聚氯乙烯的生产工艺

第一章概述

第一节聚氯乙烯简述

氯乙烯的聚合物。英文缩写PVC。聚氯乙烯是仅次于聚乙烯的第二大塑料品种。玻璃化温度80～85℃，密度1.35～1.45克/厘米3，使用温度-15～60℃。PVC具有优良的耐酸碱、耐磨、耐燃及绝缘性能，与大多数增塑剂的混合性好，因此可大幅度改变材料的力学性能。加工性能优良，价格便宜，但对光、热稳定性差，100℃以上或光照下性能迅速下降。

聚氯乙烯用自由基加成聚合制备，方法有悬浮、本体、乳液和溶液等，其中以悬浮法为主，以过氧化物等引发，加分散剂后可得到疏松树脂颗粒，加工性能好。聚合温度高，链转移速率高，产物分子量小，一般应稳定在±0.5℃以内。溶液聚合产物直接用作涂料胶粘剂，乳液聚合产物也可直接应用，或喷雾干燥为固体。

聚氯乙烯(PVC)是五大通用塑料之一，其产量仅次于聚乙烯居第二位。PVC以其具有的阻燃、绝缘、耐磨损等优良的综合性能赢得了广阔市场，广泛应用于轻工、建材、农业、日常生活、包装、电力、公用事业等部门，尤其在建筑塑料、农用塑料、塑料包装材料、日用塑料等领域占有重要地位。

聚氯乙烯(PVC)用途广泛，并是最早用于工业化生产的塑料管道材料，至今仍是管道生产的主导材料。PVC的强度高、造价低、可回收利用、性能受环境影响小、安全卫生，可用于压力和重力管道，也可用于塑料包装、制品等领域，其低廉的价格和突出的均衡性能，已经在工业和消费用途方面成为十分理想的材料。

聚氯乙烯是由液态的氯乙烯单体经悬浮，乳液，本体或溶液法工艺聚合而成，其中悬浮工艺在世界PVC生产装置中大约占百分之九十的比例。在世界PVC总产量中均聚物也占大约百分之九十的比例。PVC是应用最广泛的热塑性树脂，可以制造强度和硬度制品。硬质品目前占PVC总消费量的百分之六十五左右，今后PVC消费量进一步增长的机会主要是在硬质制品应用领域。目前PVC在建筑领域中的消费量占总消费量的一半以上。

第二节国内生产及应用状况

我国聚氯乙烯工业经过30多年发展至今，已有70多个生产厂，装置生产能力达150多万吨/年，实产量也已磅110鑫万吨/年，其中悬浮法PVC产品占90%以上，国内有8套引进生产装置，分别为日本信越化学公司的2套20万吨/年生产装置（齐鲁石化公司氯碱厂和上海氯碱化二股份有限公司各一套），美国古德里奇公司3套生产装置（北京化工二厂和锦西化工总厂4万吨/年装置各一套和福州第二化工厂1.5万吨/年装置一套）、美国黎各公司一套（武汉葛店化工厂实际生产能力2.5万吨/年装置一套）及美国西方石油公司的0.3万吨/年生产能力的医药级PVC生产技术和关键设备（无锡化工集团股份有限公司），这8套引进装置生产能力总计达到54.8万吨/年，约占悬浮法PVC装置总生产能力39%，引进装置的产品质量达到国外同类产品水平。[8]

国内PVC生产企业在引进国外先进的生产技术的同时，开始了消化、吸收、创新的国产化工作，通过十几年的技术攻关、技术发行取得了较大的成绩，使我国悬浮法PVC的生产技术和产品质量水平迈进了一个新台阶，但与国外水平相比，仍有差距，且引进的国外不同公司的装置水平也不尽相同，各有长处和短处，国内技术也有先进处，为进一步提高我国悬浮法PVC生产技术和产品质量水平，根据化生化（1995）44号“关于印发PVC树脂行业组长单位和专家组会议纪要”中要求，我们将对国内现有的VCM聚合反应计算机控制技术、防粘技术、聚合排气回收技术、PVC浆料中残留VCM的脱除技术、PVC浆料的脱水干燥技术、成品包装技术和聚合釜、汽提塔、离心机、干燥器等主要设备进行全面的观察、分析对比，择其优者在“九、五”期间，创出我国特有的先进的VCM聚合（包括后处理）生产装置及技术，且具备建设大型PVC装置的能力，为新建PVC生产企业和现有PVC生产企业的扩产、技术改造提供技术和设备，以避免今后再发展PVC生产时重复引进，为国家节约大量外汇。

PVC树脂可以采用多种方法加工成制品，悬浮聚合的PVC树脂可以挤出成型、压延成型、注塑成型、吹塑成型、粉末成型或压塑成型。分散型树脂或糊树脂通常只采用糊料涂布成型，用于织物的涂布和生产地板革。糊树脂也可以用于搪塑成型、滚塑成型、蘸塑成型和热喷成型。

发达国家PVC树脂的消费结构中主要是硬制品，美国和西欧硬质品占大约2/3的比例，日本占55%；硬质品中主要是管材和型材，占大约70～80%。PVC软制品市场大约占全部PVC市场的30%，软制品主要包括织物的压延和涂层、电线电缆、薄膜片材、地面材料等。硬质品PVC树脂近年来增长比软制品快。

在全世界范围内一半以上的PVC树脂用于与建筑有关的市场，使PVC行业容易受到经

济的波动影响。建筑领域是PVC树脂增长最快的市场，1986～1996年美国PVC树脂在建筑市场的增长率为6%/年, 在其它市场中的增长率仅为1.4%/年。1986年美国PVC树脂在建筑市场中的分额为64%，1996年增加到73%，预计2001年将增加到76%，增长最快的用途是管材、板壁、和门窗等。

近几年我国聚氯乙烯硬制品应用份额也有增长趋势，管材、型材和瓶类所占份额由1996年25%增长到1998年的40%，但至今我国聚氯乙烯的应用还是软制品的份额较多。1998年软制品占PVC总用量的51%（其中薄膜为20%，塑料鞋10%，电缆料5%，革制品11%，泡沫和单板等5%），硬制品占40%（其中板材16%，管材9%，异型材8%，瓶3%，其它4%），地板墙纸等占9%。

第二章生产工艺简述

第一节悬浮法生产工艺

悬浮聚合通过不断进行搅拌使单体液滴在水中保持悬浮状态，聚合反应在单体小液滴中进行。使单体呈微滴状悬浮分散于水相中，选用的油溶性引发剂则溶于单体中，聚合反应就在这些微滴中进行，聚合反应热及时被水吸收，为了保证这些微滴在水中呈珠状分散，需要加入悬浮稳定剂，如明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素等。引发剂多采用有机过氧化物和偶氮化合物，如过氧化二碳酸二异丙酯过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈等。聚合是在带有搅拌器的聚合釜中进行的。聚合后，物料流入单体回收罐或汽提塔内回收单体。然后流入混合釜，水洗再离心脱水、干燥即得树脂成品。

聚合反应结束后的浆料一般呈中性或弱酸性，这样的浆料在后系统汽提中受热放酸，PH 值会更低，影响树脂白度。在生产装置中通过向出料槽中加入氢氧化钠提高浆料PH值，破坏树脂中低分子物，提高树脂白度。

新鲜单体进入界区后，首先经过一个过滤器FIL-1B，过滤后的新鲜单体储存在卧式储槽TK-8B中。新鲜单体储槽的液位是自动控制的。当实际液位低于设定液位上限时，TK-8B 进口管上的自动截止阀就会自动打开，新鲜单体流入储槽，当实际液位达到设定液位上限时该阀门就会自动关闭。停止向储槽运送单体。整个储存系统总是维持一定量的新鲜液体，以被聚合加料用。

在新鲜单体储槽底部装有一根蒸汽管，伸到储槽内，用于排空置换。通过一个手动阀门的开与关，可以向槽内喷射蒸汽。在蒸汽进口的对面，即槽的顶部装有回收管线，当单体储槽需要维修时，可以使用蒸汽对储槽进行彻底吹扫，使用回收管线将含有VCM的蒸汽导入回收系统，回收单体。

但聚合加料时，由DCS启动新鲜单体泵PU-3B，经过单体过滤器FIL-2B和VCM流量计计量后，向釜内加料。

聚合反应结束后，未聚合的单体，即回收单体经过冷凝和收集两个过程，储存在回收单体储槽中，可直接用于聚合反应。聚合后，未反应的VCM以气体的形式排出，经第一冷