國內外聚氯乙烯工業生產技術進展

劉璞 王如貞 黃寶恒 劉云

摘 要：隨著社會經濟的飛速發展，對聚氯乙烯的需求量越來越高，因此被運用到我們日常生活中的各個領域，原本的工廠也在不斷的擴建、改建。但是，在聚氯乙烯生產的過程中也會出現各種問題，本文深入分析了國內聚氯乙烯行業的生產技術發展背景和當今的技術現狀，針對原料采購加工路線、生產過程中的加工工藝設備、使用的生產聚合方法分類介紹，研究探討懸浮法生產PVC樹脂工聚合原理和先進技術。

關鍵詞：聚氯乙烯；懸浮法；單體

聚氯乙烯作為非結晶性材料屬性，有化學高分子材料形成的乙烯基的聚合物，耐化學藥品性高、物理性能強度高、具備抗酸堿性、具備穩定的化學性等特點，沒有傷害性同時能夠替代有害生態的平衡的產品。

1 國內外pvc發展趨勢

聚氯乙烯（PVC）高分子材料合成樹脂重要組成部分，塑料制品也是工業化產品主力軍。產品性能好，材料結構的穩定性強，產品價格低廉。近年來，這種材料不斷受到新產品替代，但相關產品的總需求量反而在穩定增長，未來生活中需求也在增加。

國內的聚氯乙烯相關行業的發展追溯與50年代左右，最早的出現是因為工業化生產需求的塑料材料不斷增加，相關的產品包括的熱塑性樹脂材料增加使得國內研發生產了局呂依次材料的產品。至今，國內的PVC材料生產廠家具有一定規模的不低于80余家，其產品的總生產能力突破300萬噸/年。

2 單體合成工藝路線

2.1 乙炔路線

生產原理是：通過電石工藝技術發生化學反應水解產生乙炔氣體和氯化氫氣體混合，通過加入催化劑氧化汞的加速反應產生氯乙烯材料。

生產加工工藝是：通過制冷水作用使得乙炔氣體溫度低于35℃，同時積累乙炔氣柜高度，不斷增加乙炔氣體高壓，采用先進的升壓機組對乙炔氣體進行一系列的加壓過程達到至80kPa·G左右，具有高壓的乙炔氣進一步執行降溫操作，這次降溫低于10℃以下，進一步是氣體沖入硫酸清凈塔中，進行一系列氣體除雜質流程，通過靜塔除去乙炔氣中的S、P以及其他雜質。接下來是進行乙炔氣體的中和反應，同時能夠凈化氣體并且實施干燥氣體作業過程，提煉乙炔氣體的純度，能夠達到98.5%以上，最終于能夠用來制作聚氯乙烯材料。

2.2 乙烯路線

乙烯氧氯化法應用的主要工藝主要有三個部分：乙烯直接制作的氯化制二氯乙烷方法、乙烯氧氯化制EDC和EDC裂解，使用的主要生產工藝包含直接氯化單元、氧氯化單元、EDC裂解單元、EDC 精制單元和VCM單元精制等主要部分組成組成。首先一步是通過粗放式反應產生出EDC。通過不斷循環充分反映使得乙烯、氧氣HCl在氧氯化基礎上升級為生成EDC。進一步是不斷優化循環和提純步驟。提純后的材料進入到精EDC裂解環節，通過裂解已有的單元結構進入VCM結構的合成，進一步提純VCM材料，這個過程也是不斷循環不斷提純的過程。目前應用該生產工藝方法產生的成果轉化率非常高，相關的工藝技術也很成熟，總生產能力已經超過500萬噸/年。

2.3 聚合工藝實踐方法

通過查閱可以看出，主要生產途徑和工藝方法是：懸浮法、本體法、乳液法和微懸浮法。相關方法各有優勢，但是應用比重相差甚遠，懸浮法工藝路線生產的PVC占有主導地位，大約是占PVC總產量的90%，其重要性顯而易見，近年來，相關的工藝路線也在逐步優化和技術突破。

3 懸浮聚合生產工藝

懸浮聚合法應用于生產聚氯乙烯產品設計的主要生產工藝突出在清理后的環節中加入水和懸浮劑以及合適的抗氧劑等材料，冰潔借助于氯乙烯材料單體通過反應發揮作用，并達到預期目的，伴隨著離子水中攪拌，通過不斷混合和打亂結構排序實現單體結構變換成為分散小液滴結構，進而增加凝固材料比如保護膠實現均勻凝固效果，通過不斷促進催化融合和物理攪拌融合添加適量的引發劑乳液，構建平穩結構的性能優質平穩材料，然后通過加熱方法聚合在一起，通常的聚合溫度在45～70℃。

4 聚合機理

氯乙烯生產過程中伴隨著懸浮聚合反應過程，整個工藝流程歸類為自由基鏈鎖加聚反應，這種反應通常都是分為幾個步驟開展：鏈生成引發體，逐步擴展鏈長度，結合到一定程度后鏈終止，整條鏈實現鏈轉移。

①鏈引發：通過加熱的預備材料產生自由基過程：初級自由基與VCM形成單體自由基，兩種自由基都是初始鏈結構。

②鏈增長：通過鏈產生的單體自由基自身性質決定的其自身是十分活潑的，所以不斷興盛和衰竭過程來實現鏈的增長，連接機體健斷鏈重組的過程不斷生成更多的鏈自由基。

③鏈終止：通過反應第二步驟，事項一種特定的聚合度程度，也就是說分子鏈長度到了臨界值，鏈長度穩定，并且數量很多，那么鏈單體就會相對很少，這么長的鏈活動能力比較弱逐步失去電子，從而終止了鏈環節。

④鏈轉移：終止的鏈主要分布在氯乙烯聚合生產的化學反應中，形成的大分子結構的自由基能夠來自于單體，或者來自溶劑成分，最終的一個氯原子得到氫原子后相互十分穩定而終止化合反應，其中一個機體由于失去自生結構中的原子而成為了一個新的自由基活躍體，尋找發生新的鏈增長反應。

參考文獻：

[1]劉自珍.我國聚氯乙烯面臨的挑戰與發展對策[J].中國氯堿，2008.