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乙烯和氯化氢生产氯乙烯的工艺研究申好洋

发表时间：2020/9/8 来源：《基层建设》2020年第14期作者：申好洋

[导读] 摘要：在科技创新的框架下，单体聚合物得到了技术的改进，以扩大其应用范围。本文以氯乙烯单体原料为例，分析了乙烯和氯化氢在该原料生产过程中的实际性能。

        新疆华泰重化工有限责任公司新疆乌鲁木齐 830000
        摘要：在科技创新的框架下，单体聚合物得到了技术的改进，以扩大其应用范围。本文以氯乙烯单体原料为例，分析了乙烯和氯化氢在该原料生产过程中的实际性能。在介绍了氯乙烯后，对氯乙烯生产工艺的现状进行了客观分析，并对乙烯与氯化氢的联合生产工艺进行了深入研究。
        关键词：乙烯；氯化氢；氯乙烯；生产工艺
        在氯乙烯生产过程中，采用了氧氯化乙烯两阶段工艺，即乙烯向氯乙烯的转化分为二氯乙烷(EDC)和氯乙烯(VCM)两个阶段。环氧氯丙烷法分为环氧氯丙烷平衡法和环氧氯丙烷平衡法。氧氯平衡法的原料为乙烯、氯、氧，产品仅为氯乙烯;除氯乙烯外，不平衡氧氯法可为二氯乙烷、氯化氢等。本文探讨了在无碱氯装置中乙烯和氯化氢生产氯乙烯的可行性。
        一、氯乙烯简介
        氯乙烯属于高分子化学单体，它具有无色、沸点低、聚合力强、毒性强等特点，是PVC原料的重要组成部分，广泛应用于各行业。20世纪20年代首次生产氯乙烯，生产方法以乙炔法为主。随着资源节约和环境保护战略的提出，乙炔法的适用性大大降低，逐渐被乙烯氯化氢联合生产法所取代。从安全的角度出发，尽量避免氯乙烯的生产，根据实际需要对生产能力进行控制，逐步提高生产成本控制的效果。
        二、氯乙烯生产工艺现状
        时代的发展速度逐渐加快，对氯乙烯生产的要求也相应提高。分析了目前用碳化钙生产乙炔的原理，即从某些气体(乙炔、气态氯化氢)中蒸发水分，根据这些气体的比例进行混合和处理，并在反应装置中获得氯乙烯。由于生产线温度较高，采用制冷剂气化进行冷却。与传统的氯乙烯生产工艺相比，该工艺具有能耗低、污染小、成本低、效率高的优点。从实际的角度来看，这一生产过程受到更明显的技术限制，需要对生产过程进行相当大的改进，以满足现代氯乙烯生产的需要。
        三、氯乙烯生产技术及现状
        氯乙烯是生产聚氯乙烯(PVC)的主要原料，工业生产氯乙烯有三种主要方法:电石法、氧化氯乙烯法和二氯乙烷/氯乙烯法(EDCNCM)。但基本上来说,EDCⅣcM法实际上是乙烯氧氯化法的后段，所以氯乙烯的工业生产方法主要是电石法和乙烯法。
        1.电石法工艺:该工艺是第一个生产氯乙烯的工业工艺。电石和水反应生成乙炔，乙炔与氯化氢反应，以氯化汞为催化剂生成氯乙烯。
        2.氯乙烯氧法:该工艺采用乙烯氧反应制二氯乙烷，二氯乙烷，热解制氯乙烯和氯化氢。氯化氢与乙烯和氧反应生成二氯乙烷和水。目前，世界先进国家已经完全淘汰了氯乙烯的电石生产。在中国，氯乙烯生产乙烯、电石和EDCWCM基本各占三分之一的方法,是世界上最大的生产国氯乙烯只有两种乙烯,电石,EDCⅣcM法律的三个设备共存。我国存在电石法生产氯乙烯的现象，有其深刻的历史和现实原因。由于我国氯乙烯生产的原料路线、资源分布和环境要求不同，特别是电石工艺技术已经比较成熟，资源得到了保障。
        四、基于乙烯和氯化氢生产氯乙烯的工艺分析
        1.反应原理。C2H4+CL2-C2H4CL2+218kJ/mol是氯化反应。参数:0.35 MPa的压力控制至113℃。氯化三参数:0.42 MPa的压力、温度是200~225℃、通信:C2H4+2HCI+1/20O2→C2H4CI2+H2O+263.8kJ/mol是反应式。二氯乙烷裂解参数:压力是2.0~2.5 MPa,温度是395～485℃,C2H4CI2→C2H3CI+HCl-79.6kJ/mol是反应式。
        2.具体流程。建立了模型来确定控制点，以便准确地监测乙烯和氯化氢的比例。例如，动态观察位置变化，得到合理的分布关系。在此期间，全面观察了环境参数的变化和影响的表现。

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氯化现象伴随着放热反应，在上述化学反应之后，放热反应产生的能量大致相同。氯乙烯生产原料选定乙烯和氯化氢，分别增设氧氯化单元，确保氯化氢精细化、一体化制备。氯气法运用从各单元工艺流程中可见，对于氯化氢氧氯化首次制备单元，特定纯度氯化氢与乙烯、氧气按一定比例置入氧氯化反应装置，适量添加催化剂，最后生成二氯乙烷与水。接下来反应物冷却、洗涤、再冷却、物质分离，处理过后送至二氯乙烷精制单元。对于环氯化氢氯化装置，监测加氢、烯烃的形成和氧氯化反应。在二氯乙烷精炼装置中，湿二氯乙烷在高沸点塔中精炼，通过裂解得到，在裂解塔中使用储罐储存低沸点产品。裂化装置中二氯乙烷、二氯乙烷高压之间依次在裂解,汽化器和裂解,并被加热到一定温度后,会发生裂解反应的反应堆被分别氯乙烯和氯化氢。然后在快速冷却塔中冷却试剂然后送到氯乙烯精炼厂。氯乙烯精炼装置的工艺总结如下:二氯乙烷在氯乙烯塔中的分离;回收添加到二氯乙烷中的氯化气体，并将其送往二氯乙烷精炼装置;氯乙烯单体在VCM气堤塔中的生产。
        3.生产工艺优控。首先，反应器水的体积和温度必须得到适当的控制。所使用的水量直接影响所排出的热量，温度也随之变化，以满足发电塔的控制要求。其次，必须调整氯和氢的比例。在生产氯化氢时，必须严格控制比例，使氯乙烯符合安全要求和原料使用标准。特别是，生产人员考虑到已经取得的经验，利用信息软件建立了反应模型，以动态观察氯和氢的变化，从而调整了比例。同时获得实时流量值和反应器压力值，使反应器能够充分响应，大大提高了资源利用率。第三，优化整流系统。建立专业的氯乙烯生产团队，对环境数据和参数进行深入分析，即利用大数据技术提取有价值的信息，确保适用性的准确性。对于设计人员来说，自动控制系统的创新使得氯乙烯的自动精馏成为可能。最后，对变压吸附工艺进行了优化。
        4.工艺控制手段适时创新。氯乙烯生产需要调整变量。同时在一定的控制范围内，必须采用精确计算和调整PID控制的方法来保证计算精度。通常，控制方式与控制阀密切相关。自动功能是获取异常数据传输报警信息，确保在第一时间通知工艺安全管理人员，并通过启动紧急报警消除故障。在此期间，记录分析系统记录数据。与传统的人工控制方法相比，信息控制方法作为分析DED故障原因的依据，有利于氯乙烯生产过程的顺利进行。氯乙烯生产线的稳定性和安全性取决于故障检测系统的有效性，因为影响氯乙烯生产过程的因素很多，只有对问题进行有效的预测和解决，安全风险才能控制，PVC生产中的安全风险与氯乙烯的价值保障。
        5.置换生产设备。混合气体经过干燥处理，有效去除水分。从实际应用的角度来看，采用废碱液剥离柱，既能回收氯乙烯，又能提高脱水效率，有效地满足了连续生产的需要，确保了成本的有效控制。在节能减排的实现策略,技术创新进行了热泵能耗高,热水自循环系统是用于生产氯乙烯,这在一定程度上改善了转换器的性能,降低了能源消耗,取得了良好的节能效果在满足生产要求的前提下。此外，由于氯乙烯生产线的传统设备能耗高、性能差、寿命短，压缩机设备得到了有效的改进。
        6.经济性分析。比较直接氯法和氯化氢法的投资成本，氯化氢法的单位复杂度较高，各投资成本之和明显高于直接氯法。烧碱厂的投资应包括在总成本计算中。直接氯法安装烧碱装置由于投资大，需要大量的资金支持。与综合成本相比，氯气法的综合成本高于氯化氢法氯乙烯的生产成本控制效果达到预期效果，有利于扩大企业利润空间，促进工业经济和市场经济的稳定发展。
        综上所述，氯乙烯的生产涉及多学科知识，化学反应现象较为普遍。为了提高聚乙烯产品的质量，满足PVC原材料的质量控制要求，有必要对生产工艺进行创新，将聚乙烯的生产水平提高到一个新的水平。从长远来看，应从设备更新、工艺优化等方面对氯乙烯生产方式进行适当改进，以达到优质高效生产的目的，为我国化工经济的稳定发展提供内动力。
        参考文献：
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        [4]骆浩.乙炔法聚氯乙烯生产工艺中氯化氢气体内游离氯检测方法的探讨[J].中国盐业，2018(06):43-45.