1、氯碱生产工艺内蒙古宜化化工股份有限公司目 录2. 电石工艺3. 烧碱工艺4. VCM工艺5. PVC工艺1. 前言1. 前言前 言 、氯碱工业氯碱工业以盐为原料，电解工业盐水制成烧碱、盐酸、氯气、氢气，氯气进一步制成以聚氯乙烯为代表的多种耗氯产品，目前我国生产 200多种耗氯产品，主要品种 70多个。 氯碱工业是国民经济的重要组成部分，是基础化工原材料的生产供应行业，其碱、氯、酸等产品广泛地应用于建材、化工、冶金、造纸、纺织、石油等工业，在整个国家工业体系中占据着十分重要的基础性地位。 前 言 、中国氯碱产能，世界第一。前 言工业盐 电解 氯气烧碱氢气HClC2H2转化 C2H3Cl聚合PVC
2、电石法或乙烯法电石或 乙烯 、主要生产过程前 言 、主要产品1. 碳化钙（俗名电石）化学式 ： CaC2 ， 相对 分子量： 64.1 。纯的碳化钙几乎是无色透明的晶体，不溶于任何溶媒中。在 18 时相对密度为 2.22，化学纯的碳化钙只能在实验室中，用加热的金属钙和纯碳使其直接化合的方法而制得。我们通常所说的电石是指工业碳化钙而言。它是由生石灰和碳素原料制得。电石中除了含大部分碳化钙外，还含有少部分杂质，这些杂质都是从原料中的杂质转移过来的。电石的外观为各种颜色的块状体，其颜色随碳化钙的含量不同而不同，有灰色的、棕黄色的或黑色的，含碳化钙较高时则呈紫色。若电石的新断面暴露在潮湿的空气中，则因
3、吸收了空气中的水分而使断面失去光泽变成灰白色。电石的相对密度决定于 CaC2含量。且随着碳化钙的含量减少，则相对密度增加。电石的熔点也随碳化钙的含量改变而改变，纯碳化钙的熔点为 2300 ，工业碳化钙的含量一般为 80左右，其熔点常在 2000 左右。工业碳化钙有两个最低熔点，第一个是相当于含碳化钙 69与含氧化钙 31的混合物，第二点是相当于含碳化钙 35.6与氧化钙 64.4的混合物。前 言1. 碳化钙（俗名电石）电石能导电，其导电性与电石纯度有关，碳化钙含量越高，导电性能越好；反之越差。当 CaC2含量下降到 70 65%之间时，其导电性能达到最低值，通常比电阻约 120000 /cm3
4、。 CaC2含量为 94%时，通常比电阻为450 /cm3。电石的导电性也与温度有关，温度越高，导电性则越好。在无水的条件下，电石在氢气流中加热至 2200 以上时，有相当量的乙炔和金属钙生成 (CaC2+H2=Ca+C2H2)。干燥的氧气在高温下氧化碳化钙而生成碳酸钙 (CaC2+O2=CaCO3+CO)。粉状电石与氮气在加热条件下反应生成氰氨化钙（ CaC2+N2=CaCN2+C）。除此之外，氯、溴、硫、氨、磷、氯化氢和乙醇等等物质在一定条件下均能与电石发生化学反应，生成相应的化学物质。前 言2. 氢氧化钠（俗名烧碱、火碱、苛性钠）化学式 ： NaOH， 相对 分子量： 40。纯的无水氢氧
5、化钠为白色不透明的固体，质脆易溶于水并放出大量的热，在空气中易潮解，且吸收 CO2生成碳酸氢钠和碳酸钠。熔点： 318.4, 沸点：1390 。相对密度（水 =1）为 2.12。氢氧化钠的水溶液为水白色或浅色不透明溶液，呈强碱性，有强烈的腐蚀性，它以灼伤的方式作用于人体组织，可溶解蛋白，形成碱性变性蛋白。对眼睛、皮肤有很强的腐蚀性作用。浓度越高、温度越高，腐蚀作用越强。化学性质：氢氧化钠是强碱，与酸发生剧烈反应，在潮湿空气中与锌、铝、锡、和铅金属生成可燃气体 H2。与湿气或水接触吸湿放出热量。烧碱在国民经济中有广泛应用，许多工业部门都需要烧碱。使用烧碱最多的部门是化学药品的制造，其次是造纸、炼
6、铝、炼钨、人造丝、人造棉和肥皂制造业。另外，在染料、塑料、药剂及有机中间体生产中，旧橡胶的再生中，制金属钠、水的电解以及无机盐生产中，制取硼砂、铬盐、锰酸盐、磷酸盐等，要使用大量的烧碱。前 言3. 氯气分子式： Cl2，分子量： 71。黄绿色带有刺激性气味的气体，属有毒气体。相对密度（空气 =1） 2.48，相对密度（水 =1） 1.47，沸点 -34.5 ，熔点 -101 ，饱和蒸气压 506.62kPa（10.3 ）；临界温度 144 ，临界压力 7.71MPa。本品略溶于水，易溶于碱液，遇水时有腐蚀性。氯气是一种有毒气体，它主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和盐酸
7、，对上呼吸道黏膜造成有害的影响：次氯酸使组织受到强烈的氧化；盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀，使呼吸道黏膜浮肿，大量分泌黏液，造成呼吸困难，所以氯气中毒的明显症状是发生剧烈的咳嗽。症状重时，会发生肺水肿，使循环作用困难而致死亡。由食道进入人体的氯气会使人恶心、呕吐、胸口疼痛和腹泻。氯气在生产区允许浓度 1mg/m3。前 言3. 氯气化学性质：化学性质非常活跃 ,除惰性气体外 ,几乎可以与各种元素直接化合。氯也能和许多化合物起反应，在自然界以游离状态存在的氯是极少的，大多数以无机化合物形式存在。（ 1）氯气与水反应在常温下，氯气微溶于水，生成少量的盐酸和次氯酸。Cl2+H2O HClO+HCl（ 2）氯
8、气与各种金属反应生成氯化物2Fe+3Cl2 点燃 2FeCl3(棕色的烟 ) 在有水存在时，金属氯化物会水解生成盐酸，加速管道腐蚀，所以氯气在干燥之前不能使用铁质材料。（ 3）氯气与氢气反应氢气在氯气中燃烧或受到光照生成氯化氢气体（ 4）氯气与碱溶液反应Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O前 言3. 氯气 用途：主要下游产品氯PVC建材氯苯系列农药医药 制冷剂 化妆品肥皂洗涤剂农药次氯酸钠氯化苄漂粉精氯乙酸光气 ECH 氯化橡胶 氯化高聚物洗涤剂消毒剂医药化妆品草甘磷汽车零件 油墨建材家具 橡胶弹性体涂料TDIMDI聚氨酯甘氨酸CMC食品环氧树脂合成甘油防冻液 电缆护套医药涂料香料
9、电子电气元件氯甲烷有机硅电线电缆薄膜 建材三氯氢硅 多晶硅 光伏能源甲烷氯化物氯代系列PCL3PO聚醚涂料粘结剂前 言4. 氢气分子式： H2，分子量： 2。无色无臭气体。工业用本品纯度：工业 98.0%，高纯 99.999%。熔点：-259.2 ，沸点： -252.8 ，饱和蒸气压： 13.3kPa（ -257.9 ）。化学性质：氢气是可燃性气体，与空气或氯气均可形成易燃和易爆的混合物，其与空气混合爆炸极限为 4.1% 74.1%（体积 %）；与氯气混合的爆炸极限为 5 87.5% （体积 %）；氢氧混合物中，氢的爆炸极限为 4.5 95%（体积 %）。用途：石油精炼、电子、食品、化工生产、
10、航天等行业前 言5. 乙炔分子式： C2H2，分子量： 26。纯乙炔为无色无味的易燃、有毒气体。而电石制的乙炔因混有硫化氢、磷化氢、砷化氢 ,而带有特殊的臭味。乙炔的沸点： -83.6 ，熔点（ 118.656kPa）： -80.8 。乙炔在易燃易爆性能上和氢气很相似，在空气中爆炸极限 2.3%-72.3%（体积 %）。在液态和固态下或在气态和一定压力下有猛烈爆炸的危险，受热、震动、电火花等因素都可以引发爆炸，因此不能在加压液化后贮存或运输。乙炔微溶于水，易溶于乙醇、苯、丙酮等有机溶剂。在 15 和 1.5MPa时，乙炔在丙酮中的溶解度为 237g/L，溶液是稳定的。因此，工业上是在装满石棉等
11、多孔物质的钢桶或钢罐中，使多孔物质吸收丙酮后将乙炔压入，以便贮存和运输。化学性质：由于乙炔分子中的三键结构，乙炔气体具有很活泼的化学性质，它可以和氢气、氯气、氯化氢、水等进行加成反应，还能在适当条件下发生二聚、三聚和四聚作用。此外，乙炔还能进行一系列有机反应。因此，以乙炔为基础可以制取各种塑料、橡胶和纤维的有机原料，如氯乙烯、乙醛、醋酸乙烯、丙烯腈、氯丁二烯等。前 言6. 氯乙烯氯乙烯简称 VC，液氯乙烯简称 VCM。分子式： C2H3Cl，分子量： 62.5。无色、易液化、具有醚样气味气体，熔点： -159.8 ，沸点： -13.4，临界温度 142 ，临界压力 5.22MPa。相对密度（水
12、 =1）： 0.91，相对蒸气密度（空气 =1）： 2.15。与空气混合爆炸下限： 3.6%，爆炸上限： 31.0%。本品微溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮等多数有机溶剂。本品用作塑料原料及用于有机合成，也用作冷冻剂等。本品车间空气中最高容许浓度（ MAC）我国为30mg/m3。前 言7. 聚氯乙烯氯乙烯通过链式聚合反应生成聚氯乙烯 (PVC)。聚氯乙烯是应用最广泛的热塑性高分子材料之一，是我国第一大通用型合成树脂材料。由于具有优异的难燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、综合机械性、制品透明性、电绝缘性及比较容易加工等特点，目前， PVC已经成为应用领域最为广泛的塑料品种之一，在工业、建筑、农业、日常生活
13、、包装、电力、公用事业等领域均有广泛应用。前 言 、宜化氯碱内蒙古化工股份有限公司 PVC新工程于 2010年 4月投产，目前拥有年产 29万吨烧碱的离子膜烧碱装置和年产 36万吨 PVC的电石法 PVC生产装置。目前 宜化集团生产 PVC的子公司还有股份公司 （ 2003年投产，年产烧碱 10万吨、 PVC12万吨）、 楚星公司 （ 2007年投产，年产烧碱 6万吨、PVC10万吨）、 青海宜化 (2011年 4月投产，年产烧碱 30万吨、 PVC30万吨 ) 。并且， 新疆宜化 总规划年产 120万吨 PVC， 2012年将投产一期 30万吨 PVC。前 言 、内蒙宜化物料流程简图石灰石粗
14、乙炔气生石灰炭材高压电弧精乙炔气精煤气粗煤气焦炭精盐水氢气氯气直流电工业盐电石32碱气烧窑脱水、合成、净化造气炉化盐、精制 、 效蒸发 效蒸发粗 VC气液氯氯化氢洗涤干燥发生器冷凝精馏甲酸钠料液VCM浆料聚合电石炉尾气PVC脱硫脱碳 合成反应器炭粉甲酸钠离心干燥甲酸钠尾气兰炭碳球碳成型整流变交流电电解槽变换CO2 H2洗涤冷却48碱 片碱提氢高纯酸清净二合一炉工业酸降膜吸收器粗 VC气干燥废次钠破碎液氯冰机次钠汽提回收电石炉电石工艺 炭材干燥岗位任务： 将含水较高的焦炭、兰炭送入干燥机，与沸腾炉来的热风换热，除去焦材中的水份，再通过筛分入仓供后工段使用。工艺流程：干燥机布袋除尘器沸腾炉日料仓筛
15、分原料仓旋风除尘器炭材放空筛分、破碎 皮带 皮带皮带电石工艺 炭材干燥炭材干燥外景电石工艺 炭材干燥回转窑电石工艺简介 炭材干燥回转窑电石工艺 气烧窑装置原理：气体燃料石灰竖窑的装置原理是把具有一定粒度的石灰石从窑的上部加入，由于重力的作用，物料自上而下移动，煅烧好的石灰由窑 底卸出，燃料气及其燃烧所需的空气从窑的中部喷入窑内。竖窑中物料与气体相对流动，物料自上落下，气体自下而上，所以它是一个逆流式的热交换装置。石灰石经加热达 812 便会发生分解，放出 CO2， 生成石灰。900 1250 CaCO3 CaO + CO2 -42.5 kcal电石工艺 气烧窑石灰石料场上料斜桥电石工艺 气烧窑
16、气烧窑外景电石工艺 电石炉反应原理：氧化钙与碳素原料在电石炉内凭借电流通过电极产生的电弧热和电阻热在 1800 2200 的高温下反应而生成碳化钙，其反应方程式如下： CaO+3C=CaC2+CO 111.3千卡副反应CaC2=Ca + 2C 14.5千卡CaCO3=CaO + CO2 42.5千卡CO2 + C=2CO 39.2千卡H2O +C=CO + H2 39.6千卡Ca(OH)2= CaO + H2O 26千卡Ca2SiO4=2CaO + SiO2 29千卡SiO2 + 2C=Si + 2CO 137千卡Fe2O3 + 3C=2Fe + 3CO 108千卡Al2O3 + 3C=2Al + 3CO 291千卡MgO + C=Mg + CO 116千卡电石工艺 电石炉工艺流程：炭材 日料仓密闭型链式输送机粗气风机增压风机石灰 日料仓净气风机一、二级旋风冷却除尘器出锅料仓布袋过滤器配料站环形加料机电石炉电石炉尾气熔融电石电石冷破车间尾气灰渣回收利用尾气尾气尾气尾气气烧窑或 甲酸钠脱硫灰渣电石工艺 电石炉出锅电石工艺 电石冷破车间电石工艺 电石尾气回收装置电石工艺 电石炉外景
