CN101792160A

CN101792160A - 一种纯碱和聚氯乙烯联合生产的方法

Info

Publication number: CN101792160A
Application number: CN201010005540A
Authority: CN
Inventors: 康仁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2010-08-04

Abstract

本发明公开了一种纯碱和聚氯乙烯联合生产的方法。对于氨碱法纯碱其工艺流程是利用纯碱废液生产的无水氯化钙生产氯化氢送到聚氯乙烯厂生产聚氯乙烯，聚氯乙烯厂的废电石渣和石灰窰窰气送纯碱厂使用。这样使对环境造成严重污染的三大废料变成了宝贵的原料。对于联碱法纯碱其工艺流程是，利用纯碱厂生产的氯化铵生产氯化氢送到聚氯乙烯厂生产聚氯乙烯。聚氯乙烯厂不需要建高能耗电解烧碱装置。按本工艺生产后，一个10万t/a的聚氯乙烯厂每年可减排SO₂300吨，减排CO₂20万吨。对于联碱法纯碱使用本工艺时，纯碱和聚氯乙烯可以异地建厂，这样就解决了远离纯碱厂的内地聚氯乙烯厂的氯化氢的供给问题，也解决了氯化铵的滞销问题。

Description

一种纯碱和聚氯乙烯联合生产的方法

技术领域：本发明属于化工领域，具体为纯碱和聚氯乙烯行业。

背景技术：

现在，纯碱(包括氨碱法和联碱法纯碱)和聚氯乙烯属于两个不同的化工行业。纯碱属于无机化工行业，聚氯乙烯属于有机化工行业，纯碱和聚氯乙烯从建厂到生产都是完全独立的，没有任何关联。

氨碱法纯碱以食盐(NaCl)和石灰石(Ca₂CO₃)为主要原料，在生产过程中排出大量废液。生产1吨纯碱排出废液10m³，废液中含氯化钙(CaCl₂)100g/L，含盐(NaCl)43-50g/L。这些废液造成了严重的环境污染，100多年来没有解决。(见图4)

联碱法纯碱以食盐、石灰石和氨为原料，生产纯碱和氯化铵两种产品，虽然不排出大量含有CaCl₂的废液，但是由于生成的氯化铵肥料市场销路不好，限制了联碱法纯碱的发展。(见图7)

电石法聚氯乙烯也是以食盐和石灰石为主要原料，在生产过程中排出大量的废电石渣，生产1吨聚氯乙烯排出含固量50％的电石渣2.5吨左右，电石渣主要成份为Ca(OH)₂。这些废渣只有少量被利用，大量的仍堆积成山，造成了严重的环境污染.还放出大量的CO₂温室气体。

为了生产聚氯乙烯还必须建高耗能的电解烧碱。

(见图5)

纯碱和聚氯乙烯使用的主要原料相同，因为各自独立，产生了严重污染。能否研究出一条合理的工艺路线，把纯碱和聚氯乙烯两种工艺有机的结合起来，从而彻底消灭严重污染，实现真正的循环经济。

发明内容：

本发明把纯碱和聚氯乙烯生产有机的结合起来，形成一个纯碱-聚氯乙烯联合生产工艺。

一、对于氨碱法纯碱厂：

1、从纯碱废液中制取无水氯化钙，用氯化钙制氯化氢。具体做法是：把热的浓硫酸加入反应器，加热到200℃左右，把粉碎了的无水氯化钙加入反应器，进一步加热到250℃左右，浓硫酸和氯化钙的重量比为10∶1左右，氯化钙和浓硫酸反应，生成硫酸钙，放出氯化氢气体，反应式如下：

CaCl₂+H₂SO₄＝CaSO₄+2HCl↑

用离心机将硫酸钙夹带的硫酸分离出来，浓硫酸返回反应器，硫酸钙送到建材厂使用。氯化氢送到聚氯乙烯厂制造聚氯乙烯。工艺流程请见图1、图2。

2、聚氯乙烯厂的废电石渣经研磨、解淅出残余乙炔后，调制成含活性氧化钙160滴度左右的石灰乳，送纯碱厂回收氨，反应式如下：

2NH₄Cl+Ca(OH)₂＝2NH₄OH+CaCl₂

CaCl₂成废液排出，进入下一个循环。请见图3

3、纯碱厂去掉石灰制造系统，所需二氧化碳由聚氯乙烯厂石灰窰窰气(含CO₂ 25％以上)供给。请见图1。

4、聚氯乙烯厂不需要建电解烧碱装置。请见图1。

5、经测算，从1万吨纯碱产生的废液中提取的二氯化钙生成的氯化氢可以生产1万吨聚氯乙烯，1万吨聚氯乙烯产生的废电石渣和窰气能够生产1万吨纯碱，物料基本平衡。

6、氨碱法纯碱和聚氯乙烯联合生产工艺流程见图1。

二、对联碱法纯碱厂：

1、联碱法纯碱厂不排出含有氯化钙的废液，而是联产氯化铵。利用氯化铵制氯化氢有多种方法，这里提出一种新方法。

将NH₄Cl送入外加热式转炉(1)中，加热到400℃左右，NH₄Cl分解为NH₃和HCl，分解的气体混合物进入吸收塔(2)，NH₃被从塔顶喷淋下来的浓H₂SO₄吸收，生成(NH₄)₂SO₄，(NH₄)₂SO₄经离心机(3)脱去夹带的浓H₂SO₄后，经干燥包装入库。浓H₂SO₄返回吸收塔。经浓H₂SO₄干燥的HCl从塔的上部出来送聚氯乙烯厂。(见图6、图9)

反应式如下：

NH₄Cl＝NH₃+HCl

2NH₃+H₂SO₄＝(NH₄)₂SO₄

2、聚氯乙烯厂不需要建电解烧碱装置。

3、经测算1吨NH₄Cl产生的HCl可制造1.16吨聚氯乙烯，并可附产1.2吨(NH₄)₂SO₄。

4、联碱法纯碱和聚氯乙烯联合生产工艺流程见图6

本发明的有益效果是：

1、解决了3项严重污染问题，变废为宝。

氨碱法纯碱废液和聚氧乙烯电石废渣的污染是化工行业多年来无法解决的对环境造成重大污染的老大难问题，本专利彻底解决了这一问题，把三种废料(纯碱废液、废电石渣、石灰窰窰气)变成宝贵的原料。

2、由于纯碱厂去掉石灰制造系统，聚氯乙烯厂去掉电解烧碱系统，建厂总投资可以减少20-30％。

3、由于不需要建电解烧碱系统，可以大大降低能耗，一个10万吨/年的聚氯乙烯厂全年可节电1.7亿/度，相当于发电厂减排300吨SO₂和13万吨CO₂。

由于聚氯乙烯厂的CO₂被纯碱厂利用，又大大减少CO₂的排放。一个10万吨/年的聚氯乙烯厂减排CO₂7万吨/年。

两项合计，一个10万吨/年聚氯乙烯厂全年可减排SO₂ 300吨，减排CO₂ 20万吨。

4、由于利用了纯碱废液，一个10万吨/年的氨碱法纯碱厂每年可回收盐4.5万吨，佔纯碱用盐量的30％左右。

5、聚氯乙烯的发展不再受烧碱发展的制约。按现在的工艺路线，要生产聚氯乙烯必须建烧碱厂。但是从产品市场需求方面考察，聚氯乙烯的市场是广阔的，而烧碱的市场是比较小的。据统计2009年烧碱产能将达到3000万吨/年，产能过剩近1000万吨/年。烧碱厂不能再建了，而聚氯乙烯还得发展。按照传统的聚氯乙烯生产工艺这个矛盾是无法解决的。按本发明工艺生产则很好的解决了这一难题。

6、氨碱法纯碱与聚氯乙烯联合生产，两厂必须建在一起。联碱法纯碱与聚氯乙烯联合生产，两厂可以异地建厂，这样就解决了远离纯碱厂的内地聚氯乙烯厂HCl的供给问题，也解决了氯化铵滞销问题，同时聚氯化乙烯厂还可以附产硫酸铵。

7、本工艺能否实行，关键在于硫酸的产量和价格。由于我国有色金属的发展和国际硫资源过剩，我国2009年硫酸产能已经超过7000万t/a，随之价格降至200-300元/t。据中国化工报载，2009年加拿大花库弗峰会研讨会上认定，全球硫资源供应量将由2008年的4800万吨增加至2017年的7000万吨。2017年全球硫资源将过剩1500万吨。全球硫磺与硫酸的供应过剩将持续10年以上。

由此可见，由于硫酸满足供应，且价格低廉，为本工艺的开发提供了很好的条件。

8、对于当地硫酸供应紧张的地区，聚氯乙烯厂可以进口廉价硫磺自建硫酸厂，硫磺燃烧产生的热能还可以发电。

附图说明：

图1为氨碱法纯碱和聚氯乙烯联合生产工艺流程图。

图2为利用纯碱废液生产氯化氢工艺流程图。

图3为利用电石渣调制纯碱厂使用的石灰乳的工艺流程图。

图4为氨碱法纯碱生产工艺流程图。

图5为聚氯乙烯生产工艺流程图。

图6为联碱法纯碱和聚氯乙烯联合生产工艺流图。

图7为联碱法纯碱生产工艺流程图。

图8为利用氯化钙生产氯化氢的反应器示意图。图中1为加热夹套，2为搅拌，3为绞龙。A为导热油进口，B为导热油出口，C为氯化氢气体出口，D为浓硫酸进口，E为无水氯化钙加入口。

图9为利用氯化铵生产氯化氢的工艺流程和主要设备图。图中1为转炉，2为吸收塔，3为离心机。A为氨和氯化氢混合气体入口，B为浓硫酸加入口，C为氯化氢气体出口，D为硫酸铵与浓硫酸混合物排出口。

具体实施方式：

一、氨碱法纯碱和聚氯乙烯联合生产

1、从纯碱废液中制取无水CaCl₂

纯碱废液经澄清，清液中含CaCl₂ 100g/L、NaCl 45g/L。将澄清液送蒸发罐蒸发到CaCl₂浓度达到40％左右时，NaCl结晶淅出。将NaCl用离心机分离出去，送回纯碱厂使用。将离心母液继续蒸发，当CaCl₂浓度达70％左右时，送到制片机制成片状二水氯化钙(CaCl₂·2H₂O)。见图2

将片状二水氯化钙在260-300℃温度下脱水，制得无水氯化钙，反应式如下：

CaCl₂·2H₂O＝CaCl₂+2H₂O

2、用无水CaCl₂制造HCl：

接照图8制造一台反应器，从D口加入1000kg热的浓硫酸，从A口将300℃的矿物导热油送进夹套(1)，从B口出去。导热油使硫酸升温至200℃左右，然后从E口加入100kg粉碎了的无水氯化钙，开动搅拌(2)，并继续升温到250℃，氯化钙和浓硫酸反应，生成了硫酸钙，从C口放出了氯化氢。反应式如下：

CaCl₂+H₂SO₄＝CaSO₄+2HCl↑

把生成的硫酸钙用绞龙(3)绞出送进离心机，脱去夹带的硫酸后送建材厂使用，硫酸返回反应器。氯化氢送聚氯乙烯厂。

正常生产后，浓硫酸和氯化钙连续加入反应器，反应器内硫酸和氯化钙的重量比为10∶1左右，反应器内物料保持在250℃左右。生成的硫酸钙也连续绞出，送离心机离心分离。(见图2、图8)

3、聚氯乙烯厂的废电石渣经研磨、解淅乙炔后，调制成含活性氧化钙160滴度的石灰乳，送纯碱厂回收氨。聚氯乙烯厂废石灰窰窰气(含CO₂25％以上)送纯碱厂使用。(见图1、图3)。

4、氨碱法纯碱和聚氯乙烯联合生产工艺流程见图1。

二、联碱法纯碱和聚氯乙烯联合生产

1、用氯化铵制造氯化氢：

首先按图9制造一台外加热式转炉(1)和一台吸收塔(2)，吸收塔内设多层喷咀。购置一台自动离心机(3)。

将NH₄Cl加入转炉(1)，并加热到400℃左右，NH₄Cl分解为NH₃和HCl，从A口将混合气体送入吸收塔(2)，从吸收塔B口送入浓硫酸并经喷咀喷出，与混合气体逆流相遇，浓H₂SO₄与NH₃气反应生成(NH₄)₂SO₄，被浓H₂SO₄干燥了的HCl从C口排出送聚氯乙烯厂。

(NH₄)₂SO₄从D口排出进入离心机(3)，脱去夹带的硫酸后，(NH₄)₂SO₄经干燥包装出厂。浓硫酸返回吸收塔重新使用。

反应式如下：

NH₄Cl＝NH₃↑+HCl↑

2NH₃+H₂SO₄＝(NH₄)₂SO₄

2、联碱法纯碱和聚氯乙烯联合生产工艺流程见图6。

Claims

1.一种纯碱和聚氯乙烯联合生产的方法，其特征在于：对于氨碱法纯碱厂其工艺流程为，利用纯碱废液生产的无水氯化钙与浓硫酸反应生产氯化氢，氯化氢送到聚氯乙烯厂生产聚氯乙烯；聚氯乙烯厂产生的废电石渣调制成含活性氧化钙160滴度左右的石灰乳送到纯碱厂回收氨；聚氢乙烯厂的废石灰窰窰气(含CO₂大于25％)送给纯碱厂生产重碱，纯碱厂和聚氯乙烯厂的三种污染严重的废料变成宝贵的原料；纯碱厂不需要建石灰系统，聚氯乙烯厂不需要建设电解烧碱装置。

2.一种纯碱和聚氯乙烯联合生产的方法，其特征在于：对于联碱法纯碱其工艺流程为，利用纯碱厂生产的氯化铵生产氯化氢，氯化氢送到聚氯乙烯厂生产聚氯乙烯；聚氯乙烯厂不需要建设电解烧碱装置。

3.根据权利要求1所述的一种纯碱和聚氯乙烯联合生产的方法，其特征在于：利用纯碱废液生产的无水氯化钙生产氯化氢的方法是，把热的浓硫酸加入反应器，加热到200℃左右，把粉碎了的无水氯化钙加入反应器，进一步加热到250℃左右，浓硫酸和氯化钙的重量比为10∶1左右，氯化钙和浓硫酸反应，生成了硫酸钙，放出了氯化氢气体，反应式如下：

CaCl₂+H₂SO₄＝CaSO₄+2HCl↑

4.根据权利要求2所述的一种纯碱和聚氯乙烯联合生产的方法，其特征在于：利用氯化氨生产氯化氢的方法是，把氯化铵送入外加热式转炉，加热到400℃左右，氯化氨分解为氨和氯化氢，分解的气体混合物进入吸收塔，氨被从塔顶喷淋下来的浓硫酸吸收，生成硫酸铵，经浓硫酸干燥了的氯化氢气体从塔的上部出来，反应式如下：

NH₄Cl＝NH₃↑+HCl↑

2NH₃+H₂SO₄＝(NH₄)₂SO₄