VCM生产工艺及特点
VCM生产工艺及特点
VCM生产工艺一、生产工艺分类：VCM生产按生产工艺分有：电石法(天然气乙炔法)、联合法、氧氯化法和平衡氧氯化法。
几种生产工艺相比，电石法和联合法具有能耗大、成本高、汞污染和电石渣严重等缺点。
平衡氧氯化法在生产过程中氯化氢是平衡的，不需由外部进入，具有规模大、能耗低、经济效益好、有利于环保等优点，是目前世界上较先进和经济的生产方法。
拥有氧氯化生产的主要专利厂商有日本三井东压、德国HOECHST、EVC、SOLVAY、美国GEON、DOW、PPG等。
我国VCM的生产始于1958年。
2001年采用平衡氧氯化法生产PVC的总能力为87万t/a，其中上海天原氯碱股份有限责任公司(30万t/a)、齐鲁石化公司(23万t/a)、北京化工二厂股份公司(16万t/a)、渤海化工集团大沽化工厂(10万t/a)、锦化化工集团有限责任公司(8万t/a)等成为我国VCM和PVC生产的大型骨干企业。
二、生产工艺特点：本项目具有乙烯和氯气两种原料，将采用平衡氧氯化法工艺。
平衡氧氯化法生产VCM主要由直接氯化、氧氯化、EDC裂解和精馏、VCM精馏等部分组成。
1、直接氯化单元乙烯与氯气在三氯化铁催化剂的作用下反应生成二氯乙烷(EDC)，根据反应条件和EDC的不同出料方式分为高温氯化和低温氯化二种技术。
⑴高温氯化乙烯和氯气采用低压和90℃左右进行直接氯化反应。
高温氯化生产的特点是：EDC气相塔顶出料不带走催化剂，所以无需补加，也无需水洗脱铁和干燥，无废水产生；产品EDC纯度高，可不经精制直接去裂解；反应热移出方便、热效率高。
不足之处是所有与液体接触的设备都需使用合金钢、不锈钢材料，投资较高。
⑵低温氯化页脚内容1乙烯和氯气在50℃左右进行反应，EDC液相出料，反应生成热由较复杂的外循环冷却器导出，EDC 需经水洗除催化剂、碱洗和干燥，流程较长。
低温氯化的特点是消耗催化剂多，需经常补充，但新型的氯化反应器则不存在催化剂补充问题。
反应热不能利用，能耗大。
VCM生产工艺及特点
VCM生产工艺一、生产工艺分类:VCM生产按生产工艺分有：电石法（天然气乙炔法)、联合法、氧氯化法和平衡氧氯化法.几种生产工艺相比，电石法和联合法具有能耗大、成本高、汞污染和电石渣严重等缺点。
平衡氧氯化法在生产过程中氯化氢是平衡的,不需由外部进入,具有规模大、能耗低、经济效益好、有利于环保等优点，是目前世界上较先进和经济的生产方法。
拥有氧氯化生产的主要专利厂商有日本三井东压、德国HOECHST、EVC、SOLVAY、美国GEON、DOW、PPG等。
我国VCM的生产始于1958年。
2001年采用平衡氧氯化法生产PVC的总能力为87万t/a,其中上海天原氯碱股份有限责任公司（30万t/a）、齐鲁石化公司（23万t/a）、北京化工二厂股份公司(16万t/a）、渤海化工集团大沽化工厂（10万t/a)、锦化化工集团有限责任公司(8万t/a)等成为我国VCM和PVC 生产的大型骨干企业。
二、生产工艺特点:本项目具有乙烯和氯气两种原料，将采用平衡氧氯化法工艺。
平衡氧氯化法生产VCM主要由直接氯化、氧氯化、EDC裂解和精馏、VCM精馏等部分组成。
1、直接氯化单元乙烯与氯气在三氯化铁催化剂的作用下反应生成二氯乙烷(EDC)，根据反应条件和EDC的不同出料方式分为高温氯化和低温氯化二种技术。
⑴高温氯化乙烯和氯气采用低压和90℃左右进行直接氯化反应.高温氯化生产的特点是：EDC气相塔顶出料不带走催化剂，所以无需补加，也无需水洗脱铁和干燥，无废水产生；产品EDC纯度高，可不经精制直接去裂解；反应热移出方便、热效率高。
不足之处是所有与液体接触的设备都需使用合金钢、不锈钢材料，投资较高。
⑵低温氯化乙烯和氯气在50℃左右进行反应，EDC液相出料,反应生成热由较复杂的外循环冷却器导出，EDC需经水洗除催化剂、碱洗和干燥,流程较长。
低温氯化的特点是消耗催化剂多，需经常补充，但新型的氯化反应器则不存在催化剂补充问题。
反应热不能利用，能耗大.有一定的尾气损失，尾气中含氧必须用氮气稀释,造成氮气消耗的增加。
典型化工产品生产技术—氯乙烯的生产技术
透明性
机械性
易加工
01 用途简介
PVC
主要应用于 建筑材料 日用品
主要应用于 管材 电线电缆
两大消费市场 硬制品 软制品
02 物理性质
物 质 概 况
中文名称： 英文名称： CAS号： 分子式： 分子量：
结构式：
氯乙烯 vinyl chloride
75-01-4 C2H3Cl
62.5
《化工生产技术》
氯乙烯工业发展概况
Contents 目录
01 发展历史 02 工艺概况 03 产能供需
01 发展历史
02 工艺概况
全球 VCM 生产两种方式
氯乙烯
电石法
乙炔由天然气或 电石制得，使用氯 化汞作催化剂，工 艺成熟，设备投资 低，但是能耗较高 ，存在环保问题。
乙烯法
乙烯法由乙烯 直接氯化或者是 氧氯化制得二氯 乙烷，再脱氯化 氢制得氯乙烯。
02 乙烯液相直接氯化制备二氯乙烷的工艺流程
从氯化塔引出的反应液，一部分经降温后循环回塔内保持塔内液面的稳定，其余则作 为粗产品送出，在两上串联的洗涤分层器中先后经过两次洗涤，以除去夹杂的HCl和 FeCl3。所得的粗二氯乙烷送至蒸馏工段精制。自氯化塔塔顶逸出的反应尾气经过两 次冷凝后回收夹带的二氯乙烷后，送焚烧炉处理。
温度对二氯乙烷选择性的影响
适宜温度范围约为220～230℃
8
6
z
4
2
200
250
300
温度/℃
温度对乙烯燃烧反应的影响
03 原料配比
氧氯化反应在230℃时反应速率方程为
r k[C2H 4 ][ HCl ]0.3
理论摩尔比C2H4:HCl:O2=1:2:0.5
(完整版)VCM生产工艺简介
三、转化生产工艺
转化器主要副反应：
C2H2+H2O
CH3CHO
C2H3Cl+HCl
C2H4Cl2
触媒中毒副反应：
HgCl2+H2S
HgS+2HCl
3HgCl2+PH3
(HgCl)3P+3HCl
混合器过氯副反应：
Cl2+C2H2
C2HCl+HCl
三、转化生产工艺
酸雾捕集器
工作容积 19m3
换热面积 20㎡
设计压力： 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： 视镜
碳钢
氯气
二、二合一生产工艺
合 成 炉
二、二合一生产工艺
降膜吸收塔 材质： CS、石墨 公称面积： 40M2 外形尺寸：Φ830*5025mm 允许压力：管程0.3 MPa
三、转化生产工艺
触媒：高效环保多元复合型氯化汞 触媒（IV型）
该触媒用密闭法工艺制造，采 用酸化处理后的活性炭浸渍氯化高 汞溶液后干燥制成，并加入了多种 助催化剂配方，该种触媒在热稳定 性、抗毒性、抗积炭、抗结块、环 保等方面都比较好。
HgCl2：10.5～12.5% 助催化剂：2.04～3.15% 水分含量：≤0.3% 机械强度：≥95% 装填密度：550～600克/升
二、二合一生产工艺
二、二合一生产工艺
反应原理：氢气和氯气在加热条件下，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
EDC和VCM的生产技术介绍
二氯乙烷和氯乙烯单体的生产技术介绍-二氯乙烷(EDC)和氯乙烯单体(VCM)是生产聚氯乙烯的原料。
VCM由二氯乙烷(EDC)热裂解生产，EDC由乙烯和氯气生产。
实际上所有VCM装置都与EDC生产组合成一体化。
全球约95%的EDC用于生产VCM，几乎所有VCM用于生产PVC。
EDC的其他用途是用在氯化溶剂，如三氯乙烯、乙胺、亚乙烯基氯和三氯乙烷，也用于生产四氯乙烯的中间体和用作生产六氯代酚基甲烷的催化剂。
1 技术进展鲁姆斯公司拥有苏威(Solvay)公司VCM技术转让权。
包括OxyVinyls、三井化学和欧洲乙烯基公司(EVC)在内的生产商均拥有其自有的专有技术转让权。
EVC公司已开发了可从乙烷直接生产VCM的技术。
在中国，从乙炔经氯氢化生产VCM有很好的效益，因为基于原油生产的乙烯与电石之间的价差增大，致使该工艺现成为更具吸引力的方案。
中国的乙炔法VCM-PVC生产量在2006年PVC生产量824万t中，所占比例已上升至68%左右。
1.1国外进展二氯乙烷(EDC)由乙烯用氯直接氯化或在催化剂存在下乙烯用无水氯化氢氧氯化生产。
氯乙烯单体(VCM)由EDC裂解生产。
欧洲乙烯基(EVC)公司开发的乙烷生产VCM的氧氯化工艺，可减少对EDC的需求。
该公司开发-种新型催化剂，可使乙烷在低温下反应直接合成VCM，其成本比由乙烯生产VCM方法节省50%以上，使PVC价格可下降1/4。
当今先进的VCM和EDC生产技术有Inovyl公司(由EVC公司技术转让)、Vin Tee公司和Vinnolit公司等工艺。
1.1.1 Inovyl公司高温直接氯化生产EDC工艺该高温氯化(HTC)技术是从乙烯和氯生产EDC的高能效工艺。
采用反应放热蒸发EDC，达到节能目的。
产品提纯采用分级蒸馏，与低温氯化(LTC)不同。
无需水洗产品以去除溶解的氯化铁。
无含水的物流需处理。
有足够的热量可提纯与之相连的VCM装置中其他的EDC 物流、来自氧氯化的EDC物流。
VCM生产工艺及特点
VCM生产工艺及特点
一、生产工艺
1、原料准备
VCM制备的原料主要为煤焦油、乙二醇和硫化氢。
煤焦油是作为生产VCM的基础原料，由煤热解后产生。
乙二醇是有机合成中经常使用的原料，可以制备乙二醇的方法多种多样。
硫化氢是一种具有毒性的有机物，往往
以亚硫酸钠的形式存在，可以从硫磺中提取硫化氢。
2、合成
VCM的合成工艺由煤焦油、乙二醇和硫化氢共同组成，这些原料混合
在一起，然后经过加热、压力和催化条件下的反应，可以将原料合成为聚
乙二醇。
3、分离
VCM的合成过程结束后，可以采用蒸馏或萃取等方法将产物从反应器
中分离出来。
然后再经过精制、干燥、分级、填充等工序，最终将VCM生
产成品。
二、特点
1、良好的抗氧化性
VCM具有良好的抗氧化性，可以长时间在高温环境下不发生挥发和氧
化反应，具有良好的稳定性。
2、良好的耐腐蚀性
VCM具有良好的耐腐蚀性，其耐腐蚀性是优于传统的碳氢化合物的，不易受到化学龟裂。
3、高反应性
VCM具有高反应性，可以在短时间内完成反应，而且反应过程可控，有利于大规模批量生产。
4、低毒性
VCM经过精细程度的加工，会减少其有害物质的含量，使其具有较低的毒性和挥发性。
5、低成本。
氧氯化生产VCM简介
乙烯氧氯化装置概况国内TDI或MDI生产副产的HCl可用于生产盐酸或二氯乙烷（EDC），生产的EDC可以作为产品直接外售也可以生产氯乙烯（VCM）或PVC树脂，副产HCl生产EDC的价值远远高于盐酸。
一、工艺描述目前乙烯氧氯化生产技术被公认为是PVC树脂生产的先进技术，世界上乙烯氧氯化法专利技术厂家主要有Vinnolit-UHDE、Oxy Vinyls及INEOS，主要分为两类：即流化床工艺与固定床工艺, 两种工艺各有优缺点，须从建设项目的实际情况出发，选择最优的技术方案。
暂以INEOS的固定床工艺作工艺描述。
乙烯氧氯化以乙烯、氧气和HCl为原料，主要包括氧氯化单元、EDC洗涤单元，EDC精制单元、EDC贮存等单元。
1．氧氯化单元乙烯在氯化铜催化剂的存在下乙烯（C2H4），氯化氢（HCl）和氧气（O2）发生气相反应生成二氯乙烷（C2H4Cl2）。
C2H4的氧氯化反应在串联的两个氧氯化反应器中进行。
氧气均分成两股进入两个反应器，HCl进料60%进一段氧氯化反应器，40%进二段氧氯化反应器，乙烯进一段氧氯化反应器，大约使用100%过量乙烯；二段氧氯化反应器中未反应的乙烯循环回到第一个反应器中，在反应器管程反应产生的热量被送到反应器壳程的热水带出并产生高压蒸汽，并通过一个回压控制阀离开进入装置蒸汽管网。
2．洗涤单元EDC洗涤系统包括酸洗和碱洗。
酸洗主要是除去EDC中的酸性，酸洗后EDC进入到碱洗系统，处理EDC中残余氧、氯化氢和氯气，氧氯化EDC经过处理除去氯化氢和三氯乙醛。
除去氯化氢和氯气是为了防止下游设备腐蚀，而除去三氯乙醛是为了防止在轻组分塔塔中三氯乙醛和EDC形成恒沸点的共沸物。
中和反应之后，水溶液相和有机相分离，有机相通过湿粗二氯乙烷泵打入湿粗EDC存储罐。
3．EDC精制粗EDC经泵进入EDC轻沸塔，顶部的物料冷凝后一部分回流，剩余物料送至界区外。
塔底物料送至EDC重沸塔，EDC重沸塔塔顶的主要产物是纯EDC，经EDC重沸塔冷凝器冷凝后一部分回流，剩余物料经EDC冷却器后送至精EDC储罐。
氯乙烯生产工艺简介
作者：郭 利 云 王 帆 白燕洁
氯乙烯生产工艺简介
氯乙烯单体(VCM)是生产聚氯乙烯树脂的主要原 料，其产品的质量和成本直接影响到聚氯乙烯树脂 的质量和成本。 氯乙烯生产工艺经历了较长时间的生产和工艺 改造，产生了电石法、二氯乙烷法等工艺，发展到 目前世界上最先进的平衡氧氯化工艺，该工艺流程 长、能耗高、三废污染严重。近十几年来，为降低 氧氯化中的能耗问题和环境污染问题，保持资源与 环境的可持续发展，各大公司纷纷改进及开发研究 新的氯乙烯生产工艺，以最大限度地降低成本，提 高产品的质量和市场竞争力。
乙烯直接氯化
e. 杂质 在高温氯化反应中，氧气可能与乙烯 中的氢原子反应生成水，而水与三氯化铁反应 产生盐酸而使催化剂浓度发生变化，并对设备 造成腐蚀；硫酸根和催化组分中的阳离子反应， 影响催化剂的用量和反应的选择性。因此，应 严格控制原料气中氧气、水分和硫酸根的含量， 要求氧气和水含量小于5×10-5、硫酸根含量小 于2X10-6 。
主要合成路线
（1）电石乙炔法 电石乙炔法是最早的生产方法。主要利用乙炔和氯 化氢为原料，用氯化汞作催化剂进行加成反应，生产氯 乙烯。该法设备、工艺简单，投资低，可以小规模经营， 但是电石耗电大，成本上升，反应中使用的催化剂污染 严重。在世界上先进国家和我国的先进PVC厂已逐渐将 其淘汰。反应路线为
反应路线同联合法，但原料乙烯及乙炔是石脑 油裂解得到的混合气。此法虽然摆脱了电石原 料，省去了分离乙炔和乙烯的费用，但是其工 艺过程复杂，基建投资大，成本高。
主要合成路线
（4）平衡氧氯化法 在氯乙烯生产中利用氯化氢的第二种方法是将氯化氢 用于与乙烯的氧氯化反应。 在乙烯氧氯化合成二氯乙烷的反应逐步取代了联合法。 乙烯氧氯化反应解决了氯化氢的利用问题，使以乙烯 和氯气为原料生产氯乙烯的方法显出极大的优越性。 乙烯氧氯化法生产氯乙烯包括两个反应，第一个反应 是乙烯在铜催化剂存在下与氯化氢进行氧氯化反应生 成1，2-二氯乙烷，第二个反应时1，2-二氯乙烷裂解 脱氯化氢生成氯乙烯。
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VCM 生产工艺一、生产工艺分类：VCM生产按生产工艺分有：电石法（天然气乙炔法）、联合法、氧氯化法和平衡氧氯化法。
几种生产工艺相比，电石法和联合法具有能耗大、成本高、汞污染和电石渣严重等缺点。
平衡氧氯化法在生产过程中氯化氢是平衡的，不需由外部进入，具有规模大、能耗低、经济效益好、有利于环保等优点，是目前世界上较先进和经济的生产方法。
拥有氧氯化生产的主要专利厂商有日本三井东压、德国HOECHSTEVG SOLVAY 美国GEON DOW PPG等。
我国VCM的生产始于1958年。
2001年采用平衡氧氯化法生产PVC 的总能力为87万t/a，其中上海天原氯碱股份有限责任公司（30 万
t/a）、齐鲁石化公司（23 万t/a）、北京化工二厂股份公司（16万t/a）、渤海化工集团大沽化工厂（10万t/a）、锦化化工集团有限责任公司（8万t/a）等成为我国VCM和PVC生产的大型骨干企业。
二、生产工艺特点：本项目具有乙烯和氯气两种原料，将采用平衡氧氯化法工艺。
平衡氧氯化法生产VCM主要由直接氯化、氧氯化、EDC裂解和精馏、VCMt馏等部分组成。
1、直接氯化单元
乙烯与氯气在三氯化铁催化剂的作用下反应生成二氯乙烷(EDC)，根据反应条件和EDC的不同出料方式分为高温氯化和低温氯化二种技
术。
⑴咼温氯化
乙烯和氯气采用低压和90C左右进行直接氯化反应。
高温氯化生产的特点是：EDC气相塔顶出料不带走催化剂，所以无需补加，也无需水洗脱铁和干燥，无废水产生；产品EDC屯度高，
可不经精制直接去裂解；反应热移出方便、热效率高。
不足之处是所有与液体接触的设备都需使用合金钢、不锈钢材料，投资较
高。
⑵低温氯化
乙烯和氯气在50C左右进行反应，EDC液相出料，反应生成热由较复杂的外循环冷却器导出，EDC需经水洗除催化剂、碱洗和干燥，流程较长。
低温氯化的特点是消耗催化剂多，需经常补
充，但新型的氯化反应器则不存在催化剂补充问题。
反应热不能
利用，能耗大。
有一定的尾气损失，尾气中含氧必须用氮气稀释，造成氮气消耗的增加。
该法的优点是设备结构简单，采用碳钢制造，设备投资可以减少。
目前，传统的低温氯化技术已基本被淘汰。
表一：高温氯化和低温氯化对比
2、氧氯化单元
氧氯化反应是以乙烯、氯化氢和氧气为原料，在氯化铜催化剂作用下生产EDC氧氯化单元的主要技术关键是反应器的型式和氧气的来源。
⑴反应器的型式
反应器有沸腾床反应器和固定床反应器两种。
①沸腾床反应器
沸腾床反应器内有能除热的内冷却盘管，反应器上部有旋风分离器，收集物料中夹带的催化剂。
操作时乙烯、氧气和氯化氢按一定比例
同时加入到反应器中。
②固定床反应器
固定床反应器一般单台生产能力较小，多采用几台串联，但
现在已可做的很大，一台反应器可达75万t/a。
氧气按不同比例分别通入反应器内，目的是为了使反应远离爆炸极限范围，同
时可减少乙烯过氧化生成CO和CO。
固定床和沸腾床氧氯化反应器各有优缺点，因而在技术市场上的份额基本持平。
表二：沸腾床反应器与固定床反应器对比
⑵纯氧氧化和空气氧化
按照氧气的来源不同，分为纯氧氧化和空气氧化。
两者的比
较如下：
表三纯氧氧化和空气氧化的比较
3、EDC裂解单元
裂解单元的主要设备是EDC裂解炉，各公司多采用单排或双排水平盘管式裂解炉。
但EDC的进料状态分二种，即气相或液相进料，气相进料能延长裂解炉的操作周期，但需增加设备投资。
物料先经气化、加热后进入裂解炉，现多采用蒸发器与裂解热回收相结合。
由于裂解炉操作周期的延长和热能有效利用的效益大于增加设备的投资，逐渐被各厂家接受。
VCM装置的各单元工艺技术发展至今均已成熟可靠，技术上
虽有差异，但也趋同，目前拥有VCM生产专利技术的公司仍在延
长设备运行时间、降低原料消耗、热能回收和提高单体质量等方面不断的取得新进展。
我国已经引进了直接氯化法中的高温氯化和低温氯化；氧氯化中的沸腾床和固定床反应器，氧气法和空气
法工艺均有引进；在EDC裂解单元也引进了EDC气相和液相二种进料方式的工艺。
这些生产企业的产品在国内有很好的市场和效益。
根据上述分析比较，本装置推荐采用高温直接氯化；沸腾床、纯氧氧氯化；EDC 气相进料裂解工艺。
拥有上述工艺的专利技术公司有美国GEON日本的三井东
压、德国赫斯特、挪威海德鲁等公司。
三井东压、GEON赫斯特和EVC 的工艺技术比较如下:
表四工艺技术比较
三、技术来源:
我国在引进的基础上，进行了大量的消化吸收工作，同时在多方面进行了技术攻关。
本项目的VCM装置采用购买工艺包、少量关键设备及DCS空制系统，设备绝大部分国产化。
VCM装置工艺生产流程主要由：直接氯化、氧氯化、EDC裂解、EDC精馏和
VCMt馏等几个部分组成。
其中EDC裂解工序采用两个系列，其余各工序均采用一个系列。
VCM装置由国内自行工程设计和采购设备。
国外各技术相差
不大，VCM可考虑美国GEON公司或德国HOECHS T司的技术。