聚氯乙烯生產(chǎn)工藝

刁香

[摘要]從國內(nèi)外聚氯乙烯生產(chǎn)現(xiàn)狀、聚氯乙烯生產(chǎn)的裝置類型、聚氯乙烯清潔文明生產(chǎn)等方面分析了聚氯乙烯的生產(chǎn)，聚氯乙烯生產(chǎn)的乙烯原料路線占有較大比例。

[關(guān)鍵詞]聚氯乙烯 氯乙烯 乙炔

聚氯乙烯（PVC）是通用型熱塑性樹脂，以氯乙烯（VC或VCM）為單體，在一定溫度和壓力下進(jìn)行聚合而得。PVC外觀為一種白色的無定形粉末，密度1.35-1.45g/cm3。工業(yè)生產(chǎn)可通過懸浮法、乳液法、本體法和溶液法以及衍生發(fā)展的微懸浮法等方法而實(shí)現(xiàn)聚合，生產(chǎn)方法不同得到的樹脂顆粒大小不同。一般懸浮法PVC樹脂顆粒大小為60～150um，本體法PVC樹脂顆粒大小為30～80um，乳液法PVC樹脂顆粒大小為1-50um，微懸浮法PVC樹脂顆粒大小為20～80um。

1聚氯乙烯的用途

PVC具有較好的機(jī)械性能、抗化學(xué)腐蝕性能和難燃性，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑以及人們的日常生活之中。以PVC樹脂為基料和增塑劑、填料、穩(wěn)定劑、著色劑、改性劑等多種助劑混合后經(jīng)塑化、成型加工而成的聚氯乙烯塑料應(yīng)用相當(dāng)廣泛。通用型懸浮法聚氯乙烯樹脂可以加工成硬制品和軟制品，硬聚氯乙烯具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐磨性能好等特點(diǎn)，軟聚氯乙烯具有堅(jiān)韌柔軟、耐撓曲、有彈性、耐寒性高等特點(diǎn)。本體法聚氯乙烯樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域與懸浮法PVC基本相同，由于生產(chǎn)過程不含有分散劑，制作透明片材的優(yōu)點(diǎn)較為突出。國外PVC一般以硬制品為主，我國一直以軟制品為主，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，硬制品的應(yīng)用比例逐年提高，也逐步向以硬制品為主的方向發(fā)展。

石油化工的迅速發(fā)展給氯乙烯工業(yè)帶來很大的影響，1955年～1958年，把電石乙炔為原料的工藝路線轉(zhuǎn)為以乙烯為原料的工藝路線，采用固定床反應(yīng)器建成一套氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯工業(yè)裝置;1964年B.F.Goodrich公司也建立了一套氧氯化法流化床工業(yè)裝置，由于氧氯化法較其他方法生產(chǎn)氯乙烯經(jīng)濟(jì)合理，因此，世界上從70年代初期新建工廠，均是以乙烯原料的氧氯化法為基礎(chǔ)，同時(shí)采取措施對老廠進(jìn)行技術(shù)改造。迄今，乙烯平衡氧氯化生產(chǎn)工藝仍是已工業(yè)化的、生產(chǎn)氯乙烯單體最先進(jìn)的技術(shù)。在世界范圍內(nèi)，93%的聚氯乙烯樹脂都采用平衡氧氯化法生產(chǎn)的氯乙烯單體經(jīng)聚合而成;該法具有反應(yīng)器能力大、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、單體雜質(zhì)含量少和可連續(xù)操作等特點(diǎn)。國外估算表明：使用平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯單體的生產(chǎn)價(jià)格比乙炔法降低約27.5%，而且三廢污染少，能源消耗低。

2國內(nèi)外聚氯乙烯生產(chǎn)現(xiàn)狀

西歐國家硬質(zhì)聚氯乙烯型材發(fā)展速度加快，不但廣泛用于聚氯乙烯內(nèi)門和窗戶，而且還用于浴室內(nèi)的間壁和裝飾材料。東歐地區(qū)在最近幾年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)之后，聚氯乙烯樹脂需求量也有所增加。波蘭現(xiàn)在是全球除北美以外第二個(gè)在全國推廣使用聚氯乙烯護(hù)墻板的國家。我國的聚氯乙烯工業(yè)起步于50年代末，1954年沈陽化工研究院開始聚氯乙烯研究，1958年在錦西化工廠建成了我國第一套年產(chǎn)3kt規(guī)模的生產(chǎn)裝置。1959年國內(nèi)建成4套年生產(chǎn)能力為6kt的聚氯乙烯生產(chǎn)裝置（分別是北京化工廠、天津化工廠、天津大沽化工廠和上海天原化工廠）。到1970年已發(fā)展到20家。1976年10月，北京化工二廠引進(jìn)的年產(chǎn)80kt由乙烯氧氯化生產(chǎn)氯乙烯裝置建設(shè)投產(chǎn)，從此開辟了乙烯路線，改變了我國電石乙炔法生產(chǎn)氯乙烯一統(tǒng)天下的局面。目前，我國PVC生產(chǎn)的乙烯原料路線占的比例提高到50%左右，但與世界先進(jìn)的工業(yè)化國家90%以上的比例還有很大的差距。

3聚氯乙烯生產(chǎn)的裝置類型

3.1氯乙烯單體生產(chǎn)裝置

3.1.1乙烯氧氯化法制氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)

目前國內(nèi)比較流行的乙烯氧氯化生產(chǎn)工藝共分為七個(gè)單元，分別為：乙烯直接氯化單元、乙烯氧氯化單元、二氯乙烷（EDC）精餾單元、二氯乙烷裂解單元、氯乙烯精餾單元、廢水處理單元、殘液焚燒單元。平衡乙烯氧氯化法生產(chǎn)原料為石油裂解生產(chǎn)的乙烯和燒堿裝置產(chǎn)生的氯氣，在三氯化鐵催化劑的作用下，在反應(yīng)器中反應(yīng)生成二氯乙烷，二氯乙烷精餾后進(jìn)入裂解爐進(jìn)行裂解，裂解氣中主要成分為氯乙烯、二氯乙烷和氯化氫，經(jīng)兩塔或三塔流程精餾分離，得到純凈的氯乙烯單體供聚合得到聚氯乙烯產(chǎn)品，分離出的二氯乙烷回二氯乙烷精餾單元，氯化氫作為乙烯氧氯化單元的原料與乙烯、氧氣在氯化銅催化劑作用下進(jìn)行反應(yīng)生成二氯乙烷，兩個(gè)單元生成的二氯乙烷去精餾，精餾單元產(chǎn)生的高、低沸殘液去焚燒單元，各單元產(chǎn)生的廢水去廢水處理單元。

3.1.2乙炔法制氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)

電石乙炔法是使用煤和石灰石制備電石，電石與水反應(yīng)生產(chǎn)乙炔，乙炔與氯化氫在汞催化劑作用下生成氯乙烯。電石乙炔法是世界上最早PVC工業(yè)化的生產(chǎn)方法，其工藝流程簡單，原料易得，相對投資較少，生產(chǎn)成本相對較低，但由于電石法聚氯乙烯單套生產(chǎn)裝置規(guī)模小、產(chǎn)品和原料運(yùn)輸量大，廢棄物處理量大，現(xiàn)世界大部分國家均采用乙烯氧氯化工藝路線。

3.2氯乙烯單體聚合生產(chǎn)裝置

氯乙烯單體聚合生產(chǎn)聚氯乙烯，主要有懸浮法、乳液法、本體法和溶液法制備。世界（國內(nèi)）采用各種方法生產(chǎn)PVC樹脂所占的比例大約是：懸浮法80%（94%），乳液法10（4%），本體法10%（2%），溶液法則幾乎為零。

懸浮法聚氯乙烯生產(chǎn)裝置一般由單體儲存、原料配制、聚合、脫氣、汽提、混合、離心、干燥和包裝等單元組成。其簡單生產(chǎn)工藝過程如圖1所示。

4聚氯乙烯清潔文明生產(chǎn)

環(huán)境保護(hù)是我國的一項(xiàng)基本國策，安全生產(chǎn)又是我們應(yīng)當(dāng)時(shí)刻牢記的頭等大事。國家的各項(xiàng)關(guān)于安全問題的政策、法規(guī)，是聚氯乙烯項(xiàng)目建設(shè)及生產(chǎn)過程的指導(dǎo)方針，必須切實(shí)學(xué)習(xí)領(lǐng)會、普及宣傳并貫徹落實(shí)到建設(shè)及生產(chǎn)的全過程。在聚氯乙烯工廠的建設(shè)和生產(chǎn)中，我們必須落實(shí)“三同時(shí)”原則，即勞動(dòng)安全和環(huán)保設(shè)施必須與主裝置同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)，使我們的工廠從建設(shè)源頭就在安全、清潔、文明的狀態(tài)下運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會的可持續(xù)發(fā)展，造福子孫后代，推動(dòng)社會文明進(jìn)步。