專利名稱：一種生產(chǎn)聚氯乙烯和鹽酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域。具體為有機(jī)化工領(lǐng)域(聚氯乙烯)和無機(jī)化工領(lǐng)域 (鹽酸)。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯(以下稱PVC)是一種通用性聚合物，可以配制出不同組分的產(chǎn)品， 這些產(chǎn)品具有廣闊的優(yōu)良的物理、化學(xué)、熱、光、電和其它性能?，F(xiàn)在PVC正 在和金屬、木材、皮革、橡膠、陶瓷、玻璃、紙張、紡織品等競爭，并且成功 地部分或大部分取代了他們。因此，PVC巿場十分廣闊。而制造PVC必須要有氯
化氫。由于PVC市場緊俏，用氯化氫制造的鹽酸市場也很緊張。
現(xiàn)在制造氯化氫的方法基本上只有一種——食鹽(NaCl)電解法。通過食 鹽電解，生產(chǎn)出燒堿(NaOH)、氯氣和氫氣，氯氣和氫氣合成了氯化氫。燒堿作 為商品出售，用氯化氫生產(chǎn)PVC和鹽酸。
這種工藝有四大缺點(diǎn)。其一是能耗高，生產(chǎn)l噸燒堿(包括0.6噸氯化氫) 需耗電3000度。其二是成本高，生產(chǎn)l噸燒堿(包括0.6噸氯化氫)制造成本 2000多元。其三是投資大，建一個(gè)20萬噸燒堿廠投資約8億元，其四是隨著 PVC生產(chǎn)能力的增加，燒堿市場要飽和或過剩。燒堿市場飽和過剩后，就不能再 建燒堿廠了，這就限制了 PVC的發(fā)展。PVC市場又非常廣闊，這個(gè)矛盾無法解決。
為了克服食鹽(NaCl)電解法制取氯化氫的缺點(diǎn)，為了解決上述矛盾，必 須探索研究一種新的制造氯化氫的工藝技術(shù)，大量地制造出廉價(jià)的氯化氫，滿 足制造PVC和鹽酸的需要。
本發(fā)明即采用一種新工藝生產(chǎn)氯化氫，進(jìn)一步生產(chǎn)PVC和鹽酸。

發(fā)明內(nèi)容
經(jīng)査閱文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)說明，某些易溶于水的氯化物(CaCl2、 NaCl等)的無水 物或濃溶液在加熱的條件下能與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鹽，放出氯 化氫(HC1)。
本發(fā)明的內(nèi)容是
(1) 將濃度為45%左右的氯化鈣溶液加熱到9(TC左右，送入用蒸汽加熱的 夾套反應(yīng)器，加入預(yù)熱的、略過量的濃硫酸，攪拌并維此溫度在90'C左右。氯 化鈣與濃硫酸反應(yīng)，生成硫酸鈣(CaS04)，放出氯化氫(HC1)，反應(yīng)式為
CaCl2+H2S04= CaS04 I +2HC1 t
HC1經(jīng)冷凝器將夾帶的水份和硫酸冷凝分離后送往PVC廠，生產(chǎn)PVC。
HC1也可以用水吸收制成鹽酸。
CaS(V沉淀(泥狀物)經(jīng)抽濾箱分離，成為石膏。
請(qǐng)見圖1。
(2) 將25%左右的氯化鈉(NaCl)溶液加熱到9(TC左右，送入用蒸汽加熱 的夾套反應(yīng)器，加入預(yù)熱的、略過量的濃硫酸，攪拌并維此溫度在9(TC左右。 氯化鈉與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉(Na2S04)，放出氯化氫(HC1)。反應(yīng)式為
2NaCl2+H2S04= Na2S04+2HCl t
HC1經(jīng)冷凝器將夾帶的水份和硫酸冷凝分離后送往PVC廠，生產(chǎn)PVC?；蛘?用水吸收HC1制成鹽酸。
Na2S(U圣蒸發(fā)、離心分離、干燥，制成元明粉。
請(qǐng)見圖2
本專利的有益效果是
1、 能耗低、成本低。本工藝為普通化工過程，能耗比高耗能的電解食鹽低的多。因付產(chǎn)CaS04和Na2S04均可利用，故HC1成本低。
2、 投資少。因不需要建燒堿廠，建設(shè)投資大大減少。
3、 在自然界NaCl儲(chǔ)量很大，除了湖鹽外，海水中含有49&的NaCl，可以 大量生產(chǎn)食鹽。CaCL可以從純堿(氨堿法)廢液中取得。生產(chǎn)1噸純堿可以產(chǎn) 生l噸CaCl2。全圓氨堿法純堿生產(chǎn)能力在800萬t/a左右，即每年有含CaCl2 800 萬噸的純堿廢液可以用來生產(chǎn)HC1，進(jìn)一步生產(chǎn)PVC和鹽酸。換言之，用本專利 可以大量生產(chǎn)PVC，這就解決了 PVC市場廣闊和燒堿市場有限的矛盾。
4、 由于用純堿廢液生產(chǎn)HC1，不但變廢為寶，而且把純堿廠100多年來 沒有解決的嚴(yán)重的環(huán)境污染問題徹底解決了 。
5、 可以實(shí)現(xiàn)純堿廠聯(lián)產(chǎn)PVC，降低了 PVC廠投資和能耗，解決了 PVC廠 幾十年來沒有解決的廢電石渣和石灰窯窯氣的環(huán)境污染問題。


圖l為用純堿廢液(含CaCia090生產(chǎn)氯化氫的方框流程圖。
圖2為用鹽(NaCl)生產(chǎn)氯化氫的方框流程圖。
圖3為利用PVC廠廢電石渣配制純堿用的石灰乳的方框流程圖。
圖4為純堿廠聯(lián)產(chǎn)PVC綜合利用廢液、廢渣、廢氣的方框流程圖。
圖5為純堿廠部分工藝流程方框圖。 '
圖6為PVC廠部分工藝流程方框圖。
具體實(shí)施方式
(一)
利用本專利可以實(shí)現(xiàn)純堿廠聯(lián)產(chǎn)PVC，既將廢液、廢渣、廢氣變廢為寶，也 解決了廢液、廢渣、廢氣嚴(yán)重污染環(huán)境的問題。
純堿生產(chǎn)中每產(chǎn)1噸純堿平均排出10M3廢液，廢液澄清液中含有10%CaCl2 和4-5％NaCl。 IOO多年來，這種廢液無法處理，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
請(qǐng)見圖5。
圖5為純堿廠部分工藝流程方框圖。雙線框內(nèi)即為排出的廢液。
PVC生產(chǎn)中也排出大量廢電石渣，生產(chǎn)1噸PVC有含固量50%的干渣3t左右。電石渣主要成份是Ca(OH) 2 。電石渣造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，幾十年來也沒有徹底解決。石灰窯產(chǎn)生的窯氣(含C02 25%左右)也污染了環(huán)境。
請(qǐng)見圖6。
圖6為PVC廠部分工藝流程方框圖。雙線框內(nèi)即為排出的電石渣和窯氣。 要實(shí)現(xiàn)純堿廠聯(lián)產(chǎn)PVC ，首先利用純堿廢液制造出合格的氯化氫(HC1)，請(qǐng)見圖1。
如圖1所示，純堿廢液經(jīng)澄清得到清液(含10% CaCl2、 4_5%NaCl)，清液 經(jīng)蒸發(fā)器蒸發(fā)，當(dāng)CaCL濃度達(dá)到45%左右時(shí)，NaCl淅出，用離心機(jī)將NaCl分離出去，送純堿廠使用。母液加熱到90℃左右送入帶攪拌的夾套反應(yīng)器，夾套內(nèi)通入蒸汽。將預(yù)熱了的、略過量的濃硫酸逐步加入反應(yīng)器，同時(shí)開啟攪拌機(jī)。反應(yīng)溫度保持在90℃左右。
將反應(yīng)生成的泥狀白色沉淀物硫酸鈣放入抽濾箱，分離出硫酸鈣(石膏)。
HC1從反應(yīng)器頂部抽出，通過冷凝器將夾帶的水份和硫酸冷凝下來，送回蒸發(fā)器。HC1氣送到PVC廠。也可以用水吸收HC1制成鹽酸。
其次，對(duì)電石渣作如下處理，請(qǐng)見圖3。
如圖3所示，電石渣(含Ca (OH) 2 20-30%)經(jīng)過濾器濾去粗碴，細(xì)渣經(jīng)研磨機(jī)進(jìn)一步研碎，使未水解的電石完全反應(yīng)，在乙炔解淅器中將乙炔解淅出來，經(jīng)冷凝器將水份冷凝下來，冷凝水返回研磨機(jī)，乙炔送往PVC廠。 解淅乙炔后的電石渣按純堿廠的要求調(diào)制成石灰乳送純堿廠。
這樣純堿廠就可以聯(lián)產(chǎn)PVC 了，請(qǐng)見圖4。
圖中虛線框內(nèi)是純堿工藝流程方框圖，點(diǎn)劃線內(nèi)是純堿和PVC共有的石灰 制造的工藝部分，其它為PVC工藝流程方框圖。
圖中雙線框內(nèi)為純堿排出的廢液(含CaCl2 10y。)和PVC排出的廢電石渣(含 Ca (OH) 2 20-50%)和窯氣(含C02 25%左右)
由圖4所示，由純堿廢液生成的HC1，供給PVC廠生產(chǎn)PVC。純堿廢液變成 制造PVC的重要原料。而PVC廠產(chǎn)生的廢電石渣經(jīng)處理后送到純堿廠回收氨， PVC廠的廢電石渣和石灰窯窯氣也成為純堿廠的原材料。
純堿廠聯(lián)產(chǎn)PVC有下述重要意義
-(1)變廢為寶，將廢液、廢電石渣和窯氣變成有用的原材料。徹底解決了 純堿廠一百多年來沒有解決的嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，也解決了 PVC廠電石渣和 窯氣的環(huán)境污染問題。還能回收鹽(回收鹽占純堿用鹽量的25%左右)。真正形 成了一個(gè)典型的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。
(2) 大大節(jié)省了PVC建廠投資因在純堿廠的基礎(chǔ)上聯(lián)合建設(shè)PVC廠，比 單獨(dú)建設(shè)PVC廠要少建一套電解燒堿裝置和石灰制造裝置，因此建設(shè)費(fèi)用減少 50%左右。
(3) 大大降低能耗，生產(chǎn)l噸電解燒堿(包括0.6tHCl)耗電3000度。純 堿廠聯(lián)建PVC廠后不需要建電解燒堿廠了 ，大大地降低了能耗。
(4) 純堿廠聯(lián)產(chǎn)PVC是一個(gè)節(jié)能減排，節(jié)能降耗的極好的工藝路線。
具體實(shí)施方式
(二)
在條件適宜的地方，也可以利用鹽(NaCl)制造氯化氫，進(jìn)一步制造PVC 和鹽酸。制造氯化氫的工藝過程請(qǐng)見圖2。
由圖2顯示，將鹽(NaCl)配制成25%左右的溶液，加熱到9(TC左右。將 鹽溶液打入用蒸汽加熱的帶攪拌的夾套反應(yīng)器，將預(yù)熱了的、略過量的濃硫酸 逐步加入反應(yīng)器，同時(shí)開啟攪拌機(jī)，反應(yīng)溫度保持在9(TC左右。
反應(yīng)完成后，反應(yīng)生成物硫酸鈉呈過飽和狀態(tài)，送入蒸發(fā)器進(jìn)一步脫水， 生成的結(jié)晶通過離心分離、氣流干燥，制成元明粉。離心機(jī)母液送回蒸發(fā)器繼 續(xù)蒸發(fā)。
HC1從反應(yīng)器頂部抽出，經(jīng)冷凝器將夾帶的水份和硫酸冷凝下來，冷凝液返 回去化鹽。HC1送往PVC廠制造PVC。 也可以用水吸收HC1，制成鹽酸。
權(quán)利要求
1、一種制造聚氯乙烯和鹽酸的方法，其特征在于氯化鈣或者氯化鈉的濃溶液與濃硫酸在加熱的條件下進(jìn)行反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鹽放出氯化氫，利用放出的氯化氫生產(chǎn)聚氯乙烯和鹽酸。
2、 根據(jù)權(quán)利1所述的一種制造聚氯乙烯和鹽酸的方法，其特征在于利用氯化鈣生產(chǎn)氯化氫時(shí)，是將預(yù)熱的略過量的濃硫酸加到溫度為9(TC左右含CaCl2 45%左右的氯化鈣溶液中，反應(yīng)溫度維此在9(TC左右，反應(yīng)生成硫酸鈣(石膏)， 放出氯化氫；其主要工藝流程為在反應(yīng)器中生成硫酸鈣和氯化氫，氯化氫經(jīng)冷凝器去掉夾帶的水份和硫酸后送聚氯乙烯廠，或者用水吸收制成鹽酸，硫酸 鈣經(jīng)抽濾脫水后成為石膏。
3、 根據(jù)權(quán)利1所述的一種制造聚氯乙烯和鹽酸的方法，其特征在于利用氯化鈉生產(chǎn)氯化氫時(shí)，是將預(yù)熱的略過量的濃硫酸加到溫度為90。C左右含 NaC125Q/。左右的鹽溶液中，反應(yīng)溫度維此在9(TC左右，反應(yīng)生成硫酸鈉，放出 氯化氫；其主要工藝流程為在反應(yīng)器中生成硫酸鈉和氯化氫，氯化氫經(jīng)冷凝 器去掉夾帶的水份和硫酸后送聚氯乙烯廠，或者用水吸收制成鹽酸，硫酸鈉經(jīng) 蒸發(fā)、離心分離、氣流干燥，制成元明粉。
4、根據(jù)權(quán)利1所述的一種制造聚氯乙烯和鹽酸的方法，其特征在于因 為純堿廠(氨堿法)排出的廢液中含有10。/o的CaCl2，可以利用廢液中的CaCl2 生產(chǎn)氯化氫，實(shí)現(xiàn)純堿廠聯(lián)產(chǎn)聚氯乙烯，純堿廠的廢液成為聚氯乙烯廠的重要 原料，聚氯乙烯廠的廢電石渣和石灰窯窯氣成為純堿廠的原料;其主要工藝流程為純堿廢液經(jīng)澄清得到的清液(含CaCl2 10%， NaC14-5。/。)送蒸發(fā)器蒸發(fā)， 當(dāng)CaCl2濃度達(dá)到45y。左右時(shí)，將淅出的NaCl離心分離后返回純堿廠使用，離 心母液經(jīng)加熱器加熱到9(TC左右送入反應(yīng)器，并加入預(yù)熱的略過量的濃硫酸，反應(yīng)生成的氯化氫經(jīng)冷凝器脫除夾帶的水份和硫酸后送聚氯乙烯廠；聚氯乙烯廠的廢電石渣[主要含Ca (OH) 2]經(jīng)過濾去掉粗渣，細(xì)渣經(jīng)研磨、水解去掉殘 留的乙炔，制成石灰乳送純堿廠，聚氯乙烯廠排走的石灰窯窯氣(含C02 25% 左右)也成為純堿廠的原料，這樣就形成一個(gè)典型的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制造聚氯乙烯和鹽酸的方法。其技術(shù)方案是使氯化鈣或者氯化鈉的濃溶液與濃硫酸在加熱的條件下進(jìn)行反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鹽，放出氯化氫，利用放出的氯化氫生產(chǎn)聚氯乙烯和鹽酸。根據(jù)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)純堿廠(氨堿法)聯(lián)產(chǎn)聚氯乙烯。利用純堿廠排出的廢液(含CaCl₂10％)生產(chǎn)氯化氫，供給聚氯乙烯廠生產(chǎn)聚氯乙烯。而聚氯乙烯廠排出的廢電石渣可以配制成石灰乳供純堿廠使用，聚氯乙烯廠排出的石灰窯窯氣也為純堿廠利用。這樣不但變廢為寶，而且解決了兩廠嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。這是一個(gè)節(jié)能減排、節(jié)能降耗的極好的工藝路線，也是一個(gè)典型的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。
文檔編號(hào)C01B7/01GK101200285SQ200710194509
公開日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月19日
發(fā)明者仁 康 申請(qǐng)人:仁 康