聚氯乙烯生产与操作.pdf

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书籍描述

内容简介
作者长期从事电石法PVC生产基层技术工作,编写本书的目的是为我国PVC产业工作者提供一本详尽、实用的生产工作指导性读物。书中对PVC产品性能、生产原料、单体合成与回收、树脂聚合与处理、装置开车与安全、三废产生与治理等方面作了深入阐述,并对第一版的遗漏、不足进行了必要的修正。
本书适用于PVC生产技术管理人员及生产一线技术工人,同时对PVC装置设计人员也有相当的指导意义。

编辑推荐
本书由国内第一代PVC生产专家牵头组织,由最近一代PVC生产管理者编写,所述内容均为大多数PVC企业正在使用的生产技术,这就是操作法!这就是生产技术规程!!!

作者简介
颜才南,中盐株化集团公司,副厂长、高级工程师,长期担任中盐株化集团公司聚氯乙烯厂技术厂长,历任聚氯乙烯装置5万吨、10万吨、20万吨、40万吨项目技术改造建设方技术负责人,是《聚氯乙烯生产与操作》一书主要编写人。

目录
第一篇聚氯乙烯概况

11世界PVC树脂工业技术进展
111VCM生产技术进展
112PVC生产技术进展
113改性PVC树脂技术进展
12国内PVC树脂装备技术进展
121设备大型化
122乙炔发生器
123转化器
124水洗三合一(组合)塔
125聚合釜
126气体输送设备
13PVC生产工艺技术进展

21产品的高分子结构和颗粒形态
211聚氯乙烯的高分子结构
212聚氯乙烯的高分子立体构型
213聚氯乙烯的颗粒形态结构
22产品性能及用途
221聚氯乙烯树脂的物理化学性质
222聚氯乙烯树脂的用途
23聚氯乙烯树脂的相关知识
231聚氯乙烯树脂的分子量分布
232聚氯乙烯树脂的粒度分布
233聚氯乙烯的流变性能
234“鱼眼”
235聚氯乙烯降解
236树脂的残留氯乙烯
237电石查定及查定方法

第二篇乙炔的制备

31湿式乙炔发生工艺
311发生
312清净
32干式发生工艺
33其他工艺路线
331煤裂解制乙炔
332天然气制取乙炔

41电石及标准
411电石
412原料电石应符合标准
413电石的发气量与电石成分的关系
414电石检测
415乙炔中硫化氢含量的测定
416乙炔中磷化氢含量的测定
417测定电石的粒度和粉末含量
42乙炔
421乙炔的物理化学性质
422乙炔中硫化氢、磷化氢定性检测方法
423乙炔气的纯度的检测

51乙炔发生
511发生器中进行的反应及产生的杂质
512影响乙炔发生的因素
513发生器的热量衡算
514乙炔发生的主要设备及作用
515发生器的加料操作
516发生器的开车、停车和正常操作
517乙炔气柜的开、停车排气操作
52乙炔清净
521乙炔清净采用的工艺流程
522清净塔及中和塔内进行的反应
523乙炔清净的相关知识
524乙炔清净的主要设备结构
525乙炔清净系统的开车、停车和正常操作
53乙炔生产中的环保技术及“三废”治理
531乙炔生产过程中的有毒、有害物质
532乙炔生产中电石渣浆的处理
54发生器加料操作中异常情况处理

第三篇氯乙烯的制备

61氯乙烯的物理化学性质
62氯乙烯生产工艺
621乙烯氧氯化生产氯乙烯工艺
622乙烷氧氯化法生产氯乙烯工艺
63混合冷冻脱水
631混合脱水和合成系统的工艺流程
632混合器的结构
633氯化氢中的游离氯
634氯化氢中游离氯含量的测定
635混合脱水的控制温度要求
64氯乙烯转化及系统操作
641合成反应温度控制
642转化器中的反应温度分布的特点
643空间流速
644孔板流量计给乙炔气计量的特点
645第Ⅰ组转化器转化率的估算
646转化器总传热系数的测算
647沸腾转化
648一般大型转化器的结构
649VCM合成转化器的进展
6410转化器热水自循环
6411氯乙烯生产先进工艺简介
6412氯乙烯转化系统操作
6413混合脱水和合成系统操作中不正常情况及其处理
6414混合脱水和合成系统相关分析
6415氯化汞催化剂
65粗氯乙烯净化和压缩部分
651粗氯乙烯净化和压缩的工艺流程
652粗氯乙烯净化压缩系统的中间控制指标
653合成气的活性炭除汞
654泡沫过程
655泡沫塔水洗回收盐酸的优点
656泡沫塔顶丝网的作用
657水洗泡沫塔直径的估算
658水洗泡沫塔筛板的选择
659借位差输送废盐酸的管道阻力损失估算
6510长距离塑料管的热膨胀量估算及膨胀节的选择
6511水洗泡沫塔的结构
6512粗氯乙烯中氯化氢的利用
6513净化系统开停车准备工作及操作
6514活塞式氯乙烯压缩机
6515氯乙烯螺杆压缩机
6516压缩系统的正常操作
6517压缩系统的正常停车、紧急停车和检修停车操作
6518压缩系统操作不正常情况及处理
66氯乙烯精馏
661氯乙烯精馏工艺
662精馏操作的影响因素
663高沸点物质的组成
664高沸残液的综合治理
665惰性气体对氯乙烯冷凝过程的影响
666水分对氯乙烯精馏过程及树脂质量的影响
667VCM脱水技术
668精馏塔结构及特点
669精馏系统开停车准备工作及操作
6610精馏系统操作常见的不正常情况及处理
67氯乙烯精馏尾气回收
671精馏尾气回收的意义
672有机溶剂吸收法回收氯乙烯工艺
673活性炭吸附法回收氯乙烯工艺
674活性炭纤维变温吸附法回收氯乙烯工艺
675膜分离法回收氯乙烯工艺
676变压吸附法回收氯乙烯工艺
68氯乙烯系统其他知识
681精馏尾气中氯乙烯和乙炔含量的测定
682光电比色法测定单体中乙炔含量
683色谱法测定高纯度单体的微量杂质含量
684单体铁质含量的测定
685单体氯化氢含量的测定
686转化率和精馏收率
687氯乙烯生产装置的材质要求
688受压容器壁厚的估算
689管道直径的估算
6810温度对制冷的影响
6811溴化锂吸收式制冷
6812氯乙烯的危害
6813氯乙烯生产中发生过的典型事故
69氯乙烯生产过程中的一些常见问题及解决办法
691净化系统操作中不正常情况及处理
692压缩系统操作中不正常情况及处理
693精馏系统操作中不正常情况及处理
第四篇聚氯乙烯树脂生产

71氯乙烯单体的聚合工艺简介
72氯乙烯悬浮聚合工艺
721聚氯乙烯悬浮聚合原理
722聚氯乙烯树脂生产原料的相关知识
723氯乙烯悬浮聚合反应机理
724聚合釜的传热和换热
725聚合釜的粘釜及防粘釜技术
726聚合釜的相关知识
727悬浮聚合生产过程中的常见操作及简单故障的处理
728PVC树脂料浆的汽提系统
729聚合釜的未聚合的VCM回收技术
7210PVC树脂的干燥系统
7211PVC树脂的包装系统
7212PVC树脂的产品质量标准和测定方法
73PVC生产过程中的DCS自控系统
731DCS自控系统在聚合全过程自控技术简介
74聚氯乙烯生产装置的开停车排气
741停车排气
742开车排气
75聚合生产过程中的一些常见问题及解决办法
751聚合釜的人工清理操作
752聚合釜的进料操作
753聚合釜的升温和正常控制操作
754聚合温度程控操作中的不正常情况及处理
755聚合系统操作中的不正常情况及处理

81PVC安全规范
82PVC劳动安全与工业卫生规范
821职业性接触毒物分级
822工作场所空气中有毒物质所允许浓度
823工作场所噪声标准
83PVC环保规范
831大气污染物最高允许排放限值
832聚氯乙烯企业水污染物最高允许排放限值
84PVC生产中的安全管理
841安全生产管理
842原材料及中间体的燃烧、燃爆性能防护
85PVC生产中的能源管理
86PVC生产中的环保管理
861环保管理工作
862PVC生产过程中的“三废”综合利用

91主要经济技术指标及计算方法
911技术经济指标核算的依据和进行核算的必要条件
912与技术经济指标核算相关的概念
913质量指标的核算
914技术经济指标的核算
92成本核算规程
921聚氯乙烯树脂成本核算规程总则
922成本项目

第五篇其他聚合产品

101氯乙烯乳液聚合的特点
102乳液法聚氯乙烯的生产方法
103乳液法聚氯乙烯产品规格及影响加工性能的主要指标
104引进技术概况

111氯乙烯醋酸乙烯共聚树脂
112氯乙烯醋酸乙烯乳液共聚涂料
113氯乙烯偏氯乙烯共聚树脂
114氯乙烯偏氯乙烯乳液共聚涂料
115氯乙烯丙烯酸丁酯共聚树脂
116氯乙烯丙烯共聚树脂


131PJ 688B330醇溶聚氨酯树脂
132PJ 688A130醇(水)溶聚氨酯树脂
133PJ 605A011氟树脂
134PJ 604B050有机硅树脂
135PJ 604A050有机硅树脂
136PJ 600B150醇溶性丙烯酸树脂
137PJ 600A150醇溶性丙烯酸树脂
138PJ 600A050丙烯酸压敏胶树脂

一聚氯乙烯常用英语词汇
二乙炔的物化数据
三氯化氢和盐酸的物化数据
四氯乙烯和高沸物质的物化数据

序言
聚氯乙烯(PVC)因其在大分子中引入氯原子,使其在难燃、透明、耐折和力学性能等方面均超过了聚乙烯,是一种可以通过模压、捏合、注塑、压延、吹塑等方式进行加工的产品,是世界五大通用热塑树脂之一。
近年来,由于国家经济的发展,硬PVC(门、窗、管材)加工市场剧增,同时石油乙烯法成本上升,大大促进了电石法PVC生产装置的超常规发展。但电石法PVC生产具有易燃、易爆、腐蚀性强、有毒有害物质多、生产过程连续性强、生产工艺复杂等特点。对生产操作者的操作技能、综合素质提出了更高的要求。
生产聚氯乙烯的各企业已逐渐认识到学习先进技术和提升操作技能的重要性和迫切性,大多数企业都在着手开办操作技术培训班和工人技工学校;另外,由于聚氯乙烯生产过程几乎包含了所有的化工单元操作,各高等院校学生进厂实习也日益增多。因此,需要一本适合大多数企业的聚氯乙烯生产技术普及教材,此书也可作为生产管理者及高等院校学生实习的参考书,这正是作者编著本书的出发点和立足点。
本书重点阐述电石法VCM/PVC(聚合方法重点介绍悬浮法PVC)的聚氯乙烯生产技术的基础理论和生产实践操作。其内容和范围包括产品概况、原料乙炔、氯乙烯单体 、悬浮聚氯乙烯树脂的生产和其他聚合方法生产的产品五个部分。主要介绍了相关的生产工艺过程(包括近年新工艺及新技术)及原理、化学工程计算、主要设备结构、生产开停车操作、控制、分析、事故处理和经济核算等。另外,针对化工行业目前积极推行的HSE(健康、安全、环境)管理理念,本书汇集了与PVC有关的卫生、安全和环保的国家规范、技术及管理知识。书后附录列出了主要原料和中间体的物化数据及英语关键词汇。由于各企业生产工艺和技术水平有所不同,因此在流程和操作叙述上只能选择典型或先进的进行介绍(所叙述的操作只针对列出的流程而言);控制分析项目仅为常用的项目,为避免重复,有关工艺原理及化工计算分别在各部分举例阐述,当用作技术教材时,可适当选用或补充。
谨向对本书的编写工作直接或间接提供过帮助的单位和个人表示感谢,尤其感谢郑石子老前辈的大力支持。由于编者的水平有限,将会有不妥之处,希望广大读者指正。

编者2014年7月

文摘
7.2.8.4.2.1 塔式汽提技术
塔式汽提是采用水蒸汽与PVC料浆在塔板上连续逆流接触进行传质的过程,是高温下物料停留时间短的连续操作,既可大量脱除和回收PVC料浆中残留VCM单体,又较小影响产品质量,从而满足了大规模、高标准生产的要求。现有的塔式汽提技术基本为引进技术,在消化,吸收引进技术后有所创新,现分述如下:
①日本信越汽提技术:以Φ1150×29600塔为例介绍如下:
⑴工艺流程简述:
出料槽中的PVC料浆处理后,经料浆过滤器过滤塑化片,用料浆泵从汽提塔上部打入汽提塔汽提,料浆在塔内通过各层塔板从上往下流动,从汽提塔底流出,用料浆泵打到闪蒸槽,再注入缓冲槽,最后用料浆泵加压经料浆冷却器送到离心工序。自蒸汽管来的蒸汽,经蒸汽过滤器进入蒸汽喷射器,再从汽提塔下部进入汽提塔,在塔内通过各层塔板从下往上与料浆逆流行进。
从汽提塔顶出来的气体,经冷却器冷凝进入水环真空泵压缩后,再经二次气液分离,当含氧合格时进入合成气柜,含氧不合格时排空。
自清水泵送来的无离子水或汽提塔顶蒸汽冷凝水用汽提回水泵打入汽提塔顶部喷淋管或喷淋环作喷淋用,可减少汽提塔顶料浆的吸附,从而减少红料的产生。
⑵汽提塔:
塔形为大孔径无溢流筛板塔,规格为Ф1150×29600,由塔顶、塔柱、塔底三部分组成。
①塔顶:Ф1150×3252,分成上、下两部分。从第36块塔板上升的含VCM蒸汽由塔顶下部切线方向出塔,沿塔外蒸汽管以切线方向进入塔顶上部,气体旋转向下由中心管排出,夹带的泡沫被设在顶部喷淋的无离子水洗涤后入接收漏斗,再回流至第36块塔板上。塔顶部分共设五处喷淋管或喷淋环。
②塔柱:Ф1150×19800。由36块塔板组成,每块塔板上有正三角形排列Ф18孔330个,每18块塔板用七根长9900mmФ34螺栓串在一起,并用螺栓紧固在塔壁上,板间距为550mm。
③塔底:Ф1150×6600(包括裙座)。用于接收汽提后料浆,高压蒸汽进口,料浆出口,温度计口等。
⑶工艺控制条件:
进汽提塔料浆流量 <30m3/h
汽提塔塔底温度 100±2℃
汽提塔塔顶温度 80±10℃
汽提塔真空度 1.33~26.66KPa
⑷该装置设计生产能力为5万吨/年,装置实际生产能力达5.75万吨/年,(天津化工厂);出塔料浆残留VCM含量设计指标为<400PPm,实际为100PPm左右,配合内热式沸腾床,卫生级PVC合格率达90%以上。该汽提塔结构不先进,出塔料浆中残留VCM含量较高,另外该塔板间距过大,使塔过高,造成一次性投资也大。
②美国古德里奇汽提技术,以Ф1300×19175塔为例介绍如下:
⑴工艺流程简述:
料浆槽中料浆处理后,用料浆泵抽出,经螺旋板式换热器与从汽提塔底部出来的热料浆预热后打入汽提塔上部,与从汽提塔下部进入的蒸汽逆流行进,汽提后料浆自汽提塔塔底流出,经筐式过滤器过滤,再用泵经螺旋板式换热器冷却后,打入混合槽供离心用。
被水蒸汽饱和的VCM蒸汽自塔顶流出,经冷凝器冷凝后,入冷凝液受槽进行气液分离。冷凝液用冷凝液泵送至废水槽中待进一步单独汽提处理后排放。冷凝液受槽内的VCM蒸汽由上部流出,经筒式过滤器过滤后,至VCM回收系统进行回收。
冷凝液受槽上的蒸汽管线上的压力控制器,通过改变VCM蒸汽的流出速率自动控制汽提塔压力,以保持该塔压力恒定。
⑵汽提塔:
塔形为带溢流堰的筛板塔。规格Ф1300×19175(包括裙座),有20块塔板,带有扇形倾斜降液管,塔板上筛孔呈正三角形排列,孔间距50mm,孔径分两种:第1~19块塔板为Ф9.5,第20块塔板为Ф6.5,板间距为610mm。顶部设有喷淋水管,以冲洗塔壁和顶盖上的树脂。
⑶工艺条件:
汽提塔料浆流量范围 8.3~40 m3/h
汽提塔顶温度 110℃
汽提塔底温度 114℃
汽提塔塔底压力范围 0.024~0.224MPa
⑷该装置设计生产能力为4万吨/年,实际生产能力已超过4.2万吨/年,出塔料浆中残留VCM含量可<50PPm。该塔塔板效率较高,但板间距过大,且塔板上物料仍有“死角”处需清洗。该塔为正压操作,塔温较高,对产品质量易造成不利影响。
③日本吉昂汽提技术,以Ф1400×12861为例介绍如下
⑴其工艺流程与古德里奇汽提技术大部分类同,但吉昂技术增加了压缩机抽真空系统,使汽提成负压操作,此部分又与信越技术相类似。
⑵汽提塔:
塔形为有溢流筛板塔。规格Ф1400×12861,有40层塔板,塔板为45°开孔的波纹板,每层有多块波纹板组成,以不同的开孔方向排列控制其蒸汽自下而上进入塔板的方向,能使料浆分布均匀,不积料。塔板层间距220mm。
⑶工艺条件:
汽提塔塔顶温度 80~85℃
汽提塔塔底温度 95~105℃
汽提塔真空度 0.03~0.045MPa
⑷吉昂公司的汽提技术其工艺特点是集美国古德里奇和日本信越汽提技术优点于一体,即既采用古德里奇料浆热交换器技术又采用了信越汽提塔负压操作技术,同时又有独特板结构的汽提塔,板间距小。出塔料浆残留VCM<20PPm。该技术及装置由株洲化工厂引进,1990年4月投产,是目前国内最先进的塔式汽提技术。该装置的设计生产能力2.5万吨/年,目前已超过3万吨/年,据株洲化工厂介绍,其汽提塔处理能力大,可达3.5~4万吨/年,且操作简单,运行平稳。
综合以上简介,吉昂公司的塔式汽提技术是行业推荐的塔式汽提技术,应各方努力,加快其消化、吸收、创新的国产化工作。现有信越汽提塔可进行改造,提高其汽提效果。
7.2.8.4.3 料浆塔式汽提工艺流程(又称为负压汽提)
图4.26示出了料浆塔式汽提的工艺流程.

图4.26 料浆塔式汽提工艺流程图
1--聚合釜;2--泡沫捕集器;3--出料槽;4--冷凝器;5-过滤器6--水环真空泵;7--树脂过滤器;8--料浆泵;9--螺旋板换热器;10--汽提塔;12—料浆泵
聚合釜由于反应结束加入终止剂和消泡剂后,自夹套通入热水升温,进行自压回收操作,使未聚合的氯乙烯单体经泡沫捕集器2排入气柜收集,待压力降到0.05MPa(表压)和温度达到70℃,即开启水环真空泵6,进行真空回收操作,维持该温度和真空度达到400-500毫米汞注时(约10分钟结束),回收的气体经冷凝器4、过滤器5除去水分和泡沫后送入气柜回收,用氮气将釜内料浆压至出料槽3贮存,供汽提进料用.随着技术的进步,目前大多数厂家已不再采用聚合釜热水加热升温及真空回收这一部分的操作,因为存在着操作过程容易带料,真空度难以控制、蒸汽消耗高等问题。而是直接采用聚合釜反应完加入终止剂和消泡剂后,借聚合釜本身的压力或聚合釜出料泵直接出料至料浆槽3,供汽提塔进料用。
需汽提的料浆自出料槽3,经树脂过滤器7由料浆泵8送经螺旋板换热器9,与汽提排出的高温料浆热交换并被升温后,进入汽提塔10顶部,料浆经塔内筛板小孔流下,与塔底进入的直接蒸气逆流接触,进行传质过程,树脂及水相中残留单体即被上升的水蒸汽汽提带逸,其中的水分在塔顶冷冻凝器,借管间通入的冷却水冷却而回流入塔内,不冷凝的氯乙烯气体借水环式真空泵6抽送,排至气柜回收.塔底经汽提脱除大部分残留单体后的料浆,由料浆泵12抽出经热交换器降温后,送入大型混料槽11,待离心干燥系统处理.
上述由水环式真空泵送出的氯乙烯,为安全起见和减少氧对单体质量的影响,均经含氧仪连续检测,含氧应小于2%。.
换热器9主要用来冷却塔底排出的高温料浆,以防树脂受热变色或降解.其可采用盘管式(带水冷却套管)或螺旋式两种.后者(见图4.27)虽然可用于进塔冷料的预热,使塔底热料的余热得到回收,但为防止低流速(一般要求大于0.5米/秒)产生颗粒沉降而堵塞通道,设备加工及操作控制要求较高.此外,尚有借塔底热料闪蒸, 以降低物料温度及回收部分蒸汽,操作控制比较方便.

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