一种聚氯乙烯树脂的联合生产系统及方法与流程

本发明涉及化工产品的资源综合利用技术领域，具体涉及一种聚氯乙烯树脂的联合生产系统及方法。

背景技术：

聚氯乙烯树脂(polyvinylchloride，简称pvc)，是由氯乙烯单体(vinylchloridemonomer，简称vcm)聚合而成的高分子化合物。pvc树脂是目前深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料，现已成为世界上仅次于聚乙烯树脂的第二大通用树脂，占世界合成树脂总消费量的29％。pvc树脂易加工，可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工，pvc树脂主要用于生产人造革、薄膜、电线护套等塑料软制品，也可生产板材、门窗、管道和阀门等塑料硬制品。

pvc树脂的制备方法中一般都需要以氯乙烯单体作为生产原料，然后经过聚合、汽提以及干燥制得pvc树脂，在我国pvc的生产方法包括乙炔法生产pvc与乙烯法生产pvc两种工艺路线，由于我国是“贫油、富煤、少气”的现状，所以乙炔法生产氯乙烯制造的pvc树脂占据主导地位，目前用此法生产pvc树脂厂家主要集中在我国，占我国pvc树脂总量的70％。

乙炔法生产pvc的原料是煤炭，煤炭与石灰石在高温下制成电石，电石遇水生成乙炔，在氯化汞催化剂作用下，乙炔与氯化氢加成直接合成氯乙烯(vcm)，然后经聚合制得pvc树脂。其生产过程可分为乙炔制备和净化、氯乙烯合成、产品精制及氯乙烯聚合。其中氯化氢作为主要的原料，质量要求较高，在生产过程中易产生氯乙炔，可能发生爆炸，因此常常需要提供氯化氢的处理装置或者采取其他措施以防止爆炸，既增加了系统的复杂性，也提高了生产成本。

乙烯法生产pvc的原料为石油，石油经过裂解产生乙烯，乙烯经过氯化或氧氯化反应合成二氯乙烷，再加压加热裂解脱去氯化氢生成氯乙烯，聚合后形成pvc树脂。生产过程中会产生大量副产物氯化氢，常见的是用水吸收变为废酸，大量废酸如果进行处理则过程比较复杂，提高生产成本，如果不处理又会污染环境，不利于清洁生产。

所以，现有的乙炔法或乙烯法制备聚氯乙烯树脂时存在生产成本高、对环境污染大的问题，故急需开发出一种新方法来制备聚氯乙烯树脂。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种聚氯乙烯树脂的联合生产系统及其方法，用于解决现有方法制备聚氯乙烯树脂时存在的生产成本高、对环境污染大的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚氯乙烯树脂的联合生产系统包括氯气发生装置、乙烯生产装置、乙烯法生产聚氯乙烯装置、以及乙炔法生产聚氯乙烯装置，其中，所述氯气发生装置、乙烯生产装置分别与所述乙烯法生产聚氯乙烯装置连接，所述氯气发生装置制得的氯气、以及所述乙烯生产装置制得的乙烯提供给所述乙烯法生产聚氯乙烯装置，用于生产聚氯乙烯树脂；所述乙烯法生产聚氯乙烯装置与乙炔法生产聚氯乙烯装置连接，由电石和水制得的乙炔、以及所述乙烯法生产聚氯乙烯装置的副产物氯化氢提供给所述乙炔法生产聚氯乙烯装置，用于生产聚氯乙烯树脂。

优选地，所述氯气发生装置包括电解氯化钾装置和电解氯化镁装置，所述电解氯化钾装置和电解氯化镁装置分别与所述乙烯法生产聚氯乙烯装置连接，为所述乙烯法生产聚氯乙烯装置提供氯气，所述电解氯化钾装置还与所述乙炔法生产聚氯乙烯装置连接，所述电解氯化钾装置制得的氯化氢提供给所述乙炔法生产聚氯乙烯装置，用于生产聚氯乙烯树脂。

优选地，所述乙烯法生产聚氯乙烯装置中，氯气由所述电解氯化钾装置提供，所述电解氯化钾装置提供的氯气不足时所述电解氯化镁装置提供一部分氯气进行补充。

优选地，所述乙炔法生产聚氯乙烯装置中，氯化氢由所述乙烯法生产聚氯乙烯装置的副产物提供，所述乙烯法生产聚氯乙烯装置提供的氯化氢不足时所述电解氯化钾装置提供一部分氯化氢进行补充。

优选地，所述联合生产系统还包括聚丙烯生产装置，所述聚丙烯生产装置与所述乙烯生产装置连接，所述乙烯生产装置制得的副产物丙烯提供给所述聚丙烯生产装置，用于生产聚丙烯树脂。

优选地，所述乙烯法生产聚氯乙烯装置采用高低温氯化联合生产工艺，所述氯气发生装置制得的氯气、以及所述乙烯生产装置制得的乙烯送入低温直接氯化反应器、高温直接氯化反应器制得二氯乙烷，再经高沸塔精制、低压裂解以及聚合反应，制得聚氯乙烯树脂。

本发明还提供一种聚氯乙烯树脂的联合生产方法，包括以下工艺步骤：

1)乙烯生产装置采用甲醇裂解催化裂化工艺制得乙烯和丙烯；

2)所述乙烯生产装置制得的乙烯、以及氯气经乙烯法生产聚氯乙烯装置制备得到聚氯乙烯树脂，氯气由电解氯化钾装置提供，所述电解氯化钾装置提供的氯气不足时电解氯化镁装置提供一部分氯气进行补充；

3)电石和水制得的乙炔、以及氯化氢经乙炔法生产聚氯乙烯装置制备得到聚氯乙烯树脂，氯化氢由乙烯法生产聚氯乙烯装置的副产物提供，所述乙烯法生产聚氯乙烯装置提供的氯化氢不足时所述电解氯化钾装置提供一部分氯化氢进行补充；

4)所述乙烯生产装置制得的丙烯经聚丙烯生产装置制备得到聚丙烯树脂。

优选地，所述乙烯生产装置采用甲醇裂解催化裂化工艺，甲醇与催化剂在流化床反应器内发生反应，反应失活的催化剂在再生器内烧焦后进入流化床反应器循环反应，经干燥分离处理制得乙烯和丙烯。

优选地，所述乙炔法生产聚氯乙烯装置中，电石与水反应制得的乙炔、以及氯化氢在反应器中制得氯乙烯，再经变温变压脱水、高低沸塔精馏以及聚合反应，制得聚氯乙烯树脂。

优选地，所述聚丙烯生产装置采用连续式流化床聚合工艺，来自所述乙烯生产装置的副产物丙烯与氢气进入含有催化剂体系的立式气相流化床反应器生产聚丙烯粉料树脂，制得的聚丙烯粉料树脂经过循环气压缩机和循环气冷却器脱气后进入挤压造粒机组生成聚丙烯粒料树脂。

相比于现有技术，本发明提供的聚氯乙烯树脂的联合生产系统及方法具有以下优势：

一、本发明提供乙烯法和乙炔法联合生产pvc，设计了一种创新的pvc联合生产工艺路线，将乙烯法生产pvc时产出的副产物氯化氢直接用于乙炔法生产pvc当中，由于乙烯法生产pvc时裂解二氯乙烷产生的氯化氢不含游离氯和水分，大大降低了乙炔法生产pvc中生成氯乙炔发生爆炸的可能性，而且极大的减少了对vcm转化器的腐蚀性，增加了设备的使用寿命；同时，省略了传统乙烯法生产pvc工艺中的氧氯化单元部分，减少了相应的投资、原料和催化剂的使用以及操作人员的劳动强度，有效减少生产成本；另一方面，氯化氢也可以由电解氯化钾装置提供，保证了原料来源充足；

二、本发明提供的两套pvc生产装置既可以联合生产，也可以单独运行，极大地提高了操作弹性，可以根据实际生产的情况进行相应的调控，更具灵活性；同时利用电解氯化钾装置和电解氯化镁装置制得氯气提供给乙烯法生产pvc，降低了生产成本、减少了环境污染，也实现了产业链的综合循环利用；

三、本发明将制备乙烯时联产的丙烯用于生产聚丙烯树脂，将乙烯生产装置、聚丙烯生产装置等工艺结合起来，形成整体的工艺产业链，围绕pvc树脂使得产品更加多元，进一步提高了资源利用率，产业链整体竞争力更强；

四、本发明提供汽提回收装置，采用浆料汽提与废水汽提的方式，在液相方面，尽可能的回收原料vcm，不仅降低了原料消耗,而且减少了vcm对环境的污染；本发明同时提供离心母液处理装置，对所述汽提回收装置处理后的液体进行处理，所产生的一部分离心母液过滤处理后，用于工艺冲洗水，可减少脱盐水的用量；另一部分离心母液深化处理后，用于循环水补水，提高了水的重复利用率；本发明还提供尾气处理装置，在气相方面，用以回收尾气中的vcm，从而降低了氯乙烯的消耗定额，也减少了vcm对环境的污染，因此本发明从气相和液相两个方面对废气和废水均进行处理，既可有效回收原料，也使得整个联合生产工艺更环保更经济。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：

图1示出了本发明一种优选实施方式的聚氯乙烯树脂的联合生产系统的结构示意图；

图2示出了图1所示聚氯乙烯树脂的联合生产系统的工艺流程图。

附图说明

10-氯气发生装置，11-电解氯化钾装置，

111-一次盐水精制单元，112-二盐电解单元，

113-氯化氢合成装置，12-电解氯化镁装置，

13-乙烯生产装置，131-汽化单元，

132-流化床反应器，133-洗涤塔，

134-反应器压缩机，135-气相干燥器，

136-液相干燥器，137-脱乙烷塔，

138-乙烯精馏塔，139-丙烯精馏塔，

130-丙烯制冷压缩机，14-乙烯法生产聚氯乙烯装置，

141-低温直接氯化反应器，142-高温直接氯化反应器，

143-高沸塔，144-裂解炉，

145-vcm精制单元，146-第一聚合釜，

147-第一汽提干燥单元，15-乙炔法生产聚氯乙烯装置，

151-乙炔发生器，152-vcm反应器，

153-精馏单元，154-第二聚合釜，

155-第二汽提干燥单元，16-聚丙烯生产装置，

161-流化床反应器，162-循环气压缩机，

163-循环气冷却器，164-挤压造粒机组。

具体实施方式

本发明提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。

需要说明的是，依据国家标准《gb/t5761-2006悬浮法通用型聚氯乙烯树脂》包括不同型号的pvc树脂，下述实施例中仅以sg5型pvc树脂为例，其质量等级规格分类如表1所示。

其中s表示悬浮聚合，g表示通用树脂，5表示粘数分类号。

表1sg5型pvc树脂质量等级规格分类

本发明提供如下技术方案：一种聚氯乙烯树脂的联合生产系统包括氯气发生装置、乙烯生产装置、乙烯法生产聚氯乙烯装置、以及乙炔法生产聚氯乙烯装置，其中，所述氯气发生装置、乙烯生产装置分别与所述乙烯法生产聚氯乙烯装置连接，所述氯气发生装置制得的氯气、以及所述乙烯生产装置制得的乙烯提供给所述乙烯法生产聚氯乙烯装置，用于生产聚氯乙烯树脂；所述乙烯法生产聚氯乙烯装置与乙炔法生产聚氯乙烯装置连接，由电石和水制得的乙炔、以及所述乙烯法生产聚氯乙烯装置的副产物氯化氢提供给所述乙炔法生产聚氯乙烯装置，用于生产聚氯乙烯树脂。

本发明提供乙烯法和乙炔法联合生产pvc，设计了一种创新的pvc联合生产工艺路线，利用乙烯法生产pvc的副产物氯化氢为乙炔法生产pvc提供原料，由于乙烯法生产pvc时裂解二氯乙烷产生的氯化氢不含游离氯和水分，大大降低了乙炔法生产pvc中生成氯乙炔发生爆炸的可能性，而且极大的减少了对vcm转化器的腐蚀性，增加了设备的使用寿命，降低了生产成本；

同时利用氯气发生装置制得的氯气提供给乙烯法生产pvc和乙炔法生产pvc，不仅降低了生产成本、减少了环境污染，也实现了产业链的综合循环利用。

优选地，所述氯气发生装置包括电解氯化钾装置和电解氯化镁装置，所述电解氯化钾装置和电解氯化镁装置分别与所述乙烯法生产聚氯乙烯装置连接，为所述乙烯法生产聚氯乙烯装置提供氯气，所述电解氯化钾装置还与所述乙炔法生产聚氯乙烯装置连接，所述电解氯化钾装置制得的氯化氢提供给所述乙炔法生产聚氯乙烯装置，用于生产聚氯乙烯树脂。

本发明提供的氯气发生装置包括电解氯化钾装置和电解氯化镁装置，电解氯化钾装置制得的氯气和氯化氢、以及电解氯化镁装置制得的氯气可用于生产聚氯乙烯，电解氯化钾装置制得的氢氧化钾、以及电解氯化镁装置制得的金属镁，用途广泛，附加价值高，因此综合利用多种装置，形成相互消化的良性循环，可进一步提高生产效益；尤其青海地区富含大量盐湖，以钾肥为主的产业链在生产时会产生大量的氯化钾以及废液老卤(主要成分为氯化镁，结晶后成为水氯镁石)，通过电解氯化钾装置和电解氯化镁装置能够就地取材并利用钾肥生产的副产物进行氯气的制备，进一步降低生产成本

优选地，所述乙烯法生产聚氯乙烯装置中，氯气由所述电解氯化钾装置提供，所述电解氯化钾装置提供的氯气不足时所述电解氯化镁装置提供一部分氯气进行补充。

本发明提供的电解氯化钾装置和电解氯化镁装置均可以将氯气提供给乙烯法生产聚氯乙烯装置，两个方向提供氯气，既可以保证氯气的来源充足，也可以根据实际生产规模进行调节。

优选地，所述乙炔法生产聚氯乙烯装置中，氯化氢由所述乙烯法生产聚氯乙烯装置的副产物提供，所述乙烯法生产聚氯乙烯装置提供的氯化氢不足时所述电解氯化钾装置提供一部分氯化氢进行补充。

本发明为乙炔法生产pvc时氯化氢的来源提供了两个方向，以乙烯法生产pvc装置提供的氯化氢为主，电解氯化钾装置提供的氯化氢为辅，以保证生产pvc时原料的充足供应，由于乙烯法生产pvc装置提供的氯化氢不含游离氯和水分，仅需要对电解氯化钾装置的氯化氢进行处理，可以降低氯化氢的处理规模，减小了生产成本。

优选地，所述联合生产系统还包括聚丙烯生产装置，所述聚丙烯生产装置与所述乙烯生产装置连接，所述乙烯生产装置制得的副产物丙烯提供给所述聚丙烯生产装置，用于生产聚丙烯树脂。

本发明将制备乙烯时联产的丙烯用于生产聚丙烯，将乙烯生产装置、聚丙烯生产装置等工艺结合起来，形成整体的工艺产业链，围绕pvc树脂使得产品更加多元，进一步提高了资源利用率，产业链整体竞争力更强。

优选地，所述乙烯法生产聚氯乙烯装置采用高低温氯化联合生产工艺，所述氯气发生装置制得的氯气、以及所述乙烯生产装置制得的乙烯送入低温直接氯化反应器、高温直接氯化反应器制得二氯乙烷，再经高沸塔精制、低压裂解以及聚合反应，制得聚氯乙烯树脂。

本发明提供的高低温氯化联合生产工艺即将低温氯化(58℃)反应生成的液态二氯乙烷送入高温氯化(118℃)反应器使其汽化后以气态的方式进入高沸塔，不仅节约了高沸塔、再沸器需要加热的蒸汽，而且减少了传统乙烯法低温氯化生产vcm工艺中酸洗、碱洗部分，并且生产过程中的氯化氢经过高温处理后，不含游离氯和水分，满足乙炔法生产pvc时对氯化氢的质量要求；另外低温裂解可以降低了副产物杂质，从而降低了精馏塔回流率等能耗。

本发明还提供一种聚氯乙烯树脂的联合生产方法，包括以下工艺步骤：

1)乙烯生产装置采用甲醇裂解催化裂化工艺制得乙烯和丙烯；

2)所述乙烯生产装置制得的乙烯、以及氯气经乙烯法生产聚氯乙烯装置制备得到聚氯乙烯树脂，氯气由电解氯化钾装置提供，所述电解氯化钾装置提供的氯气不足时电解氯化镁装置提供一部分氯气进行补充；

3)电石和水制得的乙炔、以及氯化氢经乙炔法生产聚氯乙烯装置制备得到聚氯乙烯树脂，氯化氢由乙烯法生产聚氯乙烯装置的副产物提供，所述乙烯法生产聚氯乙烯装置提供的氯化氢不足时所述电解氯化钾装置提供一部分氯化氢进行补充；

4)所述乙烯生产装置制得的丙烯经聚丙烯生产装置制备得到聚丙烯树脂。

本发明提供的聚氯乙烯树脂的联合生产方法利用乙烯法和乙炔法联合生产pvc，将乙烯法制得的氯化氢提供给乙炔法，减少爆炸的可能，减轻生产装置的复杂性，而且各装置的产物或者副产物可以相互消化，减少了排放的废气和废水，既有效减少了生产成本，提高了收益，也更环保更经济。另外本发明将多种装置及工艺结合起来，进行重组和优化，在青藏高原地区形成了集煤化工、氯碱化工以及盐化工为一体的循环经济产业链。

优选地，所述乙烯生产装置采用甲醇裂解催化裂化工艺，甲醇与催化剂在流化床反应器内发生反应，反应失活的催化剂在再生器内烧焦后进入流化床反应器循环反应，经干燥分离处理制得乙烯和丙烯。

乙烯生产装置是引进大连化物所的甲醇制取低碳烯烃(dmto)技术，mto是国际上对甲醇制烯烃的统一叫法，采用类似于催化裂化(fcc)工艺技术，即甲醇与dmto专用催化剂在反应器内发生反应，反应失活的催化剂在再生器内烧焦后进入反应器的循环流化床技术，以保证催化剂的反应活性和烯烃选择性的稳定；该技术具有反应时间段短、高转化率、烯烃选择性高等特点。mto产生的反应气分离采用先进的前脱乙烷后加氢分离技术，该技术较其他类似工艺相比具有工艺链短，能耗低等优点。

优选地，所述乙炔法生产聚氯乙烯装置中，电石与水反应制得的乙炔、以及氯化氢在反应器中制得氯乙烯，再经变温变压脱水、高低沸塔精馏以及聚合反应，制得聚氯乙烯树脂。

氯乙烯在常温常压下是比空气重一倍、微溶于水的无色气体，易燃、带麻醉性芳香气味。氯乙烯单体作为主要原料，对其要求非常严格，微量杂质(诸如低沸物、高沸物和水)的存在对聚合过程和pvc树脂的质量都有着显著影响。氯乙烯单体中若存在低沸物杂质，聚合反应时低沸物杂质能与自由基反应，生成的内部双键对于pvc树脂的热稳定性有不良影响，还会使聚合反应的速度减慢，以致pvc树脂的聚合度下降；氯乙烯单体中若存在高沸物杂质，就会增加聚氯乙烯大分子的支化度，影响聚合体系的稳定性和pvc树脂的颗粒形态；氯乙烯单体中若含有水，会产生酸性，影响聚合体系的ph值，破坏分散剂的稳定性，降低pvc树脂的热稳定性。本发明提供的乙炔法生产聚氯乙烯装置中，采用变压吸附脱水方式，可有效降低vcm含水量，保证vcm的含水量＜100ppm，更有利于聚合反应，使其聚合得到的pvc树脂质量更好。

优选地，所述聚丙烯生产装置采用连续式流化床聚合工艺，来自所述乙烯生产装置的副产物丙烯与氢气进入含有催化剂体系的立式气相流化床反应器生产聚丙烯粉料树脂，制得的聚丙烯粉料树脂经过循环气压缩机和循环气冷却器脱气后进入挤压造粒机组生成聚丙烯粒料树脂。

聚丙烯(polypropylene，简称pp)是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯(isotacticpolypropylene)、无规聚丙烯(atacticpolypropylene)和间规聚丙烯(syndiotacticpolypropylene)三种。pp作为一种无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0.90～0.91g/cm³，是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01％，分子量约8万～15万，耐热、耐腐蚀，制品可用蒸汽消毒是其突出优点，应用价值较高。

本发明提供的聚丙烯生产装置采用陶氏化学公司的unipoltmpp工艺。该工艺是一种连续式流化床聚合工艺，采用高效催化剂体系，除切粒水溢流水以外，没有液体废料排出，排放到大气的烃类也很少，因此对环境的影响非常小，与其它工艺相比，该工艺更容易达到环保、健康和安全的各种严格规范要求。

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种聚氯乙烯树脂的联合生产系统，其包括氯气发生装置10、乙烯生产装置13、乙烯法生产聚氯乙烯装置14、乙炔法生产聚氯乙烯装置15、聚丙烯生产装置16。

所述氯气发生装置10包括电解氯化钾装置11和电解氯化镁装置12；所述电解氯化钾装置11分别与所述乙烯法生产聚氯乙烯装置14、所述乙炔法生产聚氯乙烯装置15连接；所述电解氯化镁装置12与所述乙烯法生产pvc装置14连接。

所述乙烯生产装置13、所述乙烯法生产pvc装置14、所述乙炔法生产pvc装置15顺序连接，所述乙烯生产装置13还与所述聚丙烯生产装置16连接。

如图2所示，所述聚氯乙烯树脂的联合生产方法包括如下步骤：

步骤一、生产乙烯和丙烯：乙烯生产装置采用甲醇裂解催化裂化工艺制得乙烯和丙烯；

所述乙烯生产装置13包括顺序连接的汽化单元131、反应单元、干燥单元以及分离单元。所述反应单元包括与汽化单元131连接的流化床反应器132、与流化床反应器132连接的再生器；所述干燥单元包括与反应单元的流化床反应器132连接的洗涤塔133、反应气压缩机134、气相干燥器135以及液相干燥器136，所述洗涤塔133与所述反应气压缩机134顺序连接，所述反应气压缩机134分别连接所述气相干燥器135以及所述液相干燥器136；所述分离单元包括脱乙烷塔137、乙烯精馏塔138、丙烯精馏塔139，干燥单元的气相干燥器135以及液相干燥器136分别与脱乙烷塔137连接，脱乙烷塔137分别连接乙烯精馏塔138、丙烯精馏塔139。

具体的，含5％水的甲醇经过汽化单元131加热汽化后(250℃)以气态进入反应单元，在流化床反应器132内dmto专用催化剂的作用下发生裂解反应，制得乙烯、丙烯等产品，反应失活的dmto专用催化剂在再生器内烧焦后进入流化床反应器132循环反应，制得的乙烯、丙烯由流化床反应器132进入干燥单元，先经过洗涤塔133多重洗涤冷却后进入反应气压缩机134，经反应气压缩机134压缩后进入气相干燥器135、液相干燥器136分别进行气相干燥和液相干燥，再进入分离单元，脱乙烷塔137将碳2以下和碳3以上组分分离，经乙烯精馏塔138和丙烯精馏塔139分离后分别制备得到聚合级乙烯和聚合级丙烯。同时，分离单元配套有丙烯制冷压缩机130为乙烯、丙烯分离提供冷剂。

在本实施例中，所述乙烯生产装置13制得的乙烯提供给所述乙烯法生产pvc装置14，用于生产pvc，制得的副产物丙烯提供给所述聚丙烯生产装置16，用于生产聚丙烯。

其中，分离单元配套的设备丙烯制冷压缩机130采用了背压式汽轮机和三段压缩，在设备选型上体现了能耗低、节能减排、操作简单、方便维护等优点，同时背压0.5mpa低压蒸汽并入园区主管网，减轻了园区的蒸汽负担。该机组承担了整个乙烯生产装置13烯烃分离系统的三个等级的冷源，为冷区的塔器分离提供了塔顶冷剂和塔釜热源，实现了冷热交换的目的，实现了从传统乙烯深冷分离到煤制烯烃中冷分离能耗低的转型。

在本实施例中，所述dmto专用催化剂为酸性催化剂sapo-34，一种孔径很小的硅磷铝非沸石分子筛，其结构类似菱沸石，具有优异的热稳定性和水热稳定性。

dmto技术对甲醇的质量要求比较高，所以在本实施例中，含5％水的甲醇包括相混合的mto级甲醇和精甲醇。mto级甲醇的碱度、碱金属和总金属含量低于一定值，对含水量要求稳定，精甲醇为甲醇的精制品。

步骤二、乙烯法生产聚氯乙烯：

由步骤一所述乙烯生产装置13制得的聚合级乙烯、以及氯气经所述乙烯法生产pvc装置14制备得到pvc树脂，氯气由所述电解氯化钾装置11提供，所述电解氯化钾装置11提供的氯气不足时所述电解氯化镁装置12提供一部分氯气进行补充；

所述电解氯化钾装置11包括顺序连接的一次盐水精制单元111、二盐电解单元112、以及氯化氢合成装置113，所述电解氯化钾装置11以氯化钾为原料，依次通过所述一次盐水精制单元111以及二盐电解单元112电解后制得氢氧化钾、氯气和氢气，氯气供所述乙烯法生产pvc装置14使用，用于生产pvc，在需要时氢气和氯气通过所述氯化氢合成装置113合成为氯化氢供所述乙炔法生产pvc装置15使用，用于生产pvc；制得的氢氧化钾在蒸发后得到片碱(固态氢氧化钾)，片碱可以用作钾盐生产的原料、干燥剂、吸收剂、医药日化等化工基本原料，用途广泛，附加价值高。

所述电解氯化镁装置12以水氯镁石为原料，尤其青海地区富含大量盐湖，以钾肥为主的产业链在生产时会产生大量的氯化钾以及废液老卤(主要成分为氯化镁，结晶后成为水氯镁石)，以水氯镁石为原料便于就地取材，水氯镁石电解后制得金属镁和氯气，金属镁属于轻金属，附加值极高、应用范围更广，制得的副产物氯气供所述乙烯法生产pvc装置14使用，用于生产pvc，当然，在需要时氯气也可以并入所述电解氯化钾装置11的氯气，通过所述氯化氢合成装置113合成氯化氢供所述乙炔法生产pvc装置15使用。

在本实施例中，所述电解氯化钾装置11制得的氯气提供给所述乙烯法生产聚氯乙烯装置14，并以所述电解氯化钾装置11提供的氯气为主，需要时，所述电解氯化钾装置11可以合成氯化氢提供给所述乙炔法生产聚氯乙烯装置15，若因此所述电解氯化钾装置11提供给所述乙烯法生产聚氯乙烯装置14的氯气不足，则所述电解氯化镁装置12制得氯气提供给所述乙烯法生产pvc装置14，以进行补充。

所述乙烯法生产pvc装置14包括顺序连接的低温直接氯化反应器141、高温直接氯化反应器142、高沸塔143、裂解炉144、vcm精制单元145、第一聚合釜146、以及第一汽提干燥单元147。

具体的，由步骤一所述乙烯生产装置13制得的聚合级乙烯、以及氯气送入所述乙烯法生产pvc装置14中，首先送入高低温直接氯化反应器，在含有二氯乙烷(dichloroethane，简称edc)溶液的低温(58℃)直接氯化反应器141和高温(118℃)直接氯化反应器142中氯气和乙烯发生鼓泡反应生成粗edc，通过高温氯化反应自身放出的热量将粗edc汽化后进行edc精制过程，送入高沸塔143，脱除高沸物后制得精edc，精edc通过蒸汽汽化后进行edc裂解过程，送入裂解炉144，在480℃的温度下进行edc裂解反应，生成氯乙烯单体(vinylchloridemonomer，简称vcm)和hcl，再经过hcl塔、vcm塔等vcm精制单元145后制得聚合级的vcm和满足乙炔法pvc生产的hcl气体，聚合级的vcm通过第一聚合釜146进行聚合反应，再通过第一汽提干燥单元147进行汽提干燥，包装后制得合格的乙烯法pvc树脂。

在本实施例中，所述乙烯法生产pvc装置14制得的副产物氯化氢提供给所述乙炔法生产pvc装置15。由于裂解炉144的反应温度高达480℃，而且经过vcm精制单元145精制后可去除杂质，所以制得的氯化氢不含游离氯和水分，满足乙炔法生产pvc的质量要求。

所述乙烯法生产pvc装置14采用的高温直接氯化反应器142由美国西方化学公司(oxy)专利提供，设备由反应单元、汽液分离单元和液相回流单元组成。在汽液分离单元的顶部设有一个填装有铁制拉西环的牺牲床，用于铁和氯气发生反应产生三氯化铁作为催化剂，反应单元的反应器为垂直列管式反应器，其中的反应介质以二氯乙烷为主，物料经过列管底部分散后进入反应器，反应器上部延伸至直径较大的汽液分离单元，液相流过延伸部的溢流堰，这样可以在物料分散管和顶部液层之间保持一个稳定的液相层和稳定的差异升降运动。当液相流入汽液分离单元后，汽相就可以从液相中分离出来并离开反应器，液相则由于重力通过液相回流管回流至反应器。氯气和乙烯反应产生的热量使产物二氯乙烷变成气态从气液分离器顶部离开。因为由反应产生的热量可以使五倍的二氯乙烷产物汽化，所以要维持反应进行，需要冷凝顶部的部分气态二氯乙烷并循环回流至反应器中，以及循环回流一些从低温直接氯化反应得到的液态原料，整个反应器的运行最终由高沸塔底液相来控制。高温直接氯化反应的反应热100％完全有效的得到回收。蒸发的edc直接进入高沸塔，用来精馏装置中所有的edc，使得edc精馏脱除重质组分不需要蒸汽，可以实现负荷降至设计能力的30％运行。简单的铁催化剂系统，不需要添加特殊的催化剂，降低了反应成本。反应器的高速喷头设计确保乙烯和氯气的有效分解，反应效率高，只需在每2-3年进行一次维护检修。

所述乙烯法生产pvc装置14采用的低温直接氯化反应器141由美国西方化学公司(oxy)专利提供，设备由反应段、分离段、冷却段组成，其中包括整体式管壳换热器。运行期间，反应段和冷却段填充有液态edc，分离段部分填充有edc。反应段是一个笔直的垂直碳钢管，长度为11390mm，直径有1900mm。所有进料均通过镍质分配系统添加到反应段的底部。反应放出的热量通过冷却段的换热器用循环水将热量移走，氯气和乙烯在edc溶液中以三氯化铁为催化剂发生反应产生edc。整个反应器产率可以做到设计能力的30％～100％，而不降低效率或产品纯度。原料效率高，乙烯和氯的效率达到99.0％以上，且无需加入催化剂。反应器和配套冷却器为碳钢材料制作，减少了投资成本，每2到3年才需要进行一次检修。

本发明提供的所述乙烯法生产pvc装置14中，高温直接氯化反应器(htdc)142和低温直接氯化反应器(ltdc)141均为自然循环反应器，不需要大型液体循环泵。

所述乙烯法生产pvc装置14采用的裂解炉144由法国赫锑专利技术制造而成，裂解炉144分为对流段和辐射段，对流段作用是回收烟气余热用来预热edc，辐射段用于edc的裂解反应，炉膛内加热燃料气为天然气或者焦炉煤气，也可使用多种燃料燃烧裂解炉，炉膛燃烧温度为480-490℃，高效裂解炉达到的热效率超过90％。裂解炉144低压运行，以汽相物料作为进入裂解工段，edc的转化率为55％，可以保持低结焦率以及高在线运行时间，一年以上不需要除焦，同时降低了副产物杂质，从而降低了精馏塔回流率等能耗。裂解过程中仅会产生极少的副产物品，如丁二烯、氯甲烷、乙基氯化物。本发明提供的裂解炉144允许炉管更薄，使得投资更低。裂解炉144急冷塔顶的气相出料用来预热裂解进料edc，从40℃加热至80℃，节省了蒸汽和循环水的使用。裂解炉144顶部的烟道气用于加热裂解前的edc进料，从80℃升温至177℃。裂解炉144的热交换器(tle)回收排出裂解炉144的高温气体的热量进行有效的热回收，每吨vcm回收200,000千卡蒸汽用作2.0mpag高压蒸汽用于装置内设备，副产物量为18.6t/h，折标准煤2.26t/h。

所述乙烯法生产pvc装置14的vcm精制单元145部分中，vcm塔底出料通过热交换加热从干粗edc储罐到高沸塔143精馏的edc物料，使后者从40℃升温至104℃，回收热能。

所述乙烯法生产pvc装置14采用高低温氯化联合生产vcm，将低温氯化(58℃)反应生成的液态edc送入高温氯化(118℃)反应器使其汽化后以气态的方式进入高沸塔143，不仅节约了高沸塔143需要加热的蒸汽，而且减少了传统乙烯法低温氯化生产vcm工艺中酸洗、碱洗部分，并且解决了因酸洗、碱洗而产生大量废水需要处理的难题。

本发明提供的所述乙烯法生产pvc装置14还配套有焦炉煤气脱硫、废水处理、尾气焚烧产高纯盐酸和蒸汽等装置。废水汽提塔底出料(经过处理的废水)通过热交换器加热从污水储罐来的废水进料，从40℃升温至80℃，经过处理的废水送出界外进一步处理。对于产生的废气、废液配套北京航天专利设计的具有国际领先水平的焚烧技术，将产生的废气、废液进行焚烧，产生的热量用于副产物2.8mpa蒸汽，副产物量为9t/h，不仅实现了清洁生产，而且达到了能量回收利用的经济效果。焚烧系统在处理废液废气的同时，也利用这些燃烧热能副产物2.5mpag高压蒸汽，副产物量为9t/h，折标准煤1.09t/h(24.98kg/mt.vcm)，该蒸汽并入园区高压蒸汽管网。

步骤三、乙炔法生产聚氯乙烯：

电石和水制得的乙炔和步骤二制得的氯化氢经所述乙炔法生产pvc装置15制备得到聚氯乙烯树脂，氯化氢由所述乙烯法生产pvc装置14的副产物提供，不足部分的氯化氢由所述电解氯化钾装置11的副产物提供；

所述乙炔法生产pvc装置15包括顺序连接的乙炔发生器151、vcm反应器152、精馏单元153、第二聚合釜154、第二汽提干燥单元155。所述精馏单元153包括顺序连接的压缩段、脱水段以及高低沸塔，压缩段与vcm反应器152连接，高低沸塔与第二聚合釜154连接。

具体的，电石和水在乙炔发生器151发生反应生成乙炔，与来自于步骤二中制得的氯化氢混合后，在含有氯化汞触煤的vcm反应器152中反应生成粗vcm，粗vcm经过精馏单元153的压缩段压缩、脱水段变温变压脱水、高低沸塔的精馏后除去水分以及高低沸物后制得聚合级的vcm单体，vcm单体通过第二聚合釜154发生聚合反应、第二汽提干燥单元155汽提干燥后产出合格的乙炔法pvc树脂。

氯化氢由所述乙烯法生产pvc装置14制得，由于氯化氢经过裂解炉144高温裂解和vcm精制单元145的精制除杂，经检测不含游离氯和水分，大大降低了乙炔法生产pvc中生成氯乙炔发生爆炸的可能性，节省了氯化氢处理的装置成本，有效降低生产成本。因此生产过程中，所述乙炔法生产pvc装置15的生产规模优选按照所述乙烯法生产pvc装置14制得的氯化氢的规模而定，即所述乙烯法生产pvc装置14制得的氯化氢足够所述乙炔法生产pvc装置15使用，不需要再额外提供氯化氢，如果所述乙烯法生产pvc装置14提供的氯化氢不足时，所述电解氯化钾装置11提供一部分氯化氢用于补充，所述电解氯化钾装置11提供的氯化氢少，处理其中可能含有的游离氯和水分时装置的规模相对降低，可节省装置成本。

所述乙炔法生产pvc装置15采用变温变压脱水技术，将vcm单体的含水控制在50ppm以下，使其聚合得到的pvc树脂质量更好。

同时，所述乙炔法生产pvc装置15配套有vcm单体变压吸附回收、含汞废水处理以及电石渣浆乙炔回收、盐酸解析以及盐酸深解析等装置。本发明采用变温变压回收vcm精馏排放尾气中的乙炔和vcm，进一步提高原料利用率，降低生产成本。电石渣浆乙炔回收装置可以大大提高电石的利用率，降低电石渣浆后续处理中因集聚乙炔气而发生危险事故的可能性。采用盐酸解析、盐酸深解析技术处理废酸获取氯化氢气体后作为vcm转化的原料，解决废盐酸处理困难的问题。

本发明将乙炔法生产pvc、乙烯法生产pvc进行联合生产，所述乙烯法生产pvc装置14的第一聚合釜146和所述乙炔法生产pvc装置15的第二聚合釜154均采用自主研发的143m³聚合釜，在本实施例中，共计有10台聚合釜(其中6台生产乙炔法pvc树脂、4台生产乙烯法pvc树脂)，所述聚合釜的釜内直径为4400mm，夹套面积更大。所述聚合釜的生产能力为8万吨/台.年，生产出的产品质量高、优质率可达95％以上，可生产sg-3型、sg-5型、sg-7型等多种牌号的pvc树脂，均满足国家行业标准要求。

所述聚合釜由聚合釜体、回流冷凝器、搅拌装置三部分组成。釜体采用半管夹套、釜内设置内冷挡板四个；搅拌装置采用变频电机、双端面机械密封和底伸式三叶后掠桨叶。聚合釜在同行业中属于规模较大、自动控制较高，可靠性、安全性极强。由于聚合釜搅拌装置工作过程是变速的，本发明根据其特点，采用变频电机，可以降低电耗。

本发明提供的联合生产系统在乙炔法、乙烯法的聚合工艺部分采用热水加料，聚合反应不需热水升温，因而不会出现用于升温的热水与用于移走反应热的冷冻水相混现象，从而节约了蒸汽和冷量，达到节能的目的。同时聚合采用密闭投料、雾化效果好的防粘釜技术和相应的水洗装置，清釜周期能达到500釜，减少了原料损失。

本发明提供的联合生产系统在输送氯化氢进入所述乙炔法生产pvc装置15时采用氯化氢压缩机。一般单级压缩机无法满足工艺需求，而多级压缩机又是存在能耗高、故障率高、结构复杂等问题，而本发明提供的联合生产系统只需单级压缩机就能满足工艺需求，还能适应青海高海拔地区空气稀薄，入口压力低等状态，其具有可靠性高、结构简单、维护方便、能耗低等特点。由于hcl具有高腐蚀特性，对压缩机的抗腐蚀性和密封性提出了极高的要求，通过独特的机壳、入口导叶衬橡胶技术，适合在高温氯化氢气体环境下运行，其选用的材料为昂贵的哈氏合金材料，更具有耐腐蚀性，对环境起到很好的保护作用。还有压缩机的自动化程度高，可以连续安全运行，调节装置简单、宜操作，可以完全远程控制，不需现场值守，这样也有利于危险环境下人员的安全和健康，符合职业安全卫生法规。

本发明提供的所述乙烯法生产pvc装置14在第一聚合釜146处设有汽提回收装置、离心母液处理装置以及尾气处理装置。所述乙炔法生产pvc装置15也在第二聚合釜154处设有汽提回收装置、离心母液处理装置以及尾气处理装置。

本发明提供的汽提回收装置采用浆料汽提与废水汽提的方式，在液相方面，尽可能的回收原料vcm，不仅降低了原料消耗,而且减少了vcm对环境的污染；聚合浆料汽提选用目前国际上最先进的阿克玛公司研制的新型塔式浆料汽提工艺，浆料中vcm含量在10ppm以下，确保聚氯乙烯的干燥工艺过程达到环保标准。所述离心母液处理装置对所述汽提回收装置处理后的液体进行处理，所产生的一部分离心母液过滤处理后，用于工艺冲洗水，可减少脱盐水的用量；另一部分离心母液深化处理后，用于循环水补水，提高了水的重复利用率；所述尾气处理装置，在气相方面，用以回收尾气中的vcm，从而降低了氯乙烯的消耗定额，也减少了vcm对环境的污染，因此本发明对废气和废水均进行处理，即可有效回收原料，也使得整个联合生产工艺更环保、更经济。

步骤四、生产聚丙烯：

步骤一制得的丙烯经所述聚丙烯生产装置16制备得到聚丙烯树脂。

所述聚丙烯生产装置16采用陶氏化学公司的unipoltmpp工艺。该工艺为一种气相流化床生产聚丙烯工艺，采用高效催化剂体系。所述聚丙烯生产装置16包括顺序连接的立式气相流化床反应器161、循环气压缩机162、循环气冷却器163、挤压造粒机组164、以及尾气处理单元165，所述尾气处理单元165包括顺序连接的尾气回收压缩机、尾气回收塔，尾气回收压缩机与循环气冷却器163连接，尾气回收塔与流化床反应器161连接，构成尾气处理循环。

流化床反应器是空心式容器，其顶部带有扩大段，底部带有分布器，第一反应器操作压力为3.4mpag，温度67℃，第二反应器操作压力为2.1mpag，温度70℃；循环气压缩机为单级、离心式压缩机。该气相流化床工艺简单、经济，具有高的可靠性、操作弹性、安全性；该工艺应用一台反应器就能生产均聚和无规共聚产品，串连第二台反应器即可生产抗冲共聚产品，且生产乙烯或橡胶体含量高的抗冲共聚产品不需要降低产率或担心结垢；此工艺除切粒水溢流水以外，没有液体废料排出，排放到大气的烃类也很少，因此对环境的影响非常小，与其它工艺相比，该工艺更容易达到环保、健康和安全的各种严格规范要求。

具体的，步骤一制得的聚合级丙烯经过丙烯精制后，与氢气(h2)进入含有催化剂体系的流化床反应器161生产pp粉料树脂，粉料树脂经过循环气压缩机162、循环气冷却器163进行下料脱气后进行挤压造粒机组164生成粒料pp树脂，尾气经尾气回收压缩机进入尾气回收塔，从尾气中回收丙烯原料重新进入反应器进行反应，有效减少原料浪费，也降低尾气对环境的污染。

进一步地，氢气可以来自于所述电解氯化钾装置11制得的氢气，将所述电解氯化钾装置11通过管道与所述聚丙烯生产装置16连接，能够将装置有机结合，进一步提高物料的利用率；所述催化剂体系包括主催化剂四氯化钛-氯化镁、助催化剂t2-给电子体。

本实施例中各装置的原料配比以及产品的产出如表2所示。

表2原料配比以及产品的产出

实施例2

按照实施例1中的步骤制备pvc树脂，但氯气仅由所述电解氯化钾装置11提供。

实施例3

按照实施例1中的步骤制备pvc树脂，但所述乙炔法生产pvc装置15的生产规模按照所述乙烯法生产pvc装置14制得的氯化氢的规模而定，即所述乙炔法生产pvc装置15的原料氯化氢仅由所述乙烯法生产聚氯乙烯装置14提供。

实施例4

按照实施例1中的步骤制备pvc树脂，但氯气仅由所述电解氯化钾装置11提供，氯化氢仅由所述乙烯法生产聚氯乙烯装置14提供。

以上实施例制备的pvc树脂的生产指标如表3所示。

表3本发明制得的pvc树脂的生产指标

从表3可以看出，采用本发明提供的联合生产系统制得的pvc树脂，各方面指标均符合甚至优于国家行业标准，且均为优等品，说明本发明提供的联合生产系统以及方法适用于实际生产，且可以保证产品的质量卓越，具有很强竞争力。

以实施例1中乙烯法生产pvc部分为例，本发明提供的方案和国内现有方案的能耗对比结果如表4所示。

表4国内现有方案和本发明方案的能耗对比结果

从表4可以看出，以乙烯法生产pvc部分为例，采用本发明提供的联合生产方法，能耗远低于国内现有方案的生产装置，本发明提供的方案仅乙烯法生产pvc部分每年共计节约标煤25424吨，节能效果明显。

通过以上实施例表明，本发明提供的聚氯乙烯树脂的联合生产系统及方法制备出的产品质量更好，该方法相较于传统方法有效利用各装置的副产物，减轻生产中爆炸的可能，降低了生产成本，而且生产过程更节能更环保，实现了循环经济的理念。

应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。