聚乙烯化工企业生产线设备设施和工艺流程 - 副本

聚乙烯企业设备设施和工艺流程作者：玖月琼兮聚乙烯生产线工艺流程编号：LZH/JYQX-HP01b-2020作者：玖月琼兮2020年8月产品方案及质量标准工程产品方案为年产1000吨工业级聚乙烯吡咯烷酮（PVP），其中PVPK30800t/a，PVPK90200t/a。其质量标准见表1-1，其性质见表1-2。表1-1工业级PVP质量标准表工业级牌号K值残单%水分%灰分%有效成分%PH值（5%水溶液）K30（粉）27-33＜0.2＜5.0＜0.02＞953-7K90（粉）90-133＜0.2＜5.0＜0.02＞957-10.5表1-2PVP物化性质及毒性表名称化学式（结构式）性质聚乙烯吡咯烷酮（PVP）|nNnN=O物化性质：聚乙烯吡咯烷酮是一种白色或微黄色粉末，可溶于水、醇和醇醚，不溶于醚、脂肪烃、脂环烃、丙酮、醋酸甲酯、乙酯。它的化学性较好，与大多数无机盐溶液、树脂及其他化学品有高度的相容性。毒性：按口服毒性分级，属实际无毒级物质，按蓄积系数评价标准，属弱蓄积毒性级。PVP对皮肤亦无明显刺激性。急性毒性也很小。主要生产设备本工程主要生产设备情况见表1-3。工程原辅材料及能源消耗工程所需原辅材料主要为电石、水、α-吡咯烷酮（α-P）、催化剂、引发剂、浓硫酸、氢氧化钠，能源主要为电、蒸汽，具体消耗情况见表，原料、燃料成份及化学性质见表。表1-3工程主要生产设备一览表设备名称型号数量产地年工作小时数材质乙炔发生器YFQ-801河北7200碳钢清净塔JH-1602河北7200碳钢中和塔ZH-1601河北7200碳钢干燥塔DG-804河北7200碳钢水环压缩机SZ-22河北7200气柜—1自制7200碳钢乙炔压缩机M2V20/2510辽宁7200高压干燥器GQ-258a7200不锈钢真空泵—2重庆7200α-P反应器1河北7200不锈钢NVP合成反应器—4无锡7200不锈钢冷凝器LN-104无锡7200不锈钢NVP贮罐CG-14无锡7200不锈钢粗馏塔φ650mm1自制7200不锈钢精馏塔φ650mm1自制7200不锈钢回收塔φ650mm1自制7200不锈钢聚合釜26000不锈钢喷雾干燥塔17200不锈钢板框压滤机1江苏7200纯水制备2t/h1开封7200锅炉SH2-1.251新乡7200DZL4-1.25A1新乡7200表1-4工程原辅材料及能源消耗情况表名称单耗（t产品）年耗来源规格电石826826t/aa发气量285L/kg粒度80-250水3.411006m自备井单耗不包括生活用水和锅炉用水α-P13951395t/a外购浓H2SO420kg20t/a外购浓度98%NaOH1.5kg1.5t/a外购H2O217kg17t/a外购氨水2.8kg2.8t/a外购浓度35%KOH19kg19t/a外购CaCl215kg15t/a外购循环利用导热油2kg2t/a外购成份为联苯混合物电3000kwh300万kwh/a县电业局煤1.0t1000t/a山西晋城蒸汽21.6t21600t/a自备锅炉表1-5燃煤煤质成份分析表名称收到基碳收到基氢收到基氧收到基全硫收到基灰份收到基低位发热量来源成份%69.834.112.420.4017.6126469kJ/kg山西晋城表1-6电石主要质量指标项目指标优等品一等品合格品AB发气量（L/kg）20℃粒度（mm）80-20030529528525550-803052952852555-803002902802505-50300290280250乙炔中磷化氢%（V/V）0.060.080.08乙炔中硫化氢%（V/V）0.1表1-7工程原辅材料及产品性质一览表序号名称分子式（结构式）性质1电石CaC2（主要成份）物化性质工业品是灰色，黄褐色或黑色固体，含碳化钙较高的呈紫色。碳化钙新断裂面有光泽，暴露在空气中因吸收水分失去光泽呈灰白色。相对密度（dD18）2.22。工业品一般含电石80%。熔点2300℃。能导电，纯度越高，导电越易。化学性质非常活泼，能与许多气体、溶液在适当温度下发生反应。遇水激烈分解产生乙炔气和氢氧化钙毒性及防护电石粉末有刺激性，触及皮肤上的汗液生成Ca（OH）2，灼伤皮肤，直至皮肤溃烂。吸入体内能伤害人的呼吸系统。在工作中要戴风镜、口罩和物套。搬运时和入库前都要把桶内气体放完。并严禁滚桶、重放、碰撞以防引起火花、造成爆炸。包装破损时，严禁电焊和锡焊。消防禁止用水，只可用砂或二氧化碳灭火，也可用干燥碳酸钠（纯碱粉）灭火。发现头晕，头痛或呕吐时，应立即移至空气新鲜处。重者应送医院治疗。包装及贮运用壁厚不少于1mm的铁桶包装，有100Kg或200kg电石应贮存于干燥、阴凉、通风的库房，与可燃物品及强酸类要隔离。最好专库专贮。严防与水及潮气接触。入库前要将桶内乙炔气放空。贮存期限以6-12个月为宜。2α-吡咯烷酮（α-P）NNOH物化性质无色结晶至淡黄色液体。相对密度1.116（25℃），沸点245℃，折射率1.480，蒸气压1333Pa（危险特性可燃。闪点129.4℃（o.c.）自燃点应急措施消防方法：用雾状水、泡沫、二氧化碳、砂土灭火。急救：应使患者脱离污染区，安置休息并保暖，严重者就医诊治。眼睛受污染用水冲洗。皮肤接触先用水冲洗，再用肥皂彻底洗涤。储运须知包装标志：毒害品。包装方法：（Ⅲ）类。玻璃瓶外木箱内衬垫料。储运条件：储存于阴凉、通风的仓间内。远离热源、火种，与氧化剂、酸类隔离储运。泄漏处理：首先切断一切火源。戴好防毒面具手套。用淡碱水（烧碱或纯碱用水稀释50倍）洗刷，经稀释的污水放入废水系统。3乙炔CH≡CH物化性质无色气体，略带乙醚气味。大多数市售商品因含有磷化氢、硫化氢和氨等杂质，有蒜样臭气。相对密度1.175。凝固点-81.8℃.。蒸气密度危险特性极易着火、爆炸。闪点-32℃。自燃点305℃。气体能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限2.8%-81%。必须使乙炔溶解于丙酮和二甲酰胺中，才能在高压下保持稳定，否则容易分解成氢和碳，产生爆炸。乙炔能与铜、银、汞等化合生成爆炸性混合物。受撞击、摩擦或干状态下升温可导致强烈分解，并能与氟、氯发生爆炸性反应。遇热、明火和氧化剂有着火、爆炸危险。微毒，具有麻醉作用，甚至引起昏迷。大鼠吸入LC：780000×10-6（与氧气混合气）；人吸入LC500000×10-6（大约浓度）；人吸入30%，动作不协调，步态蹒跚；人吸入20%，显著缺氧、昏睡、发绀；人吸入应急措施消防方法：参照氢气。急救：应使吸入气体的患者脱离污染区，移至空气新鲜的地方，安置休息并保暖；如呼吸已经停止，应立即进行人工呼吸；特别是乙炔从发生器泄漏时，应考虑急性磷化氢中毒的可能。储运须知包装标志：易燃气体。包装方法：气态乙炔经压缩或加热可造成剧烈爆炸，因此需在低压下储存于大的储罐内或气柜中，乙炔气体最大储存压力为15×104Pa，溶解性乙炔可在较高的压力下储存[室温下为(15-20)×105Pa,],最常用的溶剂是丙酮和二甲基甲酰胺；钢瓶用多孔物质填充以预防分解，在标准压力和温度下(101.3×103Pa，15℃)，钢瓶容量为4-8m3。储运条件：储存于阴凉、通风良好的仓间，专库专储；装有溶解乙炔的钢瓶应小心操作，防止震动，暴露在热源附近或粗鲁的装卸操作及受热都有潜在的爆炸危险；必须竖直存放并防止碰倒；慎防雷电和静电的引火，远离可燃物和火种、热源，与氧化性气体如氯气等隔绝，与接触物品隔离储运；平时用水涂沫检查是否漏气。如果钢瓶显示内热征象，如有可能应关紧阀门，并用灭火器充分喷淋钢瓶；溶解乙块从4乙烯基吡咯烷酮NVPNNOCH=CH2NVP常温下是一种无色或者淡黄色、略有气味的透明液体，易溶于水，其主要的物理性质如下：相对密度：1.04（25℃时）；熔点：13.5℃；沸点：148℃（13332.24Pa），58~65℃（13.3~26.64Pa）；闪点：98.33℃；折光率：=1.5120。NVP除易溶于水外，还易溶于许多有机溶剂，如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、三氯甲烷、甘油、四氢呋喃、乙酸乙烯酯等，还能溶于甲苯等芳香类溶剂，NVP具有优良的溶液特性。NVP这种特殊的分子结构赋予了它一些特殊的化学性质，其中最重要的就是易聚合性和易水解性。在NVP的生产和使用中应注意两点：一是合成5氨水NH3、H2O（主要成份）物化性质无色透明液体，有强刺激性气味，具强碱性，能从空气中吸收二氧化碳。市上销售产品为10%-35%溶液。相对密度0.88-0.957。危险特性不燃。受热发出有毒、可燃烟雾。与丙烯醛、丙烯酸、氯碘酸、硫酸二甲酯、无机酸、氧化银、氧化丙烯等接触能引起不同程度的反应。大鼠经口LD50：3500mg/kg能散发出有毒的氨气，气体能严重刺激和损害呼吸道、眼睛及皮肤，引起结膜及角膜溃疡，皮肤黏膜发红、头痛、流涎、恶心、呕吐、呼吸困难、咳嗽、支气管炎、吐血，甚至肺水肿。液体能造成皮肤严重灼伤。应急措施消防方法：用水灭火。急救：应使吸入蒸气的患者脱离污染区，安置休息并保暖。眼睛受刺激时用大量水冲洗。氨水溅入眼内的严重患者须就医诊治。皮肤接触到用水冲洗。储运须知包装标志：腐蚀品。包装方法：（Ⅲ）类，密闭的塑料瓶或玻璃瓶外木箱内衬垫料或铁桶，装量不宜过满。储运条件：防止容器受损，储存于低温、干燥的地方。与酸、部分金属如铝、锡、铅、锌及其合金，爆炸物，有机过氧化物及易燃物隔离储运。泄漏处理：戴好防护眼镜与手套。用盐酸中和后再用大量水冲洗，经稀释的污水放入废水系统。6双氧水H2O2物化性质无色透明液体。相对密度1.4067（25℃）。熔点-0.41℃。沸点150毒性及防护经常接触多患皮炎及支气管和肺脏疾病，经口中毒时会出现腹痛、胸口痛、呼吸困难、呕吐、体温升高、结膜和皮肤出血，个别可能出现视力障碍、痉挛、轻瘫。美国通常规定最高容许浓度为1.4mg/m3，工程接触时要穿防护衣，戴聚乙烯或聚氯乙烯制的手套和聚合材料制的透明防护眼镜和面具。如触及皮肤或溅入眼睛用温水冲洗。包装及贮运工业品用聚乙烯桶、铝桶包装，或铝制槽车装运。用聚乙烯桶包装，每桶净重50kg；用铝桶包装，每桶净重100属一级无机酸性腐蚀性物品。危规编号：91038。应贮存在阴凉、清洁、通风的库房中。库温不宜超过30℃，避免日光照射。容器要盖紧，通气孔要畅通，防止灰尘堵塞。隔绝热源与火种。不可与有机物或铁、铜、铬等金属及其盐类共贮混运。装卸时要轻拿轻放，防止包装破损。本品不宜久贮，平时应加强检查，发现漏桶及时更换，如遇垫仓木失火时，可用水、干砂或二氧化碳灭火器扑救。7浓硫酸H2SO4物化性质无色无臭透明粘稠的油状液体。由于纯度不同，颜色自无色、黄色至黄棕色，有时还是浑浊状。强腐蚀性。浓硫酸有明显的脱水作用和氧化作用。与可燃物接触会剧烈反应，引起燃烧。相对密度1.834。熔点10.49℃，98%硫酸+3℃，93%酸-32℃。蒸气压133.3Pa危险特性硫酸本身虽然不燃，但化学性质非常活泼。有强烈腐蚀性及吸水性。遇水发生高热而飞溅。与许多物质，特别是木屑、稻草、纸张等接触猛烈反应，放出高热，并可引起燃烧。遇电石、高氯酸盐、雷酸盐、硝酸盐、苦味酸盐、金属粉末及其他可燃物等能猛烈反应，发生爆炸或着火。遇金属即反应放出氢气。（硫酸）大鼠经口LD50：2140mg/kg。腐蚀性强，能严重灼伤眼睛和皮肤。稀酸也能强烈刺激眼睛造成灼伤，并能刺激皮肤产生皮炎。进入眼中有失明危险。0.35-5mg/m3时，可出现呼吸改变，呈全身性的呼吸变浅变快。5mg/m3以上时，有不快感，咳嗽。6-8mg/m3时，对上呼吸道有强烈刺激作用。与三氧化硫同样，可引起上呼吸道炎症及肺损害。应急措施消防方法：用水、干粉或二氧化碳灭火。避免直接将水喷入硫酸，以免遇水会放出大量热灼伤皮肤。消防人员必须穿戴全身防护服及其用品，防止灼伤。急救：脱去污染衣物，洗净后再用。皮肤接触用大量水冲洗15分钟以上，并用碱性溶液（2%-3%碳酸氢钠、5%碳酸钠及5%硫代硫酸钠）中和。眼睛刺激，则冲洗的水流不应过急。接触硫酸蒸气时应立即使患者脱离污染区、脱去可疑的污染衣物，吸入2%碳酸氢钠气雾剂。患者休息，并尽快转送医院。误服立即漱口，急送医院抢救。储运须知包装标志：腐蚀品。包装方法：（Ⅱ）类。玻璃瓶外木箱内衬垫料，酸坛外木格箱或铁罐车运输。储运条件；硫酸应单独储存于通风、阴凉和干燥的地方，并有耐酸地坪。避免阳光直射。远离火源。储槽应有足够的通气孔，四周有“堤坝”围住，以防储罐泄漏。严禁与铬酸盐、氯酸盐、电石、氯化物、高氯酸盐、雷酸盐、硝酸盐、苦味酸盐、金属粉末、可燃物共储混运。工作人员须穿戴耐酸工作服、橡皮围裙、长统靴、手套及防护眼镜和口罩。仓库附近应装有消防龙头及水管。装运时勿把水直接倒入硫酸，以防酸液爆炸性反应。泄漏处理：泄漏物处理必须戴好全身耐酸防护服、防毒面具与橡皮手套。污染地面洒上碳酸钠中和后，用水冲洗，经稀释的污水放入废水系统。8氢氧化钠NaOH物化性质纯品为无色透明晶体，相对密度2.130。熔点318.4℃。沸点1390℃。市售烧碱有固态和液态两种：纯固体烧碱呈白色，有块状、片状、棒状、粒状，质脆；纯液体烧碱为无色透明液体。固体烧碱有很强的吸湿性。易溶于水，溶解时放热，水溶液呈碱性，有滑腻感；溶于乙醇和甘油；不溶于丙酮、乙醚。腐蚀性极强，对纤维、皮肤、玻璃、陶瓷等有腐蚀作用。与金属铝和锌、非金属硼和硅等反应放出氢；与氯、溴、碘等卤素发生毒性及防护具有极强腐蚀性，其溶液或粉尘溅到皮肤上，尤其是溅到粘膜，可产生软痂，并能渗入深层组织。灼伤后留有瘢痕。溅入眼内，不仅损伤角膜，而且可使眼睛深部组织损伤。如不慎溅到皮肤上立即用清水冲洗10min；如溅入眼内，应立即用清水或生理盐水冲洗15min，然后再点入2%奴佛卡因。严重者速送医院治疗。空气中烧碱粉尘最高容许浓度为0.5mg/m3。操作人员工作时必须穿戴工作服、口罩、防护眼镜、橡皮手套、像皮围裙、长统胶靴等劳保用品。应涂以中性和疏水软膏于皮肤上。生产车间应通风良好。包装及贮运工业用固体烧碱应用铁桶或其他密闭容器包装，桶壁厚度0.5mm以上，耐压0.5Pa以上，桶盖必须密封牢固，每桶净重200kg，片碱25属一级无机碱性腐蚀物品，危规编号：95001。应贮存在通风、干燥的库房或货棚内。包装容器要完整、密封。不得与易燃物和酸类共贮混运。运输过程中要注意防潮、防雨。如发现包装容器发生锈蚀、破裂、孔洞、溶化淌水等现象时，应立即更换包装或及早发货使用，容器破损可用锡焊修补。失火时，可用水、砂土和各种灭火器扑救，但消防人员应注意水中溶入烧碱后的腐蚀性。9氢氧化钾KOH物化性质白色斜方结晶，工业品为白色或淡灰色的块状或棒状。相对密度2.044（20℃）。熔点350.1℃。沸点毒性及防护对组织有烧灼作用，可溶解蛋白，形成碱性变性蛋白。溶液或粉尘溅到皮肤上，尤其溅到粘膜，可产生软痂。溶液浓度越高，温度越高，作用越强。溅入眼内，不仅可损伤角膜，而且能使眼深部组织损伤。最高容许浓度为0.5mg/m3。工作时应防止触及皮肤和眼睛，如不慎触及时，可用流水洗涤受损部位，然后湿敷5%的醋酸、酒石酸、盐酸或柠檬酸溶液；如溅入眼内，应用流水或生理盐水仔细缓慢洗涤10-30min，然后点入2%的奴佛卡因或0.5%的地卡因溶液。操作时应穿由结实布制做的工作服，戴橡皮手套、袖套、围裙，穿胶鞋等劳保用品，手上宜涂敷中性或疏水软膏。包装及贮运固体块状产品用铁桶包装，桶上应有明显的“腐蚀性物品”标志。固体产品，每桶净重50kg、100kg或150kg。液体产品用槽车装运，每槽车装3.5t。固体片状氢氧化钾内包装采用聚乙烯塑料袋，中层用聚丙烯涂膜编织袋，外包装用聚丙烯塑料编织袋，每袋净重40kg；固体片状产品亦可采用聚乙烯塑料袋内包装，外包装用全开口的铁桶包装，每桶净重50属无机碱性腐蚀物品，危规编号：95002。宜贮放在通风、干燥库房内，容器要密封。贮运过程中，应与酸类隔离，应防雨淋，勿曝露空气中，勿与酸、水等接触。远离易燃物品，以防引起燃烧。失火时，宜用砂土扑救，防止用水直冲物品。3.2生产工艺流程简述工程采用乙炔和α-吡咯烷酮加成制取NVP，即Reppe法生产NVP，NVP再经自聚反应生成PVP。工程α-吡咯烷酮为外购原料，乙炔采用电石法制备。具体工艺流程分述如下：3.2.1乙炔生产工艺流程外购的电石（粒径80-250mm）储存至电石库备用，生产时先在乙炔发生器中加水，然后由发生器顶部加入电石。电石在发生器内产生的乙炔通过安全水封后先经冷却器冷却后进入清净塔（填料为浓H2SO4），去除H2S、PH3等杂质，然后通入中和塔（填料为8%NaOH溶液），去除残存的酸性气体，得到较纯净的含有水蒸汽的乙炔气，乙炔气靠自身压力进入气柜。气柜内的乙炔气经水环压缩机加压送至低压干燥器（填料为无水CaCl2），除去水蒸汽后进入隔膜压缩机、高压机、高压干燥器（填料为CaCl2）进一步加压、干燥后送入NVP合成反应器。乙炔发生器产生的电石渣浆乙炔制备反应方程式如下：CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2CaO+H2O=Ca(OH)2CaS+2H2O=Ca(OH)2+H2SCa3P2+6H2O=3Ca(OH)2+2PH3乙炔气净化过程方程式如下：H2S+H2SO4=S+SO2+2H2OPH3+2H2SO4=H3PO4+SO2+3H2O+SSO2+2NaOH=Na2SO3+H2OH3PO3+2NaOH=Na3PO3+3H2O电石法制乙炔工艺流程见图3-1。渣饼渣饼乙炔发生器电石渣浆浓缩池压滤电石水旋转喷雾冷却塔冷却器乙炔冷却水清净塔（浓H2SO4）废酸液中和塔（NaOH）废碱液气柜水环压缩机低压干燥器冷却水隔膜压缩机高压干燥器NVP合成反应器纯净乙炔气水渣水固废冷却水固废图3-1乙炔生产工艺流程图3.2.2NVP和PVP生产工艺流程（一）NVP合成与精制α-P与KOH（α-P过量）用真空泵抽入α-P反应器。反应器由蒸汽间接加热至110℃反应3小时，同时由真空系统将反应器抽真空脱去反应生成的水，该步反应得到α-P钾盐和α-P的混合物，然后将其放入α-P贮罐。乙炔与N2（体积比1：1）的混合气通入NVP合成反应器，同时由计量泵送入α-P钾盐和α-P的混合物，该步反应乙炔混合气过量，反应温度为150℃-170℃，反应器热源为用电加热的导热油。反应时间为5小时，得到粗NVP，自流进入NVP贮罐，其成分中含有未反应的α-P以及一些副反应产物，α-P转化为NVP的转化率为55%左右。过量的乙炔气靠自身压力经过水封后回到乙炔气柜，粗NVP由贮罐经计量泵打入粗馏塔，用蒸汽间接加热后蒸馏出NVP及未反应的α-P，由塔顶的冷凝器冷凝成液态α-P与NVP混和物，进入精馏塔进行精制，粗馏残液则由泵送入回收塔中回收α-P。精馏塔热源同粗馏塔，精馏过程先后分离出NVP和α-P，经冷凝器冷凝后，α-P由泵送回α-P贮罐回用，NVP进