【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 與水作用生成乙炔和氫氧化鈣。 規(guī)格 大多數(shù) 企業(yè)電石具有以下的組成： （重量） 2aCC 75%～ 83% OCa 7%～ 14% C %～ 3% SiO FeSi、 SiC %～ 3% Fe2O3 %～ 3% CaS %～ 2% CaSO4 %～ % CaCN2 %～ 1% Al、 Al4C Al2O3 %～ 4% MgO、 Ca、 Ca3N Ca3P Ca3As2 少量 電石的標(biāo)準(zhǔn) 原料電石的技術(shù)條件、檢驗(yàn)規(guī)則、檢驗(yàn)方法和包裝等都必須負(fù)荷國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 10665— 2020 的要求。 （ 1）技術(shù)要求 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)技術(shù)條件見(jiàn)表 表 電石國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)條件 項(xiàng)目 指標(biāo) 優(yōu)等品 一等品 合格品 發(fā)氣量（ 20℃、 ） /(L/kg) ≥ 300 280 260 6 乙炔中磷化氫的體積分?jǐn)?shù) /% ≤ 乙炔中硫化氫的體積分?jǐn)?shù) /% ≥ 粒度（ 5～ 80mm）質(zhì)量分?jǐn)?shù) /% ≥ 85 篩下物（ 以下）質(zhì)量分?jǐn)?shù) /% ≤ 5 （ 2）檢驗(yàn)規(guī)則 電石批次劃分和采樣桶數(shù)百分比按表 進(jìn)行。 表 電 石批次劃分和采樣桶數(shù)百分比 批次 /t 5 5～ 15 15～ 25 25～ 35 35～ 50 桶口處取樣 /% 20 12 8 7 6 測(cè)粒度取樣 /% 10 6 5 4 3 氯化氫的分子式 HCl ,分子量 。 氯化氫的性質(zhì) （ 1)氯化氫在常溫常壓下是無(wú)色有刺激性氣味的氣體。 (2)氯化氫極易溶于水而變成鹽酸，病強(qiáng)烈放熱。極易與潮濕的空氣中的水分結(jié)合生成白色煙霧。 （ 3）在干燥狀態(tài)下幾乎不 與 金屬作用，但在含水或溶于水時(shí)，表現(xiàn)鹽酸的性能，腐蝕 性很強(qiáng)，能與大多數(shù)金屬反應(yīng)。 (4)氯化氫是制造合成材料的重要原料，可用它來(lái)制造 PVC 等合成材料。 氯乙烯 氯乙烯的分子式 CLHC 32 ， 分子量 。 氯乙烯的性質(zhì) 7 （ 1） 常溫常壓下為無(wú)色 氣體。帶有芳 香氣味 （ 2） 屬易燃易爆物質(zhì)，遇火焰即可燃燒爆炸，在空氣中爆炸范圍為~%，故在有氯乙烯存在的地方都要嚴(yán)禁煙火及撞擊火花的產(chǎn)生。 （ 3） 有毒，對(duì)人體有麻醉作用，長(zhǎng)時(shí)間接觸 VC 氣體可使人致癌。 （ 4） 在氯乙烯系統(tǒng)若有氧 氣存在則生成過(guò)氧化物，給后處理造成困難。 2O與氯乙烯開(kāi)始反應(yīng)生成單質(zhì)體，它溶解于氯乙烯單體中，以后分解和重排，生成對(duì)碰撞很敏感的過(guò)氧化聚合物，并會(huì)變成醛和酸。它們對(duì)聚合過(guò)程有很大的影響，氯乙烯系統(tǒng)中存在微量的水和酸，會(huì)加速單體生成過(guò)氧化聚合物，造成設(shè)備管道的腐蝕。 （ 5） 氯乙烯性質(zhì)活潑，它能起加成反應(yīng)，易起聚合反應(yīng)，它能與丁二烯、乙烯、丙稀腈、醋酸乙烯、丙烯酸酯等共聚物。 （ 6） 氯乙烯難溶于水，溶于醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷。 去離子水 所用反應(yīng)介質(zhì)水，應(yīng)經(jīng)過(guò) 離子交換樹(shù)脂或磺化煤進(jìn)行脫鹽處理。處理后的水pH應(yīng)在 5～ 范圍，硅膠含量≤ 。 分散劑 懸浮聚合生產(chǎn)的聚氯乙烯顆粒的大小與形態(tài)，主要取決于所用的分散劑，可分為兩類(lèi)：主分散劑和輔助分散劑。主分散劑的作用是控制所得顆粒的大小，但也會(huì)影響聚氯乙烯的孔隙率和某些形態(tài)。輔助分散劑的作用是提高顆粒中的孔隙率，并使之均與以改進(jìn)聚氯乙烯樹(shù)脂吸收增塑劑的性能。 主分散劑主要是纖維素醚和部分水解的聚乙烯醇。輔助分散劑主要是小分子表面活性劑和低水解度聚乙烯醇。 引發(fā)劑 由于氯乙烯懸浮聚合溫度為 50～ 60℃上下，應(yīng)根據(jù)反應(yīng)溫度選擇合適的引發(fā)劑，其原則為在反應(yīng)溫度條件下引發(fā)劑的半衰期大約為 2h 者，反應(yīng)時(shí)間為最佳。由于反應(yīng)后期單體濃度降低，為了使反應(yīng)后期具有適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，所以反應(yīng)前期與反應(yīng)后期應(yīng)當(dāng)使用不同半衰期的引發(fā)劑。因此聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)工廠目前多數(shù)使用復(fù)合引發(fā)劑，即兩種引發(fā)劑的混合物。 其他助劑 鏈終止劑 為了保證聚氯乙烯樹(shù)脂質(zhì)量，使聚合反應(yīng)在設(shè)定的轉(zhuǎn)化率終止或防止發(fā)生意外停電事故，必須臨時(shí)終止反應(yīng)時(shí)使用，工業(yè)生產(chǎn)中使用聚合級(jí)雙酚 A、叔丁基 8 鄰苯二酚等。 鏈轉(zhuǎn)移劑 為了控制聚 氯乙烯平均分子量，除嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度外，必要時(shí)添加鏈轉(zhuǎn)移劑，特別時(shí)生產(chǎn)分子量較低的樹(shù)脂牌號(hào)時(shí)。常用的鏈轉(zhuǎn)移劑為硫醇等。 抗魚(yú)眼劑 為了減少聚氯乙烯樹(shù)脂中所含結(jié)實(shí)的圓球狀樹(shù)脂，可加入抗魚(yú)眼劑，主要時(shí)苯甲醚的叔丁基、羥基衍生物。 防粘釜?jiǎng)? 在生產(chǎn)聚氯乙烯過(guò)程中，樹(shù)脂粘結(jié)于反應(yīng)釜壁上形成釜垢時(shí)懸浮法生產(chǎn)聚氯乙烯樹(shù)脂必須解決的工藝問(wèn)題之一，較先進(jìn)的方法時(shí)加入防釜?jiǎng)７栏獎(jiǎng)┓N類(lèi)很多，而且生產(chǎn)工廠技術(shù)保密，但主要是苯胺染料等的混合溶液或與某些有機(jī)酸的絡(luò)合物 。 第三章 工藝路線的選擇和介紹 工藝路線的選擇 工藝簡(jiǎn)介 聚氯乙烯 (PVC) 是由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合而成的熱塑性樹(shù)脂，也是世界上最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的塑料品種之一。在世界眾多的塑料品種中， PVC 以其優(yōu)良的綜合性能，便宜的價(jià)格以及與氯堿工業(yè)關(guān)系密切，自 30 年代工業(yè)化以來(lái)，一直受到各工業(yè)國(guó)的普遍重視，保持著長(zhǎng)盛不衰的發(fā)展勢(shì)頭，是目前世界上僅次于聚乙烯的第二大宗塑料品種。 到目前為止，世界上 PVC 生產(chǎn)的聚合工藝主要有 5 種，即懸浮、本體、乳液、微懸浮及溶液聚合工藝。其中懸浮聚合工藝一直是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝，絕大部分均聚及共 聚產(chǎn)品都是采用懸浮聚合工藝。就拿美國(guó)為例，聚氯乙烯生產(chǎn)工藝中，懸浮聚合占 %，本體聚合占 % ，乳液和微懸浮聚合占 % ，溶液聚合占 %。與美國(guó)相比，西歐乳液和本體聚合的比例較大，而日本則懸浮聚合占的比例較大。 各種生產(chǎn)工藝介紹 (1)本體聚合 。 一般采用“兩端本體聚合法”，第一段稱(chēng)為預(yù)聚合，采用高效引發(fā)劑，在 62～ 75℃下強(qiáng)烈攪拌下使氯乙烯聚合的轉(zhuǎn)化率為 8%時(shí)，輸送至聚合釜中，在加入低效引發(fā)劑的等量單體，在約 60℃下，慢度攪拌，繼續(xù)聚合至轉(zhuǎn)化率達(dá) 80%時(shí)，停止反應(yīng)。本體聚合 時(shí)在氯乙烯單體中不加入任何介質(zhì)，只 9 有引發(fā)劑。生產(chǎn)的 PVC 樹(shù)脂純度較高，質(zhì)量較好，結(jié)構(gòu)規(guī)整，孔隙率高而均勻。但聚合操作控制難度大， PVC 樹(shù)脂分子量分布較寬。 (2)懸浮聚合。 液態(tài)氯乙烯單體以水為分散介質(zhì)，兵加入適當(dāng)?shù)姆稚┖筒蝗苡谒苡趩误w的引發(fā)劑，在一定溫度下攪拌，使其呈珠粒狀懸浮于水相中進(jìn)行聚合。然后經(jīng)堿洗、汽提、離心、干燥得到白色粉末狀 PVC 樹(shù)脂。選取不同的分散劑，可以得到顆粒結(jié)構(gòu)和形態(tài)不同的兩類(lèi)樹(shù)脂。國(guó)產(chǎn)牌號(hào)分為 SG疏松型（“棉花球”型）樹(shù)脂； XJ緊密型（“乒乓球”型）樹(shù)脂。疏松型樹(shù)脂吸油性好，易塑化，成型時(shí)間短，加工操作方便，適用于粉料直接成型，因而一般選用懸浮法聚合的疏松型樹(shù)脂作為 PVC 硬質(zhì)品成型的基礎(chǔ)原料。目前各樹(shù)脂廠生產(chǎn)的懸浮法 PVC 樹(shù)脂，基本上都是疏松型的。 （ 3）乳液聚合 。 氯乙烯單體在乳化劑作用下，分散于水中形成乳液，再用水溶性的引發(fā)劑來(lái)引發(fā)，進(jìn)行聚合，乳液可用鹽類(lèi)使聚合物析出，再經(jīng)洗滌、干燥得到 PVC 樹(shù)脂粉末。乳液法 PVC 樹(shù)脂粒徑極細(xì)，樹(shù)脂中乳化劑含量高，電絕緣性能差，成本高。該樹(shù)脂常用于 PVC 糊的制備。 （ 4） 微懸浮聚合 。使用油性引發(fā)劑，在用乳化劑分散、穩(wěn)定的細(xì)小氯乙烯單體液 滴中引 發(fā)聚合，生成的 PVC 乳液，經(jīng)破乳、洗滌、干燥得到 PVC 樹(shù)脂粉末。該方法生產(chǎn)的 PVC 樹(shù)脂具有良好的加工性能，能滿足大多數(shù)加工的需要。 （ 5） 溶液聚合。 以甲醇、甲苯、苯、丙酮作溶劑，使氯乙烯單體在溶劑中聚合，由于溶劑具有鏈轉(zhuǎn)移劑的作用，所以聚合物的分子量和聚合速率不高。聚合得到的 PVC樹(shù)脂因不溶于溶劑而不斷析出。此種 PVC樹(shù)脂不宜于一般成型用，僅作為涂料、粘合劑，是目前各種聚合方法中產(chǎn)量最少的一種方法。 就以上 5 種主要聚合工藝來(lái)講， 通過(guò)幾種方法的比較， 懸浮法是一種相對(duì)最成熟的工藝，在目前世界聚氯乙烯生產(chǎn)中占有絕 對(duì)的份額，且產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率最高，產(chǎn)品品種最多，容易適應(yīng)市場(chǎng)。乳液法是生產(chǎn)糊樹(shù)脂的方法，工藝復(fù)雜、成本較高且樹(shù)脂質(zhì)量較差。 懸浮法工藝 在 PVC 的各種生產(chǎn)方法中技術(shù)最為成熟，故本設(shè)計(jì)采用懸浮法聚合。 工藝流程的介紹 乙炔工段 (1)發(fā)生 。 經(jīng)破碎好的電石裝進(jìn)電石吊斗，推到提升口，由電動(dòng)葫蘆吊到三樓，送到 發(fā)生器加料貯存，用 2N 置換其中的乙炔氣后，電石在繼續(xù)通 2N 的情況下， 經(jīng)第一貯斗碟伐放入第二貯斗，第二貯斗電石經(jīng)過(guò) 電磁振動(dòng)加料器加入發(fā)生器內(nèi)。電石在發(fā)生器內(nèi)遇水產(chǎn)生乙炔氣，從發(fā)生器頂部逸出，電石水解時(shí)放出大 10 量的熱，可借連續(xù)加入發(fā)生器內(nèi)的水來(lái)維持發(fā)生器溫度，電石水解之后電石渣漿從溢流管不斷排除，以維持發(fā)生器液面，渣漿從排泄口排到地溝，流到沉淀池集中處理，頂部逸出的乙炔氣體經(jīng)噴淋冷卻后，分別進(jìn)入氣柜或水環(huán)壓縮機(jī)。 (2)清凈 。 由發(fā)生器送來(lái)并經(jīng)冷卻的乙炔氣，經(jīng)水環(huán)壓縮機(jī)加壓到~ 左右，進(jìn)入第一、第二清凈塔， NaOCl 溶液由泵打到第二清凈塔頂，從塔底流出再由泵打至第一清凈塔頂。器塔底流出的廢 NaOCl 溶液與冷 卻塔出來(lái)的廢水回至廢水貯槽，用泵打到發(fā)生器作為補(bǔ)充用水。經(jīng)清凈后的乙炔氣帶有酸性，進(jìn)入中和塔用堿液除去，中和塔出來(lái)的乙炔氣進(jìn)入二臺(tái)串聯(lián)的列管冷凝器除去大量水分后，送氯乙烯工序。 氯化氫工段 原料氫氣由電解裝置輸氫 泵送來(lái)，經(jīng)過(guò)氫氣氣柜緩沖及阻火器，進(jìn)入鋼制合成爐底部的燃燒器點(diǎn)火燃燒。原料氯氣由電解裝置氯干燥送來(lái)經(jīng)緩沖器后按一定的摩爾比 [H2:Cl=(～ ):1]進(jìn)入合成爐燈頭的內(nèi)管，由下二上經(jīng)石英燈頭上的斜孔均勻地和外套管的氫氣混合燃燒。燃燒時(shí)火焰溫度達(dá)到 2020℃左右，并發(fā)出熱和光， 正?；鹧娉是喟咨?。合成后的氯化氫氣體，借爐身和夾套冷卻水或散熱翅片散熱，到爐頂出口，溫度降到 100～ 150℃，再進(jìn)入上蓋帶冷卻水箱的石墨冷卻器，用冷卻水將氯化氫氣體冷卻到 40～ 50℃左右，由下底蓋排出，經(jīng)閥門(mén)控制進(jìn)入緩沖器，再送人串聯(lián)的石墨冷卻器，用 25℃左右的冷凍鹽水，將氣體冷卻到 12℃～ 18℃后，進(jìn)入酸霧分離器，氣體中夾帶的 40%鹽酸霧沫由分離器內(nèi)的有機(jī)硅玻璃棉捕集，冷凝酸排入酸貯槽。分離器出口的干燥氯化氫氣體經(jīng)緩沖器進(jìn)入納氏泵壓縮，借泵內(nèi)濃度 93%以上的硫酸作液封和潤(rùn)滑。硫酸隨氯化氫排至氣液分離 器，自下部流入盤(pán)管冷卻器，經(jīng)水冷卻后循環(huán)吸入納氏泵；分離器出口的干燥氯化氫經(jīng)緩沖器送至氯乙烯合成裝置。 氯乙烯工序 (1)混合脫水工序 。 由乙炔工段送來(lái)的粗乙炔氣經(jīng)砂封與來(lái)自 HCL 工序的HCL 經(jīng)緩沖罐通過(guò)孔板流量計(jì)調(diào)節(jié)配比在混合器內(nèi)充分混合，進(jìn)入石墨冷卻器內(nèi)在﹣ 35℃鹽水下進(jìn)行冷卻到﹣ 14℃ 177。2℃， 22HC 、 HCL 混合氣體在此溫度下，部分水份以 40%左右的酸霧析出，部分酸霧夾帶于氣相中進(jìn)入多筒過(guò)濾器，由含氟硅油棉捕集分離。然后，經(jīng)二臺(tái)石墨預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。 (2)合成轉(zhuǎn)化。 干燥、預(yù)熱后的混合氣從 轉(zhuǎn)化器上部進(jìn)入，通過(guò)列管中裝填的吸附于活性炭上的 2gCLH 觸媒轉(zhuǎn)化為粗氯乙烯，轉(zhuǎn)化過(guò)程反應(yīng)放熱則通過(guò)熱水循環(huán)泵循環(huán)的熱水移去。粗氯乙烯在高溫下帶逸的 2gCLH 升華物在填裝活性炭的 11 吸附器中脫除，然后進(jìn)入精餾系統(tǒng)。 (3)水洗、堿洗、氯乙烯壓縮 。 除貢后的粗氯乙烯進(jìn)入三合 一水洗組合塔，經(jīng)堿洗塔，出去殘余的微量 HCL 后進(jìn)入 VC 氣柜或經(jīng)機(jī)前冷卻器，出去部分夾帶液，經(jīng)螺桿壓縮機(jī)加壓到 ~（表壓 ），經(jīng)機(jī)后冷卻器除去夾帶水和油后，送精餾。 (4) 精餾 。 由單壓縮機(jī) 出來(lái)的粗氯乙烯氣體進(jìn)入全凝器，使大部分冷凝液化經(jīng)低沸加料貯槽，進(jìn)入低沸塔，未凝聚氣體進(jìn)入尾氣冷凝器，其冷凝液全部進(jìn)入低沸塔。低沸塔釜加熱器將冷凝液中低沸物蒸出，經(jīng)塔頂冷凝器用 7℃水或者5℃水控制回流比后，由塔頂匯入尾氣冷凝器處理，塔釜粗氯乙烯進(jìn)入高沸塔，尾氣冷凝器未冷凝的氣體經(jīng)變壓吸附回收大部分氯乙烯和乙炔后，惰性氣體排空。由低沸塔進(jìn)入高沸塔的氯乙烯，經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制流量，減壓后進(jìn)入高沸塔。高沸加熱器將氯乙烯逸出，經(jīng)塔板分離成氯乙烯，經(jīng)塔頂控 制部分回流，大部分氯乙烯進(jìn)入成品冷凝器，然后進(jìn)入單體貯槽，按需送聚合工序，在高塔釜分離收集到的 1， 1 二氯乙烷（ EDC）為主的高沸物進(jìn)入殘液槽，定期壓送廢液處理塔，將殘液中的二氯乙烷精制，包裝外銷(xiāo)，未凝 VC 其他回到氣柜。 (5) 冷凍站 +5℃水系統(tǒng) 。 從液氨槽出來(lái)的液氨經(jīng)過(guò) 5℃水分配臺(tái)流入蒸發(fā)器，液氨變成氣態(tài)氨帶走蒸發(fā)器外工業(yè)水熱，合格的 5℃水由 5℃水泵送往乙炔、合成、聚合。蒸發(fā)器內(nèi)汽化的氨背螺桿氨壓機(jī)抽走，經(jīng)壓縮到 （表壓）左右的過(guò)熱氣態(tài)氨進(jìn)入油分離器，分離后的氣態(tài)氨進(jìn)入蒸發(fā)式冷凝管列管內(nèi)