1、聚氯乙烯合成工藝培訓 轉化器常用空間流速來衡量它的。它是停留時間的倒數(shù)，氯乙烯催化反應則以乙炔的空間流速來表征。 例 對乙炔流量為400m3/h的兩臺裝5m3觸媒的轉化器，計算空間流速。 1. 轉化器串聯(lián)（前后轉）： 乙炔空間流速= 400/5 =80 m3（m3/h） 2. 轉化器并聯(lián)： 乙炔空間流速= 400/（5 +5）=40 m3（m3/h）前轉單臺轉化器轉化率的估算100%-12-合成氣含乙炔）乙炔純度（合成氣含乙炔合成氣過量氯化氫）（乙炔純度例 .轉化器出口含乙炔25%，乙炔純度99%，合成氣 過量氯化氫8%，則該轉化器的轉化率：63.3%100%.250-199. 0.25008

2、. 02-99. 0）（）（前轉單臺轉化器轉化率的簡單計算 C2H2 + HCl = C2H3Cl(C2H2，HCl） 根據(jù)C元素守恒，且原料氣中不含雜質，分子配比為1:1，假設反應后含C2H2為a%，（含HCl同樣是理論的a%）則理論上轉化率= 【100%-（a%+a%)】/(100%-a%)% 其中（100%-2a%）為反應后還氯乙烯總體積（即C2H3Cl中還C2摩爾數(shù)）；(100%-a%)為反應后C2H3Cl，C2H2總體積（即C2反應后摩爾總數(shù)）轉化率計算%1001-乙炔純度粗氯乙烯含乙炔合成氣過量氯化氫）（乙炔純度轉化率例 乙炔純度99%，合成氣過量氯化氫7%，粗氯乙烯含乙炔0.5%

3、。轉化率=0.99-（1+0.07）0.0050.99100%=99.46%精餾收率精餾收率是衡量精餾裝置尾氣排空損失，也即估計裝置總收得率的指標，其簡化計算式為：%100-1-尾氣含氯乙烯粗氯乙烯純度尾氣含氯乙烯粗氯乙烯純度精餾收率 例 粗氯乙烯純度85%，尾氣含氯乙烯15%96.89%100.150-185. 0.150-85. 0精餾收率管道直徑的估算 式中*d管道直徑，m；*V通過管道的流體流量，m3/h ;*通過管道的流體常用速度，m/s3600785.0Vd常用常用（m /s)m /s)液態(tài)氯乙烯密度計算式2式中 d液態(tài)密度，g/ml t溫度，原料氣含水問題 氣體分壓定律：由幾種氣

4、體組成的氣體混合物，其混合氣體的總壓力等于各個氣體分壓之和，而各個氣體的分壓力等于混合氣總壓力乘以氣體的摩爾數(shù)（也即體積分數(shù)）。 乙炔和氯化氫為原料氣的混合氣，假設分子配比是1:1.05，混合氣含水為（重量）0.02%，不計其他惰性氣體，則水的體積含量：%58.3%10002.0%10014.32/981802.0%10018/02.014.32/9818/02.01 1. .7 79 9式中18-水的分子量32.14-乙炔和氯化氫按分子比折算的平均分子量從式中可見體積分數(shù)比質量分數(shù)高約1.79倍。合成反應溫度不同溫度下，反應動力學常數(shù)K(表征反應的快慢程度）如下 因此，提高反應溫度，有利于加

5、快氯乙烯合成反應，獲得較高的轉化率，但過高的溫度易使氯化汞催化劑吸附的氯化高汞升華而隨氣流帶走，降低氯化汞催化劑的使用壽命如圖給出了10克氯化汞催化劑試樣在不同溫度下由氮氣流帶走的升華氯化高汞的數(shù)量轉化器中的反應溫度分布特點 轉化器反應溫度的分布，是與該固定床氣相反應的特性相關的 合成反應一般是在內徑為50mm的列管式轉化器內進行的。雖然列管外的傳熱介質為沸騰狀態(tài)的水，給熱系數(shù)較大，但列管內的氣相反應是在熱導率小的固相活性炭上進行的，給熱系數(shù)很小。也就是說，反應的熱量很不容易傳遞出來，使反應溫度沿著列管橫截面存在一個徑向分布，管中心部分溫度為最高。此外，一般生產上為控制床層反應溫度，在總長度3

6、000mm列管內分布1012部分，分別用多點熱電偶測其各部分溫度，這樣其沿列管長度也存在一個軸向分布，把每臺轉化器中最高的溫度點成為熱點，如下圖所示。 該溫度差分布曲線形狀依氯化汞催化劑使用時間而變。 前期剛裝上新氯化汞催化劑活性高，反應集中在列管上端的1、2點（曲線1），即熱點在氯化汞催化劑上層。此階段要做好限制熱點下移速度，提高催化劑使用壽命。故乙炔流量只能限制在50100m3/h,否則反應過于激烈，易使溫度超過180，甚至出現(xiàn)250300高溫，有“燒壞”氯化汞催化劑及轉化器的危險。 中期（5001000h以后，如曲線2），是氯化汞催化劑最佳的時期，反應帶較寬，乙炔流量達最高值，此時，反應

7、溫度實際上取決于乙炔流量。 后期（30004000h以后，如曲線3），是催化劑的“衰老”期，反應溫度較前兩個時期低，溫度分布平坦，氯化汞催化劑活性下降，增加乙炔流量也不能提高溫度，轉化率下降，此時就需要翻換觸媒，或暫時減小流量待處理。氯化汞催化劑 氯化汞催化劑及催化理論 催化劑是一種能改變化學反應速度，而本身的組成、質量和化學性質在反應前后保持不變的物質，也不能改變化學反應的平衡（即反應的深度），即反應是可逆時，催化劑對兩個相反方向的反應速度具有相同的效力。如果反應能加快反應速度，叫做正催化劑；反之則叫做負催化劑。催化劑具有選擇性，不同的化學反應需要不同的催化劑。每一種催化劑必須在一個適合的溫

8、度范圍內，才能發(fā)揮出最大催化效力。在氯乙烯生產中，HgCl2催化劑由于反應物種的某些雜質（如CO、H2S)存在，可以使催化劑中毒，使催化活性降低或完全失去活性。 乙炔與氯化氫氣相合成氯乙烯的反應在100180溫度范圍內，無氯化汞催化劑存在時的反應速度幾乎為零，而當有少量的升汞吸附于活性炭上的氯化汞催化劑存在時，反映過程就大大被加速。氯化汞催化劑的存在改變了反應的機理和反應所需要的活化能，達到加速反應效果。因為氯化汞催化劑并不參與到反應產物中，而只是因升華和中毒引起一定損失，一般來說每公斤上述氯化汞催化劑，可以合成1000千克以上的氯乙烯單體。 催化劑所以能加快反應速度，是由于催化劑能降低反應的

9、活化能。關于催化劑的催化理論有三種說法: 1.中間產物理論，認為催化劑可以改變反應經過的途徑，有中間物生成，從而降低反應的活化能。 2.催化劑吸附理論，認為催化劑可以先吸附反應物分子，并與反應物生成不穩(wěn)定的活化配合物，消弱了反應物分子內的化學鍵，降低了反應的活化能。 3.催化劑對反應物分子吸附，使催化劑表面的反應物分子濃度增加，增多了反應物分子碰撞次數(shù)，從而加快了反應速度。升汞和活性炭的催化機理 純的升汞對合成反應并無催化作用，純的活性炭也只有較低的催化活性，而當升汞吸附于活性炭表面后即具有很強的催化性。是什么原因造成這樣的結果，有人通過實驗得出以下現(xiàn)象： 1.升汞吸附于活性炭后的催化劑，對乙

10、炔的吸附量在100140以上時反而增大，且依乙炔分壓和含汞量的增加，這種傾向越顯著。 2.升汞吸附于活性炭后，其升華速度比粉末來的小，也比吸附于硅膠等載體上來的小。 3.活性炭的內表面存在活性基團。 4.對于同類元素的氯化物都具有一定的催化性，但HgCl2遠高于其他。 因此，升汞和活性炭制成的氯化汞催化劑，在乙炔與氯化氫氣相加成反應中的作用機理，應歸之于升汞、活性炭及乙炔、氯化氫的電子結構，即與它們的接受電子或給予電子的能力有關。 升汞又叫氯化高汞，它在常溫下是白色的結晶粉末，分子式是HgCl2，分子量271.52，相對密度5.44，熔點276，升華點302，在此溫度下固態(tài)升汞可以直接升華成蒸

11、汽，純的升汞蒸汽壓依溫度而急劇升高。升汞在水中有一定溶解度且隨溫度升高而增加，這與甘汞（又稱氯化亞汞，分子式Hg2Cl2）不同，甘汞幾乎不溶于水。當水中加入鹽酸時，升汞變得容易溶解。升汞溶液具有酸性的反應，它能強烈的腐蝕鋼鐵和銅等金屬，發(fā)生氧化還原反應而析出汞 3Hg2+2Fe2Fe3+3Hg抽換觸媒操作1. 關閉轉化器進出口閥門并堵好盲板，再關閉熱水進出口閥。2. 充氮氣排氣處理合格，經分析含氯乙烯0.4%，轉化器內溫度降到50以下。3. 操作人員應穿戴好勞動防護用品。4. 拆下轉化器的熱電偶和大蓋。5. 打開水環(huán)泵閥和水閥，盤車數(shù)轉后啟動水環(huán)泵。（即開抽觸媒系統(tǒng)）。6. 用高壓橡膠管套鋼管

12、，根據(jù)情況抽出轉化器內全部或部分觸媒，以降低阻力或更換新觸媒。7. 凡因轉化器泄漏而抽換觸媒時，抽完觸媒后應放下底蓋。找出泄漏部分，采取有效措施，若需動火，按要求辦理動火。泄漏部分修復后參照有關規(guī)定試壓試漏驗收，驗收合格方可投用。8. 轉化器如需動火必須嚴格進行處理，轉化器單獨排氮，經分析含氯乙烯0.4%，乙炔99.9%）和純度波動小的優(yōu)點。2.幾乎不含惰性氣體，減少氯乙烯精餾尾氣的處理量，提高了精餾的收率。3.產品氯化氫可借脫吸塔的蒸出壓力輸送可省去動力泵輸送缺點1.電極石墨的質量不穩(wěn)定，特別是存在較粗的空隙，在制造塊孔式換熱器設備時，易造成流體“短路”或滲漏。2.再沸器等經受高溫的設備和管

13、道的法蘭墊床材料不能適應石墨設備熱脹冷縮的變化，從而造成鹽酸滲漏。影響脫吸塔出口氯化氫壓力的因素 鹽酸脫析系統(tǒng)送出的氯化氫壓力，也就是脫吸塔鹽酸蒸發(fā)的蒸汽壓力，其主要與再沸器加熱蒸汽壓力、脫吸塔液面和進塔噴淋酸量等參數(shù)有關。 1.再沸器蒸汽壓力和進塔噴淋酸量，兩者應相適應，否則蒸汽壓力過高時，使塔頂氣相出口溫度過高，而壓力過低則使塔頂氣相出口溫度過低。一般蒸汽壓力在0.2MPa左右。為減少再沸器的熱脹冷縮引起的滲漏，通入加熱蒸汽不宜太快，開車升溫到80時間盡量控制長些。當塔底溢流酸濃度超過21%時，可適當增加蒸汽壓力每次增加以0.01MPa為宜。 2.脫吸塔液面，宜控制在再沸器氣-液混合物出口

14、附近，高于或低于此范圍，不僅影響再沸器內稀酸的循環(huán)，降低再沸器加熱效率和塔的生產能力，且會造成系統(tǒng)操作不穩(wěn)定、調節(jié)頻繁。此外，液面太高還會使稀酸浸沒塔內部分填料，使解析段上移；液面太低會使氣體自塔底溢流酸管夾帶出去。 解析塔出口氯化氫壓力控制指標，是根據(jù)氯乙烯裝置的系統(tǒng)阻力決定的。合成系統(tǒng)要求壓力穩(wěn)定而少波動，因此就要求保持再沸器蒸汽壓力、進塔的噴淋酸量和塔底液面控制穩(wěn)定。 脫吸塔塔頂?shù)臍庀喑隹跍囟鹊目刂品秶?脫吸塔氣相出口溫度，直接反應了脫吸塔的操作狀況同時影響到氣相帶出的水分含量和氯化氫冷卻器的冷凝酸量。 當進入塔的酸濃度一定時，1.該溫度過高，會造成解析段上移；一旦該溫度超過進塔酸的沸點時，將使部分解析段移出脫吸塔，實質上降低了進塔酸的濃度，使再沸器耗熱量和冷卻器耗冷量增大。2.該溫度過低時，會造成解析段下移，填料層不能充分利用，造成解析效率低，塔底排除稀酸濃度偏高，降低了生產能力。氯化氫含水處理原理 脫吸塔出來的氯化氫中的水分被氯化氫吸收后呈35%左右的鹽酸酸霧。氯化氫的含水量取