聚氯乙烯生产工艺技术.ppt

聚氯乙烯制造技术，2012年8月，一、概括地说，1聚氯乙烯(PVC )聚氯乙烯表示聚合了氯乙烯单体的高分子化合物的分子式：-ch2-chcl-n，其中n表示平均聚合度。 目前，商品化的PVC树脂分子的质量范围在1.91055.0105之间，通用树脂的分子量为3200095000的主要物理化数据为外观：白色粉末比重：1.351.45表观密度：0.400.65g/ml比热：0.200.35Kcal/g热传导率：0.14Kcal/hm固有卡软化点： 7585粒径： 60150 (悬浮法)热分解点： 100分解释放氯化氢燃烧性：在火焰中燃烧释放氯化氢、一氧化碳、苯等，远离火焰自灭火。 聚氯乙烯是性价优良的大口塑料品种，是五大通用树脂中产量最大的品种。 聚氯乙烯树脂是在电缆绝缘层、保护层的制造等建筑、电线电缆、家庭用器具等行业广泛使用的蓄电池隔膜农膜； 薄膜； 软管、人造皮革等板材； 型材管材塑料制门和窗上下水道管线管通过的透明瓶透明片； 彩屏管玩具等。 另外，也用于混合其他塑料加工制作塑料合金。 在PVC用途消费中软件产品约占总消费量的30-35%，使用量最多的是胶片和片硬件产品约占总消费量的60-65%，使用量最多的是管和管。 大的消费市场是建筑行业，约占PVC总消费量的55%，主要用于管材、管材、板材、型材等的装修行业约占总消费量的8%，电缆约占7%； 家具装饰约占5%，其他约占25%。 虽然PVC硬件的比例在不断扩大，但今后PVC硬件的发展以复合材料、配合材料和其他适应建材市场要求的产品为主。 软件产品仍以电线电缆、包装材料和壁纸为主，无毒、低增塑剂方向发展。 共混改性技术近年来在发达国家取得了很大进步，以聚氯乙烯为主的塑料合金产品在一些地方已被工程塑料和橡胶所取代。 2电石(CaC2)，工业碳化钙(即电石)为灰色、棕色、黑色，晶体截面为灰色。 碳化钙含量高时呈紫色，截面暴露在空气中时呈灰色。 电气石的比重为2.02.8，随着ca2的含量变小而变高。 含有CAC的2一般为80%。 碳化钙和水释放出乙炔。 乙炔(CHCH )、乙炔是炔烃中最简单的化合物，其性质非常活跃，易进行加成、聚合及其他化学反应，因此乙炔被广泛应用于有机合成，是化工中的主要原料之一，乙炔在常温常压下为无色、无臭、无味的气体，工业乙炔不化学式： C2H2(结构式CHCH )分子量： 26.038乙炔易燃，与空气混合形成爆炸性混合物，遇到着火、高热而引起燃烧爆炸。 接触氧化剂会产生剧烈反应。 与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。 生成铜、银、汞等化合物和爆炸性物质。 空气中的爆炸极限为2.3-81% (其中7-13%最容易爆炸)。 乙炔用N2、CO2、CO、H2O等气体稀释会降低爆炸能力。 例如，在N2:C2H2=1:1情况下，通常不会发生爆炸. 作为乙炔稀释剂，最有效的是氮气。 4 -氯乙烯(VCM )在常温常压下为无色，溶解于具有醚香气分子式： CH2=CHCl分子量62.51溶解性：微溶解水、醇、醚、四氯化碳、苯中。 将纯氯乙烯气体加压到0.5MPa以上，用工业水冷却可以得到比水稍轻的液体氯乙烯。 氯乙烯和空气形成爆炸混合物范围为422%，氯乙烯和氧形成爆炸混合物的范围为3.672%。 向氯乙烯和空气的混合物中填充氮气和二氧化碳的话，爆炸范围会变窄。 5氯化氢(HCL )在常温常压下比空气重的无色有刺激臭味的气体分子量： 36.5，无水氯化氢压缩至约6.0MPa后，可以用水冷却至纯度99.99%的液体氯化氢。氯化氢变成容易溶于水的盐酸，强烈发热。 在标准情况下，每升水525.2升的氯化氢变成46.15%的盐酸，放出约390400Kcal的热。 氯化氢容易与空气中的水分结合生成白烟(酸雾)。 氯化氢在干燥状态下与金属几乎不起作用，但溶于水或水时显示盐酸性质，具有强腐蚀性，可与多种金属反应生成相应的盐类； 与金属氧化物或碱生成盐或水。 二氯乙烯的生产工艺、1 -电气石法PVC的生产前景聚氯乙烯的生产方法主要从原料途径分为电气石乙炔法、石油乙炔法和天然气乙炔法。 到20世纪60年代，世界上采用的是电渣乙炔法，随着生产技术水平的提高，60年代以来石油乙炔法技术逐渐成熟，当时电渣乙炔法技术落后，能耗高，难以解决污染问题，产品质量差，难以形成规模到了80年代，日本不仅有唯一的装置，发达国家的电石法PVC也全部被淘汰。 在国内，到1976年采用电气石法，之后，北化二从德国引进了第一套氧氯化装置，开始了国内石油乙烯法PVC的生产。 87年石油乙烯法占PVC总产能的13%，89年占30%，2000年占49%，目前电气石法发展较大，这一比例降至39%，目前国内电气石乙炔法和石油乙烯法并存，且电气石法一直占优势然而，随着当今世界能源结构的变化，通过国内外的技术革新和发展，乙炔法PVC在国内体现了强大的生命力。 2、电石法聚氯乙烯的发展挑战和发展趋势，经过多年国内外科技人员的努力，电石乙炔法的生产工艺发生了巨大变化，技术水平不能相提并论。 过去存在的技术问题逐一得到解决，技术水平的提高为乙炔法PVC的新发展提供了基础和保障。 清洁生产技术的创新和运用，综合管理和回收了生产过程中产生的废水、废气和废渣，为电气石法聚氯乙烯的清洁生产奠定了基础。 清洁生产技术：干法乙炔、电渣水泥、变压吸附、聚合母液水处理、乙炔上清封闭循环、低汞催化剂、含汞废盐酸深度分析。 “十一五”期间，我国电石法聚氯乙烯产业发展迅速，2011年，我国PVC产能达到2227万吨/年，PVC产量为1295.2万吨，其中电石法聚氯乙烯产量超过1000万吨，在聚氯乙烯产量的75%以上。 为缓解我国石油资源短缺，保障能源安全作出了巨大贡献。电石法聚氯乙烯发展面临的挑战、1 )汞污染防治挑战联合国汞问题文件拟于2012年底前签署，国务院宣布重金属污染综合防治“十二五”发展规划中汞污染防治是其重要内容。 我国汞资源相对不足，电气石法聚氯乙烯是汞消费量最大的行业。 国家发改委已将高汞催化剂列入淘汰类产品。 2 )节能减排的挑战电气石法聚氯乙烯是典型的高能源产业，电价的影响是石油乙烯法路线的3倍左右。 电气石法聚氯乙烯生产过程中二氧化碳排放量明显高于石油乙烯法聚氯乙烯。 3 )物流成本和人工费挑战电气石法聚氯乙烯主要分布于煤炭资源丰富的西部地区，运输成本高。 电石生产是劳动密集型产业，就业量多，人员产值低。 中国的人才成本正在迅速上升。 物流成本和人力资源成本在电石法聚氯乙烯中占有相当比例。 电石法聚氯乙烯的发展趋势，“十二五”期间，我国电石法聚氯乙烯进入调整发展阶段。 1、生产能力的快速扩大基本结束，调整是基调。 2 .汞污染防治工作取得了重大进展。 3、无汞催化剂是行业的重大课题。 4 .深入推进节能减排。 5、产品差异化、优质化发展状况明显。3聚氯乙烯质量标准GB/T5761-2006，按我国国家标准，对PVC产品提出了10项质量指标。 这些指标主要是针对通用型PVC树脂加工的一般要求和环保要求确立的，它们是一些PVC质量的基础指标，只能从宏观、单方面的角度评价PVC产品的质量。 PVC产品质量综合复杂，除上述指标外，还有聚合度分布、粒度分布、粒子规律性、初始着色、老化变色率、干燥流动性、塑化流变性能等，有不完整的统计，考证PVC产品质量的指标达138项。 所有PVC产品的质量性能密切相关，相互促进并存在制约，原料、工艺、操作、控制等影响因素十分复杂。通用PVC树脂的10项指标、粘度(聚合度)、表观密度(假比重) 100g树脂的增塑剂(TOP )吸收量(吸油率)、挥发物含量(含水)、筛率杂质粒子数(黑黄点)、热老化白度鱼眼数电导率残馀VC含量、二、以生产基本原理、电石为原料，进行电石水解反应、乙炔和氯化氢加成反应， 通过氯乙烯聚合反应的三个主要化学反应，完成了PVC树脂的制备，生产装置包括反应器、分馏过程、分离过程等。 相关设备种类多，过程控制路径长，控制参数复杂，在实际生产中，大部分是通过DCS自动控制完成的。 1个主要的化学反应式，2个生产单元，生产工艺1电石机械运输，2氯乙烯合成，3氯乙烯聚合，4，聚氯乙烯生产技术概述1国内氯乙烯悬浮聚合技术，1.130M3釜聚合技术30M3聚合釜于1974年由锦西化工机械厂开发，现已发展成为第4代iv型聚合釜已经形成了全面的技术。 其聚合循环包括装料前的确认、水、助剂、单体、升温、聚合温度下的反应(反应中的连续注水)、后期减压、后期升温、反应结束时中止剂、聚合原料(包括清洗釜)、防粘釜喷雾。 全过程为密闭操作，由DCS系统判断、联锁、控制。 具有助剂溶液化的技术特点。 采用复合引发体系聚合中的连续注水粗料，缩短了聚合反应后期的减压时间，缩短了材料时间，密闭了聚合生产过程的DCS的平均聚合周期达到了7.4h，材油比达到了1.25，生产能力达到了10000吨/年。 1.245M3釜聚合技术工艺流程：通过釜顶旋转淋浴阀向釜内喷洒防粘剂后，按照设定顺序，首先将离子水、引发剂、分散剂、缓冲剂和VCM加入釜内，搅拌、升温后进行悬浮聚合反应，反应结束后用泵将聚合浆料输送到进料槽可生产SG-3SG-8型树脂，聚合釜长径比适中(30005500 )，单位体积生产能力大，达到300t/(m3.a )，运行经济。 采用“低温差、大流量”技术，釜温控制平稳。 采用密闭填充新技术。 单体采用双流量计，计量准确。 未聚合单体的回收采用三步回收方式，单体回收率可达95%。 聚合全过程采用DCS自动控制。 可靠的防粘锅技术。 1.370M3釜聚合技术20世纪80年代中期，北京二株等三厂商分别引进美国古德里奇公司的PVC生产机组技术，经消化、吸收、改进实现国产化。 该工厂技术具有可靠性高、稳定性高、产品消耗和能耗低、产品质量好、可同时生产SG1-SG8种聚氯乙烯树脂等显着特点。 其独特技术主要包括聚合生产配方、密闭投料、热水投料、高效防粘釜、中途注水、高压回收VCM、新型浆料释放、旋风干燥、DCS自动控制等。 技术的特点是将温水加入材料中的技术。 密闭材料技术。 复合引发剂体系。 在反应中途注水。 改变温度的操作。 冷却系统采用套管和内侧冷却风门的非循环系统流程。 防粘锅技术。集双聚釜顶回流冷凝器技术、国内PVC装置为先进技术，在公司2008年技术改造项目中，在聚釜顶部添加回流冷凝器，通过DCS工艺控制，增大聚釜的传热能力，提高聚釜的生产能力。 该技术的关键在于聚合过程的传热控制方案、氮气控制方案和回流冷却器的涂装方案。 3、PVC产品的密相输送技术，该系统是PVC粉体输送的先进技术，在使装置连续稳定安全运行的同时，根据设计能力可以得到性能指标合格的最终产品。 产品输送系统采用双输送罐脉冲密相输送方式，动力采用装置本来的压缩空气，提高系统依赖率，减少鼓风机和旋转阀，减少输送线口径DN100，降低建设投资和系统运营费用。 输送系统由DCS自动控制，自动化程度高。 实现远程运输，配管配置简单。 使用特有的袋式过滤器，考虑到国家环境，废气含量为50mg/m3。 4合成气的新型脱氧塔技术脱氧塔采用筛网和填料组合，吸收转化合成气中过剩的HCL，循环酸浓度达35%，脱氧效率极高，操作控制稳定。 5精馏技术采用垂直筛板塔、DCS前馈控制技术，精馏的VCM产品纯度为99.95%，含高沸物100PPM，含乙炔10PPM，质量稳定，操作弹性大。 调制6 -乙炔清洁废次氯酸钠，用清洁废液吹出处理后，制备浓次氯酸钠(10%12% )和次氯酸钠溶液代替生产水，供乙炔清洁。 少数剩馀废液可与PVC综合污水一起处理。 7聚合离心母液的回收再利用：部分母液水(约20% )用于洗涤聚合浆体系统。 其馀大部分利用生化处理，达到GB18918-2002一级a标准，再用于循环水、乙炔发生等。 膜技术还可以再利用，将离心母液的深度处理成纯水，供聚合使用。 8VCM干燥脱水：在精馏装置中导入氯乙烯高效脱水凝集器，用凝集器分成三个阶段：除去液-液凝集器、消泡器、防水分离器、氯乙烯夹着的水分，游离水含量：80ppm期待值：40ppm。 九干法乙炔技术、干法乙炔发生装置由北京瑞思达化工设备有限公司设计制造，生产能力为2500m3/h，第一套于2006年10月24日由山寿光新龙有限公司正式投入生产使用。 工作原理：干法乙炔的产生是在喷雾状态下将略多于理论量的水喷雾到电气石粉中使其水解，产生的电渣是含水量为4%-10%的干法粉末，粗乙炔含水量为75%，反应温度气相为85100，固相温度为100110，水与电气石的比例约为11 反应热通过水汽化传送，通过非接触式热交换器传递到循环水中(无溶解损失)，电气石粒度小于5mm，水解率超过99.5%，乙炔收率超过98.5%。 安全性加载单元的安全性-生产过程连续，无需置换的反应过程的安全性-氧含量不足3%时不会爆炸的事故状态的安全性-发生停电或设备故障时，迅速停止反应，无需特别处理的排出单元的安全性-底部排出螺旋输送机的密封可靠。 经济设备投资少-无沉降和过滤处理，节约设备投资，减少占地面积运行费用底-无淤泥处理，节约人工费和设备运行费用乙炔收率高-电气石水解率高达99.82%，电气石无排放， 乙炔收率节约超过98.5%的水资源-整个工艺为循环水系统，水为零排放，电渣处理费用低-电渣用于水泥生产，无需干燥，节约设备投资，降低生产成本。五、聚氯乙烯的安全生产特点是聚氯乙烯生产过程中易燃、易爆、有毒、有害物质大量存在，具有有