电石法氯乙烯生产技术

电石法氯乙烯生产技术

一、原料及产品的识别

1、氯乙烯的性质和规格

氯乙烯英文名为vinylchloride、chlorocihylene,分子式为C2H3cL相对分子

质量为62.5。

（I）基本物理性质

氯乙烯在常温常压下是一种无色有乙雁香味口勺气体，其冷凝点（沸点）为

•13.9C,凝固点（熔点）为-159/TC,临界温度为I42C,临界压力为5.29MPa.

伴随压力H勺增长，氯乙烯沸点升高较大，易液化。氯乙烯在不一样压力HI勺沸点

见表3.1.1。

表3.11氯乙烯在不一样压力卜日勺沸点

乐力atm012345

（表压）kPa0101.325202.650303.975405.300506.625

沸点/'C-13.95.5316.225.733.539.7

由表中可以看出.虽然氯乙饰在常压下的J沸点是-139C,但加压后就可以得

到液体氯乙烯。这一性质在氯乙烯精制中有着重要的工业意义。

氯乙烯蒸气压力和温度的关系见表3.1.2。

表3.1.2氯乙烯蒸气压力和温度的关系

温度rc压力〃05Pa温度压力〃05Pa

-28.370.52716.213.010

■23.020.68425.724.035

-16.610.90333.535.051

-13.611.02339.725.998

-8.321.26546.806.044

-1.571.63354.878.900

4.011.98760.3410.112

5.532.109

液体氯乙烯口勺密度与一般液体同样，温度越高，氯乙烯口勺密度越小，液体氯

乙烯密度如表3.1.3所示。

表3.1.3不一样温度下氯乙烯"勺密度

温度/C密度/(g/mL)温度rc密度/(g/mL)

-12.960.969239.570.8733

1.320.944348.200.8555

13.490.922359.910.8310

28.110.8955

氯乙烯饱和蒸气的比容伴随温度变化见表3.1.4所示。

表3.1.4氯乙烯泡和蒸气的比容与温度的关系

温度/C比容/(mL/g)温度/C比容/(mL/g)

-3063520105.4

-204183079.4

-102844080.3

01995046.3

10143.36036.2

不一样温度下氯乙烯口勺潜热见表3.1,5所示。

表3.1.5不一样温度下氯乙烯的潜热

温度/C潜热/(J/g)温度rc潜热/(J/g)

-20358.820335.8

-10352.130328.7

0347.540320.7

10342.150311.5

氯乙烯易溶于丙酮、乙醇和烧类，微溶于水，常压下其在水中的溶解度随温

度变化而变化，见表3.1.6所示。

表3.1.6氯乙烯在水中的溶解度随温度的变化

温度/七010152028

溶解度/（体积

0.8080.5720.4330.2920.10

VC/体积H2O）

氯乙烯易燃，与空气混合会形成爆炸性混合物，爆炸范围为4%~21.7%（体

积分数），因此使用氯乙烯时要尤其注意安全。

（2）重要化学性质

氯乙烯分子具有不饱和双键和不对称的氯原子，因而很轻易发生均聚反应，

也能与其他单体发生共聚反应，还能与多种无机或有机化合物进行加成、取代及

缩合等化学反应。

①有关氯原子的反应

与丁二酸氢钾反应生成丁二酸乙烯酯：

CH^-COOKCH^-COO-CH=CHZ

CH、=CHQ+|f「+KCI

CH2-COOHCH2-COOH

（「二酸氢钾）（「二酸乙烯酯）

与苛性钠共热时，脱掉氯化氢生成乙焕：

CH]=CHCI+NaOHfCH三CH+NaCI+H2O

②有关双键的反应

与HCI加成生成二氯乙烷：

CH2=CHCI+HCItCH2C1-CH2CI

在紫外线照射下能与H2s加成生成2-氯乙硫界：

CH2=CHCI+H]StHSCH「CH2Cl

氯乙烯通过聚合反应可生成爰氯乙烯：

nCH、=CHQ>—C”,-CH^~

।"

Cl

（3）产品规格

由于各氯乙烯生产企业工艺过程、操作参数以及产品的应用有所不一样，因

而氯乙烯产品的规格也有所不一样，中国聚合用氯乙烯的规格如表3.1.7所示。

表3.1.7中国聚合用氯乙烯的规格

项目指标/%项目指标/%

氯乙烯纯度（质成分数）299.9水《0.025

乙焕（色谱法）W0.00I铁《0.0001

HC1W0.0002高沸点物含量（色谱法〉<0.001

2、原料的基本性质和规格规定

电石法生产氯乙烯的重要原料有乙焕和氯化氢，尚有氯化汞、活性炭、氢氧

化钠等。氯化氢和乙块、氢氧化钠的基本性质与规格参见项目一和项目二，在此

重要简介氯化汞、活性炭。

（I）原料的基本性质

①氯化汞氯化汞英文名为mercuricchoride,别名为二氯化汞、氯化高汞、

升汞，分了•式为HgCk，相对分子质量为271.59。无色或白色结晶粉末，溶于水、

乙醉、丙酮、酸。常温下微量挥发，遇光逐渐分解，熔点277C,剧毒，应避光

密封保留。氯化汞在乙焕法生产氯乙烯中重要作为合成反应口勺催化剂。

②活性炭英文名为aclivccarbon,是黑色粒状物或粉末，无嗅、无味，不

溶于任何溶剂，对气体有选择性叼吸附能力，用于色谱试剂、吸附剂、脱色剂，

粒状物可用于催化剂的载体。

（2）原料规格

表3.1.8氯化汞、活性炭、氢氧化钠的工业规格

序号原料控制项目工业规格

炭297%

水分W5%

机械强度290%

1活性炭吸苯率去30%

比表面积250m2/g

6.5mm以上含量S5%,2.75~5.5mm

粒度

含量240%,1mm如下含量W1%

HgCh10%-12%

氧化汞

2H20W0.3%

机械强度290%

粒度小3X6mm

NaOH295%

Na?C€)3W1.5%

3固体烧碱NaCI近2.8%

FeQ至0.01%

颜色主体白色可带浅色光头

NaOH242%

Na2cO3W1.0%

4液体烧碱

NaCI<2.0%

FC2O3<0.03%

二、混合脱水和合成中的工业卫生和安全技术

1、氯乙烯的工业卫生及中毒防止

(I)氯乙烯的毒害

氯乙烯一般由呼吸道吸入人体内，较高浓度引起急性轻度中毒，展现麻醉前

期症状，有晕眩、头痛、恶心、胸闷、步态蹒珊和丧失定向能力，严重中毒时可

致昏迷。对人体有麻醉作用，当浓度为256g/n?(10%)时，lh致死；当浓

度为20%〜40%时很快引起急性中毒，氏时间接触VCM气体可使人致癌。慢性

中毒重要为肝脏损害、神经衰弱症候群、胃肠道及肢端溶骨症等综合症。车间操

作区空气中最高容许浓度为3()mg/nf,而人体凭嗅觉发现(嗅觉间)氯乙烯的

浓度为1290m©HR比原则高出40多倍，因此凭嗅觉检杳是极不可靠的。急性

中毒时，应立即移离现场，使呼吸新鲜空气，必要时施以人工呼吸或输氧。当皮

肤或眼睛受到液体氯乙烯污染时，应尽快用大量水冲洗。

(2)世界各国对氯乙烯H勺容许浓度原则

①美国职业安全保健局规定，在氯乙烯生产操作环境空气中，嬴乙烯在8h

内H勺平均浓度不得超过1X10R在任何15min内，平均也不得超过5X假

如操作环境中氯乙烯浓度超过规定，规定采用防毒保护器具。

②口本劳动省劳动基准局规定，聚氯乙烯生产操作环境空气中氯乙烯浓度平

均值为（2±0.4）X106o工人进入聚合釜时，釜内氯乙烯浓度不得超过5X10R

并要不停向釜内补充新鲜空气。

③德国政府规定，新建聚氯乙烯厂操作环境的年度平均氯乙烯浓度5X10心。

④英国聚氯乙烯生产者联合会和健康与安全执行委员会规定，生产聚氯乙烯

环境空气中的氯乙烯浓度每班（8h）平均为10X10R最高上限为30X10Q

⑤法国和意大利政府规定，生产聚氯乙烯操作环境空气中口勺氯乙烯浓度为

25XIO^o

⑥荷兰政府规定，生产聚氯乙烯操作环境中的氯乙烯浓度为10X10-6。

（3）氯乙烯泄漏及防止措施

①尾气带料即氯乙烯合成分储尾气排空中氯乙烯含量过高或发生夹带液

体氯乙烯。

产生尾气带料I向原因：分饰操作控制不妥，尾凝器F料管结冻或者堵塞；尾

凝错结冻堵塞、冷却效率减少：全凝器冷凝效果差。

重要防止措施：严格操作控制，坚持巡回检查，及时发现问题及时处理：尾

凝器及时停用化冰，以防影响冷却效果；尾气排空应采用活性炭吸附回收氯乙烯

（或采用液体吸附法）措施；尾气排空管路上应增长一台气液分离落，当有液体

氯乙烯时可分离下来，以防从尾气带走。

②氯乙烯压缩机泄漏重要是拉杆及轴头漏气导致污染，易发生危险。

其防止措施为：要坚持氯乙熠压缩机定期检修，并注意检修质量；改善压缩

机密封构造及填料材质，最佳改成无油润滑构造。

③氯乙烯贮槽液面计破裂液面计破裂后，导致氯乙烯泄漏。

重要防止措施为：玻璃液面计应保持定期检查及定期更换：液面计应加防护

罩，最佳采用板式液面计：液面计与贮槽之间应装有阀门，并应保持灵活好用。

④分馀系统压力过大，设备及管路垫裂泄漏垫破裂之后，泄漏氯乙烯。

重要防止措施为：定期检查及更换设备及管路垫，严禁使用胶垫；坚持巡回

检查制度，发现问题及时处理：严格操作，坚持分馆压力平稳。

2、氯化汞的工业卫生及中毒防止

（1）汞H勺危害

GB5044-85（职业性接触毒物危害程度分级）中汞及其化合物危害程度分级

属于I级（极度危害）。汞对环境危害极大，汞进入水中后来，在厌氧微生物的

作用卜，可以转化为极毒的有机汞（烷基汞），生物体从环境中摄取来，在体内

大量积累，并且通过生物的生物链富集浓缩，人吃了受汞污染的水产品，甲基汞

可以在脑中枳聚，严重危害人体健康。短期内吸入大量汞蒸气后引起急性中毒，

病人有头痛、头紧、乏力、多梦、睡眠障碍、易激动、手指震颤、发热等全身症

状，并有明显口腔炎体现。口服可溶性汞盐引起急性腐蚀性肠炎，严重者发生昏

迷、休克、急性肾功能衰竭。慢性中毒者最早出现头痛、头晕、乏力、记忆减退

等神经衰弱综合征，并有口腔炎。严重者可有明显H勺性格变化，汞毒性震颤及四

肢共济失调等中毒性脑病体现。与叠氮化合物、乙快或氨反应可生成爆炸性化合

物。与乙烯、氯、三氮甲烷、碳化钠接触引起剧烈反应。我国排放原则规定汞的

最高容许浓度为0.05mg/L,饮用水的最高容许浓度为（）.（X）lmg/LuGBZ2-2023（I

作场所有害原因职业接触限值）规定工作场所空气中汞的容许度为：时间加权平

均容许浓度W0.025mg/na短时间接触容许浓度W0.075mg/m\由于升汞对人体

皮肤、衣服和建筑等均有吸附作月，因此接触升汞操作后（尤其在饭前），应勤

洗手，操作区常用水冲洗汞尘污染物，以减少二次污染。

（2）防止措施

①改善生产工艺制作氯化汞催化剂工人易导致汞中毒，因此改善催化剂配

制工艺，使设备密闭化，催化剂烘干时不适宜采用人工搬运的烘箱二燥，最佳采

用气流热风干燥以减少工人直接与催化剂接触。

②改善工作环境催化剂包装处，尽量做到密闭化或增长排风排尘装置。

③严格操作合理使用催化剂，延长催化剂寿命，减少翻、换催化剂次数，

以使工人少接触汞催化剂，减少汞中毒机会。

④定期体检与防治接触汞催化剂H勺工人应定期体检，并应定期进行排汞治

疗。

⑤汞催化剂制作专业化湖南新晃汞矿等已集中制作汞催化剂，聚氯乙烯生

产厂可购置汞催化剂，不必自己制作，以减少污染。

⑥废催化剂集中回收处理使用后的I废催化剂可集中给贵州丹寨汞矿集团

回收汞，集中治理。

3、安全生产注意事项

①操作期间不准动火，停车动火需办理动火证手续。严禁带压检修，停车动

火规定排气到达氯乙烯含量V0.5%,乙焕含量＜0.5%（体积分数〔系统开车前

用N2置换，排气规定02含量＜3%（体积分数）。

②停车检修局部设备、管道需动火时，除将该部分设备、管道做排气处理外,

尚需加盲板，以防阀门漏气、隔离静电。

③电气设备和传动设备都要有防护罩等安全措施，残缺不全者不得开车。静

电设备未经主任容许不得改动，传动设备必须先切断电源。

④非本岗位人员，未经同意不得私自进入操作区。不许携带危险品和火种进

入厂房。

⑤操作人员在工作时间内必须穿工作服。进行放碱、放酸操作必须佩戴好防

护眼镜、胶鞋、手套等劳动保护用品。

⑥灭火器材不得随意乱动，岗位操作人员应纯熟掌握其性能及使用措施。油

类和气体着火，严禁用水急救，必须使用干砂和泡沫灭火器。

⑦单体贮槽和分水器在关闭进、出口阀时45m3贮槽贮存量不不小于38m3

（冬季）和不不小于36n?（夏季），水分离器贮存量不不小于20m%

三、混合脱水和合成的原理

1、混合脱水的原理

在乙块与氯化氢混合冷冻脱水工艺中，水分与氯化氢形成40%左右的盐酸酸

雾析出，混合气体口勺含水量取决于该温度下40%左右盐酸溶液上的J谟气分压，也

即在石墨冷凝器和酸雾过漉器中，温度越低，水分含量也越小，如表3.1.9所示。

表3.1.9温度与蒸气分压H勺关系

温度/C-20-17-14-10

水蒸气分压/Pa123161205268

盐酸溶液上水蒸气

9913118.726.0

分压/Pa

由表知，在同一温度下，40%左右盐酸上水蒸气H勺分压远不不小于纯水，而

当深入减少温度时，将生成更浓的盐酸，水蒸气分压更低，可获得更好的除水效

果。

在混合冷冻脱水过程中，冷凝的）40%左右盐酸，除一部分以液膜状自石墨冷

却器列管内壁流出外，另•部分呈极微细的“酸雾”（直径在几种微米如下）悬

浮于混合气流中，形成“气溶胶”，用一般气液相分离设备是捕集不到的。而采

用浸渍3~5%憎水性有机硅树脂的5-1Oum细玻璃纤维，可以将其大部分分离下

来。有人对此种玻璃纤维除酸雾的过程进行显微摄影（所示）,

%三雾粒.被截

发现“气溶胶”与垂直的玻璃棉相撞之后，大部分

留，借重力向下流动I向过程中逐渐变大，最终滴落下来并排

出。

产将气体减少

采用乙快与氯化氢混合冷冻脱水工艺，由于能

到-14C左右，此时I向水蒸气分压只有0.145mmHg,折算含水量可低

达0.0165%。由于原料气含水量的减少，图3.1.1浸硅油玻璃相给氯乙

烯合成系统带来如下效益：①减少转化器因盐酸腐蚀用起的渗漏检修次数，提高

转化器设备运转率，不仅节省检修工时和宽用，更重要的是保证氯乙烯合成能稳

定H勺生产：②消除了转化器内氯化汞催化剂因含水量高引起H勺结块现象，减少氯

化汞催化剂单耗；③有固碱干燥时可节省固碱消耗（每（吨氯乙烯耗固碱5t以

上）及敲碎固碱便于装塔的劳动力；④可采用湿乙块与湿氯化氢一次混合脱水，

省去氯化氢干燥系统（此时，氯化氢输送管道应采用耐盐酸腐蚀的材料）。

2、氯乙烯合成的原理

乙焕与氯化氢加成生成氯乙烯的反应在氯化汞催化剂（活性炭为载体）存在

下，在转化器内进行。

(I)反应原理

主反应：

CH=CH+HCI.口一>CHZ=CHCl+124.SUfmol

副反应：

CH=CH+2HCI->CHy-CHCl.

CH=CHH20fCH^CHO

(2)反应机理

乙块与氯化氢在HgCb催化剂存在下H勺气相加成反应实际上是非均相的，反

应过程分5个环节：①外扩散，tlJC2H2、HC1向活性炭外表白扩散：②内犷散：

即C2H2、HC1通过活性炭的微孔向内表面扩散；③表面反应:即C2H2、HC1加

成反应：④内扩散：即VC通过活性炭的微孔向外表面扩散：⑤外扩散：即VC

自活性炭外表面向气流扩散。

其中表面反应为控制环行。乙块首先与氯化汞加成生成中间加成物一氯乙烯

基氯化汞，即

CH三CH+H⑼1CH=CH

6HgCl

氯乙烯基氯化汞很不稳定，当其碰到吸附在傕化剂上的氯化氢时，即分解而

生成氯乙烯，即

CH=CH+HCITCH=CH+HgC%

।iii

ClHgClClH

当氯化氢过量时，生成的氯乙烯能再与氯化氢加成生成1,1-二氯乙烷，即

CH2=CHCl+HCI->CHy-CHCI2

当乙焕过量时，过量乙块会使氯化汞催化剂还原成氯化亚汞和金属汞，使催

化剂失去活性，同步生成二氯乙烯，即

CH三CH+HgCl「CH=CH

6H；CI

CH=CH+Hf>CI2-^ClHg-CH-CH-Cl

&HgCl乙HgCl

或CIHg-CH-CH-HgClTCH=CH+Hf>2Cl2

6Cl&Cl

CH=CH+HgCl,-^Cl-CH-CH-Cl

Hg

Cl-CH-CH-Ci^CH=CH+Hg

四、混合脱水和合成条件的选择

1、混合脱水条件的选择

（1）脱水温度

（-12-16*0

在生产中所采用的-12-16*C

温度控制范围内，理论上的含水量都远

低于工艺设计指标0.06%；温度越低，脱

图3.1.2HCI.H2O体系固液

水效果越好，但当温度低于-18C时，浓

盐酸中会析出HC12H2O的结晶,导致管道堵塞（如图3.1.2所示）。

<2）玻璃棉的影响

过滤层用5~10um租的玻璃丝做成儿种微米大小孔隙H勺玻璃纤维层，并用僧

水性有机硅树脂浸渍（含树脂3~5%）。浸渍层对20%以上口勺盐酸耐腐蚀性较差,

使用一段时间后因涂层侵蚀剥落，凝聚的酸滴不易流下而随气流带走，因此需定

期更换玻璃纤维（一般六个月更换一次）。

2、氯乙烯合成条件的选择

（1）合成反应温度的控制

不一样温度下，氯乙烯合成反应H勺热力学平衡常数Kp（表征反应的也许程

度）计算成果如表3.1.10所示。

3.1.10氯乙烯合成反应的热力学平衡常数

温度/C25100130

GI.3I8X1O155.623X1O102.754X1()9

温度/C150180200

%4.677X10*4.266X1071.289XI07

由上表可见，在25〜200C范围，仆均较大。也就是说，在此温度范围内，

都能得到较高平衡分压的氯乙烯产品。

不一样温度1'\该反应动力学常数K（表征反应的快慢程度）「算成果如表

3.1.11所示。

表3.1.11氯乙烯合成反应的动力学常数

温度/C100140181218

K329.6722.214212297

因此，提高反应温度，有助于加紧氯乙烯合成反应，获得较高的转化率。但

过高的温度易使氯化汞催化剂吸附的氯化高汞升华而随气流带走，减少氯化汞催

化剂使用寿命，图3.1.3给出了10g氯化汞催化剂试样在不一样温度下由氮气流

带走的升华氯化高汞数量。

在生产条件下，反应温度H勺提高使合成气中高沸物含量明显，升，如表3.1.12

所示。

因此，在生产条件许可下，应尽量将反应温

图3.1.3触媒中氯

度控制在100〜180℃为好。

（2）合成反应压力的选择

由生产原理可知，该反应系统为一种气体分子数减少的反应系统，加压操作

会提高转化率；但压力高，对设备、材料规定也对应提高；若系统出现负压，反

应物料易燃、易爆，一旦漏入空，，将引起爆炸。常压下转化率已经相称高，因

此工业上采用常压操作，绝对压力为0.12~0.15MPa,以能克服流程阻力即可。

表3.U2反应温度与合成气中高沸物口勺含量

反应温度/C135150175187193

高沸物含量/%0.140.1830.2670.3210.391

（3）空间流速的选择

空间流速指单位时间内通过单位催化剂体积的气流量，习惯上常以乙块表

达，单位为m3c2H2/（n?催化剂上）。当空速增长时，气体与催化剂接触时间短,

乙快转化率低。反之，当空速减少时，气体与催化剂H勺接触时间长.转化率高，

但副产物随之增长，使氯乙烯收率减少。空间流速对乙狭转化率的影响如表

3.1.13所示。

表3.1.13空间流速对乙烘转化率的影响

空速山」18255075100125

乙焕转化率/%98.8597.4697.4096.0694.5593.66

当催化剂中HgCL含量较高、催化剂活性较高时，空间流速可以高某些；对

同一催化剂，当温度控制高时，空间流速可以高某些。较合适的空间流速，控制

在30-60m3c2H2/（m3催化剂.h）。

（4）乙快与氯化氢分子配比的选择

当乙快过量时，易使催化剂中升汞还原为甘汞或水银，使催化剂很快失去活

性。例如，不一样摩尔比时可搜集到不一样的升华物（如表3.1.14所示）:

表3.1.14不一样摩尔比时对催化剂的影响

乙块:氯化氢（体积）2：11：11：2〔带格声表格

催化剂升华物Hg?Ck+Hg“g2a2微量〃g：C72

提高原料气口勺浓度（或分压）或使一种原料气过量，均有助于反应速度和

转化率的增长（如表3.1.15所示）。

表3.1.15不一样摩尔比对合成转化率H勺影响

乙快空速"mF乙烘）/m）反应温度乙焕/氯化氢转化率

序号

（催化剂）.h]/,c（库尔比）/%

1281841：188.40

2281841：1.189.70

3281841：1.293.3()

4281841：1.395.20

5402001：0.992.05

6402001：1.093.90

7402001：1.195.95

8402001：1.297.75

在小50.8mm（2英寸）的单管试验中，乙快空速和反应温度相似口勺条件下,

摩尔比的变化显示了转化率的差异（见上表）。

汞的生成还也许由于氯化高汞与乙焕、水生成的有机配合物在高温下口勺深入

分解（低温时，这种有机配合物分解缓慢，易覆盖氯化汞催化剂表面而减少活性）:

6HRC!,+2C»H:4-2HJO

但若氯化氢过量太多，则增长原料单耗，在合成反应中易加剧注入与氯乙烯

加成生成1・1一二氯乙烷等副反应:

CH2=CHCl+HClfCH「CHCl2

因此,宜控制乙快与氯化氢摩尔比在1：(1.05~1.10)范围。实际操作中，

是借合成气中未转化H勺氯化氢和乙快含量的分析测定来控制分子比附。

(5)对原料气乙块I为规定

氯乙烯合成对原料乙块的纯度和杂质含量有严格的规定，分述如下。

①纯度纯度规定N98.5%。

因纯度低使二氧化碳等惰性气体增多，不仅减少合成的转化率，还将使分储

系统的冷凝器传热系数明显下降，尾气放空量增长，从而减少分储H勺收率。

②磷硫含局磷硫含量规定硝酸银试纸不变色。

乙燃气中杂质如磷化氢、硫化氢等均能与汞催化剂发生不可逆的吸附，使催

化剂中毒，减少催化剂使用寿命。此外，它们还能与催化剂中氯化高汞反应，生

成无活性H勺汞盐：

HgCk+H2S->HgS+2HCI

3HgCl2+PH.f(HgCl\P+3HCl

③水分含水规定W0.06%。

乙快气中含水过高易与氯化氢形成盐酸，使转化器设备及管线受到严重腐

蚀，腐蚀的产物二氯化铁、三氯化铁结晶体还会堵塞管线，威胁正常生产。水分

还易使催化剂结块，减少催化剂活性，导致转化阻力上升，流量提不上。此外，

水分还易与乙炊反应生成对聚合有害H勺杂质乙醛：

3H2+H】OTCH「CHO

水分欧J存在，还能与乙烘和升汞生成有机配合物，后者覆盖于催化剂表面，

使傕化剂活性减少。

（6）对原料气氯化氢的规定

氯乙烯合成对原料氯化氢口勺纯度和杂质含量也有严格的规定，现论述如卜.：

①纯度纯度规定293%。

诸多厂家合成出来H勺HCI通过脱水直接用于氯乙烯合成。这样于构成不稳

定，与乙快的配比不易调整，对经济反应不利。此外，对于具有较多（约占7%）

惰性气体，使尾排气体增长，带出的VCM增多，电石定额升高。而采用提纯过

的HC1则较有利：国内合成法生产IKJHC1中HC1『'J体积分数约在93%,可通过

吸取和脱吸工艺处理。合成炉来时HC1进入膜式吸取塔顶部与20%稀盐酸顺流

接触吸取，塔底得31%〜36%口勺浓盐酸，未被吸取H勺尾气由水流泵排入水道。浓

盐酸在解吸塔中脱HCL进入石墨热互换器用冷盐水冷却至-12〜再经酸

雾分离器除去夹带的酸雾可得到99.5%以上口勺干燥HC1送至氯乙烯生产装置。解

吸塔底部排出的稀盐酸的质量分数为20%左右，通过冷却器冷却至40C左右送

入稀酸槽用于制备浓盐酸。

高纯度HC1对减少氯乙烯尾排员的作用是很明显的，电石法生产的粗氯乙

烯中氯乙烯的体积分数一般为88%左右，其他的成分大体可分为O8%/、JG〃2、

0.32%的O2、1.6%的用、9（^4^^2、0.3%的高沸物：生产ItVCM将损失12kgVCM,

折电石12x1.4=16.78上〃VCM；而采用99.5%高纯度HC1,其中各组分的体

积分数为VCM98%、乙快（）.89%、精气0.87%、高沸物0.33%。即生产ItVCM

将损失1.79kgVCM,折电石179x1.4=2.5kg,损失明显减少。

上述氯乙烯损失量是在理想叼状况下，即分压以外欧JVCM气体完全被冷凝，

实际上状况远非如此，HC1体积分数低于93%的氯化氢比比皆是。伴随惰性气体

的增多，VCM的损失就会加大；并且等的传热系数远远不不小干VCM/'J惰

性气体，将会在冷凝器的内表面形成一层薄薄的气膜，阻碍了VCM的换热、液

化，不凝VCM的损失将大大超过计算值,一般的电石消耗应为25〜30kg/tPVC,

最高时可达58kg/lVCMo为克服传热不良H勺问题，要保证尾冷凝器有足够大的

换热面积，尽量的提高纯度。

②游离氯游离氯规定W0.002%。

由于氯化氢合成中口勺氢、氯配比不妥或压力波动，使合成氯化氢中具有游离

氯，其与乙燃气在混合后即发生剧烈反应，生成氯乙快并放出大量热量，促使混

合气体瞬时膨胀，易在混合脱水时石墨冷凝器等微弱环廿处爆炸，破坏性很大，

因此必须严格控制。一般借游离氯自动测定仪，或检测混合器出口气相温度，

当超过50C时即关闭原料乙燃气总阀作为临时紧急停车，待正常后再通气开车。

③含氧含氧规定＜0.5%。

原料气氯化氢中含氧较高时影响生产安全，尤其在转化率差、放空尾气中乙

快含量较高时，氧浓度也明显浓缩，威胁更大。在高温下氧能与活性炭反应生成

一氧化碳及二氧化碳，如转化器内催化剂或除汞器中活性炭，均能参与氧化反应。

此外，氧在分偶系统中还能与氯乙烯单体反应形成氯乙烯口勺过氧化物：

CI

CH."-CHCl+nOz—•一（一CH：—CH—0-0—）■-

当其与分储系统中水分相遇叶，会水解而产生盐酸、甲酸、甲醛等酸性物质：

a

—（CH：-CH~0—0—：,—4-nHjO—•nHCl+HCOOH+HCHO-F......

从而减少单体pH值，导致对设备管线的腐蚀，所产生的铁离子污染氯乙烯

单体，最终还影响到聚合产品H勺白度和热稳定性。

五、混合脱水和合成重要设备的识别

1、混合器的构造

图给出了一种高效率的旋风式混合器构造图。

由图可见，氯化氢气体自混合器

进入，沿设备壁而旋流而下，与进入

小孔喷射出来的乙块气均匀的混合。

可选用钢衬胶或硬聚氯乙烯材料制

混合器内，气体流速在8-10m/s范

得很好口勺混合效果。

除了这种小型混合器外，常用的尚寸口△.熨珈；出权1有一种较

大的混合器，乙烘和氯化氢气体自卜.部以相反H勺切线方向进入混合器，混合气经

设备上层的瓷环和活性炭层（用来脱除氯化氢气体中的游离氯）后，由上部排出。

2、酸雾过滤器的构造

根据气体处理量的大小，酸穿过源静有单筒式和多筒式两种构造型式。图

3.1.5给出了多筒式的构造图。

为防止盐酸腐蚀，设备筒体、花板、滤筒一般采用钢衬胶或硬聚氯乙烯制作,

图示过滤制共由7只滤筒构成，得个滤筒可包扎硅油玻璃棉约3.5kg,厚度35mm

总过游面积为8ml,这样的过滤器可处理乙

焕流量150（）m3h以上（一般为保证效果,限制

混合气体截面流量在0.1m/s如下）。

图彳15酯零时油洪松浩国

图为滤筒与花板构造详图，两者之间借硬聚氯乙烯螺栓用橡胶垫床压紧，以

防气体“短路”影响脱水效果。包扎玻璃棉时，纤维应呈垂直方向，以使冷凝酸

流畅。

I一气体分配板3、一

2一上■；

3-热电偈；

4一管板：大型转化

S一捧气：

6一支耳：的构造

7-折流板；

8一列管

9一活性炭；图

10一小登环；

II一大先坏；

12—多孔板；3.1.7给出

13一下■；

H一排气；

15-W；了大型转

16一手孔

化器H勺构

故酸

3一上盖（衬胶或衬塑）造图。氯

囹217十刑秘小典的珈躇因

乙烯合成转化器是电石法生产PVC%J重要设备之,在构造上属于大型管壳式

换热器，其列管8一般采用057mmX3.5mm无绎钢管与管板4胀接而成，列管

内放置氯化汞催化齐IJ,根据列管内的容积，目前有如下几种规格的大型转化错（）。

表3.1.16常见转化器规格

就化汞催化剂容积/nN列管根数列管“mmxmm)传热面积/m?

3.6613巾57x3.5335

4.7803e57x3.54C0

4.681377645x3.5584

81600650x3980

转化瑞的列管与管板胀接口勺技术规定较严格，由于它与•般换热器不•样的

是，只要有微小的渗漏，将使管间的热水泄漏到设备内，与气相中H勺氯化氢接触

而生成浓盐酸，并深入腐蚀直到大量盐酸从底部放酸口放出而导致停产事故。

因此，对于转化器，无论是新制造还是检修者，在安装前均应对管板胀接处

作气密性捉漏（0.2〜0.3MPa压缩空气）。为减少氯化氢对列管胀接或焊缝口勺腐

蚀，有的工厂采用耐酸树脂玻璃布进行局部增强。

设备口勺大部分材质可用低碳钢，其中管板由16MnR低合金钢制作，列管选

用20号或10号钢管。下盖为防L盐酸腐蚀，用耐酸瓷砖衬里防护。

为减少转化器管间热水对外管壁I为电化腐蚀，可采用如下H勺措施：减少水中

氯根含量；提高pH值到8〜10：补充水脱氧;添加缓蚀剂（如水玻璃、H-93高

温缓蚀阻垢剂）等。比较普遍H勺措施是使用无离子水、添加高温缓蚀阻垢剂并控

制pH值，可获得很好的效果。

六、混合脱水和合成工艺流程的识读

1、混合脱水和合成系统的工艺流程

图给出了混合脱水和合成系统的工艺流程。由乙焕装置送来的靖制乙快气，

经砂封和乙块预冷器1预冷后，与氯化氢装置送来的干燥氯化氢，经缓冲罐后通

。如一11-1过流量计

。二

调整分子

配比（乙

酸酸'%

块:氯化

图3.1.8混合脱水和合成系统工艺流程氢=1

1一乙快预冷器2—混合器3a、3b一石器冷却器

1.D），在混合器2后充足混合后，进入串联的石墨冷却器3a、3b中，用-35,C盐

水（尾气冷凝器下水）间接冷却，混合气中水分一部分则以40%盐酸排出，部分

则夹带于气流中，进入串联的酸雾过滤器4a、4b中，由硅油玻璃棉捕集分离HC1

酸雾，然后该气体经预热器5预热，由流量计控制进入串联的第I组转化器6a,

借列管中填装的吸附于活性炭上叼氯化汞催化剂，使乙快和氯化氢合成反应转化

成氯乙烯。第I组出气口中尚具有20%〜30%未转化乙烘，再进入第II组转化器

6b继续反应，使出口处未转化口勺乙块控制在1%〜3%如下。第II组转化器（可

由数台并联操作）填装活性较高的新氯化汞催化剂，第I组转化器：也可由数台

并联操作）则填装活性较低的，即由第U组更换下来的旧氯化汞催化剂。合成反

应的热量，一般通过离心泵送来的95〜100C左右的循环热水移去。

在混合脱水系统石墨冷却器之后，也有采用先经旋风分离器分离酸液，再用

一台酸穿过滤器脱酸流程的，在合成转化系统，小型装置.由于转化器台数少，如

3〜4台，也有采用可串联可并联流程曲遇个别转化器泄露时可灵活更换。

2、转化器热水自循环流程

转化器热水自循环流程如图3.1.9所示。转化器热水自循环工艺流程与热水

泵强制循环工艺不一样，该工艺中热水在转化胎夹套内吸热，形成汽水混合物，

汽水混合物上升到转化器顶部的汽液分离罐进行汽水分离。分离得到H勺水通过回

流管回到转化器夹套继续换热，蒸汽从分离罐顶部进入吸汽塔，在吸汽塔内蒸汽

与水在塔板上充足接触换热，热水顺流流入热水槽，再通过热水泵输送至转化器

作补充水用。

开车前必须运用热水泵对咕化系统进行强制循环预热，热水通过循环水溢流

罐强制预热，待转化系统温度上升到80〜85c左右时，通气开车，开循环水罐

上、下水阀，开转化器补水阀，转化器热水改自然循环。合成反应热由热水移出,

在循环水溢流罐内减压而气化，所产生的蒸汽通过罐顶部的蒸汽管出来，进入吸

汽塔下部，与从吸汽塔塔顶卜来口勺预热器、精储返回的水换热，多出的蒸汽从吸

汽塔顶部排空：出现因负荷低而热量不够时，可直接用蒸汽加热，热水槽液面较

低时，可从吸汽塔顶部补充去离子水。如单台转化器投用，同样可先开大口径热

水阀强制预热，待温度上升到80〜85℃,通气开车后可改为自然循环。需要引

起注意的是，为减少管路气阻，热水溢流管、排汽管配管至热水槽时应保持一定

的坡度，同步要尤其注意确定好热水溢流管的位置。

通过热量衡算，自循环产生的蒸汽完全可以用吸汽塔吸取。而转化器所需的

补充水等于蒸汽带走的水量，热水泵只需提供这部分

补充水即

可,其他部

分提供应其

他需要热水

的设备，可

大幅度减少

RHc1八A/izw-Mr.Xrr^-t4热水泵电

耗，减少热水泵台数，经济效益明显。

七、混合脱水和合成系统的操作

1、系统开车前的准备工作

①检查本系统各设备、管道、阀门、仪表、电器等与否齐全，与否符合规定。

②用氮气对本系统试压捉漏，如无泄漏则用氮气置换系统，至含氧＜3%即

为合格（注：一般开车宜用干燥的氯化氢气体置换，既可防止氯化汞催化剂吸潮

而增长阻力，又可活化氯化求催化剂）。

③启动热水槽软水阀，告知送软水，并通蒸汽加热，启动热水泵，使转化器、

预热器等热水循环，并排除管道设备内积气。控制热水槽液面在60%〜70%左右，

水温不小于80℃。软水加好后告知停送软水，并用碱调pH值在9±1。

④告知冷冻站补充盐水，对各用冷冻水设备补充盐水，并排气至有盐水流出

为止。同步检查管道和设备有无泄漏，临近开车时告知冷冻站进行循环降温。

⑤按如下次序调整阀门a.混合脱水系统应关阀门：乙快总阀和氯化氢总阀

等，应开阀门：乙快预冷器下水及平衡阀、流量计和压力表阀、各下酸管路第二

道阀。b.合成系统应关阀门：各软化器放酸及取样胶管，应开阀门：转化器气相

进出口阀（视氯化汞催化剂使用状况，以决定作