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      科学技术论文

      浅谈氯乙烯生产提高氯乙烯转化率的方法

      时间:2019年06月28日 所属分类:科学技术论文 点击次数:

      摘要:电石法生产氯乙烯过程中,有很多影响氯乙烯转化率的因素,结合实际生产经验,阐述各种影响因素,提出解决方法。 关键词:氯乙烯;转化率;工艺原理;影响因素 甘肃银光聚银公司PVC厂采用电石法悬浮聚合工艺生产SG-5型PVC树脂,年生产能力为12万吨。经过多

        摘要:电石法生产氯乙烯过程中,有很多影响氯乙烯转化率的因素,结合实际生产经验,阐述各种影响因素,提出解决方法。

        关键词:氯乙烯;转化率;工艺原理;影响因素

      工业技术创新

        甘肃银光聚银公司PVC厂采用电石法悬浮聚合工艺生产SG-5型PVC树脂,年生产能力为12万吨。经过多年的实践探索,分厂生产工艺运行质量得到很大提升。为了不断降低生产成本,增加企业效益,分厂引进先进的工艺技术方法,并利用现有的工艺技术和设备条件,开展技术创新活动,取得了很好的效果。其中在提高氯乙烯转化率方面的研究,用于指导生产,使氯乙烯转化率得到提升。

        1氯乙烯生产工艺简述

        氯乙烯的生产方法有乙烯氧氯化、乙烷氧氯化、电石乙炔法合成等生产工艺。我分厂使用电石乙炔法合成工艺,该工艺是将电石水解精制后的乙炔气和氯化氢合成氯乙烯。乙炔与氯化氢混合、脱水、预热后进入列管式反应器。反应器列管内装有以活性炭为载体的氯化汞催化剂,反应在常压下进行,管外用加压循环热水除去反应热。粗制的氯乙烯经过泡沫脱酸塔、水洗塔、碱洗塔除去未参加反应的氯化氢等气体后进入气柜。粗制的氯乙烯气体经过压缩机压缩后,经过全凝器冷却后,进入水分离器出水后,经过低塔进料泵进入低沸塔除去乙炔气体和氮气等气体,利用压差进入高沸塔分离出二氯乙烷,精馏后的氯乙烯储存在单体储槽中。

        2影响氯乙烯转化率的因素

        乙炔的转化率和氯乙烯的合成收率是衡量氯乙烯转化率的重要标准。正常情况下乙炔和氯乙烯乙炔的转化率为99%,氯乙烯的合成收率为95%以上。但是实际生产中,由于工艺运行条件的限制,这两项指标会下降。我分厂经过不断地技术创新,乙炔转化率达到99.0%以上,氯乙烯合成收率达到98.5%以上。

        2.1原料气质量的影响

        氯乙烯合成对乙炔的纯度和杂质含量有严格的要求:乙炔纯度要求≥98.5%,磷硫含量采用浸硝酸银试纸在气体样中不变色。氯化氢气体纯度要求≥93%,含氧要求<0.5%[1]。乙炔纯度低会使原料气中的二氧化碳、氢气等惰性气体增多。乙炔气中的硫化氢和磷化氢等能与汞触媒发生不可逆的化学吸附,使催化剂中毒。乙炔中含有的水分易与氯化氢反应生成盐酸,使转化器和管线严重腐蚀;水分还使催化剂结块,降低催化剂的活性,导致转化器阻力上升,乙炔流量降低,影响生产。

        我分厂使用的氯化氢是生产甲苯二异氰酸酯副产品纯度可达到96.5%以上,分厂用两台串联的使用-35℃冷冻盐水为冷却介质的石墨冷却器冷却,两台换热器出口温度分别控制在为-10—-1℃,-18—-13℃之间,冷却后的气体经过酸雾捕集器被含氟硅油的玻璃棉进一步除去水分,酸雾捕集器出口采样含水率≤600ppm。

        2.2设备对氯乙烯转化率的影响

        转化器是氯乙烯合成反应的重要设备。转化器在制造过程中对列管和管板胀接技术有很高的要求,避免出现渗漏的现象。如果有渗漏管间的热水会泄漏到设备内,与气相中的氯化氢生成盐酸,不仅腐蚀设备,而且造成触媒结块,降低氯乙烯的转化率[1]。反应热由壳层循环热水移出。循环热水可以采取分段进入、排出的方式。

        在转化器的上段和下段分别安装热水的进出口。在催化剂装填使用初期,通过增加上段循环热水进出口流量,提高转化率。为了及时移出反应热,增加转化器的换热面积。在加工时,将列管由φ57mm×3.5mm缩小到φ50mm×3.0mm,增加换热面积,达到了良好的效果。目前我分厂使用的转化器规格为ID3000×3150×5650,换热面积为1040m3,经过设备升级改造,满足工艺生产的要求。

        2.3乙炔与氯化氢分子配比对合成转化率的影响[2]

        提高原料气乙炔或氯乙烯的的浓度或使一种原料气配比过量,有利于反应速度和转化率增加。但氯化氢过多,则增加的原料的消耗,还会生成1,1-二氯乙烷副产物。试验和实践的经验,控制乙炔和氯化氢摩尔比在1:(1.05-1.10)为宜。实践操作中通过控制乙炔和氯化氢的流量来控制摩尔比,以后台转化器出口乙炔、氯化氢含量和除汞器出口乙炔含量进行配比调整。

        2.4反应温度的影响

        提高温度有加快合成反应的速度,获得较高的转化率。但是过高的温度使氯化汞触媒升华,降低氯化汞触媒的活性,如果温度超过180℃,有“烧坏”氯化汞触媒及转化器的危险,一般合成温度控制在100-180℃,合成反应的最佳反应温度是130-150℃。分厂控制反应温度是通过控制乙炔气的流量和转化器的循环热水量。如果反应温度过高,通过降低乙炔气的通入量和控制循环热水循环量,或者通过排放循环热水中的饱和蒸汽,达到降低反应温度。

        2.5氯化汞触媒活性的影响

        氯化汞触媒的使用时间直接影响到合成反应的正常进行,其使用周期分为早期、中期和衰老期三个阶段。在早期新装填的氯化汞触媒反应活性高,反应集中在转化器列管的上端,热点在氯化汞催化剂的上层,此时为限制热点下移速度,提高转化率,可以进行给转化器循环热水排气,降低转化器壳层上部的饱和蒸汽量,达到降低转化器上层温度的目的,提高氯化汞的使用寿命[3]。此阶段一定要严控好乙炔气的通入量和转化器循环热水的循环量,防止合成温度超过180℃。

        当汞触媒使用时间在500-1000h以后,这是氯化汞触媒反应最佳时期,可以将乙炔流量调整至最大值,转化器的转化率最高。使用3000-4000小时后氯化汞触媒进入衰老期,这时的氯乙烯转化率下降,可以降低乙炔气的通入量。我分厂设立专用台账,记录每一台转化中氯汞触媒翻换时间结合实际反应情况来判断氯化汞触媒的活性,当氯化汞触媒活性到后期,降低乙炔通量,翻换触媒,以保证氯乙烯转化率达到最大值。

        参考文献:

        [1]郑石子,颜才南,胡志宏,曾建华.聚氯乙烯生产与操作(第二版)[D].2007(10).

        [2]严福英.聚氯乙烯工艺学(第一版)[M].1990(06).

        [3]邴涓林,黄志明.聚氯乙烯工艺技术(第一版)[M].2008(04).

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