CN104004119B - 一种聚氯乙烯清洁闭环生产设备及其方法 - Google Patents

一种聚氯乙烯清洁闭环生产设备及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚氯乙烯清洁闭环生产系统及其方法，包括：氯气吸收装置、烧碱装置、氢氧化镁装置、氧化镁装置；电石装置、乙炔装置、VCM装置、PVC装置、C‑PVC装置、E‑PVC装置、水泥装置，所述氯气吸收装置、烧碱装置、氢氧化镁装置、氧化镁装置顺序连接，前一装置的产物为下一装置的原料；所述电石装置、乙炔装置、VCM装置、PVC装置、C‑PVC装置、E‑PVC装置也顺序连接，前一装置的产物为下一装置的原料；所述乙炔装置产出的电石渣可废物利用作为生产水泥的原料。本发明实现"资源→生产→产品→消费→废弃物再资源化→生产→产品→消费"的聚氯乙烯清洁闭环生产，带动氯、钠、煤、石灰石等多种资源综合开发，构筑完整的循环经济产业链。

Description

一种聚氯乙烯清洁闭环生产设备及其方法
技术领域
本发明属于化工产品的资源综合利用领域，特别是涉及一种聚氯乙烯一体化项目的资源综合利用生产设备及方法。
背景技术
聚氯乙烯是大宗基础化工原料之一，塑料加工中占有相当大的比重，在国民经济中占有重要的地位。特别是建材业“以塑代木”、“以塑代钢”的政策导向，促进了我国对聚氯乙烯需求旺盛。目前，聚氯乙烯已被广泛应用于工业、交通、建筑、包装、电子、医疗卫生等行业。聚氯乙烯树脂作为氯碱工业最大的有机耗氯产品，对氯碱工业的发展及其碱、氯平衡都具有极其重要的作用。我国已成为世界上最大的聚氯乙烯生产国，随着聚氯乙烯产能的不断增加，原材料、能源消耗呈直线上升趋势，从而加剧了资源和能源的紧缺及环境污染的严重态势。
为了缓解聚氯乙烯市场供应与能源、资源紧缺、环境污染、生态保护之间的矛盾，世界各国都在研究各种高效、环保、经济的资源化综合利用生产方法。以资源节约、实现环境友好和可持续发展为特征的循环经济模式受到世界各国的关注并纷纷采取相应的举措以增强经济可持续发展的能力。
发明内容
发明目的：本发明的目的就是针对现有聚氯乙烯工程项目的缺陷，形成"资源→生产→产品→消费→废弃物再资源化→生产→产品→消费"的聚氯乙烯清洁闭环生产设备及方法。该生产设备及方法注重各产业之间循环式组合，通过产业链的大循环，从根本上实现资源综合利用。同时，加强产业内部的小循环，通过实施清洁生产和资源的循环利用，实现废渣的零排放。
技术方案：本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
一种聚氯乙烯清洁闭环生产设备，包括：氯气吸收装置、烧碱装置、氢氧化镁装置、氧化镁装置；电石装置、乙炔装置、氯乙烯(VCM)装置、PVC装置、氯化聚氯乙烯(C-PVC)装置、E-PVC装置、水泥装置，其特征是，所述氯气吸收装置、烧碱装置、氢氧化镁装置、氧化镁装置顺序连接，前一装置的产物为下一装置的原料；所述电石装置、乙炔装置、氯乙烯(VCM)装置、PVC装置、氯化聚氯乙烯(C-PVC)装置、E-PVC装置也顺序连接，前一装置的产物为下一装置的原料；所述水泥装置连接所述乙炔装置，所述乙炔装置产出的电石渣可废物利用作为生产水泥的原料。
所述烧碱装置以固体原盐为原料，采用离子膜电解技术生产32％烧碱溶液、氯气(Cl2)和氢气(H2)；产出的Cl2、H2经净化处理、压缩燃烧生成氯化氢气体(HCl)；32％的烧碱溶液部分经浓缩后制成烧碱成品，另一部分送往后续氢氧化镁装置作原料，和六水氯化镁发生反应生成氢氧化镁(Mg(OH)2)，其副产物氯化钠(NaCl)循环利用，将做为烧碱装置盐水主要来源；生成的Mg(OH)2经过干燥后部分作为产品对外销售，部分进入经煅烧生成高纯度氧化镁(MgO)；
所述烧碱装置生产的Cl2、H2经处理及压缩，采用二合一副产蒸汽的合成炉生产氯化氢供后续VCM装置合成VCM用；采用三合一合成炉生产盐酸供烧碱装置内自用；采用低压液化法生产液氯进行装置负荷调节，同时生产部分汽化氯供氯化聚氯乙烯(C-PVC)装置作原料；采用多效逆流降膜蒸发技术碱蒸发及固碱蒸发技术生产片碱；
如前所述的来自烧碱装置的32％氢氧化钠液碱做为Mg(OH)2的原料，和六水氯化镁发生反应生成Mg(OH)2，其副产物NaCl将做为烧碱装置原料主要来源，可同时实现NaOH的综合利用和副产物NaCl的循环利用；生成的氢氧化镁经过干燥后一部分作为产品对外销售，一部分进入氧化镁装置经煅烧生成MgO；
所述电石装置中，原料焦炭与石灰按一定的比例加入，反应生成电石(CaC2)；
CaC2送往后续的乙炔装置，其产生的尾气用作炭材烘干和石灰窑的燃料，实现了炉气综合利用；电石装置的粉尘分类收集，并定期送至后续的水泥装置用作原料或燃料；将所述乙炔装置的电石渣、热电厂排出的粉煤灰和炉渣、粘土等为原料，送至水泥装置生产水泥；
来自电石装置生成的CaC2经破碎后，粒度合格(3-5mm)的CaC2与水在乙炔发生器发生反应，产生乙炔气(C2H2)和电石渣；水分在10％以下的电石渣被运送至出料仓，最后被送至水泥厂作原料；发生器产生的C2H2经洗涤、冷却后送气柜贮存；洗涤水经澄清、冷却处理后重复使用，作为发生原料用水及洗涤用水；从气柜存储的乙炔气经压缩机进行压缩再经碱、酸洗涤清除杂质后，送至氯乙烯(VCM)装置；
来自所述乙炔装置经干燥处理的C2H2气和来自烧碱装置的HCl气体在后续的VCM装置内混合后反应生成VCM；反应过程中放出的热量，通过冷剂庚烷汽化移热；来自反应器的合成气经净化、压缩、冷凝、精馏，得到氯乙烯成品；精馏尾气采用变压吸附技术回收尾气中的VCM、C2H2和H2等，降低了原料和动力消耗，有利于环境保护，尾气达标；
所述S-PVC(悬浮法聚氯乙烯)的制备过程：部分来自VCM装置的VCM做为原料，在PVC装置悬浮聚合生成聚氯乙烯树脂；聚合浆料再经汽提、离心干燥、成品S-PVC粉料送到产品料仓和包装料仓；
所述C-PVC是PVC经氯化得到的一个改性产品，来自S-PVC工序的PVC树脂进入流化床反应器内经氯化的树脂经脱出氯气和氯化氢气体后输送至C-PVC料仓，进行包装、贮存；
所述E-PVC(种子微悬浮法糊状聚氯乙烯)的制备过程为：另一部分来自VCM装置的氯乙烯单体做为原料在E-PVC装置采用微悬浮种子工艺技术生产E-PVC产品；
将所述乙炔装置的电石渣、热电厂排出的粉煤灰和炉渣、粘土等为原料，送至水泥装置生产水泥；其中的电石渣、粉煤灰及炉渣是废物利用，不但降低生产成本、形成了循环经济，还彻底消除因电石渣排放对环境的污染；本项目采用预热预分解窑新型干法生产，利用窑头窑尾废气余热生产蒸汽，回收热能，减少热量损失；在降低废气温度的同时，大颗粒的粉尘降落，从而降低了进入窑尾除尘器的废气含尘量，延长了除尘器的使用寿命。
一种聚氯乙烯清洁闭环生产方法，以盐湖废盐、石灰石、炭材为原料，以电石为基础中间产物，以生产烧碱、聚氯乙烯为主线，实现原料到产品、废弃物再循环利用，其具体工艺包括：
1)所述烧碱装置以固体原盐为原料，采用离子膜电解技术生产32％烧碱溶液、氯气(Cl2)和氢气(H2)；产出的Cl2、H2经净化处理、压缩燃烧生成氯化氢气体(HCl)；32％的烧碱溶液部分经浓缩后制成烧碱成品，另一部分送往氢氧化镁装置作原料，和六水氯化镁发生反应生成氢氧化镁(Mg(OH)2)，其副产物氯化钠(NaCl)循环利用，将做为烧碱装置盐水主要来源；生成的Mg(OH)2经过干燥后部分作为产品对外销售，部分进入经煅烧生成高纯度氧化镁(MgO)；
2)所述烧碱装置生产的Cl2、H2经处理及压缩，采用二合一副产蒸汽的合成炉生产氯化氢供后续VCM装置合成VCM用；采用三合一合成炉生产盐酸供烧碱装置内自用；采用低压液化法生产液氯进行装置负荷调节，同时生产部分汽化氯供氯化聚氯乙烯(C-PVC)装置作原料；采用多效逆流降膜蒸发技术碱蒸发及固碱蒸发技术生产片碱；
3)如前所述的来自烧碱装置的32％氢氧化钠液碱做为Mg(OH)2的原料，和六水氯化镁发生反应生成Mg(OH)2，其副产物NaCl将做为烧碱装置原料主要来源，可同时实现NaOH的综合利用和副产物NaCl的循环利用；生成的氢氧化镁经过干燥后一部分作为产品对外销售，一部分进入氧化镁装置经煅烧生成MgO；
4)所述电石装置采用电热法，电能由变压器和导电系统经自焙电极输入炉内，原料焦炭与石灰按一定的比例加入电石生产炉内，在电阻电弧产生的高温(2000～2200℃)下熔融并反应生成电石(CaC2)；
5)CaC2送往乙炔装置，该装置采用密闭电石炉，电石炉产生的尾气用作炭材烘干和石灰窑的燃料，实现了炉气综合利用；电石装置的粉尘分类收集，并定期送至水泥装置用作原料或燃料；其中的电石渣、粉煤灰及炉渣是废物利用，不但降低生产成本、形成了循环经济，还彻底消除因电石渣排放对环境的污染；本项目采用预热预分解窑新型干法生产，利用窑头窑尾废气余热生产蒸汽，回收热能，减少热量损失；在降低废气温度的同时，大颗粒的粉尘降落，从而降低了进入窑尾除尘器的废气含尘量，延长了除尘器的使用寿命；
6)来自电石装置生成的CaC2经破碎后，粒度合格(3-5mm)的CaC2与水在乙炔发生器发生反应，产生乙炔气(C2H2)和电石渣；水分在10％以下的电石渣被运送至出料仓，最后被送至水泥厂作原料；发生器产生的C2H2经洗涤、冷却后送气柜贮存；洗涤水经澄清、冷却处理后重复使用，作为发生原料用水及洗涤用水；从气柜存储的乙炔气经压缩机进行压缩再经碱、酸洗涤清除杂质后，送至氯乙烯(VCM)装置；
7)来自所述乙炔装置经干燥处理的C2H2气和来自烧碱装置的HCl气体在VCM装置内按设定的比例(1:1～1.05)混合后，在氯化汞(HgCl2)催化剂存在下，反应生成VCM；反应过程中放出的热量，通过冷剂庚烷汽化移热；由于庚烷冷剂的气化潜热较大，容易控制反应温度，催化剂不易升华，催化剂消耗低；同时避免了国内传统工艺用水移热导致设备腐蚀的潜在危险，有效的防治催化剂结块，保证生产顺利稳定地运行；来自反应器的合成气经净化、压缩、冷凝、精馏，得到氯乙烯成品；精馏尾气采用变压吸附技术回收尾气中的VCM、C2H2和H2等，降低了原料和动力消耗，有利于环境保护，尾气达标；
8)所述S-PVC(悬浮法聚氯乙烯)的制备过程：部分来自VCM装置的VCM做为原料，在PVC装置采用悬浮聚合工艺技术，脱盐水为悬浮介质，在分散剂、引发剂等化学品存在下，VCM在聚合釜内悬浮聚合生成聚氯乙烯树脂。聚合浆料再经汽提、离心干燥、成品S-PVC粉料送到产品料仓和包装料仓；
9)所述C-PVC是PVC经氯化得到的一个改性产品，氯含量通常比PVC高10％以上；C-PVC的制备采用光氯化法，来自S-PVC工序的PVC树脂进入流化床反应器内并通入干燥的氯气，在紫外线辐射下进行氯化，经氯化的树脂经脱出氯气和氯化氢气体后输送至C-PVC料仓，进行包装、贮存；本装置采用气固相氯化法生产C-PVC专利技术，S-PVC粉末脱氧和脱水后送入氯化反应器，采用氮气预流化，然后缓慢通入氯气，程序升温后在UV灯管的作用下进行氯化反应，生成C-PVC；该工艺的显著特点是环保性能优越，三废排放量少；同时它避免了水相法在盐酸溶液中氯化设备容易腐蚀损坏的致命弱点；
10)所述E-PVC(种子微悬浮法糊状聚氯乙烯)的制备过程为：另一部分来自VCM装置的氯乙烯单体做为原料在E-PVC装置采用微悬浮种子工艺技术生产E-PVC产品；先在种子釜中制备两种“种子”，即乳液种子和微悬浮种子，并分别存在两个种子贮槽中，待生产产品乳胶时使用；产品乳胶聚合是有精氯乙烯在种子，乳化剂和多种助剂的作用下，聚合成聚氯乙烯糊状树脂；此技术具有生产技术先进、原材料和动力消耗低、投资省等方面优势。
本发明的优点和有益效果：本发明利用镁资源的综合利用带动带动氯、钠、煤、石灰石等多种资源综合开发，构筑完整的循环经济产业链。实现盐化工、煤基化工、天然气化工、有色工业多产业间融合发展。另外，整个工艺系统的控制采用先进的DCS控制技术，具有较高的自动化水平和可操作性。该产业链建设符合科学发展观和国家产业政策，符合循环经济产业发展规划和发展战略；有利于进一步推进资源的综合、有效利用，充分发挥资源优势，加快资源转化进程，对促进盐湖循环经济及青海省经济又好又快、可持续发展具有重大意义，并对丰富我国炼镁工艺，全面提升镁工业水平，打造镁工业强国具有十分重要的意义。
该产业链的建设，可带动当地上下游产品如聚氯乙烯异型材和管材、环保型水泥、废渣制砖、各种氯产品的发展，从而形成上下游一体化的绿色产业链。同时可以带动当地商业、交通运输业及副产品的综合利用，加快项目建设地区能源、重化工基地的建设，促进经济发展，改善我国工业分布不均衡的格局，降低国民经济发展对石油的依赖度，对改善能源和化工原料结构具有十分积极的意义。
附图说明
图1为本发明聚氯乙烯清洁闭环生产设备生产流程示意图
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示为本发明聚氯乙烯清洁闭环生产设备生产流程示意图。
一种聚氯乙烯清洁闭环生产设备，包括：氯气吸收装置、烧碱装置、氢氧化镁装置、氧化镁装置；电石装置、乙炔装置、氯乙烯(VCM)装置、PVC装置、氯化聚氯乙烯(C-PVC)装置、E-PVC装置、水泥装置，其特征是，所述氯气吸收装置、烧碱装置、氢氧化镁装置、氧化镁装置顺序连接，前一装置的产物为下一装置的原料；所述电石装置、乙炔装置、氯乙烯(VCM)装置、PVC装置、氯化聚氯乙烯(C-PVC)装置、E-PVC装置也顺序连接，前一装置的产物为下一装置的原料；所述水泥装置连接所述乙炔装置，所述乙炔装置产出的电石渣可废物利用作为生产水泥的原料。
所述烧碱装置以固体原盐为原料，采用离子膜电解技术生产32％烧碱溶液、氯气(Cl2)和氢气(H2)；产出的Cl2、H2经净化处理、压缩燃烧生成氯化氢气体(HCl)；32％的烧碱溶液部分经浓缩后制成烧碱成品，另一部分送往后续氢氧化镁装置作原料，和六水氯化镁发生反应生成氢氧化镁(Mg(OH)2)，其副产物氯化钠(NaCl)循环利用，将做为烧碱装置盐水主要来源；生成的Mg(OH)2经过干燥后部分作为产品对外销售，部分进入经煅烧生成高纯度氧化镁(MgO)；
所述烧碱装置生产的Cl2、H2经处理及压缩，采用二合一副产蒸汽的合成炉生产氯化氢供后续VCM装置合成VCM用；采用三合一合成炉生产盐酸供烧碱装置内自用；采用低压液化法生产液氯进行装置负荷调节，同时生产部分汽化氯供氯化聚氯乙烯(C-PVC)装置作原料；采用多效逆流降膜蒸发技术碱蒸发及固碱蒸发技术生产片碱；
如前所述的来自烧碱装置的32％氢氧化钠液碱做为Mg(OH)2的原料，和六水氯化镁发生反应生成Mg(OH)2，其副产物NaCl将做为烧碱装置原料主要来源，可同时实现NaOH的综合利用和副产物NaCl的循环利用；生成的氢氧化镁经过干燥后一部分作为产品对外销售，一部分进入氧化镁装置经煅烧生成MgO；
所述电石装置中，原料焦炭与石灰按一定的比例加入，反应生成电石(CaC2)；
CaC2送往后续的乙炔装置，其产生的尾气用作炭材烘干和石灰窑的燃料，实现了炉气综合利用；电石装置的粉尘分类收集，并定期送至后续的水泥装置用作原料或燃料；将所述乙炔装置的电石渣、热电厂排出的粉煤灰和炉渣、粘土等为原料，送至水泥装置生产水泥；
来自电石装置生成的CaC2经破碎后，粒度合格(3-5mm)的CaC2与水在乙炔发生器发生反应，产生乙炔气(C2H2)和电石渣；水分在10％以下的电石渣被运送至出料仓，最后被送至水泥厂作原料；发生器产生的C2H2经洗涤、冷却后送气柜贮存；洗涤水经澄清、冷却处理后重复使用，作为发生原料用水及洗涤用水；从气柜存储的乙炔气经压缩机进行压缩再经碱、酸洗涤清除杂质后，送至氯乙烯(VCM)装置；
来自所述乙炔装置经干燥处理的C2H2气和来自烧碱装置的HCl气体在后续的VCM装置内混合后反应生成VCM；反应过程中放出的热量，通过冷剂庚烷汽化移热；来自反应器的合成气经净化、压缩、冷凝、精馏，得到氯乙烯成品；精馏尾气采用变压吸附技术回收尾气中的VCM、C2H2和H2等，降低了原料和动力消耗，有利于环境保护，尾气达标；
所述S-PVC(悬浮法聚氯乙烯)的制备过程：部分来自VCM装置的VCM做为原料，在PVC装置悬浮聚合生成聚氯乙烯树脂；聚合浆料再经汽提、离心干燥、成品S-PVC粉料送到产品料仓和包装料仓；
所述C-PVC是PVC经氯化得到的一个改性产品，来自S-PVC工序的PVC树脂进入流化床反应器内经氯化的树脂经脱出氯气和氯化氢气体后输送至C-PVC料仓，进行包装、贮存；
所述E-PVC(种子微悬浮法糊状聚氯乙烯)的制备过程为：另一部分来自VCM装置的氯乙烯单体做为原料在E-PVC装置采用微悬浮种子工艺技术生产E-PVC产品；
将所述乙炔装置的电石渣、热电厂排出的粉煤灰和炉渣、粘土等为原料，送至水泥装置生产水泥；其中的电石渣、粉煤灰及炉渣是废物利用，不但降低生产成本、形成了循环经济，还彻底消除因电石渣排放对环境的污染；本项目采用预热预分解窑新型干法生产，利用窑头窑尾废气余热生产蒸汽，回收热能，减少热量损失；在降低废气温度的同时，大颗粒的粉尘降落，从而降低了进入窑尾除尘器的废气含尘量，延长了除尘器的使用寿命。
一种聚氯乙烯清洁闭环生产方法，以盐湖废盐、石灰石、炭材为原料，以电石为基础中间产物，以生产烧碱、聚氯乙烯为主线，实现原料到产品、废弃物再循环利用，其具体工艺包括：
1)所述烧碱装置以固体原盐为原料，采用离子膜电解技术生产32％烧碱溶液、氯气(Cl2)和氢气(H2)；产出的Cl2、H2经净化处理、压缩燃烧生成氯化氢气体(HCl)；32％的烧碱溶液部分经浓缩后制成烧碱成品，另一部分送往氢氧化镁装置作原料，和六水氯化镁发生反应生成氢氧化镁(Mg(OH)2)，其副产物氯化钠(NaCl)循环利用，将做为烧碱装置盐水主要来源；生成的Mg(OH)2经过干燥后部分作为产品对外销售，部分进入经煅烧生成高纯度氧化镁(MgO)；
2)所述烧碱装置生产的Cl2、H2经处理及压缩，采用二合一副产蒸汽的合成炉生产氯化氢供后续VCM装置合成VCM用；采用三合一合成炉生产盐酸供烧碱装置内自用；采用低压液化法生产液氯进行装置负荷调节，同时生产部分汽化氯供氯化聚氯乙烯(C-PVC)装置作原料；采用多效逆流降膜蒸发技术碱蒸发及固碱蒸发技术生产片碱；
3)如前所述的来自烧碱装置的32％氢氧化钠液碱做为Mg(OH)2的原料，和六水氯化镁发生反应生成Mg(OH)2，其副产物NaCl将做为烧碱装置原料主要来源，可同时实现NaOH的综合利用和副产物NaCl的循环利用；生成的氢氧化镁经过干燥后一部分作为产品对外销售，一部分进入氧化镁装置经煅烧生成MgO；
4)所述电石装置采用电热法，电能由变压器和导电设备经自焙电极输入炉内，原料焦炭与石灰按一定的比例加入电石生产炉内，在电阻电弧产生的高温(2000～2200℃)下熔融并反应生成电石(CaC2)；
5)CaC2送往乙炔装置，该装置采用密闭电石炉，电石炉产生的尾气用作炭材烘干和石灰窑的燃料，实现了炉气综合利用；电石装置的粉尘分类收集，并定期送至水泥装置用作原料或燃料；其中的电石渣、粉煤灰及炉渣是废物利用，不但降低生产成本、形成了循环经济，还彻底消除因电石渣排放对环境的污染；本项目采用预热预分解窑新型干法生产，利用窑头窑尾废气余热生产蒸汽，回收热能，减少热量损失；在降低废气温度的同时，大颗粒的粉尘降落，从而降低了进入窑尾除尘器的废气含尘量，延长了除尘器的使用寿命；
6)来自电石装置生成的CaC2经破碎后，粒度合格(3-5mm)的CaC2与水在乙炔发生器发生反应，产生乙炔气(C2H2)和电石渣；水分在10％以下的电石渣被运送至出料仓，最后被送至水泥厂作原料；发生器产生的C2H2经洗涤、冷却后送气柜贮存；洗涤水经澄清、冷却处理后重复使用，作为发生原料用水及洗涤用水；从气柜存储的乙炔气经压缩机进行压缩再经碱、酸洗涤清除杂质后，送至氯乙烯(VCM)装置；
7)来自所述乙炔装置经干燥处理的C2H2气和来自烧碱装置的HCl气体在VCM装置内按设定的比例(1:1～1.05)混合后，在氯化汞(HgCl2)催化剂存在下，反应生成VCM；反应过程中放出的热量，通过冷剂庚烷汽化移热；由于庚烷冷剂的气化潜热较大，容易控制反应温度，催化剂不易升华，催化剂消耗低；同时避免了国内传统工艺用水移热导致设备腐蚀的潜在危险，有效的防治催化剂结块，保证生产顺利稳定地运行；来自反应器的合成气经净化、压缩、冷凝、精馏，得到氯乙烯成品；精馏尾气采用变压吸附技术回收尾气中的VCM、C2H2和H2等，降低了原料和动力消耗，有利于环境保护，尾气达标；
8)所述S-PVC(悬浮法聚氯乙烯)的制备过程：部分来自VCM装置的VCM做为原料，在PVC装置采用悬浮聚合工艺技术，脱盐水为悬浮介质，在分散剂、引发剂等化学品存在下，VCM在聚合釜内悬浮聚合生成聚氯乙烯树脂。聚合浆料再经汽提、离心干燥、成品S-PVC粉料送到产品料仓和包装料仓；
9)所述C-PVC是PVC经氯化得到的一个改性产品，氯含量通常比PVC高10％以上；C-PVC的制备采用光氯化法，来自S-PVC工序的PVC树脂进入流化床反应器内并通入干燥的氯气，在紫外线辐射下进行氯化，经氯化的树脂经脱出氯气和氯化氢气体后输送至C-PVC料仓，进行包装、贮存；本装置采用气固相氯化法生产C-PVC专利技术，S-PVC粉末脱氧和脱水后送入氯化反应器，采用氮气预流化，然后缓慢通入氯气，程序升温后在UV灯管的作用下进行氯化反应，生成C-PVC；该工艺的显著特点是环保性能优越，三废排放量少；同时它避免了水相法在盐酸溶液中氯化设备容易腐蚀损坏的致命弱点；
10)所述E-PVC(种子微悬浮法糊状聚氯乙烯)的制备过程为：另一部分来自VCM装置的氯乙烯单体做为原料在E-PVC装置采用微悬浮种子工艺技术生产E-PVC产品；先在种子釜中制备两种“种子”，即乳液种子和微悬浮种子，并分别存在两个种子贮槽中，待生产产品乳胶时使用；产品乳胶聚合是有精氯乙烯在种子，乳化剂和多种助剂的作用下，聚合成聚氯乙烯糊状树脂；此技术具有生产技术先进、原材料和动力消耗低、投资省等方面优势。

Claims (10)

1.一种聚氯乙烯清洁闭环生产设备，包括：氯气吸收装置、烧碱装置、氢氧化镁装置、氧化镁装置；电石装置、乙炔装置、VCM装置、PVC装置、C-PVC装置、E-PVC装置、水泥装置，其特征是，所述烧碱装置、氢氧化镁装置、氧化镁装置顺序连接，前一装置的产物为下一装置的原料，所述烧碱装置与所述氯气吸收装置连接；所述电石装置、乙炔装置、VCM装置也顺序连接，所述VCM装置还分别连接有PVC装置和E-PVC装置，所述PVC装置还与C-PVC装置连接，前一装置的产物为下一装置的原料；所述水泥装置连接所述乙炔装置，所述乙炔装置产出的电石渣可废物利用作为生产水泥的原料；
所述烧碱装置以固体原盐为原料，采用离子膜电解技术生产32％烧碱溶液、Cl2和H2；产出的Cl2、H2经净化处理、压缩燃烧生成HCl气体；32％的烧碱溶液部分经浓缩后制成烧碱成品，另一部分送往后续氢氧化镁装置作原料，和六水氯化镁发生反应生成Mg(OH)2，其副产物NaCl循环利用，将做为烧碱装置盐水主要来源；生成的Mg(OH)2经过干燥后部分作为产品对外销售，部分进入氧化镁装置经煅烧生成高纯度MgO。
2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯清洁闭环生产设备，其特征是，所述烧碱装置生产的Cl2、H2经处理及压缩，采用二合一副产蒸汽的合成炉生产氯化氢供后续VCM装置合成VCM用；采用三合一合成炉生产盐酸供烧碱装置内自用；采用低压液化法生产液氯进行装置负荷调节，同时生产部分汽化氯供C-PVC装置作原料；采用多效逆流降膜蒸发技术碱蒸发及固碱蒸发技术生产片碱。
3.根据权利要求1所述的聚氯乙烯清洁闭环生产设备，其特征是，所述来自烧碱装置的32％氢氧化钠液碱做为合成Mg(OH)2的原料，和六水氯化镁发生反应生成Mg(OH)2，其副产物NaCl将做为烧碱装置原料主要来源；生成的氢氧化镁经过干燥后一部分作为产品对外销售，一部分进入氧化镁装置经煅烧生成MgO。
4.根据权利要求1所述的聚氯乙烯清洁闭环生产设备，其特征是，所述电石装置中，原料焦炭与石灰按一定的比例加入，反应生成CaC2；CaC2送往后续的乙炔装置，其产生的尾气用作炭材烘干和石灰窑的燃料；电石装置的粉尘分类收集，并定期送至后续的水泥装置用作原料或燃料；将所述乙炔装置的电石渣、热电厂排出的粉煤灰和炉渣、粘土为原料，送至水泥装置生产水泥。
5.根据权利要求1所述的聚氯乙烯清洁闭环生产设备，其特征是，来自电石装置生成的CaC2经破碎后，粒度为3-5mm的CaC2与水在乙炔发生器发生反应，产生C2H2气和电石渣；水分在10％以下的电石渣被运送至出料仓，最后被送至水泥厂作原料；发生器产生的C2H2经洗涤、冷却后送气柜贮存；洗涤水经澄清、冷却处理后重复使用，作为发生原料用水及洗涤用水；从气柜存储的乙炔气经压缩机进行压缩再经碱、酸洗涤清除杂质后，送至VCM装置。
6.根据权利要求1所述的聚氯乙烯清洁闭环生产设备，其特征是，来自所述乙炔装置经干燥处理的C2H2气体和来自烧碱装置的Cl2和H2经由二合一副产蒸汽的合成炉生产出的HCl气体，在后续的VCM装置内混合后反应生成VCM；反应过程中放出的热量，通过冷剂庚烷汽化移热；来自反应器的合成气经净化、压缩、冷凝、精馏，得到氯乙烯成品；精馏尾气采用变压吸附技术回收尾气中的VCM、C2H2和H2。
7.根据权利要求1所述的聚氯乙烯清洁闭环生产设备，其特征是，S-PVC的制备过程：部分来自VCM装置的VCM做为原料，在PVC装置悬浮聚合生成聚氯乙烯树脂；聚合浆料再经汽提、离心干燥、成品S-PVC粉料送到产品料仓和包装料仓。
8.根据权利要求7所述的聚氯乙烯清洁闭环生产设备，其特征是，所述C-PVC是PVC经氯化得到的一个改性产品，来自S-PVC工序的PVC树脂进入流化床反应器内经氯化的树脂经脱出氯气和氯化氢气体后输送生成C-PVC并送至料仓。
9.根据权利要求1所述的聚氯乙烯清洁闭环生产设备，其特征是，所述E-PVC的制备过程为：另一部分来自VCM装置的氯乙烯单体做为原料在E-PVC装置采用微悬浮种子工艺技术生产E-PVC产品。
10.一种聚氯乙烯清洁闭环生产方法，以盐湖废盐、石灰石、炭材为原料，以电石为基础中间产物，以生产烧碱、聚氯乙烯为主线，实现原料到产品、废弃物再循环利用，其具体工艺包括：
1)烧碱装置以固体原盐为原料，采用离子膜电解技术生产32％烧碱溶液、氯气(Cl2)和氢气(H2)；产出的Cl2、H2经净化处理、压缩燃烧生成氯化氢气体(HCl)；32％的烧碱溶液部分经浓缩后制成烧碱成品，另一部分送往氢氧化镁装置作原料，和六水氯化镁发生反应生成氢氧化镁(Mg(OH)2)，其副产物氯化钠(NaCl)循环利用，将做为烧碱装置盐水主要来源；生成的Mg(OH)2经过干燥后部分作为产品对外销售，部分进入氧化镁装置经煅烧生成高纯度氧化镁(MgO)；
2)所述烧碱装置生产的Cl2、H2经处理及压缩，采用二合一副产蒸汽的合成炉生产氯化氢供后续VCM装置合成VCM用；采用三合一合成炉生产盐酸供烧碱装置内自用；采用低压液化法生产液氯进行装置负荷调节，同时生产部分汽化氯供氯化聚氯乙烯(C-PVC)装置作原料；采用多效逆流降膜蒸发技术碱蒸发及固碱蒸发技术生产片碱；
3)电石装置采用电热法，电能由变压器和导电系统经自焙电极输入炉内，原料焦炭与石灰按一定的比例加入电石生产炉内，在电阻电弧产生的高温2000～2200℃下熔融并反应生成CaC2；
4)CaC2送往乙炔装置，该装置采用密闭电石炉，电石炉产生的尾气用作炭材烘干和石灰窑的燃料，实现了炉气综合利用；电石装置的粉尘分类收集，并定期送至水泥装置用作原料或燃料；其中的电石渣、粉煤灰及炉渣是废物利用，采用预热预分解窑新型干法生产，利用窑头窑尾废气余热生产蒸汽，回收热能，减少热量损失；在降低废气温度的同时，大颗粒的粉尘降落，从而降低了进入窑尾除尘器的废气含尘量，延长了除尘器的使用寿命；
5)来自电石装置生成的CaC2经破碎后，粒度为3-5mm的CaC2与水在乙炔发生器发生反应，产生C2H2气和电石渣；水分在10％以下的电石渣被运送至出料仓，最后被送至水泥厂作原料；发生器产生的C2H2经洗涤、冷却后送气柜贮存；洗涤水经澄清、冷却处理后重复使用，作为发生原料用水及洗涤用水；从气柜存储的乙炔气经压缩机进行压缩再经碱、酸洗涤清除杂质后，送至VCM装置；
6)来自所述乙炔装置经干燥处理的C2H2气体，和来自烧碱装置的Cl2和H2经由二合一副产蒸汽的合成炉生产出的HCl气体在VCM装置内按设定的比例1:1～1.05混合后，在HgCl2催化剂存在下，反应生成VCM；反应过程中放出的热量，通过冷剂庚烷汽化移热；来自反应器的合成气经净化、压缩、冷凝、精馏，得到氯乙烯成品；精馏尾气采用变压吸附技术回收尾气中的VCM、C2H2和H2；
7)S-PVC的制备过程：部分来自VCM装置的VCM做为原料，在PVC装置采用悬浮聚合工艺技术，脱盐水为悬浮介质，在分散剂、引发剂化学品存在下，VCM在聚合釜内悬浮聚合生成聚氯乙烯树脂；聚合浆料再经汽提、离心干燥、成品S-PVC粉料送到产品料仓和包装料仓；
8)所述C-PVC是PVC经氯化得到的一个改性产品，氯含量通常比PVC高10％以上；C-PVC的制备采用光氯化法，来自S-PVC工序的PVC树脂进入流化床反应器内并通入干燥的氯气，在紫外线辐射下进行氯化，经氯化的树脂经脱出氯气和氯化氢气体后输送至C-PVC料仓，进行包装、贮存；本装置采用气固相氯化法生产C-PVC专利技术，S-PVC粉末脱氧和脱水后送入氯化反应器，采用氮气预流化，然后缓慢通入氯气，程序升温后在UV灯管的作用下进行氯化反应，生成C-PVC；
9)E-PVC的制备过程为：另一部分来自VCM装置的氯乙烯单体做为原料在E-PVC装置采用微悬浮种子工艺技术生产E-PVC产品；先在种子釜中制备两种“种子”，即乳液种子和微悬浮种子，并分别存在两个种子贮槽中，待生产产品乳胶时使用；产品乳胶聚合是在有精氯乙烯种子，乳化剂和多种助剂的作用下，聚合成聚氯乙烯糊状树脂。
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Assignor: QINGHAI SALT LAKE INDUSTRY Co.,Ltd.

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Denomination of invention: A clean closed-loop production equipment and method for polyvinyl chloride

Granted publication date: 20160914

License type: Exclusive License

Record date: 20240102

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