1、湖北宜化長江公司 氯堿事業(yè)部 李禎,VCM生產(chǎn)工藝簡介,介紹內容,一、VCM工段概述,VCM工段生產(chǎn)任務： 年產(chǎn)12.48萬噸氯乙烯，聚合工段由氯乙烯單體（簡稱VCM）聚合而生成成高分子化合物聚氯乙烯（簡稱PVC）,一、VCM工段概述,二、二合一生產(chǎn)工藝,崗位任務 合成：氯氣和氫氣在二合一合成爐中燃燒，生產(chǎn)出合格的氯化氫，經(jīng)冷卻降溫后送至轉化，供轉化崗位使用。 制酸： 轉化崗位不使用氯化氫時，合成的氯化氫經(jīng)冷卻后用水吸收生成鹽酸。,二、二合一生產(chǎn)工藝,二、二合一生產(chǎn)工藝,反應原理：氫氣和氯氣在加熱條件下，會迅 速反應生產(chǎn)氯化氫，其主反應式為： H2+Cl2 2HCl+44.126kJ/mol

2、副反應： 2H2+O2 2H2O 2Fe+3Cl2 2FeCl3 Fe+2HCl FeCl2,二、二合一生產(chǎn)工藝,合成方框流程圖,二、二合一生產(chǎn)工藝,制酸方框流程圖,二、二合一生產(chǎn)工藝,酸槽,二、二合一生產(chǎn)工藝,設備內 夾套內 最高工作壓力: 0.2MPa 0.35MPa 設計壓力： 0.22MPa 0.375 MPa 耐壓試驗壓力： 0.275 MPa 0.47 MPa 換熱面積： 27m2 全容積： 15.5m 3 材質： 碳鋼,水冷夾套式鋼制合成爐,二、二合一生產(chǎn)工藝,合 成 爐,二、二合一生產(chǎn)工藝,降膜吸收塔 材質： CS、石墨 公稱面積： 40M2 外形尺寸：830*5025mm 允

3、許壓力：管程0.3 MPa 殼程0.1 MPa 氣體入口溫度：170 產(chǎn)品酸出口溫度： 50,關鍵控制點 H2:Cl2（體積比）： （1.051.1）:1 氯化氫純度： 9095% （無游離氯） 合成爐出口溫度： 400600 氫氣純度：98%100% 氫氣含氧：00.4% 塊冷進口溫度： 110180 點爐負壓：-0.2-1.36（紙放在爐門口不落下來）,二、二合一生產(chǎn)工藝,爐內含氫：00.067% 夾套水溫度：7099 熱水槽溫度：6585 氯化氫總管溫度：040 氯化氫總管壓力：40-70KPa,二、二合一生產(chǎn)工藝,二、二合一生產(chǎn)工藝,現(xiàn)有工藝存在的問題： 1、HCl純度不高：最高只能達

4、到95%左右，其中含有的H2N2等氣體會增加壓縮機和精餾系統(tǒng)的負荷，而且會降低精餾換熱器的換熱效果； 2、HCl純度波動大：其純度受到H2、Cl2配比影響很大，不利于轉化乙炔和HCl配比調節(jié)； 3、安全性： H2、Cl2配比由人工調節(jié)，易造成Cl2過量，不利于轉化的安全生產(chǎn)。,二、二合一生產(chǎn)工藝,鹽酸脫析法生產(chǎn)HCl工藝： 先利用H2、Cl2合成HCl，用水吸收制成鹽酸，再利用解 析塔將鹽酸中的HCl蒸出，供轉化使用。 優(yōu)點：1、 HCl純度高，可達99.9% 2、 HCl純度穩(wěn)定 3、可回收轉化凈化的酸,三、轉化生產(chǎn)工藝,崗位任務：利用乙炔和氯化氫合成并處 理得到一定純度的高壓氯乙烯氣體,H

5、Cl,三、轉化生產(chǎn)工藝,三、轉化生產(chǎn)工藝,熱水循環(huán)系統(tǒng),工藝原理 干燥的混合氣進入轉化器，在氯化汞觸媒的存在下，氯化氫和乙炔反應 生成氯乙烯，反應方程式為： 反應機理為： 乙炔先與氯化汞加成形成氯乙烯氯汞 此中間物不穩(wěn)定遇氯化氫即分解生成氯乙烯,三、轉化生產(chǎn)工藝,以上反應分五個步驟進行： 外擴散：乙炔和氯化氫向炭的外表面擴散； 內擴散：乙炔和氯化氫通過炭的微孔向內表面擴散； 表面反應：乙炔和氯化氫在氯化高汞的活化中心反應生成氯 乙烯； 內擴散：氯乙烯通過炭的微孔向外表面擴散； 外擴散：氯乙烯自炭外表面向氣流擴散。 其中表面反應為控制階段。,三、轉化生產(chǎn)工藝,觸媒：高效環(huán)保多元復合型氯化汞 觸媒

6、（IV型） 該觸媒用密閉法工藝制造，采用酸化處理后的活性炭浸漬氯化高汞溶液后干燥制成，并加入了多種助催化劑配方，該種觸媒在熱穩(wěn)定性、抗毒性、抗積炭、抗結塊、環(huán)保等方面都比較好。 HgCl2：10.512.5% 助催化劑：2.043.15% 水分含量：0.3% 機械強度：95% 裝填密度：550600克/升,三、轉化生產(chǎn)工藝,轉化器主要副反應： C2H2+H2O CH3CHO C2H3Cl+HCl C2H4Cl2 觸媒中毒副反應： HgCl2+H2S HgS+2HCl 3HgCl2+PH3 (HgCl)3P+3HCl 混合器過氯副反應： Cl2+C2H2 C2HCl+HCl,三、轉化生產(chǎn)工藝,工

7、作容積 19m3 換熱面積 20 夾 套 罐 內 設計壓力 0.55MPa 0.088MPa 工作壓力 0.5MPa 0.08MPa 設計溫度 -35 -35 工作溫度 -35 -14 物 料 冷凍鹽水 乙炔、氯化氫,酸霧捕集器,三、轉化生產(chǎn)工藝,換熱面積 335m2 殼程 管程 設計壓力：0.55 MPa 0.08 MPa 工作壓力：0.5 MPa 0.05 MPa 設計溫度 ：100 150 工作溫度 ： 9099 100185 物料名稱： 熱水 氯乙烯 氯化 汞 活性炭,轉化器,三、轉化生產(chǎn)工藝,三、轉化生產(chǎn)工藝,轉化器,泡沫水洗塔 容積 5.78m3 設計壓力 常壓 工作壓力 常壓 設

8、計溫度 75 工作溫度 50 物料名稱 氯乙烯 氯化氫氣體 鹽酸,三、轉化生產(chǎn)工藝,關鍵控制點,分子比C2H2:HCl=1:1.051.1 混合器溫度042、45報警50緊停 1，2#石墨冷凝器 氣相出口 0-7；-12-16 轉化器前混合器含水00.07%(抽查) 合成反應溫度110180（新觸媒溫度100150） 合成氣總管(后臺)HCl 27%、C2H23% 2#泡沫塔出口溫度: 50 配堿濃度NaOH 1015% 換堿濃度NaOH 5% Na2CO38% (冬天5% ) 壓縮機油壓：0.15MPa，水壓0.2MPa 壓縮機進出口壓力：1.54kPa； 0.50.7MPa 氣柜使用范圍：

9、 3080% 氣柜含氧: 1% 機后冷卻器出口溫度：4575 熱水槽溫度：9599,三、轉化生產(chǎn)工藝,工藝連鎖：膜溫度達到50連鎖自動跳閘 氣柜高度15%壓縮機自動跳閘 壓縮機油壓、水壓0.1MPa壓縮機跳閘 二合一氫氣壓力50KPa，氯氣切斷閥自動切斷， 轉化乙炔切斷閥自動切斷,三、轉化生產(chǎn)工藝,轉化率計算：轉化率是反映乙炔反應程度的參數(shù),三、轉化生產(chǎn)工藝,現(xiàn)有工藝存在的問題： 1、脫水效果差 現(xiàn)在含水量在0.3%以上，遠遠達不到 0.07%的脫水要求 2、轉化器穿孔嚴重 近期轉化器列管頻繁穿孔，嚴重影 響了生產(chǎn)的正常運行，由于水分大量進入系統(tǒng)，導致觸 媒消耗高，轉化率差，單體耗乙炔居高不下

10、 3、凈化酸濃度較低 雖然增加了一個鹽酸冷卻器，但是 現(xiàn)在酸濃度仍然只有20%左右,三、轉化生產(chǎn)工藝,針對以上問題，我們采取了以下措施： 1、近期準備增加兩個酸霧捕集器，加強脫水效 果； 2、加強轉化器基礎管理，控制轉化器循環(huán)熱水 各項指標，對轉化器列管腐蝕原因進行研究，找 到應對措施； 3、控制凈化溫度，盡量提高凈化酸濃度。,三、轉化生產(chǎn)工藝,三、轉化生產(chǎn)工藝,氯乙烯（C2H3Cl） 1.理化特性 氯乙烯也叫乙烯基氯，屬易燃氣體，為無色具有醚樣氣味的氣體。熔點：-159.8，沸點：-13.4，相對密度（水=1）：0.91，相對密度（空氣=1）；2.15。易燃，引燃溫度415，爆炸下限：3.6

11、%，爆炸上限：31.0%。微溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮等多數(shù)有機溶劑。 用作塑料原料及用于有機合成，也用作冷凍劑等。,2 .對人體的危害 本品侵入人體的主要途徑是吸入。急性毒性表現(xiàn)為麻醉作用；長期接觸可引 起氯乙烯病。 急性中毒：輕度中毒時病人出現(xiàn)眩暈、胸悶、嗜睡、步態(tài)蹣跚等；嚴重中毒 可發(fā)生昏迷、抽搐，甚至造成死亡。皮膚接觸氯乙烯液體可致紅斑、水腫或壞。 慢性中毒：表現(xiàn)為神經(jīng)衰弱綜合癥、肝腫大、肝功能異常。消化功能障礙、 雷諾氏現(xiàn)象及肢端溶骨癥。皮膚可出現(xiàn)干燥、皸裂、脫屑、濕疹等。本品為致癌 物，可致肝血管肉瘤。 3.急救措施 皮膚接觸本品后要立即脫去被污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮

12、膚。就 醫(yī)。 眼睛接觸本品后，立即提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水徹底沖洗。就醫(yī)。 吸入本品后，迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給 輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫(yī)。,三、轉化生產(chǎn)工藝,崗位任務：粗單體 經(jīng)精餾低塔和精餾 高塔分別分離除去 低沸物和高沸物后， 冷凝成純度99.99% 精單體，至精單體 貯槽供聚合使用。,四、精餾生產(chǎn)工藝,四、精餾生產(chǎn)工藝,預冷器B,膜回收系統(tǒng)流程圖,四、精餾生產(chǎn)工藝,工作原理： 液體混合物的精餾過程，是一個傳質傳熱的過程，其分離效果基于組成混合物的不同物質具有不同的揮發(fā)度，即不同物質在相同壓力下具有不同的蒸汽壓和不同的沸點，利用恒壓不

13、同溫度下各物質在氣相里的組成和液相里的組成之差異來使各物質相互分離的過程。 精餾過程必須依靠以下兩個條件：由塔底加熱釜（或稱再沸器）使物料產(chǎn)生上升的蒸汽；由塔頂冷凝器使部分蒸汽冷凝為向下流的液體（又稱回流）。 回流比是指精餾段內液體回流量與塔頂餾出液量之比，是表征精餾塔效率的主要參數(shù)之一。,四、精餾生產(chǎn)工藝,主要除去雜質： 低沸物：乙炔，氯甲烷 高沸物：1，1二氯乙烷 反式 1，2二氯乙烯 順式1，2二氯乙烯 偏二氯乙烯 三氯乙烯 1，1，2三氯乙烷 水,四、精餾生產(chǎn)工藝,低沸塔 介質：氯乙烯 容積：3.5m3 設計壓力：0.65MPa 最高工作壓力：0.6MPa 設計溫度：40,四、精餾生產(chǎn)

14、工藝,高沸塔 介質 ：氯乙烯 容積:8.9m3 設計溫度: 50 設計壓力:0.6MPa 最高工作壓力:0.5MPa,四、精餾生產(chǎn)工藝,四、精餾生產(chǎn)工藝,精單體槽,四、精餾生產(chǎn)工藝,精單體槽,精單體質量：VC99.95% ；氣相乙炔5ppm 液相乙炔20ppm1,1-二氯乙烷30ppm 粗VC貯槽液面：4070% 低塔釜液面：4070% 低塔釜溫：3545低塔釜壓力：0.450.55MPa 低塔頂溫度：1530 高塔釜溫： 2535 高塔釜壓力：0.250.35MPa 高塔頂溫度：1525高塔頂壓力：0.200.30MPa 成品冷凝器壓力：0.200.30MPa 精單貯槽液位:80% 進膜前原

15、料氣溫度:2530一級滲透氣超壓報警：0.2MPa 膜前溫度超高報警:45 聯(lián)鎖停車:膜溫度達到50 尾冷器出口溫度：-15-18 尾氣出口壓力：0.500.60 MPa 尾氣排放VC10%（開膜回收時2%）,關鍵控制點,四、精餾生產(chǎn)工藝,精餾收率：精餾收率是衡量精餾裝置尾氣 排空損失，也即估計裝置總收得率的指標， 其簡化計算式是： 精餾收率=,四、精餾生產(chǎn)工藝,四、精餾生產(chǎn)工藝,目前我部采用膜法回收精餾尾氣中的VCM和C2H2。但 膜回收系統(tǒng)存在以下問題： （1）氧氣在系統(tǒng)內積累 氧氣比氫氣氮氣、滲透性強，易 通過膜進入轉化精餾系統(tǒng)，并在系統(tǒng)內循環(huán)積累，且系統(tǒng)內 氧濃度越大，滲透性越大，使?jié)B

16、透氣含氧高，增加安全隱患 。而且氧能夠和氯乙烯反應生成過氧化物引發(fā)氯乙烯自聚， 堵塞低塔塔盤增加維修費用。 （2）副反應增多 膜回收法產(chǎn)生的一級滲透氣含有多種成分 ，其返回到后臺轉化器進口，會造成副反應增多，副反應產(chǎn) 物會增加精餾塔負荷，且對PVC的質量有影響。,（3）對后臺轉化器及氯化汞觸媒的影響 膜回收的一級滲透氣含有多種成分且流量較大，加大了原料配比操作難度，如果在轉化器間分配不均，不僅降低轉化器溫度，還會因為乙炔過剩，易使升汞還原為甘汞，催化劑失效，造成轉化率下降。 （4）對精餾系統(tǒng)的影響 由于大量的氫氣氮氣等不凝氣體在整個系統(tǒng)內循環(huán)，會大幅增加壓縮和精餾系統(tǒng)的負擔，同時不凝氣體會在精

17、餾換熱設備列管表面產(chǎn)生氣膜，導致傳熱系數(shù)顯著下降，總傳熱系數(shù)降幅達10%以上，壓縮負荷也會增加10%，精餾效率會下降5%左右，尾冷負荷也將增加10%以上。 （5 ）雜質對膜的損害 該技術的分離膜是非常精細的高分子膜，任何細微的液滴和固質粒子都會對膜產(chǎn)生損害，因此膜的壽命比較短，需要定期更換。 （6）處理排放的尾氣中VCM和乙炔含量過高，不僅造成浪費，增加PVC生產(chǎn)成本，而且與國家環(huán)保合格排放標準有很大差距。VCM中含有的Cl對臭氧層有很大的危害，易造成臭氧空洞。,四、精餾生產(chǎn)工藝,四、精餾生產(chǎn)工藝,針對以上問題，我們采取了以下措施： 近期即將實施的變壓吸附技改項目，該項目利用氣體在高壓下易被吸

18、附劑吸附和在低壓下易解吸的原理回收精餾尾氣中的VCM和C2H2，同時回收H2用來生產(chǎn)HCl。,四、精餾生產(chǎn)工藝,氯乙烯精餾尾氣先經(jīng)過加熱然后進入PSA-系統(tǒng)，氯乙烯、乙炔等吸附能力較強的組份被吸附劑吸附，被吸附的氯乙烯和乙炔等氣體在逆放和抽空階段解吸出來，作為產(chǎn)品氣輸出。凈化后氣體進入 PSA-系統(tǒng)，在此，被吸附的雜質氣體如 N2、CO2 及部分H2等作為解吸氣放空，得到純度合格的產(chǎn)品氫氣返回系統(tǒng)回收利用。,四、精餾生產(chǎn)工藝,該項目相對于膜回收系統(tǒng)有以下優(yōu)點： 1、回收率高； 2、操作彈性大； 3、尾氣排放達標； 4、自動化程度高； 5、裝置可靠性高； 6、能耗和運行及維護費用低； 7、有計算

19、機專家故障診斷系統(tǒng)，安全可靠，能實現(xiàn)多塔任意切換，可在線維修,五、冷凍生產(chǎn)工藝,崗位任務： 氨冰機崗位任務：NH3系統(tǒng)-35冷媒水供精餾尾氣冷凝器、聚合助劑冷卻器；NH3系統(tǒng)0冷媒水供老轉化（凈化系統(tǒng)、機前冷）、聚合（1#、2#擋板水）、精餾（成品冷凝器）。,氟冰機崗位任務：新氟系統(tǒng)-35冷媒水供新、老轉化脫水；新氟系統(tǒng)0 冷媒水供新轉化（凈化系統(tǒng)、機前冷）、聚合（3#、4#釜擋板、夾套水）、精餾（新、老低塔、新高塔）；老氟系統(tǒng)0冷媒水供聚合1#、2#釜夾套和CN-1F a、b。,五、冷凍生產(chǎn)工藝,五、冷凍生產(chǎn)工藝,溴化鋰冰機崗位任務：制造7 水供應氫氣冷卻器、精餾預冷器、全凝器、老高塔,循環(huán)

20、水崗位任務： 共有4個循環(huán)水池： 1.大池 2.小池 3.冰機池 4.新池 為整個PVC提供循環(huán)水,五、冷凍生產(chǎn)工藝,氨系統(tǒng)方框流程圖,五、冷凍生產(chǎn)工藝,冷凍水制取工作原理及流程：通過螺桿式壓縮機 將氣態(tài)制冷劑壓縮為高壓氣體，再在冷凝器中經(jīng)過循 環(huán)水將氣態(tài)制冷劑冷凝為液態(tài)，最后在蒸發(fā)器內制冷 劑和載冷劑進行換熱，制冷劑蒸發(fā)帶走熱量，通過控 制蒸發(fā)壓力，將載冷劑冷卻到合格溫度外送。 循環(huán)水工作原理及流程：從各用戶來的循環(huán)水在涼水塔內經(jīng)噴頭噴成霧狀水，經(jīng)涼水塔風機抽起空氣帶走循環(huán)水的熱量，回到循環(huán)水池內，被冷卻后的循環(huán)水，經(jīng)泵加壓后，送往各用戶。如此往復循環(huán)。,五、冷凍生產(chǎn)工藝,載冷劑：乙二醇溶液（0 鹽水）、氯化鈣溶液（-35 鹽水） 制冷劑： NH3（-33.5 ）氨冰機、R22（二氟一氯甲烷、-40.82 ）氟冰機,五、冷凍生產(chǎn)工藝,主要設備：螺桿式壓縮機、油氣分離器、油冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、氣液分離器,油氣分離器,螺桿式壓縮機,五、冷凍生產(chǎn)工藝,螺桿式制冷壓縮機原理： 螺桿式制冷壓縮機是回轉式容積型壓縮機，依靠氣體進 入機器后體積的縮小使氣體密度急劇增加而使氣態(tài)制冷劑壓 力升高。 螺桿式制冷壓縮機的機體內裝有兩只互相