电石法与乙烯法PVC树脂对比
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实用文档 文案大全 电石法与乙烯法 PVC树脂对比分析 一、电石法与乙烯法 PVC工艺及各项指标的对比分析 1、两种原料路线氯乙烯生产工艺技术分析
(1)电石乙炔法工艺简介 该方法是在氯化汞催化剂存在下，由乙炔与氯化氢加成直接合成氯乙 烯( VCM) ，然后经聚合制得聚氯乙烯。 其生产过程可分为乙炔制备和净化， 氯乙烯合成、产品精制及氯乙烯聚合。这一制法工艺和设备较简单，投资 低，收率高； 但能耗大， 原料成本高，催化剂汞盐毒性大，故受环境保 护等所制约。 (2)乙烯氧氯化法工艺简介 目前，国内比较流行的乙烯氧氯化法生产 VCM工艺由 8 个单元组成 , 即 乙烯直接氯化、乙烯氧氯化、二氯乙烷 ( EDC) 精馏、 EDC 裂解、 HCl 加氢 脱炔、 VCM精 制、废水处理和焚烧。乙烯氯化分为低温法 ( 50 ℃ ) 、中 温法( 90 ℃ ) 及高温( 120 ℃) , 上海氯碱化工股份限公司已引进德国 的高温氯化法 , 其
反应温度 200～230 ℃ , 压力0.2 ～1.0 MPa, 该反应器 有固定床及流化床 2 种。 乙烯氧氯化法的主要优点是利用二氯乙烷热裂解所产生的氯化氢作为 氯化剂，从而使氯得到了完全利用。由于电石乙炔法较简单，而乙烯法流 程较长，因此投资大，但后者的氯可完全利用，“ 三废”均可处理而不排 出。 2 、两种原料路线所得 VCM产品的质量指标对比及杂质影响分析
[ 1]
( 1)现国内电石乙炔法路线生产 PVC 厂家的实际使用的单体氯乙烯质 量指标如表 1。 表 1国内电石乙炔法生产 PVC 单体氯乙烯质量指标 名称 相对分子质量 沸点/℃ 精VCM中 的质量 分数/ % 控制值
氯乙烯 62.5 -13.9 99.9
≥
99.95
乙炔 26.0 -83.4 0.0005
≤
0.0005
乙醛 44.05 20 0.0005
≤
0.0005
1,1- 二氯乙烷 99 57.4 0.005 ≤
0.0031 实用文档 酸（以 HCL
计） 0.0001 ≤0.0001
氯甲烷 50.5 -23.76 0.001 ≤0.008
1,2- 二氯乙烷 99 32 无 -
1- 己烯 84 无 -
三氯乙烯 131.5 86.7 无 -
氯丁二烯 90.5 59.4 - -
（2）国内上海氯碱化工股份有限公司、山东齐鲁乙烯化工股份有限公 司乙烯法制备的 VCM单 体指标如表 2。 表 2 上海氯碱化工股份有限公司、山东齐鲁乙烯化工 股份有限公司乙烯法制备的 VCM单 体的规格
检测项目 设计值 纯度/ % ≥
99.98
色度 无色 外观 清洁无悬浮物 乙炔质量浓度 / mg ﹒L-1 ≤
2
乙烯质量浓度 / mg ﹒L- 1 ≤
2
丙烯质量浓度 / mg ﹒ L- 1 ≤
4
丁烯质量浓度 / mg ﹒L- 1 ≤
1
丁二烯质量浓度 / mg ﹒ L- 1 ≤
7
乙烯基乙炔质量浓度 / mg﹒L- 1 ≤
4
丁烷质量浓度 / mg ﹒L- 1 ≤
1
氯甲烷质量浓度 / mg ﹒L- 1 ≤
80
氯乙烷质量浓度 / mg ﹒ L- 1 ≤
20
二氯化物质量浓度 / mg ﹒L- 1 ≤
10
乙醛质量浓度 / mg ﹒ L- 1 ≤
3
含水量 / mg ﹒L- 1 ≤
100
铁质量浓度 / mg ﹒L- 1 ≤
0.5
酸（HCl） 值质量浓度 / mg﹒L- 1 ≤
1
不挥发物质量浓度 / mg ﹒L- 1 ≤
50
电石法氯乙烯中含水量≤ 500 × 10- 6 ～ 600 ×10- 6, 较乙烯法氯乙烯
文案大全实用文档 文案大全 含水量≤ 100× 10- 6高出4～5倍, 前者对生产 PVC 高质量产品有一定难度。 从表1 及表2 中看出单体氯乙烯中的杂质种类较多 , 2 种原料路线所 得的氯乙烯中所含杂质种类各不相同。而乙烯法 VCM含 杂质种类比电石法 VCM稍 多一些。 3、两种原料路线所得 VCM杂质影响分析
如 VCM中 存在微量乙炔及乙烯基乙炔等炔类杂质对 PVC 的热稳定性有 不良的影响 , 成为降解脱 HCl 的薄弱环节。当乙炔含量过高时 , 在乙醛和 铁的协同作用下 ,会降低PVC 的热稳定性 , 因而国外一些公司限制乙炔量 小于0.5 mg/ kg, 含铁量小于 0.2 mg/ kg 。
电石法氯乙烯中乙炔量比乙烯氧氯化法为多 , 如乙炔与乙烯基乙炔合 起来则后者稍比前者多些 , 据实际分析两法中的乙炔含量对聚合诱导期及 聚合度没有什么影响。 一般高沸物含量较高时会显著影响 PVC 的聚合度和反应速度 , 另高沸 物还会影响黏釜和“鱼眼”等质量指标 , 故工业生产中一般控制单体中高 沸物含量在 100 mg/ kg 以下, 所谓高沸物即为 1, 1- 二氯乙烷、 1, 2- 二 氯乙烷、 1, 1, 2- 三氯乙烷、乙醛
等。 单体中铁质的存在一是会延长聚合诱导期 , 减慢反应速度 ; 二是使树 脂热稳定性变差、产品带色。另外二价铁 ( Fe2+ ) 会与有机过氧化物引发 剂反应, 额外消耗一部分引发剂 , 延长聚合时间。为了要控制单体中的铁含 量 , 一方面应注意 VCM中 含酸量和水分 , 另一方面输送单体的管道与贮存 设备宜选用不锈钢、搪瓷等材质。 乙烯法聚氯乙烯在质量上一般认为优于电石法聚氯乙烯。如年产能力 60 万t / a 的齐鲁石化公司乙烯法 PVC, 曾在 2007 年“ 中国名牌”专家 评审中得到与会专家广泛认可 , 并以同行业总分第一的优异成绩一举夺得 2007 年“中国名牌”的称号。 二、电石法与乙烯法 PVC材料的性能对比 [2]
1、 电石法与乙烯法 PVC树脂分子质量及分子质量分布
表1 两种 PVC树脂的分子质量及分子质量分布。 Table 1 M olecular weight of two kinds of PVC resins and their distribution
PVC树脂
Mn Mw Xn Xw Mw/Mn
电石法 46235 103434 740 1655 2.237
乙烯法 58022 107770 928 1724 1.857 实用文档 文案大全 注：M 表示数均分子质量， M 表示重均分子质量， Xn表示数均聚合度， x 表示重均聚合度。 从表 1可以看出：电石法 PVC树脂的数均和重均分子质量及数均和重均 聚合度都低于乙烯法 PVC树脂；电石法 PVC树脂的分子质量分布比乙烯法 PVC 树脂宽。电石法与乙烯法 PVC树脂分子质量及其分布上的不同，将在流变性 能、力学性能上产生出较大的差异。 随着PVC树脂的分子量增加，其分子链间的引力或缠结程度相应增大， 玻璃化温度升高，制品的力学强度也相应提高，热变形温度上升。通常随 着 PVC树脂分子量或聚合度的提高， PVC的熔体表观黏度也提高，流体性变 差，需要相应提高加工温度，过高地提高加工温度会引起树脂降解。 PVC料 的加工及制品性能不仅取决于平均分子量的高低，也与 PVC的分子量分布有 密切关系。一般地说，分子量分布较窄的 PVC树脂成型加工性能好，这不仅 因为要保持加工性能和制品性能的均匀性，而且还
因为双键等异常结构大 多集中在低分子量级分，分子量分布宽将显著降低其热稳定性、耐热变形 温度、电气绝缘性、力学强度和耐老化性；另外还可使 PVC树脂在通常的加 工条件下不易塑化均匀，使制品存在严重的内在质量问题，因此，在 PVC树 脂的实际生产过程中要严格控制树脂的分子量及分布。 2、 流变性能
采用转矩流变仪对两种 PVC干混料进行流变性能分析，流变曲线见图 1， 具体的流变性能参数如表 2所示。实用文档
文案大全 表 2 两种 PVC干混料的流变性能 Table 2 Rheologi~tl properties of two kinds of PVC dry blend Pvc干混料 塑化转矩 /
（N·m） 塑化温度 /℃ 塑化时间 /s 平衡转矩/ （N·m） 平衡温度 /℃ 平衡时
间/s
电石法 38.3 131.8 23.1 12.8 169.7 600
乙烯法 30.4 150.1 39.0 13.5 170.2 600
从图1、表 2可以看出：与乙烯法 PVC干混料相比，电石法 PVC干混料的 塑
化转矩较大，塑化时间较短，平衡转矩较小，这说明电石法 PVC树脂的 塑化性能优于乙烯法 PVC树脂。这是由于电石法 PVC树脂的分子质量比乙烯 法 PVC树脂小，并且其分子质量分布也比乙烯法 PVC树脂宽所致。 3、 力学性能 表3是2种PVC试样的力学性能。从表3可以看出：电石法 PVC试样
与乙烯法 PVC 试样力学性能上的差异主要集中在断裂伸长率方面。由于乙烯法 PVC树脂的 聚合度较大， 分子质量也较大， 因此其试样的断裂伸长率较大。 综合考虑， 电石法与乙烯法 PVC试样的力学性能相差不大。 表3 两种 PVC试样的力学性能 Table 3 Mechanical properties of specimens of two kinds of PVC
PVC试样 邵氏A硬度 最大力 /N 拉伸强度 /MPa 断裂伸长率 /% 压缩永久变形 /% 电石法 74 500.4 12.5 200 75.6
乙烯法 74 494.8 12.4 211 76.0
