浅谈本体法聚氯乙烯的生产工艺特点

浅谈本体法聚氯乙烯的生产工艺特点

摘要：聚氯乙烯（M—PVC）生产工艺是法国阿托公司的一项专利技术。中国在

引进技术和设备的基础上，通过吸收和二次创新，发展了自主知识产权的生产技

术体系。我国已达到全球领先水平，无论是制定工作流程、业务技术、生产设备、控制系统及产品质量、原材料和能源的消耗强度，生产设施、环境污染等。分析

了散装PVC生产工艺的特点。

关键词：聚氯乙烯；本体法；工艺

在聚氯乙烯的批量生产过程中，聚合反应不需要水和分散剂；氯乙烯单体（VCM）既是试剂又是分散剂，成品由聚合条件（特别是反应温度）决定。据制

造树脂质量的反应通常45-75℃。

一、聚合工序控制

聚合釜试压是先对干净的聚合釜抽真空，排除反应器中的空气，保持反应器

内一定的负压，然后加入2-3吨单体试压，试验合格后按配方加入一定的单体和

添加剂。在单体计量方面，采用称重法对加入反应器中的VCM单体进行称量。

首先将计数器清零，然后将聚合釜称重。然后通过VCM单体输送泵将vCM送入

釜内，并通过自动称量系统准确地控制加入的VCM量，能够及时准确的计量单

体的加入量。树脂粒度的控制是在预聚釜内采用特殊的搅拌形式，在高速搅拌的

条件下，液相单体在引发剂的作用下形成一定数量的胶乳——“种子”；然后将“种子”送入聚合釜内，并加入一定量VCM单体和引发剂，在这些“种子”的基础上继

续聚合使“种子”逐渐长大到一定的程度，通过计数器计量反应放出的热量，来确

定终止反应；通过控制胶乳的数量来达到对树脂粒度的控制，并通过分级、研磨

来进一步控制树脂的粒度分布，故而可得到较窄粒度分布的树脂。本体法聚合反

应热量一部分是靠釜内，VCM连续脱气来带走；另一部分反应热量是靠搅拌系统

的冷却水来移出，还有一部分是靠釜壁外夹套的冷却水来移出。聚合反应是控制

反应器中的压力，使其保持恒定的压力。反应是否终止取决于反应时间和从反应

热中除去的能量。

二、聚合过程的DCS控制

1.进料控制。预聚合釜和聚合釜安装在重力传感器上。DCS根据产品牌号、

配方和工艺要求，按控制程序步骤分批加载VC、引发剂、添加剂，装载量按配方程控要求执行。

2分子量PVC控制。氯乙烯单体饱和蒸汽的温度和压力之间有一个对应关系，即介质温度与各压力一致。然而，聚合介质的温度很难调节质量控制易于实现。

因此，在生产过程中采用压力控制法，即控制PVC的分子量。聚合釜压力控制系

统复杂，由混合水温度控制系统、安全脱气流量控制系统、聚合釜压力控制系统

和聚合釜温度控制系统组成。根据过程控制要求，分阶段实施不同的配置控制方案。

3.控制转化率。预聚合反应器和聚合釜的转化率由加热计数器和时间计数器

控制。加热计数器自动测量聚合反应释放的热量，由瞬时释放指示器和累加器组成。当达到设定的累计值时，DCS将自动进入冷却过程。

三、工艺路线

1.预聚合。VCM给料泵从VCM日用储罐中泵出规定数量的VCM，经VCM过

滤器过滤后泵入预聚体。VCM进料的数量是通过称重整个预聚体来控制的，预聚

体被安装在负载传感器上。手动将指定的启动程序和添加剂分别添加到启动程序

进料箱和添加程序进料斗。在紧急情况下，用高压氮气自动将终止剂送入预聚体（或聚合釜）中，终止反应，保证装置的安全。通过预聚体夹套内的热水循环将VCM加热到指定的温度（用来自热水箱的热水加热），然后反应开始。反应温度

由顶回流冷凝器控制。当转化率达到8%~12%（根据放热量估计）时，停止预聚合，将所有材料放入聚合釜。预聚体中的物料加热至反应压力（约40min），进料、出料、洗涤约1.5h。

2.聚合。聚合引发剂的供给过程类似于预聚合过程，一些添加剂从聚合釜的

人孔处加入。聚合釜中VCM的加料量也是通过对整个聚合

釜的称重来控制的，聚合釜同样安装在负载传感器上。用热水将聚合釜内的

物料升温至规定温度（升温所需热水来自热水槽），当压力达到要求时即停止升温，然后逐步向聚合釜夹套通入冷却水，维持聚合反应温度，使温度波动范围小

于±1℃。根据所生产树脂的质量，聚合的总时间为2-4小时。在聚合过程中，部

分氯乙烯在回收过程中不断从回流冷凝器的上部排出。为了将成品中剩余的VCM

含量降至最低，通过将蒸汽引入聚合柱，降低气相中剩余的VCM分压，从成品

中去除剩余的VCM。为了防止腐蚀，在提供蒸汽之前必须加入一定量的氨。加入

一定数量的甘油，增加产品的流动性。然后打开下阀进行溢流，将聚合物通过真

空输送到PVC接收容器。最后，根据设计步骤，用压缩空气和高压水清洗釜的各

个部分，冲洗废水经过滤回收后送入池中。根据树脂的质量，聚合时间约为8小时。聚合过程中释放的氯乙烯通过冷凝回收。整个回收过程包括以下三个阶段：

冷凝器由两部分组成。第一阶段以冷却水为冷却介质，第二阶段以盐水为冷却介质。第二阶段：当反应器内压力降至0.25mpa左右时，回收的VCM在水环压缩

机的压力下被送入气柜，再被压缩机送入冷凝器进行冷凝。第三阶段：当热管压

力降至大气压时，启动真空抽气系统，将其送入气柜，然后由水环压缩机加压送

入冷凝器。两级冷凝液被送到分离器中除去少量的水，并与氯乙烯储罐中的新鲜

氯乙烯单体混合。单体进料泵经过滤后送入聚合釜或预聚合物中。

3.分级。PVC粉被送入PVC接收容器的空气中，经流化装置流化后，送入分

级筛进行分级。符合规格的PVC被放置在容器中，并被送到均化料仓。不合格的

大颗粒在破碎机中粉碎后，与中等颗粒混合，在破碎机中粉碎。然后用粉碎的PVC筛子对粉碎的产品进行筛分。颗粒过大的聚氯乙烯被回收到磨机中进行再磨。合格的颗粒被收集在容器中，并被送到研磨料均化仓储存。

4.均化。均化是指将同一品牌的产品均匀地混合在一起。均化仓底部设有流

化装置，利用底部流化风机通过盘管使物料在料仓内通过空气流化，经过滤器过

滤后清空。均化完毕后合格的物料通过气力输送系统送入PVC筒仓储存。

四、本体法PVC树脂的优点

PVC树脂的生产工艺简单，无水、无分散剂，降低了各种辅助制剂生产的复

杂性和设备要求；在没有水的情况下，在分选和均质过程中消耗的蒸汽较少；产

品质量控制比悬浮液法更容易实现，可以对不同批次的树脂进行均化混合，并根

据用户的需要进行质量调整。结果表明，该树脂的颗粒形态有序，粒度分布集中，增塑剂吸收时间短，产品透明度优于同类悬浮树脂。

五、用途

PVC生产发展较晚，受专利技术限制，推广效果差，约占PVC总产能的10%。其产品具有与悬浮树脂相同的应用领域，如电线、电缆、管材、板材、装饰树脂、透明片、注塑制品、塑料门窗异型树脂、唱片、鞋材等。但由于该树脂不能与悬

浮树脂混合，在塑料加工中还需要进一步的研究和探讨，所以该树脂的使用受到