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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,PVC,生產(chǎn)工藝簡介,2015,年,12,月,主講：鄭向東,聚氯乙烯簡稱,PVC,，是我國重要的有機合成材料，廣泛用于工業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、日用生活、包裝、電力、公用事業(yè)等領(lǐng)域。我國是全球最大的,PVC,生產(chǎn)和消費國。,我國國內(nèi)聚氯乙烯總產(chǎn)能的,75%,采用以煤化工為
2、基礎(chǔ)的電石法裝置。中國電石法聚氯乙烯裝置的總能力已經(jīng)占全球聚氯乙烯裝置總能力的,25%,甚至更高。,PVC,的分類,根據(jù)生產(chǎn)方法的不同，,PVC,可分為,通用型,PVC,樹脂,、,高聚合度,PVC,樹脂,、,交聯(lián),PVC,樹脂,。,根據(jù)氯乙烯單體的獲得方法來區(qū)分，可分為,電石法,、,乙烯法,和,進口,(EDC,、,VCM),單體,法，習(xí)慣上把乙烯法和進口單體法統(tǒng)稱為乙烯法。目前，世界上多為乙烯法,PVC,，而我國則主要以電石法,PVC,為主。,電石法,：主要生產(chǎn)原料是電石、煤炭和原鹽；,乙烯法,：主要原料是石油、原鹽。,國際市場上,PVC,的生產(chǎn)主要以乙烯法為主，而國內(nèi)受富煤、貧油、少氣的資源
3、稟賦限制，則主要以電石法為主。,前幾年，由于石油價格不斷攀升，電石法,PVC,生產(chǎn)工藝得到了飛速發(fā)展，到,2008,年低，電石法,PVC,產(chǎn)能約占我國,PVC,總產(chǎn)能的,70%,以上。,PVC,生產(chǎn)工藝,乙烯法,PVC,型號表示多為,S,、,WS,、,QS,、,TG,等打頭，后面加聚合度表示，如,TG-800,表示天津大沽生產(chǎn)的乙烯法,7,型的樹脂粉,;,電石法,PVC,型號表示就是,SG,加型號，如,SG-5,表示就是電石法,5,型樹脂粉。型號根據(jù)聚合度通常分為,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,、,8,、,9,、,10,幾個等級。,國內(nèi)常用就是,3,、,5,、,7,、,8
4、,幾個型號，乙烯法即,s-1300,、,s-1000,、,s-800,、,s-700,，電石法即,SG-3,，,SG-5,，,SG-7,，,SG-8,聚合度：結(jié)合成聚合物大分子的單體數(shù)目。,粘數(shù)（黏數(shù)）：用來表示聚合物分子量大小。,型 號,SG-8,SG-7,SG-6,SG-5,SG-4,SG-3,HS-700,HS-800,HS-900,HS-1000,HS-1200,HS-1300,平均聚合度,650,740,741,845,846,980,981,1135,1136,1250,1251,1370,K,值,55,59,60,62,63,65,66,68,69,70,71,73,粘 數(shù),73
5、,86,87,95,96,106,107,118,119,126,127,135,PVC,的型號,電石法，乙烯法兩種工藝對比圖,石灰石,煤,電石,H,2,C,2,H,2,HCl,水,電解,C,2,H,3,Cl,PVC,聚合,石腦油,石油,其他成品油,C,2,H,4,Cl,2,鹽,NaOH,C,2,H,4,Cl,2,（,EDC,）,裂解,PVC,的主要原料,鹽,是一種無機化合物，有咸味的無色或白色結(jié)晶體，主要組分是氯化鈉，夾雜有不溶性泥沙和可溶性的鈣、鎂鹽類。主要有海鹽、井鹽、池鹽、巖鹽等。,原鹽的來源：,用露天開采法或地下溶浸法開采巖鹽。,由鹽湖開采自沉積湖鹽。,海水和鹽湖水經(jīng)鹽田日曬制取海鹽
6、和湖鹽。,用人工熬煮或真空蒸法從天然鹵水中制取。,煤、石油、石灰石、鹽,原鹽分布：,世界上主要產(chǎn)鹽國家：,中國、美國，俄羅斯、德國、加拿大、英國、印度、法國、墨西哥、澳大利亞等，也是世界上主要的產(chǎn)鹽國。此外，日本是世界上最大的鹽進口國和消費國，荷蘭擁有規(guī)模龐大的跨國制鹽企業(yè)和先進的制鹽技術(shù)。上述十二個國家，一并成為對世界制鹽工業(yè)產(chǎn)生重要影響的國家，,其中中國產(chǎn)鹽量居世界首位。,中國主要鹽區(qū)分布：,中國原鹽資源豐富，有海鹽、四川自貢的井鹽，青海茶卡的湖鹽，貴州、云南的巖鹽。其中，以海鹽為大宗，占全國總鹽量的,70%,以上。,宜化集團目前有氯堿生產(chǎn)工廠,5,個，年產(chǎn)燒堿,100,萬噸，,PVC12
7、0,萬噸。其中宜化太平洋熱電，折百堿產(chǎn)量,10,萬噸,/,年，,PVC12,萬噸,/,年、,宜化太平洋化工，折百堿產(chǎn)量,10,萬噸,/,年，,PVC12,萬噸,/,年、,內(nèi)蒙宜化，折百堿產(chǎn)量,25,萬噸,/,年，,PVC30,萬噸,/,年、,青海宜化，折百堿產(chǎn)量,25,萬噸,/,年，,PVC30,萬噸,/,年、,新疆宜化，折百堿產(chǎn)量,30,萬噸,/,年，,PVC40,萬噸,/,年。,宜化目前氯堿生產(chǎn)裝置均為,燒堿聯(lián)產(chǎn),PVC,模式,，而燒堿裝置均采用目前最先進的,離子膜燒堿,生產(chǎn)工藝，其中青海宜化還采用最先進的,零極距電解槽,，這樣可極大的降低燒堿的電耗。,我司氯堿概況：,燒堿聯(lián)產(chǎn),PVC,流
8、程,乙炔 轉(zhuǎn)化 聚合,制鹽 電解 燒堿,二合一,H,2,Cl,2,HCl,隔膜制燒堿：,在隔膜電解槽中，隔膜放在陽極和陰極之間，它能使食鹽水通過，能防止兩極產(chǎn)生的氣體混合而發(fā)生副反應(yīng),(,隔膜通常用石棉制成,),。,離子膜燒堿：,離子膜交換膜法電解是用陽離子交換膜把電解槽的陽極和陰極分開，進行鹽水溶液電解制造氯氣和燒堿的方法。離子膜法電解制堿是世界上工業(yè)化生產(chǎn)燒堿當(dāng)中最先進的工藝方法，具有能耗低、三廢污染少、成本低及操作管理方便等優(yōu)點。副產(chǎn)的氯氣和氫氣，可以合成鹽酸，,或深加工氯下游產(chǎn)品如,PVC,、有機硅及甲烷氯化物等。,燒堿生產(chǎn)方法：,燒堿生產(chǎn)工藝,一次鹽水,二次鹽水,電 解,蒸 發(fā),氯處
9、理,H,2,原鹽,CL,2,氫處理,32%,燒堿,生成,48%,燒堿,液化充裝,外 銷,外銷,三合一,二合一,高純鹽酸,HCl,燒堿生產(chǎn),一次鹽水：,將原鹽溶解、精制處理，除掉大部分的,SS,、,Ca,2+,、,Mg,2+,等雜質(zhì)，濃度,300,315g/L,的鹽水，供二次鹽水工序使用。,道爾澄清桶：沉降、除,SS,PE,過濾器,:,除,SS,主要設(shè)備,燒堿生產(chǎn),二次鹽水：,主要設(shè)備及作用,鹽水碳素過濾器,將化鹽崗位送來的一次鹽水通過碳素過濾器的過濾，將一次鹽水中的固體懸浮物含量降低到,1ppm,以下，以除去鹽水中的大部分固體顆粒，同時調(diào)節(jié)鹽水的,pH,值和溫度，以保證下一道工序螯合樹脂塔的正
10、常運轉(zhuǎn)。,燒堿生產(chǎn),二次鹽水：,主要設(shè)備及作用,螯合樹脂塔,將,pH,值為,8.5,9.5,之間的過濾鹽水通過螯合樹脂塔吸附鹽水中的雜質(zhì)金屬陽離子，制取合格的精制鹽水。通過螯合樹脂塔的再生恢復(fù)樹脂的性能使樹脂循環(huán)使用，保證鹽水質(zhì)量合格。,R-N,CH,2,-COONa,CH,2,-COONa,+,M,2+,R-N,CH,2,-COO,CH,2,-COO,M,+,2Na,+,燒堿生產(chǎn),電解：,主要設(shè)備及作用,:,電解槽單元槽示意圖,單元槽 陰極鎳網(wǎng) 陽極鈦網(wǎng),燒堿生產(chǎn),電解：,主要設(shè)備及作用,陽極,陰極,單元槽,燒堿生產(chǎn),電解：,將合格的二次精鹽水送到電解槽進行電解，陽極生產(chǎn)出符合要求的氯氣，陰
11、極生產(chǎn)出合格的液堿和氫氣，濕氯氣和氫氣送氯處理崗位和氫處理崗位，陽極淡鹽水送淡鹽水脫氯崗位,陰極產(chǎn)生的,32%,堿液送蒸發(fā)崗位。,陽極反應(yīng),2Cl,-,-2e Cl,2,副：,4OH,-,-2e O2+2H2O,6ClO,-,+3H,2,O-6e 2ClO,3,-,+4Cl,-,+6H,+,+3/2O,2,陰極反應(yīng),2H,2,O+2e H,2,+2OH,-,總反應(yīng),2NaCl+2H,2,O 2NaOH+Cl,2,+H,2,+Q,+,離子膜,NaOH,(32wt%l),NaCl,(190220g/l),Cl,-,H,2,O,Cl,2,H,2,OH,-,H,2,O,Na,+,OH,-,Cl,-,H
12、,2,Cl,2,H,2,O,NaCl,(300315g/l),陰極,陽極,氯氣下游產(chǎn)品,PVC,生產(chǎn),二合一,反應(yīng)原理：氫氣和氯氣只有在加熱、明亮的光線照射下或觸媒的存在的條件下，才會迅速反應(yīng)生產(chǎn)氯化氫，其主反應(yīng)式為：,H,2,+Cl,2,2HCl+44.126J,二合一爐,特點：體積小，產(chǎn)能高，可副產(chǎn)蒸汽。目前青海和內(nèi)蒙宜化氯堿均采用石墨爐。,石墨爐,PVC,生產(chǎn),乙炔制備,電石在發(fā)生器內(nèi)與水發(fā)生反應(yīng)生成乙炔氣，同時放出大量熱。因工業(yè)電石不純，其中雜質(zhì)與水能起反應(yīng)，放出相應(yīng)的雜質(zhì)氣體：,主反應(yīng)式如下：,CaC,2,+2H,2,O,Ca(OH),2,+C,2,H,2,副反應(yīng)式：,CaO+2H,
13、2,O,Ca(OH),2,CaS+2H,2,O,Ca(OH),2,+H,2,S,CaP,2,+6H,2,O,3Ca(OH),2,+2PH,3,Ca,3,N,2,+6H,2,O,3Ca(OH),2,+2NH,3,Ca,2,Si+4H,2,O,2Ca(OH),2,+SiH,4,Ca,3,As,2,+6H,2,O,3Ca(OH),2,+2AsH,3,電石庫,發(fā)生器,PVC,生產(chǎn),轉(zhuǎn)化,工藝原理,干燥的混合氣進入轉(zhuǎn)化器，在,氯化汞,觸媒的存在下，氯化氫和乙炔反應(yīng)生成氯乙烯，反應(yīng)方程式為：,反應(yīng)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,PVC,生產(chǎn),轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化器
14、,精餾塔,二合一送來的氯化氫和乙炔送來的乙炔按,1:1.051.10,的配比在混和器混合，經(jīng)脫水、預(yù)熱后從上層進入轉(zhuǎn)化器，在氯化汞觸媒的催化作用轉(zhuǎn)化為氯乙烯。,轉(zhuǎn)化來氯乙烯經(jīng)加壓至,0.5,0.7MPa,，經(jīng)冷凝液化形成液態(tài)粗,VC,，在經(jīng)精餾低塔和高塔分別分離除去低沸物和高沸物后，獲得純度,99.99%,的,VCM,，供聚合使用。,PVC,生產(chǎn),聚合,工藝原理,聚合方法,懸浮聚合（,80%,的,PVC,采用懸浮聚合法，其他方法有本體聚合、乳液聚合等）,單體以液滴狀懸浮于水中的聚合，體系主要由單體、引發(fā)劑、水和分散劑四組分組成,。溶解有引發(fā)劑的單體在強烈攪拌下，以小液滴狀態(tài)懸浮分散于水中進行聚
15、合。,在機理上，,PVC,的,聚合度,僅僅取決于,溫度,，因此溫度的控制十分重要,(,0.2),，一般采用夾套冷卻的方式，同時引發(fā)體系有平緩的聚合速度，聚合釜有良好的傳熱性能。,結(jié)構(gòu)圖,氯堿生產(chǎn),PVC,生產(chǎn),聚合,聚合釜,目前最成熟，并且占主流的仍然是,70m,3,聚合釜，大型的,105m,3,、,108m,3,、,127m,3,（上海氯堿）和,135m,3,（齊魯石化）等聚合釜型尚未占優(yōu)勢，主要受工藝包、聚合釜制作和運輸條件等因素的制約，另外,105m,3,、,108m,3,和,135m,3,等釜型在質(zhì)量上也并不占優(yōu)勢，市場認可度并不高，,127m,3,在產(chǎn)品質(zhì)量上比較有優(yōu)勢。,電石生產(chǎn),
16、電石反應(yīng)方程式：,CaO+3C CaC,2,+,CO,+10800,千卡,生石灰和含碳原料,(,焦炭、無煙煤或石油焦,),在電石爐內(nèi)，依靠電弧高溫熔化反應(yīng)而生成電石。電弧和電阻所產(chǎn)生的熱量要把爐料加熱至,1900-2200,，極為耗電。,物料衡算和消耗問題,CaC,2,-C,2,H,2,-C,2,H,3,Cl-1/2Cl,2,-NaCl-NaOH,64 62.5 35.5 58.5 40,1.02T 1T 0.57T 0.94T 0.64T,CaO+3C CaC,2,+,CO,CaC,2,+2H,2,O Ca(OH),2,+C,2,H,2,C,2,H,2,+,HCl,C,2,H,3,Cl,2NaCl+2H,2,O 2NaOH+Cl,2,+H,2,Cl,2,+H,2,2HCl,
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