年产30万吨PVC课程设计

第一章概论

1.1 PVC简介

1.1.1 PVC的发展史

pvc（Polyvinylchloride，PVC）是一种无毒、无臭的白色粉末。主要成份为pvc聚氢乙烯，是由氯乙烯（Vinyl Chloride）单体聚合而成的热塑性高聚物，

-CH-）n，其中n为聚合度。PVC为无定形聚合物，含结晶其分子结构式：（CH

2

度5%—10%的微晶体，熔点为175，目前商品化的PVC树脂的平均相对分子质量范围在1.9×105～5.0×106之间，国产通用型悬浮PVCSG1～SG8型平均相对分子质量则在4×105～1×106之间。

我国pvc工业起步于20世纪50年代末，第一套pvc装置在锦西化工厂于1958年建成投产，生产能力在3000吨／年。1959年，国内建成4个生产能力6000吨／年的pvc厂，即北京化工二厂、上海天原化工厂、天津化工厂、天津大沽化工厂，1970年国内pvc树脂厂增加到20家，但规模都叫小，1978年从日本东洋工程公司引进了两套20万吨／年pvc厂，分别在齐鲁石化公司和上海吴泾建厂。进入20世纪90年代北京化工二厂、上海氯碱、天津大沽化工厂、锦西化工厂等纷纷改进，生产能力提高很大。

1.1.2 PVC的分类及用途

PVC可分为软PVC和硬PVC。其中硬PVC大约占市场的2/3，软PVC占1/3。软PVC一般用于地板、天花板以及皮革的表层，但由于软PVC中含有柔软剂(这也是软PVC与硬PVC的区别)，容易变脆,不易保存，所以其使用范围受到了局限。硬PVC不含柔软剂，因此柔韧性好，易成型，不易脆，无毒无污染，保存时间长，因此具有很大的开发应用价值。软质PVC多用来做成真空吸塑薄膜，用于各类面板的表层包装，所以又被称为装饰膜、附胶膜，应用于建材、包装、医药电线电缆、薄膜和片材、传送带、日用品（鞋、玩具、门帘、密封条）人造革及箱包等诸多行业。其中建材行业占的比重最大，为60%，其次是包装行业，还有其他若干小范围应用的行业。硬制品主要包括各种型材、管材、硬片、瓶类、汽车配件、异型材等

PVC材料用途极广，主要用于制作：pvc卡片；pvc贴牌；pvc铁丝；pvc窗帘；pvc涂塑电焊网；pvc发泡板、pvc吊顶、pvc水管、pvc踢脚线等以及穿线管、电缆绝缘、塑料门窗、塑料袋等方面。在我们的日常生活领域中处处可见到PVC产品。PVC被用来制作各种仿皮革，用于行李包，

运动制品，如篮球、足球和橄榄球等。

1.2 PVC的性质和特点

1.2.1 特点

聚氯乙稀是一种无毒、无臭的白色粉末。电绝缘性优良，一般不会燃烧，但在火焰上能燃烧并放出HCl，若离开火焰即自熄，是一种“自熄性”、“难燃性”物质。主要用于生产透明片、管件、金卡、输血器材、软、硬管、板材、门窗、异型材、薄膜、电绝缘材料、电缆护套、输血料等[3]。

聚氯乙稀具有阻燃（阻燃值为40以上）、耐化学药品性高（耐浓盐酸、浓度为90％的硫酸、浓度为60％的硝酸和浓度为20％的氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好的优点。但其耐热性较差，软化点为80℃，于130℃开始分解变色，并析出HCl[3]。

聚氯乙烯由氯乙烯单体通过自由基聚合而成，聚合度n值一般在500～20000范围内，其分子、结构式如下：

从产品分类看，PVC属于三大合成材料（合成树脂、合成纤维、合成橡胶）中的合成树脂类，其中包括五大通用树脂，聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）树脂。

1.2.2 物理性质

（1）物理参数

中文名称：聚氯乙烯

英文名称： Polyvinyl chloride polymer

简称： PVC

熔点： 212℃

导热率(λ)： 0.16 W/m·K

热容(c)： 0.9 kJ/(kg·K)

吸水率： 0.04～0.4%

（2）外观pvc树脂尾白色粉末微粒，但工业产品夹带分解产物或机械杂质，使树脂发黄或有黑色的杂质，统称为黑黄点。

（3）密度和表观密度PVC平均密度为1.4g／cm3,实际上它很分散。密度分布窄的，其结构不均匀，易被增塑剂或其他液态助剂渗透；密度分布宽的，树脂有的使开孔的，有的则使不能渗透的孔，影响增塑剂等的吸收和渗透。

（4）水分 PVC是极性聚合物，因而有一定的吸水性。水分影响过筛，

水分可使成型时产生气泡而影响产品质量。通常要求在0.1%-0.3%。

（5）机械性质 PVC抗冲击强度很高，常温下可达到10MPa.

（6）溶解性质可溶于氯化苯、二氯乙烷、酯类等，不溶于水、汽油、酒精、氯乙烯中。

1.2.3 化学性质

（1）化学稳定性化学稳定性很高，除若干有机溶剂外，常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸、50%～60%的硝酸及20%以下的烧碱。这是由于PVC 分子沿主链存在有许多极性键，大分子与大分子之间的结合力强，可以耐酸、碱和非极性溶剂的作用，因此，耐化学腐蚀性能优良。

（2）热性能通常的PVC玻璃化温度Tg在75～80℃，结晶PVC的熔点为175℃，因而通常加工温度在160～220℃。PVC加热到130℃以上时变为皮革状，呈现弹性，长期加热则分解脱出氯化氢，同时使PVC变色。随着温度的升高，树脂由白色变为淡黄色→深黄色→棕色→黑色。在200℃以上开始分解并失去化学稳定性与优良的物理性质。pvc只是在火焰上才能燃烧并分解，放出氯化氢，离开火焰立即熄灭。

（3）光性能纯pvc在紫外线单色光的照射下显示蓝绿荧光色，在长期光线照射下发生老化并使之色泽变暗。

（4）电性能 PVC具有特别好的介电性能，使属于介电功耗最小的材料之一，它对于交流电和直流电的绝缘能力可与硬橡胶媲美。PVC的介电性能与温度有关，温度升高，介电性能变差。

第二章 PVC 产品技术规格和原辅材料说明

内蒙古乌海化工股份有限公司是国内生产

pvc 的大型化工企业，该厂现在使用自己生产的电石资源全部用于生产乙炔原料气，经过氯乙烯工段用乙炔和氯化氢反应生成液态的氯乙烯单体，送到聚合工段合成pvc 白色颗粒，最后经过干燥工段变成干燥的反应物，包装之后成为合格的pvc 产品。

生产的原辅材料有很多种，如电石、氯化氢、氯乙烯、去离子水、引发剂、高汞触媒等。

2.1电石

电石是由碳和氧化钙（生石灰）在电阻电弧炉内于高温条件下化合而成的，所以它的化学名叫碳化钙，分子式2a C C ，分子量64.10kg/mol 。

2.1.1 性质

（1）化学纯的碳化钙几乎是无色透明的结晶体，通常所说的电石是指工业碳化钙，即除了含有大部分碳化钙外，还有少部分杂质。工业用电石的颜色则随所含的碳化钙纯度不同而不同，有呈灰色，棕黄色或黑色。

（2）18℃时的比重为2.22，电石比重随着2a C C 含量的减少而增加。

（3）不溶于所有有机溶剂中，熔点2300℃（纯电石），含2a C C 80%时熔点为2000℃。

（4）电石与水作用生成乙炔和氢氧化钙。

2.1.2 成分列表

大多数企业电石具有以下的组成：（重量）

2a C C 75%～83%

O C a 7%～14%

C 0.4%～3%

SiO 2、Fe-Si 、SiC 0.6%～3%

Fe 2O 3 0.2%～3%

CaS 0.2%～2%

CaSO 4 0.2%～0.4%

CaCN 2 0.2%～1%

Al 、Al 4C 3、Al 2O 3 1.5%～4%