【正文】 world39。 Caustic。 Electrolysis。 工藝流程 PVC生產(chǎn)工藝 ： PVC生產(chǎn) 主要分為氯化氫的制備、乙炔的制備、氯乙烯合成、氯乙烯聚合四個主要工序。 (2) 乙炔的制備 主要分為電石破碎、乙炔發(fā)生、乙炔清凈和渣漿處理三部分。乙炔發(fā)生：破碎合格的原料電石，經(jīng)準確計量后，投入到乙炔發(fā)生器內(nèi)進行水解反應(yīng)，制成粗乙炔氣體，供清凈工序生產(chǎn)使用。 (3) 氯乙烯合成 主要分為混合氣脫水、氯乙烯合成和粗氯乙烯的凈化三部分。經(jīng)脫汞、組合塔回收酸、堿洗后，送至氯乙烯壓縮崗位生產(chǎn)用。 （ 2）氯乙烯合成：乙炔氣體和氯化氫氣體按照 1： ，在氯化汞的作用下，在 80100℃ 溫度下反應(yīng)生成氯乙烯。為了生產(chǎn)出高純度的單體，應(yīng)徹底將這些雜質(zhì)除去。 (1) 聚氯乙烯管材 在眾多的聚氯乙烯制品中，聚氯乙烯管道是其第二大消費領(lǐng)域，約占其消費量的 20％左右。 (2) PVC硬材和板材 PVC中加入穩(wěn)定劑、潤滑劑和填料，經(jīng)混煉后，用擠出機可擠出各種口徑的硬管、異型管、波紋管，用作下水管、飲水管、電線套管或樓梯扶手。板材可以切割成所需的形狀，然后利用 PVC焊條用熱空氣焊接成各種耐化學(xué)腐蝕的 貯槽、風(fēng)道及容器等。 PVC容器主要生產(chǎn)礦泉水、飲料、化妝品瓶、藥品的 PTP包裝，也有用于精制油的包裝。聚氯乙烯膜也可用于拉伸或熱收縮包裝，用于包裝床墊、布匹、玩具和工業(yè)商品。還可用于制作制服和專用保護 設(shè)備的皮帶。聚氯乙烯用于許多體育娛樂品，如玩具、唱片和體育運動用品，目前聚氯乙烯玩具增長幅度大，由于聚氯乙烯玩具和體育用品生產(chǎn)成本低，易于成型而占有優(yōu)勢 [1] 。是一種常見的重要強堿，在國民經(jīng)濟中占有重要地位，廣泛用于紡織工業(yè)、輕工業(yè)、冶金和有色冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)和石油化學(xué)工業(yè)等部門。苛化法是 用純堿（ Na2CO3）和石灰乳（ Ca(OH)2）通過苛化反應(yīng)生成燒堿而得名，也叫石灰苛化法。 燒堿的性質(zhì) （ 1）物理性質(zhì) 純的無水氫氧化鈉為白色半透明，結(jié)晶狀固體。其溶液呈強堿性，腐蝕性極強?！?） 4 （ 2）化學(xué)性質(zhì) 氫氧化鈉是強堿，具有堿的一切通性，另外還具有其他堿沒有的特性。故應(yīng)放置在干燥的環(huán)境中，也可用于干燥氣體。 NaOH = Na + OH 。 2NaOH + CuSO4=Cu(OH)2↓+ Na2SO4 。我國各氯堿企業(yè)為了提高自身的競爭力，紛紛擴大燒堿裝置規(guī)模，從 1999年開始，掀起了一輪燒堿擴建高潮，到 2020年其生產(chǎn)能力已從 1998年的 6860 kt/a增至 8000 kt/a，目前我國燒堿的總生產(chǎn)能力已經(jīng)達到 8620 kt/a，居世界第 2位。 目前我國的燒堿企業(yè)有 200多家，裝置規(guī)模普遍較小，生產(chǎn)能力超過 100 kt/a的生產(chǎn)企業(yè) 只有 24家。目前燒堿的生產(chǎn)方法幾乎全部采用電解食鹽水的方法，這樣每生產(chǎn) 1 t 5 燒堿則聯(lián)產(chǎn) t氯氣。 隨著離子膜法新裝置的建成，造成嚴重環(huán)境污染的水銀法已停止生產(chǎn)，苛化法的產(chǎn)量也相當(dāng)少，我國目前燒堿的主要生產(chǎn)方法是隔膜法和離子膜法。只有24家企業(yè)達到了 100 kt/a規(guī)模，布局分散，規(guī)模小，與國外大型燒堿企業(yè)差距大，國外氯堿企業(yè)的集中度相對較高，日本、歐盟的前 5家企業(yè)分別集中了它們燒堿生產(chǎn)能力的 50%，美國的 5家大公司集中了美國燒堿生產(chǎn)能力的 80%，而我國前 5家企業(yè)的生產(chǎn)能力不到全國總生產(chǎn)能力的 16%，裝置規(guī)模小，效益自然差距很大。目前我國的燒堿生產(chǎn)中，電解法產(chǎn)量已占總產(chǎn)量的 %，苛化法僅占 %。 氯與堿的平衡是氯堿工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，在 20世紀 80 年代，是以堿定氯，通常把氯氣作為生產(chǎn)燒堿的副產(chǎn)品；而到了 20 世紀 90年代，由于氯產(chǎn)品的應(yīng)用越來越廣泛，氯堿工業(yè)逐步發(fā)展為以氯定堿，燒堿逐漸被一些業(yè)內(nèi)人士稱為副產(chǎn)品了。而且國內(nèi)市場上氯產(chǎn)品需求旺盛，而燒堿市場疲軟，目前我國成為世界上唯一有燒堿過剩需要出口，卻需要大量進口氯產(chǎn)品的國家，估計今后這種氯與堿的供求不平衡還將會繼續(xù)進一步擴大。我國的氯堿工業(yè)目前已開始由建國初期的以堿為主的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向 以氯為主的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的新的發(fā)展時期。因此，如何合理開發(fā)生產(chǎn)氯產(chǎn)品，搞好氯堿平衡是當(dāng)前需深入研究和認真探討的重要課題。雖然我國氯產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)最近幾年有了很大發(fā)展，但是，與國外發(fā)達國家相比，我們的差距還相當(dāng)大。盡管如此，我國的無機氯產(chǎn)品的耗氯量依然占據(jù)我國氯產(chǎn)品耗氯總量的 54%，其余 46%用于生產(chǎn)有機氯化物（包括聚氯乙烯、氯乙酸和氯丁橡膠等）。 在耗氯結(jié)構(gòu)這一點上，國外一些發(fā)達國家與我國完全不同。 和國外發(fā)達國家相比，我國的有機氯產(chǎn)品所占比例小，但這并不說明我國有機氯產(chǎn)品需求少，事實上，我國這幾年進口的有機氯產(chǎn)品占國內(nèi)總用氯量的20%以上。 氯氣 氯氣簡介 氯氣 Cl2，分子量 ， 常溫下，氯是黃綠色，具有使人窒息氣味的氣體，有毒、有色、易液化。氯氣比空氣重，約為空氣的 。氯氣溶于水同時與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，因此氯水具有極強的腐蝕性。工業(yè)上利用氯氣在四氯化碳中有較大溶解度這一特點，用四氯化碳吸收氯堿廠產(chǎn)生的所有廢氯，然后再解吸回收氯氣。 從電解槽出來的濕氯氣，一般溫度較高，并伴有大量水蒸汽及鹽霧等雜質(zhì)。例如金屬鈦，聚氯乙烯、酚醛樹脂、陶瓷、玻璃、橡膠、聚酯、玻璃鋼等因而使得生產(chǎn)及運輸極不方便[3]。 氯氣干燥前通常先使氯氣冷卻，使?jié)衤葰庵械拇蟛糠炙?蒸汽被冷凝除去，然后用干燥劑進一步出去水分。 在不同的溫度與壓力下氣體中的含水量可以用水蒸汽分壓來表示。其水蒸汽分壓也就愈高。因此必須將氯氣中的水分進一步除去。 當(dāng)溫度一定時，硫酸濃度愈高、其水蒸汽分壓愈低；當(dāng)硫酸濃度一定時，溫度降低，則水蒸汽分壓也降低。但如果硫酸的溫度太低的話，則硫酸與水能形成結(jié)晶水合物而析出。硫酸濃度在 84%時，它的結(jié)晶溫度為 +8℃ ，所以在操作中 一般將 H2SO4溫度控制在不低 8 于 10℃ 。故用硫酸干燥濕氯氣時，應(yīng)掌握以下幾點：（ 1）硫酸的濃度，（ 2）硫酸溫度，（ 3）硫酸與氯氣的接觸面積和接觸時間 [7]。因此在氯氣干燥后還需用氣體壓縮機對氯氣進行壓縮。 根據(jù)氯處理的任務(wù)氯處理的工藝流程包括氯氣的冷卻、干燥脫水、凈化和壓縮、輸送幾個部分。 直接冷卻流程：工藝設(shè)備投資少，操作簡單，冷卻效率高，但是，此流程排出的污水含有氯氣，腐蝕管路，污染環(huán)境，同時使氯損失增大，且耗費大量蒸汽。冷卻后氯氣的含水量可低于 ％。缺點是熱交換器所用冷卻水溫度要求低于15℃ ，因此需要消耗冷凍量并需增設(shè)氯水泵、氯水循環(huán)槽使流程復(fù)雜化。 9 國內(nèi)采用最多的是填料塔和泡沫塔組合，這是兩種典型的塔。 填料塔串聯(lián)硫酸循環(huán)流程：該流程對氯氣負荷波動的適應(yīng)性好，且干燥氯氣的質(zhì)量穩(wěn)定，硫酸單耗低，系統(tǒng)阻力小 ,動力消耗省。 泡罩塔干燥流程：此流程設(shè)備體積小，臺數(shù)少，流程簡單，投資及操作費用低。 經(jīng)過 對以往經(jīng)驗的總結(jié)、比較， 氯氣干燥時均以濃硫酸為干燥劑，分為填料塔串聯(lián)硫酸循環(huán)流程和泡罩塔干燥流程。管式、絲網(wǎng)式填充過濾器是借助具有多細孔通道的物質(zhì)作為過濾介質(zhì)，能有效地去除水霧或酸霧，凈化率可達 94％ 99％，而且壓力降較小，可用于高質(zhì)量的氯氣處理。在產(chǎn) 20萬噸 PVC同時，可生產(chǎn) 17萬噸燒堿。 經(jīng)查西部氯堿廠的電解原料生產(chǎn)氫氧化鈉（ NaOH），工業(yè)數(shù)據(jù)查 NaOH GB/T191994可 知固體 I類優(yōu)等品 NaOH的含量為 ≥%，除掉檢修等等時間的浪費，按每年實際生產(chǎn)時間為 8000小時，本設(shè)計計算是以西部氯堿廠目前燒堿裝置的年產(chǎn)量為基準，生產(chǎn) 17萬噸 /年 98%離子膜 NaOH，其生產(chǎn)純 NaOH的量為： 17104103%/（ 408000） =2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑ 由此反應(yīng)方程式可知理論所需 NaCl為： F2 F1 F3 圖 22 脫氯塔物料衡算系統(tǒng) 脫氯塔物料衡算： 入塔淡鹽水組成： NaCl： kg/h H2O： kg/h Cl2： kg/h HCl： kg/h 脫氯塔 12 其他已知條件： 表 21 加酸前物料參數(shù) Nacl含量 %（質(zhì)量分數(shù)） Cl2含量 796mg/L [H+] 密度 1095 kg/m3 流量 90 m3/h 溫度 85 ℃ SO42 表 22 脫氯塔的物性參數(shù) 物質(zhì) 含量（質(zhì)量分數(shù)） 密度 kg/m3 溫度 ℃ HCl 31% 1153 25 NaCl 8% 1076 25 NaoH 30% 1325 25 脫氯塔出口淡鹽水氯氣含量 50 mg/L 脫氯系統(tǒng)操作壓力 塔內(nèi) pH不僅與 [H+]有關(guān)，而且與 SO42有關(guān)。 表 23 SO42離子一定時，淡鹽水 H+濃度和 pH值對應(yīng)關(guān)系表 [10] [H+] mol/L [SO42] g/L時， pH值 [SO42] ， pH值 不含 [SO42]和氯氣時， pH值 由表得 [H+]= HCl的量為原量的 。所以 , 換熱器出口水量很小 , 因此 , 出脫氯塔淡鹽水流量無明顯減少 , 認為出脫氯塔淡鹽水流量與上述加酸后淡鹽水流量相同 , 即 m3/h。氯氣冷卻器出口氯水同氯氣冷卻器出口氯氣呈氣液平衡 , 得： PCl2= kPa 查 40℃ , PCl2= kPa時 , Cl2在水中溶解度為： kg Cl2/100 kg水 則氯氣冷卻器出口液相中 Cl2為： 2020= kg/h 則氯氣冷卻器出口液相組成為： H2O： 2020 kg/h Cl2： kg/h 總計 ： kg/h 脫氯塔出口氣相組成： H2O： kg/h Cl2 ： kg/h 總計 ： kg/h 15 脫氯塔物料衡算數(shù)據(jù)： 表 25 脫氯塔物料衡算數(shù) 進口液相 kg/h 出口氣相 kg/h 出口液相 kg/h NaCl H2O NaCl H2O Cl2 H2O Cl2 Cl2 HCl HCl 總計： kg/h 總計： 總計 : kg/h Nacl含量 :% Nacl含量 :% 換熱器物料衡算 換熱器物料衡算數(shù)據(jù)： 表 26 換熱器物料衡算數(shù)據(jù) 進口液相 kg/h 出口氣相 kg/h 出口液相 kg/h H2O： Cl2: H2O： 2020