工艺流程综述

⏹工艺流程综述

●氯乙烯单体生产工艺技术

在PVC树脂生产中，生产出高质量的VCM是至关重要的。VCM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，人们仍然在不断探索，以找到更加完善的工业生产工艺。

。平衡氧氯化法

平衡氧氯化法是利用乙烯和氯气生产EDC，EDC热裂化生成VCM和氯化氢，再由氯化氢、乙烯和氯气反应生成EDC的方法。

C2H4+Cl2 FeCl3

C2H4Cl2

C2H4+2HCl+1/2O2CuCl2

C2H4Cl2+H2O

C2H4Cl2C2H3Cl+HCl

这种方法在整个反应中，氯化氢始终保持平衡，不需要补充，也不需要处理，即所谓平衡氧氯化。它是目前世界上比较先进的生产工艺。我国四家大厂引进的工艺技术均属此法：山东齐鲁石化、上海氯碱总厂是引进日本三井东亚技术；北京化工二厂是引进德国伍德技术；天津大沽化工厂是引进欧洲EVC技术，可能在工艺条件和具体设备上有些差异，但主要装置都是由直接氯化单元、氧氯化单元、二氯乙烷裂解单元以及相关的二氯乙烷和氯乙烯精馏单元等工艺单元组成。其基本单元工艺见图3.1。

图3.1乙烯平衡氧氯化法基本工艺单元简图

原料乙烯、氯气和氧气分别进入直接氯化单元和氧氯化单元，反应生产出粗二氯乙烷；经精制单元提纯后进入EDC裂解单元进行裂解反应，裂解产物送入VCM精制单元进行分离、精制，分离出VCM、HCl及未裂解EDC；其中HCl送回氧氯化单元参加反应,未裂解EDC返回EDC精制单元回收,提纯后的VCM即为氯乙烯单体产品。其主要设备工艺流程见图3.2。

图3.2 乙烯平衡氧氯化法工艺流程图

1—EDC合成塔2—贮罐3—脱氢组分塔4—脱重组分塔5—热解炉6—EDC急冷塔7—脱HCl塔8—VCM精馏塔9—氧氯化反应塔10—水急冷塔11—分层器12—吸收塔13—解吸塔14—脱水塔

EDC裂解工段工艺流程

EDC裂解工段是乙烯平衡氧氯化法制VCM工艺的重要过程,其工艺条件控制好坏不仅影响整个装置的正常运行与否，VCM质量的好坏，而且会影响整个装置的单耗和能耗。

裂解原理

精制的EDC在管式裂解炉中高温热裂解成VCM和HCl。

CH2ClCH2Cl（EDC）490℃ 2.7MPa CH2CHCl（VCM）+HCl-17kcal 上述反应是一个吸热可逆反应,同时还发生以下若干副反应。

CH2=CHCl HC≡CH+HCl

CH2=CHCl+HCl ClCH3CHCl

ClCH2CH2Cl 2C+H2+2HCl

裂解工段工艺流程简述

精制的EDC从贮罐经泵分成两股送入裂解炉，部分裂解生成VCM和HCl被送入急冷塔冷却,急冷塔底部出来的产品进入VCM精制单元,而顶部出来的物料送入冷凝器冷却。来自界区外的燃料气C4从贮罐经泵送入蒸发罐，再进入蒸发器，从蒸发罐出来的C4进入过热器进一步加热，再分成两股进入裂解炉。其工艺流程见图3.3。

图3.3二氯乙烷裂解工段工艺流程图

控制方案

在裂解工段的精制EDC在管式裂解炉（BA401）中裂解，生成VCM和HCl。给BA401提供EDC是由纯EDC罐（FA401）提供，该罐具有缓冲击的作用，以便

调节EDC精制工段和裂解工段之间的不平衡。

进入BA401的EDC物料被分为两股，每股物料流量分由FRCA411-1、2加以调节。这两台调节器的设定值是分别由手操器（HC411-1、2）设定，以便均匀地同时改变每股物料的流量。

从BA401出来的热物料送入EDC急冷塔（DA401），由大约40℃的循环液直接接触冷却，急冷塔底部流出的液体，通过急冷塔回流泵加压为两股，一股经过冷却器冷却后，作为急冷塔的循环液，在急冷塔中喷淋，另一股经过LICA421和FRC422串级均匀调节后，送入氯化氢塔（DA501）。

从DA401中顶部出来的气体物料，送入1＃冷凝器（EA402）及2＃冷凝器（EA403）中进行冷却，其温度由TICA422控制进入冷凝器冷却水的流量完成的。冷凝液及不凝气体流入冷凝液接受槽（FA402），冷凝液贮槽液位由LICA422调节，压力由PICA422调节。

来自界区外的燃料C4，首先经过FRQC401进入贮槽（FB401），通过C4进料泵从贮槽中抽出燃料，送入蒸发罐（FA404）。FA404的液位由LICA432调节，压力由PICA432调节，用蒸汽加热。燃料气的温度由TICA431控制。燃料气分为两股进入裂解炉，一股压力由PICA413控制，另一股用于裂解炉底排，由TRCA411和FIC414串级控制，TRCA411为主调节器，主调节器输出为副调节器给定值。TRCA411温度过高时,将会联锁。

其带控制点工艺流程见图4.1。

燃料气进裂解炉底排温度流量串级控制

在多回路控制系统中，有两个被控过程、两套测量变送装置、两台控制器和一个控制阀构成的系统称为串级控制系统。以下几种情况需要采用串级控制系统：被控对象的控制通道纯滞后时间较长或对象容量滞后比较大，用单回路控制系统不能满足质量指标；控制系统内存在变化激烈且幅值很大的干扰；被控对象具有较大的非线性，而负荷变化又较大。

对EDC裂解来讲，温度控制很重要，EDC一般在400℃开始裂解，随着裂解温度的升高，其裂解速率加大，但裂解温度高于510℃，其选择性变差，所以裂解

炉裂解气出口温度控制小于510℃。因此，控制好裂解温度是保证裂解质量的重要关键，一般要求它保持在490℃左右，达到最好的转化率。故采用改变进入裂解炉底排燃料气C4流量来克服干扰对裂解温度的影响，从而保持裂解温度的恒定。但是，由于温度对象滞后比较大，有燃料气流量到裂解温度的通道比较长。当燃料气压力波动比较厉害，控制不及时，使控制质量不够理想。为解决这个问题，可以构成裂解温度与燃料气流量的串级控制系统。使裂解温度的控制质量得以提高。