原料主要有電石、氯化氫。電石（碳化鈣CaC2），遇水生成乙炔（C2H2），將乙炔與氯化氫（HCl）合成制出氯乙烯單體（CH2CHCl）。乙炔發(fā)生的工藝流程如圖21所示：倉(cāng)庫(kù)內(nèi)經(jīng)破碎的小顆粒電石經(jīng)過1皮帶傳輸機(jī)運(yùn)到2電石貯斗，然后經(jīng)3盤式給料機(jī)送往4斗式提升機(jī)。在斗式提升機(jī)的上部出來的小顆粒送往5加料小車，然后把加料小車內(nèi)的料送往6上加料貯斗和7下加料貯斗，然后經(jīng)8振動(dòng)攪拌器，然后在9小顆粒電石在乙炔發(fā)生器經(jīng)攪拌器15,16進(jìn)行反應(yīng)。從上部出來的乙炔氣經(jīng)10正水封，然后進(jìn)入12冷卻塔，電石渣從16乙炔發(fā)生器下部排出。然后經(jīng)13乙炔阻火器，最后送往乙炔的清凈塔，進(jìn)行清凈工序。圖2—1 乙炔發(fā)生的工藝流程1皮帶傳輸機(jī)；2 電石貯斗； 3盤式給料機(jī)；4 斗式提升機(jī)；5加料小車；6上加料貯斗；7下加料貯斗；8振動(dòng)加料器；9乙炔發(fā)生器；10正水封；11安全水封；12冷卻塔；13阻火器；14大攪拌器；15小攪拌器；16排渣器 目的——得到符合要求的乙炔 清凈劑——次氯酸鈉液體 反應(yīng)原理——氧化還原反應(yīng)，生成酸性物質(zhì)PH3+4NaClO→H3PO4+4NaClH2S+4NaClO→H2SO4+4NaClSiH4+4NaClO→SiO2+2H2O+4NaClAsH3+4NaClO→H3AsO4+4NaCl中和除去酸性物質(zhì)(中和劑為NaOH溶液)H3PO4+3NaOH→Na3PO4+3H2OH3SO4+2NaOH→Na3SO4+ 2H2OH3AsO4+3NaOH→Na3AsO4+ 3H2OSiO2+2NaOH→Na3SiO4+ H2O乙炔清凈工藝流程如圖22所示：來自發(fā)生器經(jīng)冷卻后的粗乙炔氣，進(jìn)入水環(huán)式壓縮機(jī)1加壓，然后經(jīng)兩臺(tái)串聯(lián)的清凈塔％～%的次氯酸鈉溶液直接接觸，使粗乙炔氣中的磷、硫雜質(zhì)脫除，再經(jīng)中和塔4以10%～15％液堿中和，經(jīng)冷卻器5初步除去飽和的水分后，％以上的精乙炔送氯乙烯裝置使用。圖2—2 乙炔清凈工藝流程1 水環(huán)式壓縮機(jī)；3清凈塔；4中和塔；5冷卻器；氯化氫合成的工藝流程如圖23所示：氫氣由氣柜出來經(jīng)止逆水封和卸壓水封后，經(jīng)氫氣緩沖器進(jìn)入合成爐燃燒器；而氯氣則由氯氣處理送來，；，經(jīng)冷卻、除霧后送至氯乙烯合成裝置。圖23 合成法生產(chǎn)氯化氫的工藝流程1氫氣柜；2氫氣緩沖器；4阻火器；5合成爐；6空氣冷卻器；7石墨冷卻器；117氯化氫緩沖器；11石墨冷卻塔；12酸霧過濾器；14納氏泵；15氣液分離器；16硫酸冷卻器；18氯化氫除沫器原料氫氣由電解槽陰極出來，經(jīng)過冷卻、洗滌，大大降低了氣相溫度，消除了氣相中夾帶的堿霧和雜質(zhì)，由輸氫壓縮機(jī)（經(jīng)復(fù)式壓縮機(jī)、羅獲鼓風(fēng)機(jī)或鈉氏泵）送出，在氫氣柜中貯存（在規(guī)模較大的生產(chǎn)工藝中設(shè)置氣柜以確保氫氣穩(wěn)定、壓力平衡。氫氣的純度在98％以上，經(jīng)氣液分離器及阻火器進(jìn)入合成爐5燃燒器。原料氯氣由電解槽陽(yáng)極出來，經(jīng)過冷卻、干燥、凈化，使氯氣成為含濕量很的干燥氣體。由氯氣壓縮機(jī)（離心式壓縮機(jī)或納氏泵）送入氯氣緩沖罐2，經(jīng)穩(wěn)壓裝置調(diào)節(jié)，以恒壓送入合成爐與燃燒器，其純度在90％以上，％以下。原料氯氣和氫氣經(jīng)節(jié)流控制一定的摩爾比（Cl：H=1：～）分別注入燃燒器的內(nèi)管和外管，氯氣由下而上經(jīng)內(nèi)套管上端側(cè)壁幾個(gè)排料孔，切線方向均勻輸出與外套管由下而上的氯氣充分混合燃燒。石英的燃燒器傳熱較慢，套管口積蓄的熱量不易散失，能經(jīng)常保持引發(fā)溫度，以使合成反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，燃燒時(shí)火焰溫度可達(dá)2000℃以上，并發(fā)出青白色火焰。合成后的氯化氫氣體蘊(yùn)蓄著大量熱量，借散熱翅片或夾套冷卻水冷卻，可移去部分熱量，降低了爐壁濕度。出合成爐時(shí)氣體溫度仍可達(dá)400～500℃，經(jīng)鐵制的空氣冷卻導(dǎo)管冷卻后，氣相溫度可降至150℃以下，然后進(jìn)入圓塊孔或石墨換熱器)或列管式石墨冷卻器，用工業(yè)上水將氯化氫氣體冷卻到40℃
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