乙烯法pvc生产工艺技术

聚氯乙烯合成树脂的生产工艺环保技术

摘要：聚氯乙烯是合成树脂中的一种重要类型，聚氯乙烯合成树脂的工艺随着技术的提升，环保性能越来越高，材料的在合成、改性等方面的研究更加具有深度。基于上述背景，本文在研究分析了聚氯乙烯合成树脂方法优缺点的基础上，提出了改性聚氯乙烯合成树脂的方法，并阐述了聚氯乙烯合成树脂的应用方向，供相关人员参考。

关键词：聚氯乙烯；树脂；生产工艺；环保

0引言

聚氯乙烯合成树脂也称为聚氯乙烯，其化学式为（C2H3Cl)n，英文简称PVC。PVC是5种通用塑料之一，广泛应用于基础建材和家居用品等。它成本低、强度高、耐腐蚀、具有良好的化学稳定性，但在实际应用中，PVC最大的弱点是热稳定性较差，当温度达到130℃或更高时，其分子链中薄弱的C—Cl键就会发生断裂，释放氯化氢（HCl）并发生降解，HCl的产生会进一步促进PVC的降解，其颜色从白色到棕色，最后变为黑色。因此，PVC加工过程中必须添加热稳定剂抑制HCl的产生或者吸收已经产生的HCl［1］。热稳定剂对PVC主要从两方面起到稳定作用，即（1）吸收HCl从而抑制PVC的热降解；（2）取代PVC链上的不稳定氯原子［2-3］。

1聚氯乙烯合成树脂的生产工艺环保技术优缺点

聚氯乙烯树脂是最早投入工业生产及日常生活应用的合成塑料品种之一，它是典型的线性结构的热塑性高分子，英文简称PVC，由过氧化合物或偶氮化合物作为引发剂，按照自由基聚合的机理，将氯乙烯单体聚合反应最终形成无定型长链聚合物。另外，还可以使用光引发剂或热引发剂，在一定条件下聚合而成。聚合度一般在5000-20000之间，相对分子质量在5万－12万。PVC的支链很少，各单体多以首尾相连的结构为主，且结晶度小于10%。 PVC树脂常常通过几种常规聚合方法制备，包括悬浮聚合，本体聚合，溶液聚合和乳液聚合。

（1）悬浮聚合法温度调节容易，生产成本较低，操作方法简便，生产工艺成熟，因此在工业生产中一直居高不下，90%左右的PVC树脂均是该方法制备而成，最终产品为粉状颗粒，聚合度比较低；

作者:?chenwkz?(站内联系TA)??? 发布: 2013-01-17

1.工业制法：

采用的乙烯生产方法有石油烃裂解、乙醇催化脱水、焦炉煤气分离等。由于石油和天然气资源丰富，大规模生产乙烯成本低、质量好。因此，大量乙烯主要用石油裂解法生产；

乙醇催化脱水法只限于为精细化学品提供数量不大的乙烯的场合；

（1）乙烯的原料来源

采用裂解法生产乙烯的原料，主要来源于原油直接蒸馏产物、馏分油二次加工，以及天然气和油田气等。以原油直接蒸馏得到的乙烯原料，主要是直馏石脑油（轻油）、直馏轻柴油、直馏减压柴油；还有烯烃生产、芳烃生产的副产乙烷、丙烷、丁烷、芳烃抽余油等，以及油田轻烃和天然气凝析液（NGL）等；

一般则以乙烷、丙烷和石脑油为原料生产乙烯的收率较高；

（2）石油烃高温裂解

由石油烃裂解制乙烯，是在隔绝空气和高温条件下，使裂解原料中的大分子烃类发生分解反应而生成小分子烃的过程；

总的裂解过程是一个十分复杂的过程，除了脱氢、断链、二烯烃合成、开环分解，以及烷基芳烃脱烷基或脱氢反应外，还有加氢、芳构化、异构化和聚合等反应；最终得到乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃以及其他产品，如氢气、甲烷等。

所采用的裂解方法，则主要采用管式炉水蒸气裂解法，蓄热炉法则采用很少；

管式炉裂解工艺过程为：将原料与30%左右的稀释蒸汽混合，在一定压力下进入裂解炉的对流段，被预热到580～600℃后，进入辐射段，达820～840℃，停留ｓ左右；然后进入废热锅炉，通过急冷使裂解气迅速冷却下来，以抑制二次反应，同时回收热量。所得裂解气进入压缩分离系统进行分离，而得乙烯、丙烯等烯烃主产品；

（3）焦炉煤气分离

焦炉煤气中约含有2％的乙烯，早期是用硫酸吸收乙烯，经处理后转化成乙醇，再催化脱水释出乙烯。用这种方法生产的乙烯含杂质较多。随着合成氨技术的发展，英国克劳德公司发展了焦炉煤气低温分离法，在分离氢氮混合气的同时也分离出乙烯。焦炉煤气经过压缩机压缩至，经水洗、碱洗脱除二氧化碳等酸性气体后，被来自系统的低温气体预冷至－110℃，此时焦炉气中的乙烯和一部分甲烷等被冷凝为粗乙烯馏分未冷凝的气体在系统中进一步用液氮冷却分离出氢氮混合气。粗乙烯馏分再经乙烯提纯系统，使乙烯纯度提高到97%以上；

PVC聚氯乙烯的生产工艺及成本分析

1．生产工艺

PVC的生产主要有两种制备工艺，一是电石法，主要生产原料是电石、煤炭和原盐；二是乙烯法，主要原料是石油。国际市场上PVC的生产主要以乙烯法为主，而国内受富煤、贫油、少气的资源禀赋限制，则主要以电石法为主，截至到2007年12月，电石法约占我国PVC总产能的70%以上。

值得注意的是，在电石法制备PVC中，原盐电解后氯化氢用于生产PVC，剩余的钠部分用于生产烧碱，所以，氯、碱实际上存在共生关系，氯碱平衡也是整个行业发展过程中不得不考虑的重要因素。

2．成本分析

从生产成本角度分析，两种工艺在不同经济发展周期，成本差别较大。通常情况下，在国际宏观经济高速发展阶段，由于油价较高，乙烯法生产成本较高，电石法成本优势明显；而一旦国际经济进入衰退，油价将在低位运行，电石法由于能耗较高，煤电油运等价格有支撑，成本优势消失。自2003年以来，国际油价大幅攀升，使乙烯法PVC成本增加，而电石法生产则受此影响较小，从而导致国内电石法PVC生产装置建设的新一轮热潮，使电石法PVC产能急剧扩大，对乙烯法PVC生产形成了极大挑战，许多乙烯法企业处于亏损边缘。但随着2008年5月之后原油价格的持续下调，乙烯法的成本优势明显，电石法生产厂家微利运行，甚或难以为继。

电石法成本构成主要由电石费用、氯化氢费用和水电费构成。国家标准规定：生产1吨PVC消耗电石1.45～1.5吨，（一般以1.45计算，但一般实际生产过程中消耗会高于这个比例，只有少数能达到标准），消耗氯化氢气体0.75～0.85吨（一般以0.76计），每吨耗电量约450～500kw?h，另有其它项目开支，如包装费、引发剂、分散剂、水费、管理人员费用等因生产厂家和生产规模的不同而不尽相同。总体来讲，电石法的成本构成分配比例约为：电石占65～70%，氯化氢占15%，电力占6%，其他制造费用占6%。电石法的一个显著特点为耗电较高，不但在生产PVC时要耗费电力，由焦炭制备电石也要消耗大量的电，如生产1吨电石约需消耗3450 kw?h的电、0.6吨的焦炭和0.9吨的石灰石。

乙炔

一、 原料岗位

袋装或散装电石用小车运到一级鄂式破碎机旁，将电石放入破碎机破碎，经皮带机送到二级破碎机，再经皮带机送到料产仓。

二、 加料岗位

与原料岗位联系把电石运到料仓，开启排风机。加料到计量斗时开启氮气阀充氮5分钟后，在氮气保护下加料。加料完毕后关氮气阀关排空阀。用氮气置换上贮斗后，打开活门向上贮斗加入电石。（加料时开氮气阀门以置换排除贮斗内空气，防止加料时发生燃烧爆炸事故）

三、 乙炔岗位

上贮斗中的电石，加到下贮斗后，由电磁振动输送器间断加入发生器内，电石与水在发生器内发生反应，生成的粗乙炔气由发生器顶部逸出，经渣浆捕集器、正水封、冷却塔进入清净系统及气柜中。

“水”由工业水和废次钠及电石上清液一起直接加入发生器或加入渣浆捕集器，然后流入发生器内，以维持发生器温度在80℃～84℃，并保持发生器内的液位；电石分解后的稀电石渣浆，从溢流管不断溢出，浓渣浆及其它杂质由发生器内耙齿耙至底部，定期排出。当发生器压力高于10000Pa时，乙炔气由安全水封自动放空，当发生器压力降低时，乙炔气由气柜经逆水封进入发生器，保持发生器正压；乙炔气在渣浆捕集器经初步冷却及洗涤后，进入正水封，然后进入喷淋冷却塔和填料冷却塔，将乙炔气降温到常温，进入清净系统。

四、 清净岗位

乙炔气由冷却塔顶部出来进入水环泵，加压送入1#清净塔和2#清净塔，用次氯酸钠溶液直接喷淋，使粗乙炔中的PH3、H2S等杂质氧化成H3PO4、H2SO4等酸性物质；再送入中和塔，与从塔顶喷淋而下的５～15％浓度的碱液逆流接触，中和粗乙炔气中的酸性物质，乙炔气（乙炔气纯度＞98.5％）从塔顶出来后送合成车间。

清净塔所用的NaClO是由泵从NaClO高位槽，再抽到2#清净塔使用，2#清净塔使用过的NaClO再由泵打到1#清净塔使用，1#清净塔使用过的废NaClO排到废水槽供给发生使用。

五、 压滤岗位

电石渣浆从发生岗位溢流到浓缩池后，用渣浆泵打到程控压滤机，通过压滤形成渣饼和清液，程序设定松开、取板、拉板卸下渣饼，最后铲车装车运到料场；清液水先经过热水泵送上凉水塔，冷却后的清液用冷水泵打到乙炔车间。