本發(fā)明涉及一種粗品氯乙烯生產(chǎn)聚氯乙烯的工藝，屬于高分子材料科學與工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯，簡稱PVC，是由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合而成的熱塑性樹脂，是氯乙烯的均聚物，物理外觀為白色粉末，無毒、無臭，其化學穩(wěn)定性很高，具有良好的可塑性。聚氯乙烯樹脂是五大通用樹脂中用量最大的品種，廣泛應用于建筑、汽車、高鐵、船舶、航空航天和國防軍工等諸多領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中具有非常重要的地位。聚氯乙烯的制備方法包括電石乙炔法和石油乙烯氧氯化法，我國由于受“貧油“現(xiàn)狀的限制，主要以電石乙炔法為主。
電石乙炔法制備氯乙烯主要是電石先與水生成乙炔氣，乙炔氣再與氯化氫在轉(zhuǎn)化器內(nèi)加成反應生成粗氯乙烯(VCM)，粗氯乙烯經(jīng)脫汞、酸回收、堿洗、壓縮、精餾后，再聚合得到聚氯乙烯。其中在氯乙烯轉(zhuǎn)化合成聚氯乙烯環(huán)節(jié)，乙炔與氯化氫在轉(zhuǎn)化器中完成氯乙烯的合成，其轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的熱量通過轉(zhuǎn)化器殼層熱水帶走，匯入熱水槽后產(chǎn)生汽化，不僅造成了熱量的浪費，同時由于匯入的熱水溫度過高使熱水槽過量蒸發(fā)，從而大大增加了熱水槽脫鹽水的補水量。同時在氯乙烯聚合反應工段中，精制的氯乙烯單體要與熱脫鹽水混合后才能進入聚合釜中進行聚合反應，目前冷脫鹽水都是經(jīng)過蒸汽加熱后與氯乙烯單體混合，冷脫鹽水的加熱耗費了大量蒸汽，導致能耗的提高；而常規(guī)工藝中為了降低能耗聚合釜的冷卻一直都采用35℃的循環(huán)水來進行冷卻，但在溫度炎熱的夏、秋季節(jié)，該冷卻介質(zhì)的降溫效果并不好，反而延長了聚合釜內(nèi)的聚合反應時間，降低了產(chǎn)量。并且常規(guī)工藝在VCM壓縮工段，壓縮設(shè)備普遍采用的都是活塞式壓縮機，使用該設(shè)備具有以下缺點：1、長時間運行后容易造成氯乙烯氣體的泄漏；2、維修量大，壓縮時間長，效率低；3、維修費高，運行成本高；4、帶油重，易進入精餾系統(tǒng)堵塞換熱器；5、自動化程度低，安全風險大。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種粗品氯乙烯生產(chǎn)聚氯乙烯的工藝，它合理利用了氯乙烯的轉(zhuǎn)化熱量，節(jié)能降耗；壓縮設(shè)備選用螺桿壓縮機，自動化程度高，能耗低；根據(jù)溫度不同合理選擇聚合釜的冷卻介質(zhì)，縮短了聚合釜的聚合反應時間，提升了產(chǎn)量，增加了效益。
為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為采用一種粗品氯乙烯生產(chǎn)高分子材料聚氯乙烯的工藝，它包括乙炔氣體與與氯化氫氣體在轉(zhuǎn)化器內(nèi)加成反應生成粗氯乙烯氣體的粗制工段，粗氯乙烯氣體經(jīng)脫汞、回收酸、堿洗、壓縮、精餾后得到精氯乙烯氣體的精制工段，以及精氯乙烯氣體進入聚合釜內(nèi)發(fā)生聚合反應得到聚氯乙烯的聚合工段，其特征在于：
所述粗制工段中，第一冷卻水進入轉(zhuǎn)化器殼層吸收乙炔氣體與氯化氫氣體反應生成的熱量后得到第一熱水，第一熱水經(jīng)換熱器交換熱量后得到第二冷卻水，第二冷卻水進入蒸汽吸收塔上部吸收轉(zhuǎn)化器熱水槽蒸發(fā)的熱量后自流入轉(zhuǎn)化器熱水槽作為輔助轉(zhuǎn)化器內(nèi)反應的熱源；
所述精制工段中，粗氯乙烯氣體的壓縮設(shè)備選用螺桿壓縮機；
所述聚合工段中，冷脫鹽水與粗制工段換熱器內(nèi)的第一熱水進行熱交換形成熱脫鹽水進入聚合用熱水槽中儲存以供精氯乙烯氣體在聚合釜內(nèi)聚合使用；聚合釜的冷卻介質(zhì)包括循環(huán)水和7℃的冷凍水。
具體為，當生產(chǎn)環(huán)境溫度高于30℃時，所述聚合工段中冷卻聚合釜的冷卻介質(zhì)采用7℃的冷凍水，當生產(chǎn)環(huán)境溫度低于30℃時，所述聚合工段中冷卻聚合釜的冷卻介質(zhì)采用循環(huán)水。
循環(huán)水來自于廠區(qū)泵房，由泵房抽取河水經(jīng)過雜質(zhì)處理、殺菌、消毒后，用循環(huán)水泵送入聚合工段冷卻聚合釜，循環(huán)回水將聚合釜熱量帶走后，回到?jīng)鏊?jīng)過塔上風機冷卻降溫后，再用循環(huán)水泵送入聚合釜進行冷卻作用，達到循環(huán)利用的效果。循環(huán)水的上水壓力為0.45MPa，回水壓力為0.12MPa。冷凍水為用冷凍機將循環(huán)水降溫得到，冷凍水冷卻聚合釜后回水返回冷凍機重新降溫后再次送入聚合釜冷卻，達到循環(huán)利用的效果。冷凍水的上水壓力為0.45MPa，回水壓力為0.12MPa。
進一步的，所述冷脫鹽水經(jīng)換熱器加熱后的溫度為85℃。
進一步的，所述聚合釜的處理能力為每釜處理氯乙烯單體25～30噸，冷脫鹽水用量為30～32噸/釜。
進一步的，所述換熱器為板式換熱器，其換熱面積選擇為100m2。
進一步的，所述聚合用熱水槽與換熱器之間處于循環(huán)狀態(tài)，具體為聚合用熱水槽的出水口連接有熱水泵，熱水泵出水口連接換熱器熱水進口，冷脫鹽水從換熱器冷水進口進入，這樣可以不斷的將熱水打循環(huán)升溫以維持熱水槽的溫度。進一步的，所述熱水泵的類型為單級雙吸泵，具有流量大、能耗低的優(yōu)點。
進一步的，所述換熱器還可用于氯堿工業(yè)中的一次鹽水制備階段中為其提供熱量，綜合利用換熱器的熱量，避免多余熱量的浪費。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在氯乙烯制備環(huán)節(jié)將轉(zhuǎn)化器殼層熱水的熱量經(jīng)換熱器用于其它需要使用熱量的工序后，熱水進入蒸汽吸收塔上部以吸收熱水槽閃蒸的蒸汽后自流入熱水槽，這樣既保證了熱水槽的溫度符合轉(zhuǎn)化工藝的溫度要求(90～100℃)，也避免了熱水槽的過量蒸發(fā)，同時換熱器的熱量用于加熱冷脫鹽水為聚合釜提供熱脫鹽水，避免了現(xiàn)有技術(shù)中蒸汽加熱造成的能源浪費，從而達到節(jié)能降耗的目的；粗氯乙烯的壓縮設(shè)備選用螺桿壓縮機，與傳統(tǒng)活塞式壓縮機相比，在生產(chǎn)過程中能達到維修量小、自動化程度高的運行效果，無需人員值守，壓縮機人員可抽調(diào)到其它工段使用，降低人力資源，同時在運行過程中氯乙烯氣體不會發(fā)生泄漏現(xiàn)象，現(xiàn)場環(huán)境達到了改善，達到環(huán)保要求，以及不會將油帶入精餾系統(tǒng)影響換熱從而降低能耗；聚合工段中根據(jù)工作環(huán)境溫度的改變選擇聚合釜的冷卻介質(zhì)，在溫度較低的冬、春兩季，具體為工作環(huán)境溫度低于30℃時，聚合工段中冷卻聚合釜的冷卻介質(zhì)采用循環(huán)水即可達到冷卻效果，當在溫度較高的夏、秋兩季時，具體為生產(chǎn)環(huán)境溫度高于30℃時，聚合釜的冷卻介質(zhì)采用7℃的冷凍水，雖然用冷凍機來制備7℃的冷凍水會消耗一定的能源，但是用冷凍水替代循環(huán)水冷卻聚合釜不僅縮短了聚合釜的冷卻時間也加速了聚合反應，提高了產(chǎn)量，能耗比降低。使用冷凍水冷卻聚合釜，能在單位時間內(nèi)帶走更多的聚合反應產(chǎn)生的熱量，讓單體氯乙烯聚合成高分子聚氯乙烯的反應更為快速的向右進行，成為聚合反應更為強勁的推動力，與循環(huán)水相比更有助于在單位時間內(nèi)提高聚合反應的反應速率。
綜上所述，本發(fā)明工藝方法設(shè)計簡單合理，有效利用了氯乙烯的轉(zhuǎn)化熱量，節(jié)能降耗；壓縮設(shè)備選用螺桿壓縮機，自動化程度高，能耗低；根據(jù)溫度不同合理選擇聚合釜的冷卻介質(zhì)，縮短了聚合釜的聚合反應時間，提升了產(chǎn)量，增加了效益。
附圖說明
圖1為本發(fā)明工藝流程的示意圖。
圖例說明：
1、轉(zhuǎn)化器；2、除汞器；3、水洗塔；4、堿洗塔；5、精餾裝置；6、聚合釜；7.離心機；8、干燥器；101、換熱器；102、蒸汽吸收塔；103、轉(zhuǎn)化器熱水槽；601、聚合用熱水槽；602、熱水泵。
具體實施方式
為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
參見圖1，本發(fā)明提供了一種粗品氯乙烯生產(chǎn)聚氯乙烯的工藝，包括乙炔氣體與氯化氫氣體在轉(zhuǎn)化器內(nèi)加成反應生成粗氯乙烯氣體的粗制工段，粗氯乙烯氣體經(jīng)脫汞、回收酸、堿洗、壓縮、精餾后得到精氯乙烯氣體的精制工段，以及精氯乙烯氣體進入聚合釜內(nèi)發(fā)生聚合反應得到聚氯乙烯的聚合工段，具體為乙炔氣體與氯化氫氣體在轉(zhuǎn)化器1內(nèi)加成反應生成粗氯乙烯氣體，粗氯乙烯氣體依次經(jīng)除汞器2脫汞、水洗塔3回收酸、堿洗塔4堿洗和精餾裝置5壓縮、精餾后得到精氯乙烯氣體，然后精氯乙烯氣體進入聚合釜6內(nèi)發(fā)生聚合反應得到聚氯乙烯單體，經(jīng)離心機7分離、干燥器8干燥后得到成品聚氯乙烯，本發(fā)明的特點是在于粗制工段中將從轉(zhuǎn)化器1殼層出來的熱水送入換熱器101交換熱量后進入蒸汽吸收塔102上部吸收轉(zhuǎn)化器熱水槽103蒸發(fā)的熱量后自流入轉(zhuǎn)化器熱水槽103，這樣既保證了熱水槽的溫度符合轉(zhuǎn)化工藝的溫度要求(90～100℃)，也避免了熱水槽的過量蒸發(fā)，從而達到節(jié)能降耗的目的；精制工段中，粗氯乙烯氣體的壓縮設(shè)備選用螺桿壓縮機；同時聚合工段使用的冷脫鹽水經(jīng)換熱器101加熱后進入聚合用熱水槽601中儲存以供精氯乙烯氣體在聚合釜6內(nèi)聚合使用，避免了現(xiàn)有技術(shù)中蒸汽加熱造成的能源浪費。而聚合釜6的冷卻介質(zhì)選用循環(huán)水和7℃的冷凍水，具體為，當生產(chǎn)環(huán)境溫度高于30℃時，所述聚合工段中冷卻聚合釜的冷卻介質(zhì)采用7℃的冷凍水，當生產(chǎn)環(huán)境溫度低于30℃時，所述聚合工段中冷卻聚合釜的冷卻介質(zhì)采用循環(huán)水。進一步的，上述冷脫鹽水經(jīng)換熱器101加熱后的溫度為85℃。
進一步的，所述聚合釜6的處理能力為每釜處理氯乙烯單體25～30噸，冷脫鹽水用量為30～32噸/釜。
進一步的，所述換熱器101為板式換熱器，其換熱面積選擇為100m2。
進一步的，所述聚合用熱水槽601與換熱器101之間處于循環(huán)狀態(tài)，具體為聚合用熱水槽601的出水口連接有熱水泵602，熱水泵602出水口連接換熱器101的熱水進口，冷脫鹽水從換熱器101的冷水進口進入，這樣可以不斷的將熱水打循環(huán)升溫以維持熱水槽的溫度。進一步的，所述熱水泵602的類型為單級雙吸泵，具備流量大、能耗低的優(yōu)點。
進一步的，所述換熱器101還可用于氯堿工業(yè)中的一次鹽水制備階段中為其提供熱量，綜合利用換熱器的熱量，避免多余熱量的浪費。
下面以具體實施例來對本發(fā)明進行說明，其中每個實施例中聚合釜的處理能力為每釜處理氯乙烯單體25～30噸，冷脫鹽水用量為30～32噸/釜：
實施例1：
一種粗品氯乙烯制備聚氯乙烯的工藝，包括以下工段：
(1)粗制工段：乙炔氣體與氯化氫氣體在轉(zhuǎn)化器內(nèi)加成反應生成粗氯乙烯氣體，轉(zhuǎn)化器殼層內(nèi)吸收反應熱量后的的熱水全部返回熱水槽作為轉(zhuǎn)化器的熱源提供，導致熱水槽過量蒸發(fā)，每24h需向熱水槽補充熱脫鹽水10～15升才能保證轉(zhuǎn)化器反應的正常進行；
(2)精制工段：粗氯乙烯氣體經(jīng)脫汞、回收酸、堿洗、壓縮、精餾后得到精氯乙烯氣體，壓縮設(shè)備為活塞式壓縮機；
(3)聚合工段：精氯乙烯氣體進入聚合釜內(nèi)發(fā)生聚合反應得到聚氯乙烯，冷脫鹽水的加熱采用0.4MPa蒸汽加熱，30℃冷脫鹽水加熱為85℃熱脫鹽水，每臺聚合釜蒸汽量的消耗為460kg/h。
實施例2：
一種粗品氯乙烯制備聚氯乙烯的工藝，包括以下工段：
(1)粗制工段：乙炔氣體與氯化氫氣體在轉(zhuǎn)化器內(nèi)加成反應生成粗氯乙烯氣體，轉(zhuǎn)化器殼層內(nèi)吸收反應熱量后的的熱水經(jīng)換熱器交換熱量后進入蒸汽吸收塔上部吸收轉(zhuǎn)化器熱水槽蒸發(fā)的熱量后自流入轉(zhuǎn)化器熱水槽，既保證了熱水槽的溫度符合轉(zhuǎn)化工藝的溫度要求(90～100℃)，也避免了熱水槽的過量蒸發(fā)，無需向熱水槽補充脫鹽水也保證了轉(zhuǎn)化器內(nèi)反應的正常進行，換熱器交換熱水的熱量用于下述聚合工段冷脫鹽水的加熱；
(2)精制工段：粗氯乙烯氣體經(jīng)脫汞、回收酸、堿洗、壓縮、精餾后得到精氯乙烯氣體，壓縮設(shè)備為螺桿壓縮機；
(3)聚合工段：精氯乙烯氣體進入聚合釜內(nèi)發(fā)生聚合反應得到聚氯乙烯，冷脫鹽水的加熱利用粗制工段中換熱器交換熱水的熱量，經(jīng)換熱器換熱后的熱脫鹽水溫度可達到85℃，符合聚合反應的要求，這樣每臺聚合釜可節(jié)約蒸汽消耗460kg/h。
實施例3：
一種粗品氯乙烯制備聚氯乙烯的工藝，包括以下工段：
(1)粗制工段：乙炔氣體與氯化氫氣體在轉(zhuǎn)化器內(nèi)加成反應生成粗氯乙烯氣體，轉(zhuǎn)化器殼層內(nèi)吸收反應熱量后的的熱水經(jīng)換熱器交換熱量后進入蒸汽吸收塔上部吸收轉(zhuǎn)化器熱水槽蒸發(fā)的熱量后自流入轉(zhuǎn)化器熱水槽；
(2)精制工段：粗氯乙烯氣體經(jīng)脫汞、回收酸、堿洗、壓縮、精餾后得到精氯乙烯氣體，壓縮設(shè)備為螺桿壓縮機；
(3)聚合工段：精氯乙烯氣體進入聚合釜內(nèi)發(fā)生聚合反應得到聚氯乙烯，冷脫鹽水的加熱利用粗制工段中換熱器交換熱水的熱量，聚合釜的冷卻介質(zhì)為循環(huán)水，年平均下來，每臺聚合釜完成聚合反應的平均用時為6小時，聚氯乙烯的產(chǎn)量為平均16釜/天。
實施例4：
一種粗品氯乙烯制備聚氯乙烯的工藝，包括以下工段：
(1)粗制工段：乙炔氣體與氯化氫氣體在轉(zhuǎn)化器內(nèi)加成反應生成粗氯乙烯氣體，轉(zhuǎn)化器殼層內(nèi)吸收反應熱量后的的熱水經(jīng)換熱器交換熱量后進入蒸汽吸收塔上部吸收轉(zhuǎn)化器熱水槽蒸發(fā)的熱量后自流入轉(zhuǎn)化器熱水槽；
(2)精制工段：粗氯乙烯氣體經(jīng)脫汞、回收酸、堿洗、壓縮、精餾后得到精氯乙烯氣體，壓縮設(shè)備為螺桿壓縮機；
(3)聚合工段：精氯乙烯氣體進入聚合釜內(nèi)發(fā)生聚合反應得到聚氯乙烯，冷脫鹽水的加熱利用粗制工段中換熱器交換熱水的熱量，聚合釜的冷卻介質(zhì)為循環(huán)水和7℃的冷凍水。夏、秋兩季聚合釜的冷卻介質(zhì)采用7℃的冷凍水，冬、春兩季聚合釜的冷卻介質(zhì)采用循環(huán)水。年平均下來，每臺聚合釜完成聚合反應的平均用時為4.5小時，聚氯乙烯產(chǎn)量為20釜/天。
實施例5：
一種粗品氯乙烯制備聚氯乙烯的工藝，包括以下工段：
(1)粗制工段：乙炔氣體與氯化氫氣體在轉(zhuǎn)化器內(nèi)加成反應生成粗氯乙烯氣體，轉(zhuǎn)化器殼層內(nèi)吸收反應熱量后的的熱水經(jīng)換熱器交換熱量后進入蒸汽吸收塔上部吸收轉(zhuǎn)化器熱水槽蒸發(fā)的熱量后自流入轉(zhuǎn)化器熱水槽；
(2)精制工段：粗氯乙烯氣體經(jīng)脫汞、回收酸、堿洗、壓縮、精餾后得到精氯乙烯氣體，壓縮設(shè)備為螺桿壓縮機；
(3)聚合工段：精氯乙烯氣體進入聚合釜內(nèi)發(fā)生聚合反應得到聚氯乙烯，冷脫鹽水的加熱利用粗制工段中換熱器交換熱水的熱量，聚合釜的冷卻介質(zhì)為循環(huán)水和7℃的冷凍水。夏、秋兩季聚合釜的冷卻介質(zhì)采用7℃的冷凍水，冬、春兩季聚合釜的冷卻介質(zhì)采用循環(huán)水。
常規(guī)生產(chǎn)工藝，上述三個工段配備轉(zhuǎn)化熱水泵10臺(ISR200-150-400H＝45mQ＝400m3/h配套電機90KW/h，正常情況下6開4備)用于將轉(zhuǎn)化熱水送往需要廢熱的工序，每年按照8000小時的用電量考慮，全年產(chǎn)生用電量為90*0.8*6*8000＝345萬度/年。而本發(fā)明將10臺轉(zhuǎn)化熱水泵改為配備兩臺單級雙吸泵(H＝25～30m、Q＝1400m3/h配套電機132KW/h)來輸送轉(zhuǎn)化熱水去需要廢熱的工序，相比傳統(tǒng)工藝流量更大，電耗更低，每年按照8000小時的用電量考慮，全年產(chǎn)生用電量為132×0.8×2×8000＝169萬度/年，與傳統(tǒng)配置相比每年可節(jié)約用電176萬度，同時由于大流量的單級雙吸泵致使循環(huán)量更大，對轉(zhuǎn)化效率也有提升。
綜上，本發(fā)明工藝方法設(shè)計簡單合理，有效利用了氯乙烯的轉(zhuǎn)化熱量，節(jié)能降耗；壓縮設(shè)備選用螺桿壓縮機，自動化程度高，能耗低；根據(jù)溫度不同合理選擇聚合釜的冷卻介質(zhì)，縮短了聚合釜的聚合反應時間，提升了產(chǎn)量，增加了效益。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應視為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護范圍應當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。