氯乙烯管道设计计划书.docx

氯乙烯管道设计计划书1).建设意义根据欧洲氯代溶剂协会(ECSA)统计, 2002年欧洲全氯乙烯的销售量约为48000吨, 与2001年相比下降了约10 。 2002年上半年的出口量约为34500吨, 产品主要出口到亚洲。 2001年西欧全氯乙烯的出口量达到62356吨。 目前, 欧洲全氯乙烯市场供需平衡。 而2002年初期曾一度出现供应短缺。 氯原料供应受限制是2002年氯化溶剂生产厂商遇到的最大困难, 而大多数可在市场获得的氯又被用于盈利性更强的二氯乙烯和聚氯乙烯(EDC/PVC)生产。 生产商们认为, 这种状况在短时间内将不会有太大的改变。 欧洲全氯乙烯的使用量将进一步下降, 但其它一些地区的使用增长和新应用领域的开发将在一定程度上弥补欧洲使用量的下降。 预计全球全氯乙烯的需求量将下降3 。 其中欧洲的下降要稍为严重一些。 中东、南美和中国在未来5-8年内对全氯乙烯的需求仍将保持增长的势头。 其中中国的需求增长尤为强劲, 需求量的年均增长率将达到8 -10 , 中东和那南美地区对全氯乙烯的需求量的年均增长率将达到5 以上。 HFC134a和HFC125对全氯乙烯的需求量也将不断增加, 预计用于生产HFC134a的全氯乙烯需求量的年均增长率将达到3 -6 。 而用于生产HFC125的全氯乙烯需求量的年均增长率将达到10 。 但需要指出的是它们的使用基数都比较低。 氯乙烯又名乙烯基氯（Vinyl chloride）是一种应用于高分子化工的重要的单体，可由乙烯或乙炔制得。为无色、易液化气体，沸点-13.9，临界温度142，临界压力5.22MPa。氯乙烯是有毒物质，肝癌与长期吸入和接触氯乙烯有关。它与空气形成爆炸混合物，爆炸极限422（体积），在压力下更易爆炸，贮运时必须注意容器的密闭及氮封，并应添加少量阻聚剂。 CH2CHCL 氯乙烯是重要的化工原料，在洗印照片、产品包装、药品装管、家用器具包括PVC以及其他许多塑料制品的生产中，需要大量用氯乙烯。不过，有致癌性的只是氯乙烯单体，塑料本身并没致癌作用，所以日常的塑料制品可以放心使用。可用于生产金属清洗剂，是汽车，摩托车清洗护理液的主要原料；四氯乙烯又称脱脂剂，皮毛制品厂家的生皮硝皮、皮毛脱脂清洗；在印染行业中可用于氨纶布的清洗，柔版制版的溶剂等可以做药用。 四氯乙烯对钩虫有麻痹作用，用常用于寄生虫病的治疗。但是，四氯乙烯口服后可由消化道吸收，毒性虽较四氯化碳及氯仿低，但其仍存在一定的副作用，主要为损害中枢神经系统，表现为先兴奋，后麻痹，并可引起肝、肾的损害。也曾有作驱虫药而引起残废的报道。所以，一般用作兽药用。可以用做清洗电路板。主要用于生产聚氯乙烯，并能与醋酸乙烯酯、丙烯腈、丙烯酸酯、偏二氯乙烯（1,1-二氯乙烯）等共聚，制得各种性能的树脂。此外,还可用于合成1,1，2-三氯乙烷及1，1-二氯乙烯等。2)建设规模 目前，世界氯乙烯单体的总生产能力已经超过1000万吨/年，主要的生产厂家有西班牙Aiscondel公司（生产能力为18.5万吨/年）、波兰Anwil公司（生产能力为30.0万吨/年）、法国Atofina公司（生产能力为58.5万吨/年）、匈牙利Borsodchem公司（生产能力为18.5万吨/年）、德国Dow化学公司（生产能力为33.0万吨/年）、波兰Dwory公司（生产能力为2.5万吨/年）、希腊Eko 化学公司（生产能力为2.0万吨/年）、意大利EVC公司（生产能力为44.0万吨/年）、英国EVC公司（生产能力为30.0万吨/年）、德国EVC公司（生产能力为35.0万吨/年）、克罗地亚INA公司（生产能力为16.0万吨/年）、俄罗斯JSC Kaustik公司（生产能力为13.0万吨/年）、乌克兰LukOr公司（生产能力为37.0万吨/年）、比利时LVM公司（生产能力为58.0万吨/年）、挪威Norsk Hydro公司（生产能力为46.0万吨/年）、瑞典Norsk Hydro公司（生产能力为13.0万吨/年）、斯洛伐克Novacke化学公司（生产能力为6.4万吨/年）、罗马尼亚Oltchim公司（生产能力为16.0万吨/年）、土耳其Petkim公司（生产能力为19.7万吨/年）、法国SCVF公司（生产能力为37.5万吨/年）、荷兰Shin-Etsu公司（生产能力为52.0万吨/年）、比利时Solvin公司（生产能力为26.0万吨/年）、德国Solvin公司（生产能力为35.5万吨/年）、法国Solvin公司（生产能力为26.0万吨/年）、捷克共和国Spolana公司（生产能力为13.5万吨/年）、德国Vestolit公司（生产能力为35.0万吨/年）、西班牙Viniclor公司（生产能力为27.0万吨/年）、德国Vinnolit公司（生产能力为30.0万吨/年）、德国Vintron公司（生产能力为33.0万吨/年）以及波兰ZA Tarnowie公司（生产能力为8.6万吨/年）等。本公司预计产量为年产12万吨。3)工艺技术 氯乙烯（VCM）是生产聚氯乙烯的单体，其早期的生产方法是采用电石为原料的乙炔法路线，电石水解生成乙炔，乙炔与氯化氢反应生成VCM。随着VCM生产工艺的发展，乙炔法已经被先进的乙烯法路线所取代，目前乙烯法已经占到VCM生产工艺的93%。近年来，欧洲乙烯基公司（EVC）又开发成功以乙烷为原料的VCM工艺路线。6 Y2 G% 9 t) w! , V （1）乙烯法。该法首先由乙烯经氧氯化或直接氯化法制得二氯乙烷(EDC)，EDC再热解制得VCM。早期采用氧氯化法生产VCM，生产成本高，原料消耗和能耗大，乙烯与HCl氯化反应设备比较昂贵，生产过程排放的气体中VCM含量较高(100g/g)，污染大气，还会使裂解炉结焦。上世纪90年代，国外各大公司对EDC、VCM生产工艺进行改进，1990年后所有装置均采用直接氯化法制EDC和VCM工艺。拥有直接氯化法生产技术的公司有Inovyl（由EVC公司技术转让），Vinnolit、OxyVinyls以及三井化学公司等。 具有代表性的Inovyl公司的VCM工艺是将乙烯氧氯化法提纯的循环EDC和直接氧化的EDC在裂解炉中进行裂解生产VCM。经急冷和能量回收后，将产品分离出HCl（HCl循环用于氧氯化）、高纯度VCM和未反应的EDC（循环用于氯化和提纯）。来自VCM装置的含水物流被汽提，并送至界外处理，以减少废水的生化耗氧量（BOD）。采用该生产工艺，乙烯和氯的转化率超过98%，已经有52套装置在运行和建设中，VCM总产能为470万吨/年。直接氯化法的改进主要是液相低温工艺向高温氯化方向发展，以利用大量反应热，并改进产品提纯过程。 美国MonsantoKellogg公司共同开发了乙烯法制VCM的Partec新工艺。该工艺去除了联合平衡法中的氧氯化工艺过程。由于所有EDC都是在产率很高的直接氯化反应釜内生成，因此总产率很高，最大程度地从副产物中回收氯气。2004年，德国Vinnolit公司通过其工程合作伙伴乌德(Uhde)公司对外公布了一种称之为沸腾床反应器的直接氯化法新工艺，在该工艺中，乙烯先溶于反应器的EDC中，然后再与一种EDC/氯溶液相混合，进行快速液相反应。该工艺与其他工艺相比，改进了再循环过程，无需对EDC产品进一步处理或提纯，EDC产品纯度高，且反应热可回收，从而降低了能耗和蒸汽消耗。此外，还可以按照所需工序的要求，选择并调整反应压力和温度。比利时LVW公司采用这一工艺正在比利时Tessenderlo地区建设30万吨/年的EDC/VCM工业化装置。 （2）乙炔法。乙烯法生产VCM是发达国家普遍采用的技术，但我国仍以乙炔法路线为主。我国的VCM生产技术主要致力于对乙炔法工艺进行改进，集中于改进传统生产工艺、解决汞催化剂污染、回收利用VCM尾气、降低能耗及节省资源等方面。 针对目前的电石法煤制乙炔传统工艺的不足，太原理工大学等单位合作开发成功具有自主知识产权的由煤粉直接制取乙炔的等离子体工艺技术，该工艺能耗低、梳程简单，适于生产的连续化和大型化，基本可以实现对环境的零排放，是一条煤洁净高效生产乙炔的新途径。目前该技术距大规模工业化应用已为期不远。为克服乙炔法工艺中氯化汞-活性炭催化剂消耗大；氯化汞挥发腐蚀性大的问题，石家庄科创助剂有限公司开发了新型的汞-分子筛催化剂，中试验证结果表明，在乙炔：氯化氢=51：56条件下，该新型催化剂的转化率和选择性分别为95.5%和98.2%，均优于传统催化剂88.4%和94.0%的水平。且该催化剂损失仅为6.5%，远小于传统催化剂32%的水平。在全凝器和精馏塔尾气的回收利用方面，国内主要采用活性炭吸附；溶剂吸收、膜法回收以及活性炭纤维吸附等改进方法，基本可以将尾气中的VCM及乙炔全部回收再利用。例如，大连欧科膜技术工程有限公司开发的有机蒸汽气膜法VCM精馏尾气回收技术，该技术用于沈阳化工股份有限公司3万吨/年PVC扩产装置，VCM回收率达到90%-95%，乙炔回收率达89.01%，尾气中VCM质量分数降至0.5%-2.0%，投资回收期仅为6-12个月；四川天一科技股份有限公司开发的变压吸附(PSA)技术净化VCU尾气及回收VCM和乙炔新工艺于2004年在太化集团实现工业化应用；成都华西化工研究所与西安西化热电化工有限责任公司合作开发的回收精馏尾气VCM工艺，已用于西化公司5.5万吨/年的PVC工业化装置；河北中环环保设备有限公司开发的活性炭纤维吸附氯乙烯尾气技术由传统的5个工序简化为2个工序，大幅度降低了投资和运行费用，改善了吸附性能，提高了吸附容量，吸附周期由原来的14h缩短至35min。目前，国内乙炔法采用的VCM转化器平均单台产能为1500-1800吨/年，转化器直径为2400-3000mm，由于VCM生产规模不断扩大，现有转化器的设计产能已经不适应发展的需要，与国外单台产能为8500吨/年的大型转化器相比有较大差距，为此，大型转化器的开发引起人们的关注。（3）乙烷法。原料气乙烯在我国一直很短缺，但我国具有丰富的天然气和油气资源，其中乙烷含量很大，因此用乙烷法生产氯乙烯不但具有很大的潜力和竞争力，而且还为综合利用油气和天然气开辟了更广阔的途径，降低了VCM的生产成本。国内吉林大学程铁欣等与大庆油田有限责任公司天然气利用研究所合作，以乙烷为原料，经氧氯化催化合成氯乙烯，研究结果表明，该合成路线是制备VCM非常有应用前景的工艺路线。4)厂址选择我公司位于风景秀丽的太湖之滨, 本公司技术力量雄厚，生产工艺先进，装备精良齐全，质保体系完善，管理严谨科学，加工与科研单位 和大专院校的密切配合，更使我公司全国各地连用户；下图为我厂在地图上的具体位置(红圈):5)社会及经济效益分析（1）聚乙烯具有优良的耐腐蚀性、较好的卫生性能和较长的使用寿命 聚乙烯为无惰性材料，除少量强氧化剂外，可耐多种化学药品侵蚀，且不易滋生细菌。众所周知钢管、铸铁管被塑料管所取代的原因不仅是因为塑料管材比其输水能耗低、生活能耗低、重量轻、水流阻力小、安装简便迅速、造价低、寿命长、具有保温功能等，还因为塑料管耐腐蚀、不易滋生微生物等性能优于钢管及铸铁管。聚乙烯管材的使用寿命为50年以上，这一点不仅已为国际标准和国外的一些先进标准所确认，而且已经被实践所证明。聚乙烯能够推广应用的另一个原因是因为聚氯乙烯日益受到环境保护方面的压力。首先是聚氯乙烯本身的卫生性能问题：众所周知，在正规生产和严格控制下生产聚氯乙烯管是可以保证卫生性能的，容许应用在饮用水领域。但是还是有人担心在控制不严的地方可能会发生问题：如聚氯乙烯树脂中氯乙烯单体的超标，在给水用聚氯乙烯管的配方中误用了有毒的助剂。把不保证无毒的排水用聚氯乙烯管和管件误用到了给水管和管件等。其次是聚氯乙烯管的回收问题：聚氯乙烯和聚乙烯一样是热塑性塑料，从理论上讲都是可以利用的，但是各国的证明，旧塑料制品能回收再生的比例有限，主要的处理方式是焚烧回收能源，聚氯乙烯因为含氯，在焚烧时控制不好就可能产生有害物质，而聚乙烯仅含碳氢，焚烧后生成水和二氧化碳。所以在欧美等国家，现在聚氯乙烯的应用正受到一些环境保护组织日益加重的压力。（2）聚乙烯具有独特的柔韧性和优良的耐刮痕的能力聚乙烯管道系统的挠性有着巨大的技术经济价值。聚乙烯的挠性是一个重要的性质，它极大的提高了该材料对于管线工程的价值。良好的挠性使聚乙烯管可以盘卷，以较长的长度进行供应，避免了大量的接头和管件。例如在全国城市改水示范单位南通自来水公司在一户一表改造中选材时便充分利用了PE小口径管材可盘卷的特性，从水表至用户一根管材到底，中间无须管接头，既节约了成本，又提高了工效。PE小口径管的这种特性已得到全国各城市有水表出户工程的自来水公司的认可，成为其改水作业的首选产品。同时，挠性和重量轻及具有优良的耐刮痕能力，使之可采用多种可减轻对环境和社会生活的影响且费用经济的安装方法，如免开挖施工技术。免开挖施工技术是指利用各种岩土钻掘的技术手段，在地表不开沟（槽）的条件下铺设、更换或修复各种地下管线的施工技术。多种免开挖施工技术非常适宜采用聚乙烯管材，如铺设新管线的水平定向钻进和导向钻进法，原位更换旧管线的胀管法及修复旧管线的穿插更新内衬法及各种改进的内衬法（折叠变形法、热拔法和冷轧法）。PE独特的柔韧性还使其能够有效的抵抗地下运动和端载荷。从表面上看，强强度和刚性方面，塑料埋地管不及水泥管及金属管道，但从实际应用看，塑料埋地管是属于“柔性管”，在正确设计和铺设施工下塑料埋地管是和周围土壤共同承受负载的。所以塑料埋地管不需要达到“钢性管”一样的强度和刚性就可以满足埋地使用中的力学性能的要求。同时，聚乙烯的压力松弛特性可有效地通过形变而消耗应力，其实际轴向应力水平远比理论计算值低，而且其断裂伸长率一般都大于500%，弯曲半径可以小到管直径的2025倍，是一种高韧性材料，对地基不均匀沉降的适应能力非常强，这些特点使其成为抵御地震、地基沉降以及温差伸缩的最为优秀的管道。例如在1995年日本神户大地震中，PE给水管及燃气管就是唯一幸免的管道系统。（3）聚乙烯具有非常突出的耐低温性能PE管的低温脆化点为-70，优于其他管道。在冬季野外施工时聚氯乙烯（PVC-U）管容易脆裂，我国北京地区铺设聚氯乙烯（PVC-U）埋地给水管试点工程中总结的一条经验是温度在零度以下就不适宜进行聚氯乙烯（PVC-U）管的铺设施工了。还有一个明显的佐证，为改进PP的韧性和低温耐冲击性能，可将乙烯与丙烯单体共聚制成无规共聚聚丙烯（PP-R），其一般采用iPP的工艺路线和方法，使丙烯和乙烯的混合气体进行共聚合，得到主链中无规则地分布着丙烯和乙烯段的共聚物（即PP-R管材料），PP-R管材料中的乙烯含量大多在3%左右。但改善后的PP-R耐低温性能仍不尽人意，其脆化点约为-15，远高于聚乙烯管的脆化点温度-70。（4）聚乙烯具有良好的快速裂纹增长断裂韧性发生快速裂纹增长破坏时，裂纹可以10045m/s速度快速扩展几百米至十几公里，造成长距离管路损坏，发生大规模泄漏事故，以及后续的燃烧爆炸（输天然气）或洪水（输水）事故。这种事故发生概率不大，一旦发生，危害极大。最近十几年来，这种破坏方式已被认为是塑料燃气输送管中需要绝对防止的最具危险性的事故。对塑料压力管的持续发展来讲，防止发生快速裂纹增长破坏要求的重要性已经超过了对长期寿命强度性能的要求。其原因为：在同一SDR（管材直径与其厚度之比）时，计算的长期寿命长期强度与增大管径无关（实际上大口径管可能比小口径管安全），但快速裂纹增长危险随管径增大而增加。在现有大品种塑实验方法料管中，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯管等，达到一定管径时，由防止快速裂纹增长破坏所决定的许用压力，总是比由长期强度问题所决定的许用压力低。也就是说，按防止快速裂纹增长破坏的要求决定了许用压力后，长期寿命（如20，50年）要求可自行得到满足；快速裂纹增长断裂韧性差的材料将遭到淘汰，不管它的长期强度性能好或坏。如聚氯乙烯（PVC-U）燃气管已经基本上全部被聚乙烯（PE）燃气管所取代。欧洲聚氯乙烯（PVC-U）给水管被聚乙烯（PE）管取代的趋势已经明朗。我国尚未建立监控快速裂纹增长破坏的试验装置。我国的塑料压力管标准都未涉及这一问题，这表明我国的塑料压力管水平比世界一般水平至少落后一个发展阶段。（5）聚乙烯管道安装连接方便、可靠聚乙烯管可以用比较方便的热熔对接、承插方法得到可靠的、内表面与原管材接近的牢固连接（连接处有不大的熔接凸起环），或采用专门的电熔管件连接聚乙烯管。对于小口径管材还可以采用我们公司生产的卡压式连接，连接方便可靠（此种产品是我们公司引进的专利技术，广泛应用于我国许多水司的一户一表工程）。聚乙烯管的熔接接头可以承受轴向负荷而不发生泄露和脱开。发展到今天，聚乙烯的连接技术已经非常成熟可靠。统计数字表明，聚乙烯管的漏损率不到十万分之二，远远低于球墨铸铁管的2-3%，大幅度提高了管道的安全性和经济效益，这也是燃气管道较多的使用聚乙烯管的非常重要的原因。一. 工艺流程设计1）工艺方案选择及论证 透明PVC材料制品PVC，全名为Polyvinylchlorid，主要成份为聚氯乙烯，另外加入其他成分来增强其耐热性，韧性，延展性等。这种表面膜的最上层是漆，中间的主要成分是聚氯乙烯，最下层是背涂粘合剂。它是当今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料。它的全球使用量在各种合成材料中高居第二。据统计，仅仅1995年一年，PVC在欧洲的生产量就有五百万吨左右，而其消费量则为五百三十万吨。在德国，PVC的生产量和消费量平均为一百四十万吨。PVC正以4%的增长速度在全世界范围内得到生产和应用。近年来PVC 在东南亚的增长速度尤为显著，这要归功于东南亚各国都有进行基础设施建设的迫切需求。在可以生产三维表面膜的材料中，PVC是最适合的材料。主要用途由于化学稳定性高，所以可用于制作防腐管道、管件、输油管、离心泵和鼓风机等。聚氯乙烯的硬板广泛应用于化学工业上制作各种贮槽的衬里，建筑物的瓦楞板，门窗结构，墙壁装饰物等建筑用材。由于电气绝缘性能优良，可在电气、电子工业中，用于制造插头、插座、开关和电缆。在日常生活中，聚氯乙烯用于制造凉鞋、雨衣、玩具和人造革等！ 聚氯乙烯是由乙炔气体和氯化氢合成氯乙烯， 再聚合而成。具有较高的机械强度和较好的耐蚀性。可用于制作化工、纺织等工业的废气排污排毒塔、气体液体输送管，还可代替其它耐蚀材料制造贮槽、离心泵、通风机和接头等。当增塑剂加入量达30%40%时，便制得软质聚氯乙烯，其延伸率高，制品柔软，并具有良好的耐蚀性和电绝缘性，常制成薄膜，用于工业包装、农业育秧和日用雨衣、台布等，还可用于制作耐酸碱软管、电缆包皮、绝缘层等。 现在聚氯乙烯还用到太阳能热水袋中 通过它吸光的特性 做成洗澡用的热水袋工艺方案选择电石乙炔法电石乙炔法是最早的氯乙烯生产方法。它主要利用乙炔和氯化氢为原料,用氧化汞做催化剂进行加成反应,生成氯乙烯。其优点是工艺成熟、简单, 设备投资低, 这是我国目前主要