氯碱工艺培训课件

前言
1. 碳化钙（俗名电石）
电石能导电，其导电性与电石纯度有关，碳化钙含量越高，导电性能 越好；反之越差。当CaC2含量下降到70－65%之间时，其导电性能达到最低 值 ， 通 常 比 电 阻 约 120000Ω/cm3 。 CaC2 含 量 为 94% 时 ， 通 常 比 电 阻 为 450Ω/cm3。电石的导电性也与温度有关，温度越高，导电性则越好。
前言
3. 氯气
分子式：Cl2，分子量：71。 黄绿色带有刺激性气味的气体，属有毒气体。相对密度（空气=1）2.48， 相 对 密 度 （ 水 =1 ） 1.47 ， 沸 点 -34.5℃ ， 熔 点 -101℃ ， 饱 和 蒸 气 压 506.62kPa （10.3℃）；临界温度144℃，临界压力7.71MPa。本品略溶于水，易溶于碱液， 遇水时有腐蚀性。 氯气是一种有毒气体，它主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水 分里，生成次氯酸和盐酸，对上呼吸道黏膜造成有害的影响：次氯酸使组织受 到强烈的氧化；盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀，使呼吸道黏膜浮肿，大量分泌黏 液，造成呼吸困难，所以氯气中毒的明显症状是发生剧烈的咳嗽。症状重时， 会发生肺水肿，使循环作用困难而致死亡。由食道进入人体的氯气会使人恶心、 呕吐、胸口疼痛和腹泻。氯气在生产区允许浓度1mg/m3。
石灰石料场
上料斜桥
电石工艺——气烧窑 气烧窑外景
电石工艺——电石炉
反应原理：
氧化钙与碳素原料在电石炉内凭借电流通过电极产生
的电弧热和电阻热在1800～2200℃的高温下反应而生
成碳化钙，其反应方程式如下：
CaO+3C=CaC2+CO－111.3千卡 副反应
CaC2=Ca + 2C－14.5千卡 CaCO3=CaO + CO2－42.5千卡
前言
Ⅴ、宜化氯碱
内蒙古化工股份有限公司PVC新工程于2010 年4月投产，目前拥有年产29万吨烧碱的离子膜 烧碱装置和年产36万吨PVC的电石法PVC生产装 置。
目前宜化集团生产PVC的子公司还有股份公 司（2003年投产，年产烧碱10万吨、PVC12万 吨）、楚星公司（ 2007年投产，年产烧碱6万 吨、PVC10万吨）、青海宜化(2011年4月投产， 年产烧碱30万吨、PVC30万吨) 。并且，新疆宜 化总规划年产120万吨PVC，2012年将投产一期 30万吨PVC。
2Fe+3Cl2 点燃 2FeCl3(棕色的烟) 在有水存在时，金属氯化物会水解生成盐酸，加速管道腐蚀，所以氯气在 干燥之前不能使用铁质材料。
（3）氯气与氢气反应
氢气在氯气中燃烧或受到光照生成氯化氢气体
（4）氯气与碱溶液反应
Cl2＋2NaOH
NaCl＋NaClO＋H2O
前言
3. 氯气 用途：主要下游产品
化学性质：由于乙炔分子中的三键结构，乙炔气体具有很活泼的化学性质， 它可以和氢气、氯气、氯化氢、水等进行加成反应，还能在适当条件下发生二 聚、三聚和四聚作用。此外，乙炔还能进行一系列有机反应。因此，以乙炔为 基础可以制取各种塑料、橡胶和纤维的有机原料，如氯乙烯、乙醛、醋酸乙烯、 丙烯腈、氯丁二烯等。
在无水的条件下，电石在氢气流中加热至2200℃以上时，有相当量的 乙炔和金属钙生成(CaC2+H2=Ca+C2H2)。干燥的氧气在高温下氧化碳化钙而 生成碳酸钙(CaC2+O2=CaCO3+CO)。粉状电石与氮气在加热条件下反应生成 氰氨化钙（CaC2+N2=CaCN2+C）。除此之外，氯、溴、硫、氨、磷、氯化氢 和乙醇等等物质在一定条件下均能与电石发生化学反应，生成相应的化学 物质。
而下移动，煅烧好的石灰由窑 底卸出，燃料气及其燃
烧所需的空气从窑的中部喷入窑内。竖窑中物料与气
体相对流动，物料自上落下，气体自下而上，所以它
是一个逆流式的热交换装置。
石灰石经加热达812℃便会发生分解，放出CO2，生 成石灰。
900－1250 ℃
CaCO3
CaO + CO2 ↑-42.5 kcal
电石工艺——气烧窑
前言
2. 氢氧化钠（俗名烧碱、火碱、苛性钠）
化学式：NaOH，相对分子量：40。 纯的无水氢氧化钠为白色不透明的固体，质脆易溶于水并放出大量的热， 在空气中易潮解，且吸收CO2生成碳酸氢钠和碳酸钠。熔点：318.4℃,沸点： 1390℃。相对密度（水=1）为2.12。 氢氧化钠的水溶液为水白色或浅色不透明溶液，呈强碱性，有强烈的腐蚀 性，它以灼伤的方式作用于人体组织，可溶解蛋白，形成碱性变性蛋白。对眼 睛、皮肤有很强的腐蚀性作用。浓度越高、温度越高，腐蚀作用越强。 化学性质：氢氧化钠是强碱，与酸发生剧烈反应，在潮湿空气中与锌、铝、 锡、和铅金属生成可燃气体H2。与湿气或水接触吸湿放出热量。 烧碱在国民经济中有广泛应用，许多工业部门都需要烧碱。使用烧碱最多 的部门是化学药品的制造，其次是造纸、炼铝、炼钨、人造丝、人造棉和肥皂 制造业。另外，在染料、塑料、药剂及有机中间体生产中，旧橡胶的再生中， 制金属钠、水的电解以及无机盐生产中，制取硼砂、铬盐、锰酸盐、磷酸盐等， 要使用大量的烧碱。
电石中除了含大部分碳化钙外，还含有少部分杂质，这些杂质都是从原料 中的杂质转移过来的。电石的外观为各种颜色的块状体，其颜色随碳化钙的含 量不同而不同，有灰色的、棕黄色的或黑色的，含碳化钙较高时则呈紫色。若 电石的新断面暴露在潮湿的空气中，则因吸收了空气中的水分而使断面失去光 泽变成灰白色。
电石的相对密度决定于CaC2含量。且随着碳化钙的含量减少，则相对密度 增加。电石的熔点也随碳化钙的含量改变而改变，纯碳化钙的熔点为2300℃， 工业碳化钙的含量一般为80％左右，其熔点常在2000℃左右。工业碳化钙有两 个最低熔点，第一个是相当于含碳化钙69％与含氧化钙31％的混合物，第二点 是相当于含碳化钙35.6％与氧化钙64.4％的混合物。
高纯酸 洗涤冷却
氯气 洗涤干燥
液氯冰机
Ⅰ 、Ⅱ效蒸发
48碱 Ⅲ效蒸发 片碱
二合一炉
液氯
精乙炔气
工
脱
业水
酸、
合
成
、
净
降 膜
化
吸
收
器
氯化氢
次钠
粗VC气
精馏
粗VC气
冷凝
VCM
汽
提
聚合
回
收 浆料
干燥
PVC
电石工艺——炭材干燥
岗位任务：将含水较高的焦炭、兰炭送入干燥机，
与沸腾炉来的热风换热，除去焦材中的水份，再通过 筛分入仓供后工段使用。
肥皂洗涤剂 农药 医药
涂料香料
建材家具
汽车零件
防冻液
涂料
油墨
电缆护套 橡胶弹性体
前言
4. 氢气
分子式：H2，分子量：2。 无色无臭气体。工业用本品纯度：工业≥98.0%，高纯≥99.999%。熔点： -259.2℃，沸点：-252.8℃，饱和蒸气压：13.3kPa（-257.9℃）。 化学性质：氢气是可燃性气体，与空气或氯气均可形成易燃和易爆的混合 物，其与空气混合爆炸极限为4.1%～74.1%（体积%）；与氯气混合的爆炸极限 为5～87.5% （体积%）；氢氧混合物中，氢的爆炸极限为4.5～95%（体积%）。 用途：石油精炼、电子、食品、化工生产、航天等行业
前言
3. 氯气
化学性质：化学性质非常活跃,除惰性气体外,几乎可以与各种元素直接化 合。氯也能和许多化合物起反应，在自然界以游离状态存在的氯是极少的，大 多数以无机化合物形式存在。
（1）氯气与水反应
在常温下，氯气微溶于水，生成少量的盐酸和次氯酸。
Cl2+H2O
HClO+HCl
（2）氯气与各种金属反应生成氯化物
工艺流程：
旋风除 尘器
布袋除 尘器
放空
筛分、破碎
皮带
炭材
干燥机
ห้องสมุดไป่ตู้
皮带
原料仓
皮带
筛分
日料仓
沸腾炉
电石工艺——炭材干燥 炭 材 干 燥 外 景
电石工艺——炭材干燥
回 转 窑
电石工艺简介——炭材干燥
回 转 窑
电石工艺——气烧窑
装置原理：
气体燃料石灰竖窑的装置原理是把具有一定粒度的
石灰石从窑的上部加入，由于重力的作用，物料自上
500 0
世界产能 中国产能
10% 12%
26% 15% 19% 13%
39% 41% 34% 35%
前言
Ⅲ、主要生产过程
工业盐 电解
烧碱 氯气
氢气
电石或
乙烯
电石法或乙烯法
HCl
转化
C2H2
C2H3Cl
聚合
PVC
前言
Ⅳ、主要产品
1. 碳化钙（俗名电石）
化学式： CaC2 ，相对分子量： 64.1 。 纯的碳化钙几乎是无色透明的晶体，不溶于任何溶媒中。在18℃时相对密 度为2.22，化学纯的碳化钙只能在实验室中，用加热的金属钙和纯碳使其直接 化合的方法而制得。我们通常所说的电石是指工业碳化钙而言。它是由生石灰 和碳素原料制得。
前言
7. 聚氯乙烯
氯乙烯通过链式聚合反应生成聚氯乙烯(PVC)。
聚氯乙烯是应用最广泛的热塑性高分子材料之一，是我国第一大通用型合 成树脂材料。由于具有优异的难燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、综合机械性、 制品透明性、电绝缘性及比较容易加工等特点，目前，PVC已经成为应用领域最 为广泛的塑料品种之一，在工业、建筑、农业、日常生活、包装、电力、公用 事业等领域均有广泛应用。
农药医药
薄膜
电线电缆 建材
制冷剂 建材
化妆品
洗涤剂 消毒剂
PCL3 次氯酸钠
氯代系列
PVC
甲烷氯化物
有机硅
氯甲烷 三氯氢硅 多晶硅
电子电气元件 光伏能源
食品
医药化妆品
草甘磷
涂料粘结剂
漂粉精
CMC
氯乙酸
氯
氯化苄 氯苯系列
甘氨酸 聚醚
PO TDI
光气
ECH
氯化高聚物
氯化橡胶
聚氨酯
MDI 合成甘油 环氧树脂
前言
Ⅵ 、内蒙宜化物料流程简图
甲酸钠尾气
石灰石
气烧窑 生石灰
高压电 弧
焦炭
炭材
兰炭 碳球
碳成型
炭粉
造气炉 粗煤气 CO2
工业盐
化 盐、
精制
整流变
交流电
精盐水 直流电
电解槽
电石炉 尾气
电石炉 破
电石 碎
废次钠
发
生
器
粗乙炔气
清净
脱硫脱碳 精煤气合成反应器甲料酸液钠
离心干燥
甲酸钠
变换 提氢
H2
32碱 氢气
氯碱生产工艺
内蒙古宜化化工股份有限公司
目录
11. . 前前言言 2. 电石工艺 3. 烧碱工艺 4. VCM工艺 5. PVC工艺
前言
Ⅰ、氯碱工业
氯碱工业以盐为原料，电解工业盐水制成 烧碱、盐酸、氯气、氢气，氯气进一步制成以 聚氯乙烯为代表的多种耗氯产品，目前我国生 产200多种耗氯产品，主要品种70多个。
氯碱工业是国民经济的重要组成部分，是 基础化工原材料的生产供应行业，其碱、氯、 酸等产品广泛地应用于建材、化工、冶金、造 纸、纺织、石油等工业，在整个国家工业体系 中占据着十分重要的基础性地位。
前言
Ⅱ、中国氯碱产能，世界第一。
5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000
CO2 + C=2CO－39.2千卡 H2O +C=CO + H2－39.6千卡 Ca(OH)2= CaO + H2O－26千卡 Ca2SiO4=2CaO + SiO2－29千卡 SiO2 + 2C=Si + 2CO－137千卡 Fe2O3 + 3C=2Fe + 3CO－108千卡 Al2O3 + 3C=2Al + 3CO－291千卡 MgO + C=Mg + CO－116千卡
前言
5. 乙炔
分子式：C2H2，分子量：26。 纯乙炔为无色无味的易燃、有毒气体。而电石制的乙炔因混有硫化氢、磷 化 氢 、 砷 化 氢 , 而 带 有 特 殊 的 臭 味 。 乙 炔 的 沸 点 ： -83.6 ℃ ， 熔 点 （118.656kPa）：-80.8℃ 。
乙炔在易燃易爆性能上和氢气很相似，在空气中爆炸极限2.3%-72.3%（体 积%）。在液态和固态下或在气态和一定压力下有猛烈爆炸的危险，受热、震动、 电火花等因素都可以引发爆炸，因此不能在加压液化后贮存或运输。乙炔微溶 于水，易溶于乙醇、苯、丙酮等有机溶剂。在15℃和1.5MPa时，乙炔在丙酮中 的溶解度为237g/L，溶液是稳定的。因此，工业上是在装满石棉等多孔物质的 钢桶或钢罐中，使多孔物质吸收丙酮后将乙炔压入，以便贮存和运输。
前言
6. 氯乙烯
氯乙烯简称VC，液氯乙烯简称VCM。分子式：C2H3Cl，分子量：62.5。 无色、易液化、具有醚样气味气体，熔点：-159.8 ℃ ，沸点： -13.4℃， 临界温度142℃，临界压力5.22MPa。相对密度（水=1）：0.91，相对蒸气密度 （空气=1）：2.15。与空气混合爆炸下限：3.6%，爆炸上限：31.0%。本品微溶 于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮等多数有机溶剂。本品用作塑料原料及用于有机 合成，也用作冷冻剂等。本品车间空气中最高容许浓度（MAC）我国为30mg/m3。