氯乙烯工艺设计

合集下载

化工PVC各工段工艺流程

化工PVC各工段工艺流程

化工PVC各工段工艺流程引言聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)是一种重要的合成聚合物材料,在化工工业中被广泛应用。

PVC的生产过程被分为不同的工段,每个工段都有特定的工艺流程。

本篇文档将介绍PVC的主要工段以及各个工段的工艺流程。

概述化工PVC的生产过程主要包括氯乙烯的聚合、工艺稳定化处理、塑化剂加工、成型和加工等工艺环节。

下面将详细介绍每个工段的工艺流程。

1. 氯乙烯聚合工段氯乙烯聚合是PVC生产的第一步。

其工艺流程主要包括: 1. 氯乙烯的进料和储存:氯乙烯作为原材料,经过净化处理后进入反应器; 2. 反应器:将氯乙烯加入聚合反应器中,在催化剂的作用下聚合成PVC; 3. 聚合反应:控制反应温度和压力,使聚合反应进行至合适的程度; 4. 聚合结束:反应结束后,通过冷却和过滤等工艺对聚合物进行处理。

2. 工艺稳定化处理工段在PVC生产过程中,为了提高其稳定性和使用寿命,需要对其进行工艺稳定化处理。

其工艺流程主要包括: 1. 加入稳定剂:将稳定剂添加到聚合物中,以提高PVC的热稳定性; 2. 加热混合:将PVC和稳定剂加热混合,使稳定剂均匀分布在聚合物中; 3. 冷却和固化:通过冷却和固化过程,使稳定剂充分固化在聚合物中。

3. 塑化剂加工工段为了改善PVC的可塑性和加工性能,需要添加塑化剂。

其工艺流程主要包括:1. 加入塑化剂:将塑化剂添加到PVC中,通过较高的温度和剪切力使其与聚合物充分混合; 2. 传热和混合:将PVC和塑化剂进行传热和混合反应,使塑化剂充分分散在聚合物中; 3. 冷却和固化:通过冷却和固化过程,使塑化剂充分固化在聚合物中。

4. 成型工段在PVC生产中,成型是将PVC加工成所需产品的重要环节。

其工艺流程主要包括:1. PVC制品设计和模具制作:根据产品需求,设计PVC制品的形状和尺寸;制作相应的模具; 2. PVC熔融和注塑:将PVC加热熔融,并将熔融PVC注入模具中; 3. 冷却和模具开启:冷却PVC制品使其固化;开启模具,取出成型的PVC制品; 4. 码垛和包装:将成型的PVC制品进行码垛,并进行相应的包装。

年产万吨聚氯乙烯车间工艺设计

年产万吨聚氯乙烯车间工艺设计

一、工艺流程概述1.原料准备:将乙烯气体通过氯化反应和氯化工艺制备成氯乙烯。

2.聚合反应:将制备好的氯乙烯与过氯化钴等催化剂进行聚合反应,生成聚氯乙烯。

3.精炼和提炼:通过卸料和提炼过程,除去聚合反应产生的杂质和残留催化剂。

4.融化加工:将精炼和提炼后的聚氯乙烯经过加热和融化,通过挤出、注塑、吹膜等加工工艺,制成各种产品。

5.产品检验:对融化加工后的产品进行物理性能和质量的检验。

6.包装和出库:将合格的产品进行包装,并出库销售。

二、关键设备的选择和工艺参数的确定1.氯化塔:采用液氯氯化法,选择高效的氯化塔设备,保证氯化反应的高效进行。

2.反应釜:选择适当规格的不锈钢反应釜,对聚合反应进行控制。

3.蒸馏塔:选择具有高效蒸馏性能的蒸馏塔,进行精炼和提炼过程。

4.挤出机、注塑机、吹膜机等加工设备:选择具有高效和稳定性能的加工设备,满足产品加工要求。

5.检测仪器:选择高精度的物理性能和质量检测仪器,确保产品符合标准要求。

三、安全措施和环保要求1.氯气泄漏报警和处理系统:设置氯气泄漏探测器,在发现泄漏情况时及时报警,并启动处理系统进行处理,保证车间人员的安全。

2.废气处理系统:设置废气处理设备,对产生的废气进行处理,减少对环境的污染。

3.废水处理设施:建立废水处理系统,对产生的废水进行处理,达到排放标准。

4.严格操作规程和个人防护措施:制定严格的操作规程,包括操作流程、操作要求等,并提供个人防护装备,提醒员工遵守相关安全规定。

5.废弃物处理:建立废弃物分类处理系统,对废弃物进行分类、包装和处理,减少对环境的影响。

四、能源消耗和优化1.合理规划车间布局和设备布置,减少能源输送、损耗和消耗。

2.对设备进行定期检修和维护,保持设备运行的稳定性和高效性,减少能源的浪费。

3.提高工艺参数的优化,减少生产过程中能源的消耗。

4.引入智能化管理系统,对能源消耗进行实时监控和调整,达到最佳的能效。

总结:年产万吨聚氯乙烯车间的工艺设计需要考虑原料准备、聚合反应、精炼和提炼、融化加工、产品检验以及包装和出库等环节。

年产10万吨氯乙烯工艺设计项目设计方案

年产10万吨氯乙烯工艺设计项目设计方案

设计方案项目背景:氯乙烯是一种重要的有机化工原料,广泛应用于塑料、橡胶、涂料、农药等多个领域。

我国是全球最大的氯乙烯生产和消费国家之一,但生产设备老化、能耗高等问题制约了其可持续发展。

因此,本设计方案旨在设计一套年产量为10万吨的氯乙烯工艺,利用先进的技术和设备,提高产能和能源利用效率。

设计方案:1.原料准备:该工艺采用乙烯和氯气为原料,通过氯化反应生成氯乙烯。

乙烯和氯气作为主要原料需要在储罐中储存,并通过气体管道输送至反应箱进行反应。

为确保原料的供给稳定和安全,需要设计合适的储存和输送系统,并设置相应的自动控制和安全设备。

2.反应过程:该工艺采用常压氯化法进行氯化反应。

乙烯和氯气通过催化剂在反应箱中进行氯化反应生成氯乙烯。

为提高反应效率和选择性,需要选择合适的催化剂和反应条件,并设计适当的反应器结构和控制系统。

同时,需要考虑废气处理和安全措施,避免有毒气体泄漏和环境污染。

3.分离和提纯:反应产生的气体混合物需要经过分离和提纯才能得到纯净的氯乙烯产品。

首先通过冷凝和压缩将气体混合物转化为液体,然后采用分离技术如蒸馏、吸附等进行分离和提纯。

分离后的氯乙烯产品需要经过后续的脱水、脱色等工艺步骤,得到满足市场要求的产品。

4.能源回收利用:为提高能源利用效率,该工艺设计考虑了能源回收利用系统。

具体包括废热回收、废气回收等。

废热回收可以通过余热锅炉进行,将废热转化为蒸汽等能源进行再利用;废气回收可以通过气体分离和净化系统,将有价值的气体组分进行回收利用。

5.自动控制系统:为确保生产过程的稳定和安全,该工艺设计采用自动控制系统进行全面控制。

通过传感器和仪表对关键工艺参数进行监测和控制,自动化地调节反应条件、制备工艺等,提高生产效率和产品质量。

同时,系统还需要具备报警、故障诊断等功能,保证生产的安全和可靠性。

6.安全环保措施:该工艺设计重点考虑安全和环保问题。

针对反应过程中有毒气体的泄漏和排放,需要设计相应的密封装置和废气处理系统,降低对环境和人体的影响。

年产10万吨氯乙烯工艺设计项目设计方案

年产10万吨氯乙烯工艺设计项目设计方案

年产10万吨氯乙烯工艺设计项目设计方案第一章绪论1.1聚氯乙烯1.1.1聚氯乙烯性质和用途⑴常温常压下,氯乙烯(vinyl chloride ,CH2=CHCI是无色气体,具有微甜气味,微溶于水,溶于烃类,醇,醚,氯化溶剂和丙酮等有机溶剂中,氯乙烯沸点-13.9 C,易聚合,并能与乙烯、丙烯、醋酸乙烯酯,偏二氯乙烯、丙烯腊、丙烯酸酯等单体共聚,而制得各种性能的树脂,加工成管材、面膜、塑料地板、各种压塑制品、建筑材料、涂料和合成纤维等。

近年来世界和中国聚氯乙烯树脂消耗比例分别见表 1.1和表1.2。

表1.1近年来世界聚氯乙烯树脂消耗比例品种比例/% 品种比例/%管材33 薄膜片材13 PVC 护墙板8 PVC 地板地砖 3硬薄膜和片材8 软合成皮革 3制吹塑制品 5 制电线电缆8品其他 6 品其他13合计60 合计40表1.2近年来中国聚氯乙烯树脂消耗比例品种比例/% 品种比例/%管材14 薄膜片材11 PVC 护墙板18 PVC 地板地砖8硬薄膜和片材15 软合成皮革7制吹塑制品 5 制电线电缆 4品其他 5 品其他13合计57 合计431.2 氯乙烯VC1.2.1 氯乙烯在国民经济中的地位和作用自1835 年法国化学家V.Regnault 首先发现了氯乙烯,于1838年他又观察到聚合体,这就是最早的聚氯乙烯。

聚氯乙烯自工业化问世至今,六十多年来仍处不衰之势。

占目前塑料消费总量的29%以上。

到上世纪末,聚氯乙烯树脂大约以3%的速度增长。

这首先是由于新技术不断采用,产品性能亦不断地得到改进,品种及牌号的增加,促进用途及市场的拓宽。

其次是制造原料来源广、制造工艺简单。

产品质量好。

在耐燃性、透明性及耐化学药品性能方面均较其它塑料优异。

又它是氯碱行业耗“氯”的大户,对氯碱平衡起着举足轻重的作用。

从目前世界主要聚氯乙烯生产国来说:一般耗用量占其总量的20〜30%。

特别是60 年代以来,由于石油化工的发展,为聚氯乙烯工业提供廉价的乙烯资源,引起了人们极大的注意,因而促使氯乙烯合成原料路线的转换和新制法以及聚合技术不断地更新,使聚氯乙烯工业获得迅猛的发展。

(整理)年产20万吨氯乙烯工艺设计

(整理)年产20万吨氯乙烯工艺设计

年产20万吨氯乙烯工艺设计Process design of vinyl chloride with annal output of 200kt目录摘要 (I)Abstract........................................................ I I 引言.. (1)第一章绪论 (2)1.1聚氯乙烯 (2)1.1.1 聚氯乙烯性质和分类 (2)1.1.2 聚氯乙烯的用途 (2)1.1.3聚氯乙烯工业与乙烯工业的关系 (4)1.2氯乙烯VC (4)1.2.1氯乙烯在国民经济中的地位和作用 (4)1.2.2 世界VC的产需状况及预测 (5)1.2.3我国VC的产需状况及预测 (5)1.3氯乙烯制取方法 (6)1.4氯乙烯的合成 (7)1.4.1 反应机理 (7)1.4.2 催化剂的选取 (7)1.4.3生产条件的选择 (8)1.4.4对原料气的要求 (9)1.5氯乙烯生产工艺流程简述 (10)1.5.1生产工艺流程 (10)1.5.2主要原料和产物的物化性质 (11)第二章工艺计算 (12)2.1物料衡算 (13)2.1.1计算依据 (13)2.1.2 各单元的物料衡算 (13)2.2热量衡算 (21)2.2.1 热量衡算式 (21)2.2.2有关物化数据表 (21)2.2.3 相应各个设备的热量衡算 (22)第三章主要设备及管道管径设计与选型 (28)3.1转化器的设计与选型 (28)3.1.1 已知条件 (28)3.1.2数据计算 (29)3.1.3手孔 (30)3.1.4封头的选择 (31)3.2精馏塔的设计与选型 (31)3.2.1求精馏塔的气、液相负荷 (33)3.2.2 求操作线方程 (33)3.2.3塔径的计算 (34)3.2.4精馏塔有效高度的计算 (37)3.2.5管径的计算 (37)3.3主要管道管径的计算与选型 (39)3.3.1 HCl进料管 (39)3.3.2 乙炔气进料管 (40)3.3.3 石墨冷却器的进料管 (40)3.3.4 多筒过滤器的进料管 (41)3.3.5转化器的进料管 (41)3.3.6 转化器的出料管 (41)3.3.7 石墨冷却器进料管 (42)3.3.8部分管道一览表 (42)第四章生产中的注意事项及废水处理 (42)4.1生产中常见物质的危害及处理方法 (42)4.1.1相应各物质危害及处理 (42)4.1.2 对VC泄露的综合治理 (43)4.2废水的处理 (44)4.2.1 废水排放标准 (44)4.2.2 废水的处理方法 (44)4.2.3其他三废的处理 (45)第五章安全生产防火技术 (45)5.1厂区安全生产特点 (45)5.2乙烯合成的安全技术 (46)5.3乙炔爆炸 (46)5.3.1 氧化爆炸 (46)5.3.2 分解爆炸 (46)5.3.3 乙炔的化合爆炸 (47)5.4氯乙烯的燃烧性能 (47)5.5安全措施 (47)5.6氯乙烯生产中发生过的典型事故 (47)结论 (50)致谢............................................ 错误!未定义书签。

氯乙烯合成工艺设计

氯乙烯合成工艺设计

氯乙烯合成工艺设计氯乙烯是一种重要的有机化工原料,广泛用于塑料、橡胶、合成纤维等行业。

下面将介绍氯乙烯的合成工艺设计。

氯乙烯的主要生产方法有煤氯法、石油氯法和乙烯氯化法。

乙烯氯化法是目前主流的生产方法,下面将详细介绍该方法的工艺设计。

乙烯氯化法主要包括乙烯的氯化反应和氯乙烯的分离提纯两个步骤。

具体反应方程式为:CH2=CH2+Cl2→CH2=CHCl乙烯氯化反应是通过将乙烯和氯气在催化剂的作用下进行氯化反应来生产氯乙烯。

常用的催化剂为HgCl2和CuCl2,反应温度一般在200-350℃之间,反应压力为1.5-3MPa。

反应器采用垂直式,催化剂床层式或浮床式,反应器内的催化剂床层要保持均匀流动,以保证反应物料的充分接触和反应效果的提高。

得到的反应产物经过冷却和凝结后进入分离装置进行分离提纯。

分离提纯的主要方法有闪蒸法、深冷矿化法和溶剂萃取法等。

其中,溶剂萃取法是最常用的方法,它利用溶剂对氯乙烯和其他杂质的溶解度不同来分离。

一般使用的溶剂有四氯化碳和二氯甲烷等。

在氯乙烯的分离提纯过程中,还要注意对尾气的处理,以避免环境污染。

常用的处理方法有吸附法和吸收法等。

吸附法一般采用活性炭吸附,吸附后的废气可经过脱附再利用。

吸收法则是利用溶液对废气中的氯乙烯进行吸收,一般采用硫酸铜溶液作为吸收剂。

除了反应和分离提纯步骤外,还要对生产过程中产生的废水、废热等进行处理利用,以达到资源综合利用和环境保护的目的。

总结起来,氯乙烯的合成工艺设计主要包括乙烯氯化反应和氯乙烯的分离提纯两个步骤,其中乙烯氯化反应通过催化剂的作用将乙烯和氯气进行氯化反应,分离提纯则通过溶剂萃取法将氯乙烯和其他杂质进行分离。

在生产过程中还要注意对废气、废水和废热的处理利用。

正确设计和优化各个环节的操作条件和流程,能够提高产量、品质和能源利用率,降低生产成本和环境污染,实现可持续发展。

年产16万吨氯乙烯合成工艺设计

年产16万吨氯乙烯合成工艺设计

年产16万吨氯乙烯合成工艺设计1. 引言氯乙烯是一种重要的有机化工原料,广泛应用于塑料、合成橡胶、溶剂等行业。

本文旨在设计一种年产16万吨氯乙烯的合成工艺,以满足市场需求并提高生产效率。

2. 工艺概述合成工艺的概述如下:1.原料准备:主要原料包括乙烯、氯气和催化剂。

2.反应装置:采用流动床反应器,具有较高的热传导和负载能力。

3.反应步骤:氯气与乙烯在催化剂作用下发生氯化反应,生成氯乙烯。

4.分离纯化:通过多级凝馏和萃取等工艺对氯乙烯进行纯化。

5.产品储存和包装:将纯化后的氯乙烯储存于贮罐中,并进行相应的包装以便于运输和销售。

3. 反应装置设计3.1 流动床反应器流动床反应器是当前工业生产中常用的反应器类型之一,由于其具有优良的热传导和负载能力,适用于氯乙烯的合成反应。

流动床反应器的设计要点如下:•反应器材料:选择耐腐蚀性能好、热传导性能高的不锈钢。

•反应器结构:采用垂直式结构,方便气体和液体的流动,并且易于维护和清洗。

•热交换器:在反应器内部设置热交换器,提高反应器的热效率,减少能量损失。

•自动控制系统:采用先进的自动控制系统,实时监测反应器的温度、压力等参数,保证反应的稳定进行。

4. 反应步骤与工艺条件4.1 氯化反应氯化反应是合成氯乙烯的关键步骤,该反应基于氯气与乙烯的化学反应。

反应方程式如下:C2H4 + Cl2 -> C2H3Cl + HCl氯化反应的工艺条件如下:•温度:反应温度为300-500摄氏度。

•压力:反应压力为1-5兆帕。

•催化剂:采用氯化汞作为催化剂,具有较高的活性和选择性。

4.2 分离纯化分离纯化工艺的目的是将氯乙烯从反应产物中分离出来,以提高氯乙烯的纯度和质量。

分离纯化工艺包括多级凝馏和萃取等步骤:•多级凝馏:通过不同的温度和压力条件,将乙烯、氯乙烯和其他杂质分离出来。

•萃取:采用特定的溶剂将残留的杂质进一步去除,提高氯乙烯的纯度。

5. 安全防护措施在氯乙烯合成工艺中,涉及到氯气和高温高压条件,因此必须采取必要的安全防护措施,以防止事故发生,保证生产安全。

年产10万吨聚氯乙烯生产工艺设计

年产10万吨聚氯乙烯生产工艺设计

聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,简称PVC)是一种用途广泛的塑料材料,其年产量也相对较大。

本文将对年产10万吨聚氯乙烯的生产工艺进行设计,并将工艺步骤进行详细介绍。

1.原料准备2.氯乙烯制备利用氯气和乙烯进行反应,生成氯乙烯。

这一步需要精确控制反应的温度、压力和氯乙烯生成的速率,以确保反应的高效性和安全性。

3.聚合反应将氯乙烯和引发剂引入聚合反应器中进行聚合反应。

聚合反应器需要具备良好的搅拌和加热功能,以确保反应均匀进行且能高效完成。

聚合反应的时间和温度控制至关重要,以确保所得的聚合物的分子量和物性符合要求。

4.分离和净化将聚合反应产生的混合物进行分离和净化。

这一步主要包括聚合物的沉淀、过滤、洗涤等操作,以去除杂质和未反应的原料。

5.干燥和造粒将净化后的聚合物颗粒进行干燥处理,以去除水分和挥发性杂质,同时将其熔融并通过造粒机构成颗粒状的聚氯乙烯。

颗粒的大小和形状对后续的加工工艺和产品质量有关联。

6.真空除气将造粒后的聚氯乙烯通过真空除气设备进行处理,去除颗粒中的气体和挥发性成分,以确保产品的稳定性。

7.制品加工将除气处理后的聚氯乙烯颗粒进行制品加工。

常见的制品加工方式包括挤出、注塑、吹塑等。

通过这些加工方式,可以将聚氯乙烯颗粒制成板材、管材、型材等不同形状和尺寸的产品。

8.产品测试和质量控制对最终产品进行测试,检查其物理、力学、热学等性能指标,确保产品质量达到要求。

并建立质量控制体系,对每批产品进行检验和记录,以便进行溯源和质量追踪。

9.废弃物处理对生产过程中产生的废弃物进行处理和回收利用。

这些废弃物包括回收的聚氯乙烯颗粒、废水、废气等,应根据地方环保要求进行合理的处理。

综上所述,年产10万吨聚氯乙烯的生产工艺设计包括原料准备、氯乙烯制备、聚合反应、分离和净化、干燥和造粒、真空除气、制品加工、产品测试和质量控制以及废弃物处理等主要步骤。

在每一步骤中,都需要精确控制工艺参数、确保产品质量和安全性。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

工艺设计题目:氯乙烯生产工艺设计学院名称:化学工程学院专业:化学工程与工艺班级:化工094 姓名:王强学号 09402010433 指导教师:张亚静职称副教授定稿日期:2012 年10 月14 日摘要早期,氯乙烯采用电石,乙炔与氯化氢催化加成的方法生产,简称乙炔法。

以后,随着石油化工的发展,氯乙烯的合成迅速转向以乙烯为原料的工艺路线。

1940年,美国联合碳化物公司开发了二氯乙烷法。

为了平衡氯气的利用,日本吴羽化学工业公司又开发了将乙炔法和二氯乙烷法联合生产氯乙烯的联合法。

1960年,美国陶氏化学公司开发了乙烯经氧氯化合成氯乙烯的方法,并和二氯乙烷法配合,开发成以乙烯为原料生产氯乙烯的完整方法,此法得到了迅速发展。

目前, 世界上氯乙烯的生产技术主要电石乙炔法、乙烯法、乙炔- 乙烯法和乙烷法[1]。

本文通过对氯乙烯的各种生产工艺优缺点的分析,选出一种最适合现代社会合成氯乙烯的方法。

关键词:氯乙烯;生产工艺;1前言氯乙烯( vinyl chloride monomer) 简称VCM,可由乙炔氢氯化制得。

在工业上, 氯乙烯主要用于合成聚氯乙烯树脂( PVC) 和偏二氯乙烯、冷冻剂等等。

外观与性状:无色、有醚样气味的气体熔点(℃):-160.0沸点(℃):-13.9溶解性:微溶于水,溶于乙醇、乙醚、丙酮等多数有机溶剂危险特性:易燃,与空气混合能形成爆炸性混合物。

遇热源和明火有燃烧混合能形成爆炸性混合物。

遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。

燃烧或无抑制剂时可发生剧烈聚合。

其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会燃烧。

2.1 乙烯氧氯化法直接氯化过程与氧氯化过程均生成二氯乙烷,且都为放热反应,只是氧氯化反应有水生成,而直接氯化生成的二氯乙烷为无水EDC。

平衡氧氯化法的直接氯化与氧氯化的生产能量大体相当, 因此,用乙烯和氯化氢为原料生产氯乙烯的装置,可省掉直接氯化单元而分别设置新鲜氯化氢氧氯化单元和循环氯化氢氧氯化单元, 而其它单元工艺可保持基本不变。

用乙烯和氯化氢为原料生产氯乙烯的装置, 可分别设置新鲜氯化氢氧氯化单元和循环氯化氢氧氯化单元,各一条线生产;在原料供应稳定可靠,装置长周期连续生产的情况下,EDc 精制单元也可设置一条线;若原料供应不稳定,可考虑设置两条线生产,届时可降负荷生产开一条线或开两条线;考虑到裂解炉的烧焦和生产的灵活性, EDC 裂解单元建议设置两台裂解炉和急冷塔;VCM 精制单元按一条线设置。

现在工业生产氯乙烯的主要方法。

分三步进行。

第一步乙烯氯化生成二氯乙烷,乙烯和氯加成反应在液相中进行:CH2=CH2 + Cl2→CH2ClCH2Cl采用三氯化铁或氯化铜等作催化剂,产品二氯乙烷为反应中间物。

反应热可通过冷却水或产品二氯乙烷汽化来移出。

反应温度40~110℃,压力0.15~0.30MPa,乙烯的转化率和选择性均在99%以上。

第二步二氯乙烷热裂解为氯乙烯及氯化氢:ClCH2CH2Cl─→CH2=CHCl+HCl反应是强烈的吸热反应,在管式裂解炉中进行,反应温度500~550℃,压力0.6~1.5MPa;控制二氯乙烷单程转化率为50%~70%,以抑制副反应的进行。

主要副反应为:CH2=CHCl─→HC≡CH +HClCH2=CHCl +HCl─→CH3CHCl2ClCH2CH2Cl─→2C+H2+2HCl裂解产物进入淬冷塔,用循环的二氯乙烷冷却,以避免继续发生副反应。

产物温度冷却到50~150℃后,进入脱氯化氢塔。

塔底为氯乙烯和二氯乙烷的混合物,通过氯乙烯精馏塔精馏,由塔顶获得高纯度氯乙烯,塔底重组分主要为未反应的粗二氯乙烷,经精馏除去不纯物后,仍作热裂解原料。

第三步乙烯、氯化氢和氧发生氧氯化反应生成二氯乙烷。

主反应式为:H2C=CH2+2HCL+O2→CLCH2CH2CL+H2O主要副反应为乙烯的深度氧化(生成、和水)和氯乙烯的氧氯化(生成乙烷的多种)。

反应温度200~230℃,压力0.2~1MPa,原料乙烯、氯化氢、氧的摩尔比为1.05:2:0.75~0.85。

反应器有固定床和流化床两种形式,固定床常用列管式反应器,管内填充颗粒状催化剂,原料乙烯、氯化氢与空气自上而下通过催化剂床层,管间用加压热水作热载体,以移走反应热,并副产压力1MPa的蒸汽。

固定床反应器温度较难控制,为使有较合理的温度分布,常采用大量惰性气体作稀释剂,或在催化剂中掺入固体物质。

二氯乙烷的选择性可达98%以上。

在流化床反应器中进行乙烯氧氯化反应时,采用细颗粒催化剂,原料乙烯、氯化氢和空气分别由底部进入反应器,充分混合均匀后,通入催化剂层,并使催化剂处于流化状态,床内装有换热器,可有效地引出反应热。

这种反应器反应温度均匀而易于控制,适宜于大规模生产,但反应器结构较复杂,催化剂磨损大。

由反应器出来的反应产物经水淬冷,再冷凝成液态粗二氯乙烷。

冷凝器中未被冷凝的部分二氯乙烷及未转化的乙烯、惰性气体等经溶剂吸收等步骤回收其中二氯乙烷。

所得粗二氯乙烷经精制后进入热解炉裂解。

进行循环使用。

催化剂用CuCl2 负载在C- Al2O3 上, 以纯净的乙烯、氯化氢和空气作原料, 在固定床或沸腾床中进行。

反应热相当大, 必须适当予以移去, 以免过热生成高级多氯化物提高原料气中的氧浓度, 可以减少排放尾气量和净化尾气工作量。

乙烯氧氯化技术的发展除了催化剂的改进和工艺条件的改进之外近年来对用纯氧代替空气作氧化剂的纯氧法氧氯化推崇者甚多。

其主要优点是环境污染小, 消耗低和操作弹性大[2]。

1-混合器2-反应器3-水洗塔4-碱洗塔5-干燥器6-冷凝器7-气液分离器8-冷凝蒸出塔9-氯乙烯塔2.2 乙炔法在氯化汞催化剂存在下,乙炔与氯化氢加成直接合成氯乙烯:CHCH HCL→CH2=CHCL其过程可分为乙炔的制取和精制,氯乙烯的合成以及产物精制三部分。

在乙炔发生器中,电石与水反应产生乙炔,经精制并与氯化氢混合、干燥后进入列管式反应器。

管内装有以活性炭为载体的氯化汞(含量一般为载体质量的10%)催化剂。

反应在常压下进行,管外用加压循环热水(97~105℃)冷却,以除去反应热,并使床层温度控制在180~200℃。

乙炔转化率达99%,氯乙烯收率在95%以上。

副产物是1,1-二氯乙烷(约1%),也有少量乙烯基乙炔、二氯乙烯、三氯乙烷等。

此法工艺和设备简单,投资低,收率高;但能耗大,原料成本高,催化剂汞盐毒性大,并受到安全生产、保护环境等条件限制,不宜大规模生产。

因氯化氢气体是过量的,在反应中生成大部分的氯乙烯气体,并有部分副反应发生生成少量二氯乙烷副产品,经过两级膜洗塔除去大部分过量氯化氢,产生质量分数大于32%的浓盐酸。

粗氯乙烯气体经一级水洗、一级碱洗后,送往压缩系统。

水洗塔产生的含盐酸废水返回积水罐循环使用[2]。

VCM 合成气中的HCl 气体具有非常大的回收价值。

尤其是在其中HCl 的质量分数为0.7% 时, 可以带来更高的经济效益。

回收VCM 合成气中的HCl 气体还可以避免因水洗回收酸内溶解的杂质带入其他生产系统造成污染的环保风险[3]。

2.3 混合烯炔法此法是以石油烃高温裂解所得的乙炔和乙烯混合气(接近等摩尔比)为原料,与氯化氢一起通过氯化汞催化剂床层,使氯化氢选择性地与乙炔加成,产生氯乙烯。

分离氯乙烯后,把含有乙烯的残余气体与氯气混合,进行反应,生成二氯乙烷。

经分离精制后的二氯乙烷,热裂解成氯乙烯及氯化氢。

氯化氢再循环用于混合气中乙炔的加成氯化反应在氧化铁催化剂及二氯乙烷溶剂存在下进行[4]。

此法是以乙烯和乙快同时为原料进行联合生产, 它是以下列反应为基础的:C2H4+Cl2→C2H4ClC2H4Cl →C2H3Cl + HClC2H2+ HCl →C2H3Cl2.4乙烷法目前工业上先进的生产VC方法是乙烯氧氯化法,由于该技术已很成熟,操作效率已近极限,要显著降低VC的成本只能寻找更廉价的原料。

国外于20世纪70年代开始研究用乙烷代替乙烯作原料生产VC,现已工业化,目前,我国刚开始研究[5]。

由乙烷氧氯化工艺生产氯乙烯具体反应机理如下:C2H6+HCl+O2=C2H3Cl+2H2O上述反应包括2个连续的过程:①氯化氢转化为氯气②乙烷氧氯化[6]。

应为乙烷是一种比乙烯便宜的原料,所以该技术的应用使生产成本大为降低。

目前世界上氯乙烯单体的生产工艺绝大部分已用乙烯路线取代了老式的乙炔路线,而当前虽然多家公司正在开发乙烷为原料的几种工艺路线,但迄今只有EVC公司的技术获得成功。

欧洲乙烯公司(EVC)采用了新型的催化剂,以降低反应温度,减少设备制造费用。

同时为减少反应副产物,新工艺将反应副产的氯代烃也转化成氯乙烯,提高了乙烷的转化率,可使氯乙烯树脂生产成本减少25%。

另外,这项新工艺是将乙烷和氯气一步转化为VCM,使VCM/PVC的生产脱离乙烯裂解装置,省去了生产二氯乙烷中间体这一环节[7]。

由乙烷制备氯乙烯的反应以CuCl2为主催化剂,KCl,CeO2,LaCl3或La2O3为助催化剂,采用常规浸渍法制备催化剂[8]。

乙烷氧氯化反应是通过固定流式反应床进行的,产物以乙烯和氯乙烯为主,同时还包括CO、CO2以及多种一氯代或二氯代烃类化合物。

产物采用氢火焰检测器通过程序升温的方法进行分析[9]。

2.5直接氯化法直接氯化反应为气- 液非均相反应, 催化剂为FeCl3。

通常催化剂溶解在EDC液相中, 乙烯气和氯气自反应器底部通入, 在EDC液相层中反应生成EDC。

该反应为放热反应, 反应式如下:C2H4+ Cl2催化剂C2H4Cl2( EDC) + 180kJ/ mol近几年来, 世界各大化学公司纷纷开发新型VCM生产工艺, 使工艺装置的各个单元均有较大的技术进步, 在直接氯化单元较具代表性的新工艺分别有以德国维诺里特公司( VINNOLIT) 、美国西方化学公司( OXYVINYLS) 和欧洲乙烯公司( EVC) 开发的两种高温直接氯化新工艺,分别称之高温氯化新工艺A和高温氯化新工艺B, 以下分别说明两种工艺的流程和设备情况。

直接氯化新工艺A的反应釜与传统的直接氯化工艺相似,C2H4和Cl2在反应釜底部混合后再与液体循环EDC混合, 在催化剂作用下反应。

反应产生的EDC气体自反应釜顶部排出, 在反应器外部经循环水或空冷器冷为液相, 液体EDC进入EDC闪蒸罐。

闪蒸罐产出液体EDC作为母液继续循环; 与传统工艺不同的是, 自闪蒸罐闪蒸产生的气相EDC不经冷凝, 而直接作为本单元中间产品送往后续单元的EDC精馏塔。

与传统型直接氯化单元生产工艺相比, 高温氯化新工艺采用的反应温度和压力较高, 该工艺采用新型催化剂, 使直接氯化反应在较高的反应温度下仍有较好的选择性。

该工艺采用EDC气相出料, 实际上吸收了直接氯化的反应热, 使移出反应热所消耗的冷却水量相应减少; 同时, 该气相EDC直接进入氯乙烯生产装置的二氯乙烷精制单元精馏塔, 为精馏塔提供了部分热源, 减少了精馏塔再沸器相应的蒸汽消耗。

相关文档
最新文档