PVC樹脂電石法生產(chǎn)工藝及應用分析

肖國營

（河北唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305）

概述

時下，隨著宏觀經(jīng)濟的快速發(fā)展，助推了我國PVC樹脂工業(yè)的強勁增長。根據(jù)有關部門的不完全統(tǒng)計,截止到2011年已有574萬t/a的增產(chǎn)能量。就目前來看,我國是世界上第一大PVC樹脂生產(chǎn)的國家。

但因為各種原因所制約，仍然趕不上發(fā)展更快的PVC樹脂生產(chǎn)加工的需求，自給率只能保持在70%左右。同時再因需求的旺盛，國內(nèi)乙烯資源的不足，反傾銷終裁后進口量的下降，致使國際原油和石化產(chǎn)品的價格不斷上升，促使乙烯法生產(chǎn)成本相應大幅升高，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樹脂介紹

PVC樹脂，學名叫聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，簡稱PVC樹脂，化學結(jié)構(gòu)：（CH2-CHCL）n，是重要的有機合成材料之一。其產(chǎn)品具有良好的物理性能和化學性能，被廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑等多個領域。

而通用型PVC樹脂，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樹脂生產(chǎn)工藝依據(jù)氯乙烯單體的獲得方法來區(qū)分，可分為電石法、乙烯法和進口單體法。這其中根據(jù)生產(chǎn)方法的不同，PVC樹脂純粉分為通用型PVC樹脂、高聚合度PVC樹脂和交聯(lián)PVC樹脂。

2.PVC樹脂電石法生產(chǎn)工藝及應用分析

2.1 生產(chǎn)工藝。PVC樹脂生產(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。而國際市場上PVC樹脂的生產(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、堿實際上存在共生關系，氯堿平衡也是整個行業(yè)乃至企業(yè)在發(fā)展過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)粗破機破碎后，送至分料溜子與桶裝電石一起經(jīng)皮帶機送至細破機，經(jīng)細碎機破碎到規(guī)定粒度，再經(jīng)皮帶機送入料倉，經(jīng)棧橋皮帶機送到乙炔發(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)噴淋預冷器、正水封進入冷卻塔和乙炔氣柜。來自發(fā)生器經(jīng)冷卻后的乙炔氣，進入乙炔壓縮機加壓，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預冷器+乙炔沙封→混合器→石墨冷卻器→酸霧過濾器→預熱器→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→機前冷卻器→單體壓縮機→機后冷卻器→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→料漿進料泵→漿料換熱器→氣提塔→出料泵→漿料換熱器→離心漿料槽→進料泵→離心機→攪攏加料器→氣流干燥塔→旋風干燥床→一級旋風分離器→①上下兩級振動篩→螺旋給料器→大料倉→自動包裝線→外賣→②二級旋風分離器→引風機。

2.2 應用成本分析。電石法成本構(gòu)成主要由電石費用、氯化氫費用和水電費構(gòu)成。國家標準規(guī)定：生產(chǎn)1噸PVC消耗電石1.45～1.5噸，（一般以1.45計算，但一般實際生產(chǎn)過程中消耗會高于這個比例，只有少數(shù)能達到標準），消耗氯化氫氣體0.75～0.85噸（一般以0.76計），每噸耗電量約 450～500kw/h，另有其它項目開支。總體來講，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%，其他制造費用占6%。電石法的一個顯著特點為耗電較高，不但在生產(chǎn)PVC時要耗費電力，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樹脂發(fā)展前景

當前，一方面在企業(yè)中我國氯堿工業(yè)大部分采用電石法生產(chǎn)PVC樹脂以平衡氯氣。雖然此法耗能較高，但因此法具有投資低，設備簡單、轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)品純度較高等特點，備受廣大企業(yè)喜歡。而在其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，PVC樹脂用途比較多，質(zhì)量進一步提高。所以，電石法在我國的PVC樹脂生產(chǎn)中占有很大比例。

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

總之來說，預計今后幾年我國PVC樹脂的需求量將以年均約7.1%的速度增長，據(jù)不完全統(tǒng)計，2011年總消費量將達到約1350.0萬噸，其中硬制品的年均增長速度將達到約7.0%，而在硬制品中異型材和管材的發(fā)展速度增長最快，年均增長率將達到約10.0%。未來我國PVC樹脂消費將繼續(xù)以硬制品為主的方向發(fā)展。

4.一些建議或意見

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和一些企業(yè)技術水平的更新?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性的意見。對于企業(yè)來說，首先要采用先進的二氯乙烷法等多種生產(chǎn)工藝，改進聚合釜，以提高聚氯乙烯生產(chǎn)裝置的性能；應用計算機自動化控制系統(tǒng)，使生產(chǎn)實現(xiàn)現(xiàn)代化，逐步淘汰一些無競爭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脂外，大力增加特殊用途的品種、牌號，例如，型材、管材、電纜用的專用料等。

[1]倪銳利，陳江，30萬t/a乙烯法氯乙烯/聚氯乙烯生產(chǎn)工藝技術國產(chǎn)化開發(fā)[S].聚氯乙烯，2011(05).