一种生产聚氯乙烯和盐酸的方法

专利名称：一种生产聚氯乙烯和盐酸的方法
技术领域：
本发明属于化工领域。具体为有机化工领域(聚氯乙烯)和无机化工领域 (盐酸)。
背景技术：
聚氯乙烯(以下称PVC)是一种通用性聚合物，可以配制出不同组分的产品， 这些产品具有广阔的优良的物理、化学、热、光、电和其它性能。现在PVC正 在和金属、木材、皮革、橡胶、陶瓷、玻璃、纸张、纺织品等竞争，并且成功 地部分或大部分取代了他们。因此，PVC巿场十分广阔。而制造PVC必须要有氯
化氢。由于PVC市场紧俏，用氯化氢制造的盐酸市场也很紧张。
现在制造氯化氢的方法基本上只有一种——食盐(NaCl)电解法。通过食 盐电解，生产出烧碱(NaOH)、氯气和氢气，氯气和氢气合成了氯化氢。烧碱作 为商品出售，用氯化氢生产PVC和盐酸。
这种工艺有四大缺点。其一是能耗高，生产l吨烧碱(包括0.6吨氯化氢) 需耗电3000度。其二是成本高，生产l吨烧碱(包括0.6吨氯化氢)制造成本 2000多元。其三是投资大，建一个20万吨烧碱厂投资约8亿元，其四是随着 PVC生产能力的增加，烧碱市场要饱和或过剩。烧碱市场饱和过剩后，就不能再 建烧碱厂了，这就限制了 PVC的发展。PVC市场又非常广阔，这个矛盾无法解决。
为了克服食盐(NaCl)电解法制取氯化氢的缺点，为了解决上述矛盾，必 须探索研究一种新的制造氯化氢的工艺技术，大量地制造出廉价的氯化氢，满 足制造PVC和盐酸的需要。
本发明即采用一种新工艺生产氯化氢，进一步生产PVC和盐酸。

发明内容
经査阅文献和实验说明，某些易溶于水的氯化物(CaCl2、 NaCl等)的无水 物或浓溶液在加热的条件下能与浓硫酸发生反应，生成相应的硫酸盐，放出氯 化氢(HC1)。
本发明的内容是
(1) 将浓度为45%左右的氯化钙溶液加热到9(TC左右，送入用蒸汽加热的 夹套反应器，加入预热的、略过量的浓硫酸，搅拌并维此温度在90'C左右。氯 化钙与浓硫酸反应，生成硫酸钙(CaS04)，放出氯化氢(HC1)，反应式为
CaCl2+H2S04= CaS04 I +2HC1 t
HC1经冷凝器将夹带的水份和硫酸冷凝分离后送往PVC厂，生产PVC。
HC1也可以用水吸收制成盐酸。
CaS(V沉淀(泥状物)经抽滤箱分离，成为石膏。
请见图1。
(2) 将25%左右的氯化钠(NaCl)溶液加热到9(TC左右，送入用蒸汽加热 的夹套反应器，加入预热的、略过量的浓硫酸，搅拌并维此温度在9(TC左右。 氯化钠与浓硫酸反应生成硫酸钠(Na2S04)，放出氯化氢(HC1)。反应式为
2NaCl2+H2S04= Na2S04+2HCl t
HC1经冷凝器将夹带的水份和硫酸冷凝分离后送往PVC厂，生产PVC。或者 用水吸收HC1制成盐酸。
Na2S(U圣蒸发、离心分离、干燥，制成元明粉。
请见图2
本专利的有益效果是
1、 能耗低、成本低。本工艺为普通化工过程，能耗比高耗能的电解食盐低的多。因付产CaS04和Na2S04均可利用，故HC1成本低。
2、 投资少。因不需要建烧碱厂，建设投资大大减少。
3、 在自然界NaCl储量很大，除了湖盐外，海水中含有49&的NaCl，可以 大量生产食盐。CaCL可以从纯碱(氨碱法)废液中取得。生产1吨纯碱可以产 生l吨CaCl2。全圆氨碱法纯碱生产能力在800万t/a左右，即每年有含CaCl2 800 万吨的纯碱废液可以用来生产HC1，进一步生产PVC和盐酸。换言之，用本专利 可以大量生产PVC，这就解决了 PVC市场广阔和烧碱市场有限的矛盾。
4、 由于用纯碱废液生产HC1，不但变废为宝，而且把纯碱厂100多年来 没有解决的严重的环境污染问题彻底解决了 。
5、 可以实现纯碱厂联产PVC，降低了 PVC厂投资和能耗，解决了 PVC厂 几十年来没有解决的废电石渣和石灰窑窑气的环境污染问题。


图l为用纯碱废液(含CaCia090生产氯化氢的方框流程图。
图2为用盐(NaCl)生产氯化氢的方框流程图。
图3为利用PVC厂废电石渣配制纯碱用的石灰乳的方框流程图。
图4为纯碱厂联产PVC综合利用废液、废渣、废气的方框流程图。
图5为纯碱厂部分工艺流程方框图。 '
图6为PVC厂部分工艺流程方框图。
具体实施方式
(一)
利用本专利可以实现纯碱厂联产PVC，既将废液、废渣、废气变废为宝，也 解决了废液、废渣、废气严重污染环境的问题。
纯碱生产中每产1吨纯碱平均排出10M3废液，废液澄清液中含有10%CaCl2 和4-5％NaCl。 IOO多年来，这种废液无法处理，造成严重的环境污染。
请见图5。
图5为纯碱厂部分工艺流程方框图。双线框内即为排出的废液。
PVC生产中也排出大量废电石渣，生产1吨PVC有含固量50%的干渣3t左右。电石渣主要成份是Ca(OH) 2 。电石渣造成严重的环境污染，几十年来也没有彻底解决。石灰窑产生的窑气(含C02 25%左右)也污染了环境。
请见图6。
图6为PVC厂部分工艺流程方框图。双线框内即为排出的电石渣和窑气。 要实现纯碱厂联产PVC ，首先利用纯碱废液制造出合格的氯化氢(HC1)，请见图1。
如图1所示，纯碱废液经澄清得到清液(含10% CaCl2、 4_5%NaCl)，清液 经蒸发器蒸发，当CaCL浓度达到45%左右时，NaCl淅出，用离心机将NaCl分离出去，送纯碱厂使用。母液加热到90℃左右送入带搅拌的夹套反应器，夹套内通入蒸汽。将预热了的、略过量的浓硫酸逐步加入反应器，同时开启搅拌机。反应温度保持在90℃左右。
将反应生成的泥状白色沉淀物硫酸钙放入抽滤箱，分离出硫酸钙(石膏)。
HC1从反应器顶部抽出，通过冷凝器将夹带的水份和硫酸冷凝下来，送回蒸发器。HC1气送到PVC厂。也可以用水吸收HC1制成盐酸。
其次，对电石渣作如下处理，请见图3。
如图3所示，电石渣(含Ca (OH) 2 20-30%)经过滤器滤去粗碴，细渣经研磨机进一步研碎，使未水解的电石完全反应，在乙炔解淅器中将乙炔解淅出来，经冷凝器将水份冷凝下来，冷凝水返回研磨机，乙炔送往PVC厂。 解淅乙炔后的电石渣按纯碱厂的要求调制成石灰乳送纯碱厂。
这样纯碱厂就可以联产PVC 了，请见图4。
图中虚线框内是纯碱工艺流程方框图，点划线内是纯碱和PVC共有的石灰 制造的工艺部分，其它为PVC工艺流程方框图。
图中双线框内为纯碱排出的废液(含CaCl2 10y。)和PVC排出的废电石渣(含 Ca (OH) 2 20-50%)和窑气(含C02 25%左右)
由图4所示，由纯碱废液生成的HC1，供给PVC厂生产PVC。纯碱废液变成 制造PVC的重要原料。而PVC厂产生的废电石渣经处理后送到纯碱厂回收氨， PVC厂的废电石渣和石灰窑窑气也成为纯碱厂的原材料。
纯碱厂联产PVC有下述重要意义
-(1)变废为宝，将废液、废电石渣和窑气变成有用的原材料。彻底解决了 纯碱厂一百多年来没有解决的严重的环境污染问题，也解决了 PVC厂电石渣和 窑气的环境污染问题。还能回收盐(回收盐占纯碱用盐量的25%左右)。真正形 成了一个典型的循环经济模式。
(2) 大大节省了PVC建厂投资因在纯碱厂的基础上联合建设PVC厂，比 单独建设PVC厂要少建一套电解烧碱装置和石灰制造装置，因此建设费用减少 50%左右。
(3) 大大降低能耗，生产l吨电解烧碱(包括0.6tHCl)耗电3000度。纯 碱厂联建PVC厂后不需要建电解烧碱厂了 ，大大地降低了能耗。
(4) 纯碱厂联产PVC是一个节能减排，节能降耗的极好的工艺路线。
具体实施方式
(二)
在条件适宜的地方，也可以利用盐(NaCl)制造氯化氢，进一步制造PVC 和盐酸。制造氯化氢的工艺过程请见图2。
由图2显示，将盐(NaCl)配制成25%左右的溶液，加热到9(TC左右。将 盐溶液打入用蒸汽加热的带搅拌的夹套反应器，将预热了的、略过量的浓硫酸 逐步加入反应器，同时开启搅拌机，反应温度保持在9(TC左右。
反应完成后，反应生成物硫酸钠呈过饱和状态，送入蒸发器进一步脱水， 生成的结晶通过离心分离、气流干燥，制成元明粉。离心机母液送回蒸发器继 续蒸发。
HC1从反应器顶部抽出，经冷凝器将夹带的水份和硫酸冷凝下来，冷凝液返 回去化盐。HC1送往PVC厂制造PVC。 也可以用水吸收HC1，制成盐酸。
权利要求
1、一种制造聚氯乙烯和盐酸的方法，其特征在于氯化钙或者氯化钠的浓溶液与浓硫酸在加热的条件下进行反应，生成相应的硫酸盐放出氯化氢，利用放出的氯化氢生产聚氯乙烯和盐酸。
2、 根据权利1所述的一种制造聚氯乙烯和盐酸的方法，其特征在于利用氯化钙生产氯化氢时，是将预热的略过量的浓硫酸加到温度为9(TC左右含CaCl2 45%左右的氯化钙溶液中，反应温度维此在9(TC左右，反应生成硫酸钙(石膏)， 放出氯化氢；其主要工艺流程为在反应器中生成硫酸钙和氯化氢，氯化氢经冷凝器去掉夹带的水份和硫酸后送聚氯乙烯厂，或者用水吸收制成盐酸，硫酸 钙经抽滤脱水后成为石膏。
3、 根据权利1所述的一种制造聚氯乙烯和盐酸的方法，其特征在于利用氯化钠生产氯化氢时，是将预热的略过量的浓硫酸加到温度为90。C左右含 NaC125Q/。左右的盐溶液中，反应温度维此在9(TC左右，反应生成硫酸钠，放出 氯化氢；其主要工艺流程为在反应器中生成硫酸钠和氯化氢，氯化氢经冷凝 器去掉夹带的水份和硫酸后送聚氯乙烯厂，或者用水吸收制成盐酸，硫酸钠经 蒸发、离心分离、气流干燥，制成元明粉。
4、根据权利1所述的一种制造聚氯乙烯和盐酸的方法，其特征在于因 为纯碱厂(氨碱法)排出的废液中含有10。/o的CaCl2，可以利用废液中的CaCl2 生产氯化氢，实现纯碱厂联产聚氯乙烯，纯碱厂的废液成为聚氯乙烯厂的重要 原料，聚氯乙烯厂的废电石渣和石灰窑窑气成为纯碱厂的原料;其主要工艺流程为纯碱废液经澄清得到的清液(含CaCl2 10%， NaC14-5。/。)送蒸发器蒸发， 当CaCl2浓度达到45y。左右时，将淅出的NaCl离心分离后返回纯碱厂使用，离 心母液经加热器加热到9(TC左右送入反应器，并加入预热的略过量的浓硫酸，反应生成的氯化氢经冷凝器脱除夹带的水份和硫酸后送聚氯乙烯厂；聚氯乙烯厂的废电石渣[主要含Ca (OH) 2]经过滤去掉粗渣，细渣经研磨、水解去掉残 留的乙炔，制成石灰乳送纯碱厂，聚氯乙烯厂排走的石灰窑窑气(含C02 25% 左右)也成为纯碱厂的原料，这样就形成一个典型的循环经济模式。
全文摘要
本发明公开了一种制造聚氯乙烯和盐酸的方法。其技术方案是使氯化钙或者氯化钠的浓溶液与浓硫酸在加热的条件下进行反应，生成相应的硫酸盐，放出氯化氢，利用放出的氯化氢生产聚氯乙烯和盐酸。根据本发明可以实现纯碱厂(氨碱法)联产聚氯乙烯。利用纯碱厂排出的废液(含CaCl₂10％)生产氯化氢，供给聚氯乙烯厂生产聚氯乙烯。而聚氯乙烯厂排出的废电石渣可以配制成石灰乳供纯碱厂使用，聚氯乙烯厂排出的石灰窑窑气也为纯碱厂利用。这样不但变废为宝，而且解决了两厂严重的环境污染问题。这是一个节能减排、节能降耗的极好的工艺路线，也是一个典型的循环经济模式。
文档编号C01B7/01GK101200285SQ200710194509
公开日2008年6月18日 申请日期2007年11月19日 优先权日2007年11月19日
发明者仁 康 申请人:仁 康