氯乙烯生产工艺过程优化的研究

发表时间：2020-09-08T06:11:30.365Z 来源：《防护工程》2020年14期 作者： 罗玉萍

[导读] 随着科学技术的发展，PVC的生产质量要求也在逐渐提高，其生产技术也越来越复杂，突出了氯乙烯生产的安全性会严重影响生产企业的发展。

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摘要：随着科学技术的发展，PVC的生产质量要求也在逐渐提高，其生产技术也越来越复杂，突出了氯乙烯生产的安全性会严重影响生产企业的发展。对电石法氯乙烯工艺进行简单介绍，分析了氯乙烯生产过程中存在的主要问题，研究了氯乙烯生产过程的优化控制，对提高氯乙烯生产质量具有一定的理论指导意义。 关键词：氯乙烯；工艺原理；工艺过程优化； 前言

目前我国的氯乙烯生产设备与发达国家相比来说差距还很大，大多数生产设备必须手动操作，自动化程度较低，甚至在某些生产过程中也必须依靠经验进行，生产技术和生产设备严重阻碍了长期发展和经济社会效益。因此，加快氯乙烯生产工艺的优化和改造已成为一个紧迫而重要的问题。

一、氯乙烯生产工艺简述

使用电石乙炔法合成工艺，将电石水解精制后的乙炔气和氯化氢合成氯乙烯。乙炔与氯化氢按一定比例经过混合器混合后，经过一级和二级石墨冷却器冷却，依靠重力作用，除去大部分水分，再经过含有氟硅油的玻璃棉过滤捕集少量径粒很小的酸雾，得到含水分

≤600×10-6混合气后，依次进入石墨预热器，加热到70～90℃后进入转化器中反应。转化器列管内装有以活性炭为载体的氯化汞催化剂，合成反应热通过转化器列管间的循环热水排出，粗氯乙烯气体经过除汞器，除去大部分的汞后，进入合成器、冷却器冷却后依次进入泡沫脱酸塔、水洗塔、碱洗塔脱除未参加反应的氯化氢等气体后进入气柜。粗制的氯乙烯气体经过压缩机压缩后，经过全凝器冷却，进入水分离器，由低沸塔进料泵，打入低沸塔除去乙炔气体和氮气等气体，再经过高沸塔分离出二氯乙烷，精馏后的氯乙烯储存在单体储槽中。 二、氯乙烯生产过程存在的主要问题 1.乙炔生产过程对温度和压力控制

在乙炔发生器中，电石与水发生化学反应生成乙炔。在这个过程中，水解碳化钙会产生大量的热量，造成发生器中温度逐渐上升，从而使得整个发生器的压力也随之增大。传统的处理方法是通过调节振荡器的电流来控制整个反应器的压力，以减少碳化物的数量。然而，在实践方面，由于电石的加入量相对而言比较稳定，在理论上是可行的，但是在实践中也存在一定的。现阶段，为了保障容器内的压力始终处于合理的范围，大部分是采用在后续工段进行气柜的安装。然而气柜的占地面积不小，后期维护占用费用太高，还有就是气柜本身也存在爆炸危险。 2.氯气和氢气的配比

氯与氢的比例是生产的当务之急，是生产过程中的重要因素之一。一方面涉及到氯化氢的生产安全问题，另一方面直接和氯乙烯的最终产量及纯度有直接关系。在现阶段，氯和氢气的进口量仍受人工控制，火焰的颜色是由经验观察到的，再对这两种气体的进口量进行调整，这样误差较大会对安全构成严重威胁。 3．氯化氢和乙炔的配比控制

氯乙烯转化的环节在理论上分析，应当控制氯化氢和乙炔的比例始终为1：1，然而在具体生产过程中为保证反应朝着正方向进行，所以比例调节为1．05：1，假如控制存在不当操作，触媒就会由于过量乙炔而产生中毒情况，而氯化氢超出范围，会对生产设备产生腐蚀作用，而且也加大后续工艺的负担。 4.氯乙烯转化温度及压力控制

对于氯乙烯的加工，反应温度范围必须在130%到180%之间。如果温度低于130摄氏度，化学反应是不完整的，导致资源的大量浪费，如果温度过高，氯化汞催化剂就会变得有毒，失去效力。这种控制变频器温度的方法有助于稳定氯乙烯的生产，提高经济效益。在实际应用中，为了克服转炉出口压力不稳定对精馏过程的不利影响，采用了气罐设备。然而，如前所述，气柜的存在带来了严重的安全问题。 5.精馏阶段控制

单体生产精馏丁序包括低沸塔及高沸塔，精馏环节整体而言比较复杂而又多变，要对精馏阶段进行准确的控制，这是一个相当复杂的系统。在这个阶段，生产线本身使用单路控制设备，生产过程数据参数分离，自动控制与手动控制相结合。但是整个蒸馏塔是一个完整的系统，不同的数据参数之间有一定的耦合，会相互作用和分离，所以参数的控制不是最优的。 三、氯乙烯生产工艺优化控制 1.氯乙烯生产过程 生产流程如图：

（1）乙炔生产阶段的控制要求:控制发生器内多余的水，发生器温度在80 ~ 90e之间，发生器压力在3.3 ~ 15.0 kpa之间，水平在1/2 ~ 2/3之间。为了保证生产的顺利进行，压缩机出口(70-98kpa)和总体压力(3.3 kpa)的振荡器电流和压力链被使用。氯化氢合成阶段的控制要求如下:单个炉内压差小于13.3 kpa，泵浦压力在VCM中大于0.4 mpa。

（2）氯乙烯转化阶段要达到的控制要求为：转化器反应温度必须在130～180e，使转化顺利进行。为了使反应向正反应方向进行，氯化氢与乙炔的流量比为(1．05～1．I0)B1。同时，热水槽液面(1／2～2／3)、热水温度(9599e)也要达到控制要求。精馏决定着氯乙烯的纯度，此阶段的控制要求为：低沸塔塔顶压力(0．45～0．50MPa)、温度(33～38e)，低沸塔再沸器压力(0．45～0．50MPa)、温度(37～42e)，高沸塔塔顶压力(0．15～0．25MPa)、温度(15～20e)，高沸塔再沸器压力(0．2～0．3MPa)、温度(29～34e)。 2.氯乙烯生产控制系统的改造

（1）对于乙烯发生器形成阶段的压力和温度控制问题，我们要立即控制水流，使进入反应堆时产生的热量有效地流动，进而降低发生器内的温度，目的是为了使得塔内的温度和水流实现自动控制，以符合生产工艺的要求。建立乙炔发生器振动电流、压力和压缩机出口压力之间关系的数学模型，根据生产过程中各监测点的实时监测数据，通过数学模型计算和自动控制各变量之间的关系。

（2）根据操作人员多年的实践经验，对氯化氢合成过程中氯与氢的比例进行了控制，并根据反应机理建立了氢与氯的最佳分布模型。在不同的点上监测氢和氯的流量和压力，可以准确地计算出具体的数据，并保证反应的顺利进行。氯乙烯转化工序中乙炔和氯化氢配比的控制依靠操作技术员的实际工作经验，通过计算各监测点的氯化氢和乙炔的配比量，构建二者的最佳配比模型，并将压力和温度等参数引入进来，构建氯化氢、乙炔的流量，以及塔内的温度、压力等的补偿计算式，从而实现塔内自动控制和精确控制的目的。

（3）氯乙烯精馏阶段的先进控制系统组建专业团队，对精馏塔内各原料的数据进行研究，探讨其相互关系建立模型，进而构建多变量的氯乙烯

精馏生产控制系统，实现精确自动控制塔内参数，实现更优的控制。 3.优化控制方式

自动控制阀由PID控制，控制系统计算并适应实际变量。经过计算，PID值得到了合理的调节，通过提高控制阀的调节效率来提高工作效率。还使用了故障分析系统。在运行过程中出现故障时，系统会记录异常链路、时间、超量程值等数据。分析故障原因，及时消除故障。如果不解决问题，生产线就不能投入使用。设备发生故障时，系统自动提取故障信息并及时修复。故障排除后，报警装置处于待机状态，可用于保证生产安全。为了提高操作的安全性，与仪表工作人员一起设计了故障检测系统，使过程能够实时监控。在过去，氯乙烯生产过程中故障的诊断是基于人的判断，有许多无法控制的因素，问题不能及时发现，或者只有在出现问题时才会发现。根据反应原理和过程特点，合理建立和配置在线监控系统，快速预测事故相关问题。 结束语

综上所述，氯乙烯的生产过程是复杂的，涉及到一系列的化学反应变化，包括化学知识、动力学知识等。氯乙烯生产工艺的关键是控制温度和压力的变化，以保证氯乙烯单体生产的质量和纯度，最终提高氯乙烯的生产效率。 参考文献：

[1]李德柱，潘继先，韩东升，李娟．危险化学品生产过程中事故因素浅析[J]．山东化工．2007(01) [2]二乙基硫代磷酰氯生产过程中附产硫磺的处理方法[J]．化工科技市场．2010(01)

[3]邴涓林，黄志明.聚氯乙烯工艺技术[M].北京：化学工艺出版社，2008.

[4]郑石子，颜才南，胡志宏，等.聚氯乙烯生产与操作[M].2版，北京：燃料化学工业出版社，2007.