PVC樹(shù)脂電石法生產(chǎn)工藝及應(yīng)用分析

肖國(guó)營(yíng)

（河北唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

概述

時(shí)下，隨著宏觀經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，助推了我國(guó)PVC樹(shù)脂工業(yè)的強(qiáng)勁增長(zhǎng)。根據(jù)有關(guān)部門的不完全統(tǒng)計(jì),截止到2011年已有574萬(wàn)t/a的增產(chǎn)能量。就目前來(lái)看,我國(guó)是世界上第一大PVC樹(shù)脂生產(chǎn)的國(guó)家。

但因?yàn)楦鞣N原因所制約，仍然趕不上發(fā)展更快的PVC樹(shù)脂生產(chǎn)加工的需求，自給率只能保持在70%左右。同時(shí)再因需求的旺盛，國(guó)內(nèi)乙烯資源的不足，反傾銷終裁后進(jìn)口量的下降，致使國(guó)際原油和石化產(chǎn)品的價(jià)格不斷上升，促使乙烯法生產(chǎn)成本相應(yīng)大幅升高，也使得電石法生產(chǎn)工藝成為目前許多企業(yè)的第一選工藝。

1.PVC樹(shù)脂介紹

PVC樹(shù)脂，學(xué)名叫聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，簡(jiǎn)稱PVC樹(shù)脂，化學(xué)結(jié)構(gòu)：（CH2-CHCL）n，是重要的有機(jī)合成材料之一。其產(chǎn)品具有良好的物理性能和化學(xué)性能，被廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑等多個(gè)領(lǐng)域。

而通用型PVC樹(shù)脂，它是由氯乙烯單體在引發(fā)劑的作用下聚合形成的。行業(yè)內(nèi)一般將PVC樹(shù)脂生產(chǎn)工藝依據(jù)氯乙烯單體的獲得方法來(lái)區(qū)分，可分為電石法、乙烯法和進(jìn)口單體法。這其中根據(jù)生產(chǎn)方法的不同，PVC樹(shù)脂純粉分為通用型PVC樹(shù)脂、高聚合度PVC樹(shù)脂和交聯(lián)PVC樹(shù)脂。

2.PVC樹(shù)脂電石法生產(chǎn)工藝及應(yīng)用分析

2.1 生產(chǎn)工藝。PVC樹(shù)脂生產(chǎn)工藝目前有兩種制備工藝，一種是電石法，其主要生產(chǎn)原料是電石、煤炭和原鹽；再有一種是乙烯法，主要原料是石油。而國(guó)際市場(chǎng)上PVC樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝主要以乙烯法為主。

但是值得注意的是，在電石法制備PVC樹(shù)脂中，原鹽電解后氯化氫用于生產(chǎn)PVC，剩余的鈉部分可用于生產(chǎn)燒堿。所以，氯、堿實(shí)際上存在共生關(guān)系，氯堿平衡也是整個(gè)行業(yè)乃至企業(yè)在發(fā)展過(guò)程中不得不考慮的重要因素。根據(jù)筆者工作情況，現(xiàn)就電石法生產(chǎn)PVC樹(shù)脂的工藝流程做一粗淺介紹。

具體流程如下：將大塊電石經(jīng)粗破機(jī)破碎后，送至分料溜子與桶裝電石一起經(jīng)皮帶機(jī)送至細(xì)破機(jī)，經(jīng)細(xì)碎機(jī)破碎到規(guī)定粒度，再經(jīng)皮帶機(jī)送入料倉(cāng)，經(jīng)棧橋皮帶機(jī)送到乙炔發(fā)生器，電石在發(fā)生器內(nèi)遇水，產(chǎn)生的乙炔氣從發(fā)生器頂逸出，經(jīng)噴淋預(yù)冷器、正水封進(jìn)入冷卻塔和乙炔氣柜。來(lái)自發(fā)生器經(jīng)冷卻后的乙炔氣，進(jìn)入乙炔壓縮機(jī)加壓，然后經(jīng)清凈塔除去粗乙炔氣中的PH3、H2S等雜質(zhì)，再經(jīng)中和塔、冷凝器等除去酸和水分。精制后的精乙炔氣送往氯乙烯合成轉(zhuǎn)化工序。

其次是氯乙烯的合成，流程如下:HCL→HCL緩沖罐→HCL預(yù)冷器+乙炔沙封→混合器→石墨冷卻器→酸霧過(guò)濾器→預(yù)熱器→轉(zhuǎn)化器→除汞器→轉(zhuǎn)化器冷卻器→水洗組合塔→堿洗塔→汽水分離器→機(jī)前冷卻器→單體壓縮機(jī)→機(jī)后冷卻器→全凝器→水分離器→低塔加料槽→低沸塔→高沸塔→成品冷卻器→單體貯槽。

再次是PVC樹(shù)脂的合成，流程如下:單體+軟水+引發(fā)劑+其他助劑→聚合釜→出料泵→出料槽→供料槽→料漿進(jìn)料泵→漿料換熱器→氣提塔→出料泵→漿料換熱器→離心漿料槽→進(jìn)料泵→離心機(jī)→攪攏加料器→氣流干燥塔→旋風(fēng)干燥床→一級(jí)旋風(fēng)分離器→①上下兩級(jí)振動(dòng)篩→螺旋給料器→大料倉(cāng)→自動(dòng)包裝線→外賣→②二級(jí)旋風(fēng)分離器→引風(fēng)機(jī)。

2.2 應(yīng)用成本分析。電石法成本構(gòu)成主要由電石費(fèi)用、氯化氫費(fèi)用和水電費(fèi)構(gòu)成。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：生產(chǎn)1噸PVC消耗電石1.45～1.5噸，（一般以1.45計(jì)算，但一般實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中消耗會(huì)高于這個(gè)比例，只有少數(shù)能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)），消耗氯化氫氣體0.75～0.85噸（一般以0.76計(jì)），每噸耗電量約 450～500kw/h，另有其它項(xiàng)目開(kāi)支?？傮w來(lái)講，電石法的成本構(gòu)成分配比例約為：電石占65%～70%，氯化氫占15%，電力占6%，其他制造費(fèi)用占6%。電石法的一個(gè)顯著特點(diǎn)為耗電較高，不但在生產(chǎn)PVC時(shí)要耗費(fèi)電力，由焦炭制備電石也要消耗大量的電，如生產(chǎn)1噸電石約需消耗3450 kw/h的電、0.6噸的焦炭和0.9噸的石灰石。

3.電石法生產(chǎn)PVC樹(shù)脂發(fā)展前景

當(dāng)前，一方面在企業(yè)中我國(guó)氯堿工業(yè)大部分采用電石法生產(chǎn)PVC樹(shù)脂以平衡氯氣。雖然此法耗能較高，但因此法具有投資低，設(shè)備簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)品純度較高等特點(diǎn)，備受廣大企業(yè)喜歡。而在其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，PVC樹(shù)脂用途比較多，質(zhì)量進(jìn)一步提高。所以，電石法在我國(guó)的PVC樹(shù)脂生產(chǎn)中占有很大比例。

另一方面在消費(fèi)領(lǐng)域的用途分為兩大類，一類是軟制品，約占總消費(fèi)量的37.0%，主要包括電線電纜、各種用途的膜等。另一類是硬制品，約占總消費(fèi)量的63.0%，主要包括各種型材、管材等。

總之來(lái)說(shuō)，預(yù)計(jì)今后幾年我國(guó)PVC樹(shù)脂的需求量將以年均約7.1%的速度增長(zhǎng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2011年總消費(fèi)量將達(dá)到約1350.0萬(wàn)噸，其中硬制品的年均增長(zhǎng)速度將達(dá)到約7.0%，而在硬制品中異型材和管材的發(fā)展速度增長(zhǎng)最快，年均增長(zhǎng)率將達(dá)到約10.0%。未來(lái)我國(guó)PVC樹(shù)脂消費(fèi)將繼續(xù)以硬制品為主的方向發(fā)展。

4.一些建議或意見(jiàn)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和一些企業(yè)技術(shù)水平的更新?lián)Q代，目前的一些生產(chǎn)工藝已經(jīng)滿足不了企業(yè)的整體發(fā)展了。在此筆者想提出一些建設(shè)性的意見(jiàn)。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，首先要采用先進(jìn)的二氯乙烷法等多種生產(chǎn)工藝，改進(jìn)聚合釜，以提高聚氯乙烯生產(chǎn)裝置的性能；應(yīng)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，使生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，逐步淘汰一些無(wú)競(jìng)爭(zhēng)力的小型電石法裝置。其次是企業(yè)產(chǎn)品向?qū)I(yè)化、多樣化和高附加值方向發(fā)展。除普通型聚氯乙烯樹(shù)脂外，大力增加特殊用途的品種、牌號(hào)，例如，型材、管材、電纜用的專用料等。

[1]倪銳利，陳江，30萬(wàn)t/a乙烯法氯乙烯/聚氯乙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)國(guó)產(chǎn)化開(kāi)發(fā)[S].聚氯乙烯，2011(05).