聚氯乙烯生產工藝

刁香

[摘要]從國內外聚氯乙烯生產現狀、聚氯乙烯生產的裝置類型、聚氯乙烯清潔文明生產等方面分析了聚氯乙烯的生產，聚氯乙烯生產的乙烯原料路線占有較大比例。

[關鍵詞]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。工業生產可通過懸浮法、乳液法、本體法和溶液法以及衍生發展的微懸浮法等方法而實現聚合，生產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具有較好的機械性能、抗化學腐蝕性能和難燃性，廣泛應用于工業、農業、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、穩定劑、著色劑、改性劑等多種助劑混合后經塑化、成型加工而成的聚氯乙烯塑料應用相當廣泛。通用型懸浮法聚氯乙烯樹脂可以加工成硬制品和軟制品，硬聚氯乙烯具有強度高、質量輕、耐磨性能好等特點，軟聚氯乙烯具有堅韌柔軟、耐撓曲、有彈性、耐寒性高等特點。本體法聚氯乙烯樹脂的應用領域與懸浮法PVC基本相同，由于生產過程不含有分散劑，制作透明片材的優點較為突出。國外PVC一般以硬制品為主，我國一直以軟制品為主，經過近幾年的發展，硬制品的應用比例逐年提高，也逐步向以硬制品為主的方向發展。

石油化工的迅速發展給氯乙烯工業帶來很大的影響，1955年～1958年，把電石乙炔為原料的工藝路線轉為以乙烯為原料的工藝路線，采用固定床反應器建成一套氧氯化法生產氯乙烯工業裝置;1964年B.F.Goodrich公司也建立了一套氧氯化法流化床工業裝置，由于氧氯化法較其他方法生產氯乙烯經濟合理，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，同時采取措施對老廠進行技術改造。迄今，乙烯平衡氧氯化生產工藝仍是已工業化的、生產氯乙烯單體最先進的技術。在世界范圍內，93%的聚氯乙烯樹脂都采用平衡氧氯化法生產的氯乙烯單體經聚合而成;該法具有反應器能力大、生產效率高、生產成本低、單體雜質含量少和可連續操作等特點。國外估算表明：使用平衡氧氯化法生產氯乙烯單體的生產價格比乙炔法降低約27.5%，而且三廢污染少，能源消耗低。

2國內外聚氯乙烯生產現狀

西歐國家硬質聚氯乙烯型材發展速度加快，不但廣泛用于聚氯乙烯內門和窗戶，而且還用于浴室內的間壁和裝飾材料。東歐地區在最近幾年經濟恢復之后，聚氯乙烯樹脂需求量也有所增加。波蘭現在是全球除北美以外第二個在全國推廣使用聚氯乙烯護墻板的國家。我國的聚氯乙烯工業起步于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3kt規模的生產裝置。1959年國內建成4套年生產能力為6kt的聚氯乙烯生產裝置（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年已發展到20家。1976年10月，北京化工二廠引進的年產80kt由乙烯氧氯化生產氯乙烯裝置建設投產，從此開辟了乙烯路線，改變了我國電石乙炔法生產氯乙烯一統天下的局面。目前，我國PVC生產的乙烯原料路線占的比例提高到50%左右，但與世界先進的工業化國家90%以上的比例還有很大的差距。

3聚氯乙烯生產的裝置類型

3.1氯乙烯單體生產裝置

3.1.1乙烯氧氯化法制氯乙烯生產技術

目前國內比較流行的乙烯氧氯化生產工藝共分為七個單元，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原料為石油裂解生產的乙烯和燒堿裝置產生的氯氣，在三氯化鐵催化劑的作用下，在反應器中反應生成二氯乙烷，二氯乙烷精餾后進入裂解爐進行裂解，裂解氣中主要成分為氯乙烯、二氯乙烷和氯化氫，經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行反應生成二氯乙烷，兩個單元生成的二氯乙烷去精餾，精餾單元產生的高、低沸殘液去焚燒單元，各單元產生的廢水去廢水處理單元。

3.1.2乙炔法制氯乙烯生產技術

電石乙炔法是使用煤和石灰石制備電石，電石與水反應生產乙炔，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工業化的生產方法，其工藝流程簡單，原料易得，相對投資較少，生產成本相對較低，但由于電石法聚氯乙烯單套生產裝置規模小、產品和原料運輸量大，廢棄物處理量大，現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裝置

氯乙烯單體聚合生產聚氯乙烯，主要有懸浮法、乳液法、本體法和溶液法制備。世界（國內）采用各種方法生產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。其簡單生產工藝過程如圖1所示。

4聚氯乙烯清潔文明生產

環境保護是我國的一項基本國策，安全生產又是我們應當時刻牢記的頭等大事。國家的各項關于安全問題的政策、法規，是聚氯乙烯項目建設及生產過程的指導方針，必須切實學習領會、普及宣傳并貫徹落實到建設及生產的全過程。在聚氯乙烯工廠的建設和生產中，我們必須落實“三同時”原則，即勞動安全和環保設施必須與主裝置同時設計、同時施工、同時投產，使我們的工廠從建設源頭就在安全、清潔、文明的狀態下運行，從而實現經濟、社會的可持續發展，造福子孫后代，推動社會文明進步。